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摘要：利用现代化的监测仪器和手段对污染物进行理化分析, 是环境监测的常规方法。然而随着对环境污染认识地不断深入, 污染对生物群及人类健康的影响逐渐显现出来。本文阐述了生物监测的原理及优越性和分类，探讨了生物监测及其在环境监测中的实际应用。
关键词：生物监测环境监测应用
中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：
生物监测（Biomonitoring, Biological Monitoring）是指利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应，从生物学角度对环境污染状况进行监测和评价的一门技术。早在19 世纪，Nylander 即肯定了地衣对城市环境的敏感性。20世纪初Koikwitz 和Marsson（1908~1909）提出了“污水生物系统”（Saprobien system），并由Liebmann 和津田松苗等不断补充完善，生物监测有了初步的发展。 50 年代后，一些国家相继应用本地区指示生物来监测水质和大气污染。生物监测有了进一步的发展，利用生物指数（Biotic Index）来评价水质污染。随后，生物监测的应用越来越广泛，并逐渐成为环境监测的重要组成部分。
一、生物监测的概述
1、生物监测的原理及优越性
水环境生物监测的生物学依据是: 天然水域中各种水生生物之间, 以及生物与所生存的水环境之间存在着相互依存、相互制约的稳定平衡状态, 一旦水体受到污染, 水环境发生变化, 各种生物就会对此产生不同的反应。根据生物的外在表现及体内某些物质含量的变化可显示水体中污染物的种类、污染物对水体的综合危害, 甚至是污染程度。与传统的物理、化学监测方法相比, 生物监测对以人为主体的生物系统有更直接、综合的指示作用,其优越性表现在：（1）生物监测表明外源性化学物质影响生物物种或生物调控过程的细微变化, 而这些变化可能被常规的物化分析所错过; （2）在环境中, 生物接触的污染物不止一种, 而几种污染物混合起来, 有可能发生协同作用, 使危害程度加剧, 生物监测能较好地反映出环境污染对生物产生的综合效应;（3）生物监测具有灵敏性, 一些低浓度甚至是痕量的污染物进入环境后, 在能直接检测或人类直接感受到以前, 生物即可迅速做出反应, 显示出可见症状。因此, 可以在早期发现污染, 及时预报;（4）对那些剂量小、长期作用产生的慢性毒性效应, 用理化方法很难进行测定, 而生物监测却可以做到; （5）生物监测克服了理化监测的局限性和连续取样的繁琐性;（6）不需要烦琐的仪器保养和维修工作, 可以做到大面积的连续布点, 甚至是在边远地区也可以做到, 因此生物监测的费用较理化监测大大减少。
2、生物监测的分类
（1）按照生物的生长环境
根据生物的生长环境，生物检测可分为被动生物监测（Passive Biomonitoring, PBM）和主动生物监测（Active Biomonitoring, ABM）. PBM 是利用生态系统中天然存在的（原位）生物个体和群落对污染环境的反应，评价环境状况.如Faria 等（2008）利用Chironomus riparius 幼虫原位监测河流金属污染状况和评价水雷危险区恢复措施的有效性，是一种被动监测方法. ABM 是在控制条件下将生物体移居至监测点进行各种参数测试.有研究表明，应用ABM 的结果优于PBM，可能是因为本土生物已适应了污染环境状况（刘小卫和陆光华，2008）。
（2）按照生物的分类法
根据生物所处的主要环境介质，生物检测可分为动物、植物和微生物监测. 各种环境介质中的生物是生物监测良好的“指示剂”，如鱼类、蚯蚓和指示植物. 微生物监测主要是通过监测环境中微生物群落结构和功能的变化来反映环境污染状况。
（3）按照生物所处的主要环境介质
根据生物所处的主要环境介质，生物检测可分为大气、水体和土壤污染的生物监测. 监测大气污染的生物主要是植物，如地衣等. 水体生物监测方法主要有生物群落法、叶绿素a 测定法等. 土壤生物监测主要有指示植物和动物监测、土壤微生物和酶活性的测定等.
（4）按照生物学层次
根据生物学层次，生物检测可分为生态监测（群落生态和个体生态）、生物测试（急性毒性、亚急性毒性和慢性毒性测定）以及分子、生理生化指标和污染物在体内的行为测试等方面.
二、生物监测及其在环境监测中的實际应用
1、大气污染的生物监测
大气污染是通过对大气环境下生物监测确定大气的环境质量水平。在生物体系中, 植物更易遭受大气污染的伤害, 植物固定生长的特点使其无法避开污染物。对大气污染的反应敏感性强, 本身位置的固定, 便于监测与管理, 大气污染的生物监测主要是利用植物进行监测。对大气污染反应灵敏, 用以指示和反映大气污染状况的植物, 称为大气污染的指示植物, 较常用的大气污染的指示植物有以下几种。
（1）SO2 指示植物
主要为地衣、落叶松、苔藓、杜仲、水衫等。其典型症状为叶脉间显现块状伤斑, 也可能在叶缘, 伤斑多呈红棕色或土黄色。
（2）氟化物指示植物
主要是有唐昌蒲、金线草、郁金香、大蒜、葡萄苔藓、杏、梅等。典型症状为叶尖多见伤斑, 少数在叶脉之间, 伤斑一般为浅褐、红褐色, 坏死部分与健康部分存在明显的界线。
（3）NO2 指示植物
应用较多的有向日葵、番茄、秋海棠、柑桔、烟草等。典型症状为叶脉间有不规则伤斑, 呈现白、棕色或黄褐色, 也可能全叶点状伤斑。
2、水体污染的生物监测
（1）微型生物群落监测法
微型生物群是水体系统的重要部分, 对水体污染有敏感的反应。最常用的方法是聚氨酯泡沫塑料块法, 特点是将这种泡沫塑料块投入水体, 收集其中的微型生物。基质的使用不受时间和空间的限制,相对于其它的生物群落法, 具有快速、经济和准确等优点, 也适用于工业废水的监测。
（2）指示生物法
指示生物法是最经典的水体污染的生物监测方法之一。利用对水环境中污染物敏感的生物种类的存在或缺失, 来指示其所依赖的水体内污染物的存在状况。指示生物应具有生命周期长, 活动范围固定等特点, 便于持久地反映污染物对水体的综合影响。主要包括浮游动物、底栖动物、鱼类和着生生物。从分类地位看, 无脊椎动物地应用最广泛。指示水体严重污染的生物包括颤蚓类、细长摇静裸藻、蚊幼虫、小颤藻等。指示水体中等污染的生物包括四角盘星藻、居栉水蚤、脆弱刚毛藻等。指示水体清洁的生物包括扁蜉、蜻蜓、田螺等。
3、土壤污染的生物监测
（1）植物监测法
利用土壤污染的指示植物进行监测。土壤受到污染后, 污染物对植物产生各种反应“信号”, 产生可见症状, 生理代谢异常, 如叶片上出现伤斑, 蒸腾率降低、呼吸作用加强, 生长发育受阻, 植物成分发生变化等。
（2）动物监测法
利用动物监测土壤的污染程度最常见的选择对象是蚯蚓, 蚯蚓对土壤中的农药、铅等有较高的敏感性, 此外蚯蚓体中的镉的浓度与土壤中镉的浓度明显相关, 是一种有实用价值的土壤镉监测的指示动物。
（3）微生物监测法
主要是通过监测土壤中微生物群落的变化来反映土壤受到生物污染的状况。人粪尿是土壤生物污染的主要污染源, 其次污水灌溉也可引起土壤的生物污染。通过对土壤中异养菌( 主要是细菌、放线菌和霉菌) 的分离和计数, 观察和了解受测土壤中微生物群系的结构和数量的改变, 从而评价土壤被微生物所污染的状况及程度。
生物监测是未来环境监测的一种重要方法, 将在宏观、微观领域为人类提供大量连续、综合的环境信息。但如何更好的应用生物监测, 与传统的理化监测相结合, 体现其综合、灵敏的优势特点, 还需要从技术、方法、管理等方面进行深入研究。生物监测结果是一种累积、综合的生物反应, 因此, 要注意其监测结果运用的连续性, 对结果进行时间和空间中的综合分析。
参考文献：
[1] 陈玲.生物传感器的研究进展综述[J]. 传感器与微系统. 2006(09)
[2] 徐海生,赵元凤,吕景才,刘长发.水环境中重金属的生物积累研究及应用[J]. 四川环境. 2006(03)
关键词：生物监测环境监测应用
中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：
生物监测（Biomonitoring, Biological Monitoring）是指利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应，从生物学角度对环境污染状况进行监测和评价的一门技术。早在19 世纪，Nylander 即肯定了地衣对城市环境的敏感性。20世纪初Koikwitz 和Marsson（1908~1909）提出了“污水生物系统”（Saprobien system），并由Liebmann 和津田松苗等不断补充完善，生物监测有了初步的发展。 50 年代后，一些国家相继应用本地区指示生物来监测水质和大气污染。生物监测有了进一步的发展，利用生物指数（Biotic Index）来评价水质污染。随后，生物监测的应用越来越广泛，并逐渐成为环境监测的重要组成部分。
一、生物监测的概述
1、生物监测的原理及优越性
水环境生物监测的生物学依据是: 天然水域中各种水生生物之间, 以及生物与所生存的水环境之间存在着相互依存、相互制约的稳定平衡状态, 一旦水体受到污染, 水环境发生变化, 各种生物就会对此产生不同的反应。根据生物的外在表现及体内某些物质含量的变化可显示水体中污染物的种类、污染物对水体的综合危害, 甚至是污染程度。与传统的物理、化学监测方法相比, 生物监测对以人为主体的生物系统有更直接、综合的指示作用,其优越性表现在：（1）生物监测表明外源性化学物质影响生物物种或生物调控过程的细微变化, 而这些变化可能被常规的物化分析所错过; （2）在环境中, 生物接触的污染物不止一种, 而几种污染物混合起来, 有可能发生协同作用, 使危害程度加剧, 生物监测能较好地反映出环境污染对生物产生的综合效应;（3）生物监测具有灵敏性, 一些低浓度甚至是痕量的污染物进入环境后, 在能直接检测或人类直接感受到以前, 生物即可迅速做出反应, 显示出可见症状。因此, 可以在早期发现污染, 及时预报;（4）对那些剂量小、长期作用产生的慢性毒性效应, 用理化方法很难进行测定, 而生物监测却可以做到; （5）生物监测克服了理化监测的局限性和连续取样的繁琐性;（6）不需要烦琐的仪器保养和维修工作, 可以做到大面积的连续布点, 甚至是在边远地区也可以做到, 因此生物监测的费用较理化监测大大减少。
2、生物监测的分类
（1）按照生物的生长环境
根据生物的生长环境，生物检测可分为被动生物监测（Passive Biomonitoring, PBM）和主动生物监测（Active Biomonitoring, ABM）. PBM 是利用生态系统中天然存在的（原位）生物个体和群落对污染环境的反应，评价环境状况.如Faria 等（2008）利用Chironomus riparius 幼虫原位监测河流金属污染状况和评价水雷危险区恢复措施的有效性，是一种被动监测方法. ABM 是在控制条件下将生物体移居至监测点进行各种参数测试.有研究表明，应用ABM 的结果优于PBM，可能是因为本土生物已适应了污染环境状况（刘小卫和陆光华，2008）。
（2）按照生物的分类法
根据生物所处的主要环境介质，生物检测可分为动物、植物和微生物监测. 各种环境介质中的生物是生物监测良好的“指示剂”，如鱼类、蚯蚓和指示植物. 微生物监测主要是通过监测环境中微生物群落结构和功能的变化来反映环境污染状况。
（3）按照生物所处的主要环境介质
根据生物所处的主要环境介质，生物检测可分为大气、水体和土壤污染的生物监测. 监测大气污染的生物主要是植物，如地衣等. 水体生物监测方法主要有生物群落法、叶绿素a 测定法等. 土壤生物监测主要有指示植物和动物监测、土壤微生物和酶活性的测定等.
（4）按照生物学层次
根据生物学层次，生物检测可分为生态监测（群落生态和个体生态）、生物测试（急性毒性、亚急性毒性和慢性毒性测定）以及分子、生理生化指标和污染物在体内的行为测试等方面.
二、生物监测及其在环境监测中的實际应用
1、大气污染的生物监测
大气污染是通过对大气环境下生物监测确定大气的环境质量水平。在生物体系中, 植物更易遭受大气污染的伤害, 植物固定生长的特点使其无法避开污染物。对大气污染的反应敏感性强, 本身位置的固定, 便于监测与管理, 大气污染的生物监测主要是利用植物进行监测。对大气污染反应灵敏, 用以指示和反映大气污染状况的植物, 称为大气污染的指示植物, 较常用的大气污染的指示植物有以下几种。
（1）SO2 指示植物
主要为地衣、落叶松、苔藓、杜仲、水衫等。其典型症状为叶脉间显现块状伤斑, 也可能在叶缘, 伤斑多呈红棕色或土黄色。
（2）氟化物指示植物
主要是有唐昌蒲、金线草、郁金香、大蒜、葡萄苔藓、杏、梅等。典型症状为叶尖多见伤斑, 少数在叶脉之间, 伤斑一般为浅褐、红褐色, 坏死部分与健康部分存在明显的界线。
（3）NO2 指示植物
应用较多的有向日葵、番茄、秋海棠、柑桔、烟草等。典型症状为叶脉间有不规则伤斑, 呈现白、棕色或黄褐色, 也可能全叶点状伤斑。
2、水体污染的生物监测
（1）微型生物群落监测法
微型生物群是水体系统的重要部分, 对水体污染有敏感的反应。最常用的方法是聚氨酯泡沫塑料块法, 特点是将这种泡沫塑料块投入水体, 收集其中的微型生物。基质的使用不受时间和空间的限制,相对于其它的生物群落法, 具有快速、经济和准确等优点, 也适用于工业废水的监测。
（2）指示生物法
指示生物法是最经典的水体污染的生物监测方法之一。利用对水环境中污染物敏感的生物种类的存在或缺失, 来指示其所依赖的水体内污染物的存在状况。指示生物应具有生命周期长, 活动范围固定等特点, 便于持久地反映污染物对水体的综合影响。主要包括浮游动物、底栖动物、鱼类和着生生物。从分类地位看, 无脊椎动物地应用最广泛。指示水体严重污染的生物包括颤蚓类、细长摇静裸藻、蚊幼虫、小颤藻等。指示水体中等污染的生物包括四角盘星藻、居栉水蚤、脆弱刚毛藻等。指示水体清洁的生物包括扁蜉、蜻蜓、田螺等。
3、土壤污染的生物监测
（1）植物监测法
利用土壤污染的指示植物进行监测。土壤受到污染后, 污染物对植物产生各种反应“信号”, 产生可见症状, 生理代谢异常, 如叶片上出现伤斑, 蒸腾率降低、呼吸作用加强, 生长发育受阻, 植物成分发生变化等。
（2）动物监测法
利用动物监测土壤的污染程度最常见的选择对象是蚯蚓, 蚯蚓对土壤中的农药、铅等有较高的敏感性, 此外蚯蚓体中的镉的浓度与土壤中镉的浓度明显相关, 是一种有实用价值的土壤镉监测的指示动物。
（3）微生物监测法
主要是通过监测土壤中微生物群落的变化来反映土壤受到生物污染的状况。人粪尿是土壤生物污染的主要污染源, 其次污水灌溉也可引起土壤的生物污染。通过对土壤中异养菌( 主要是细菌、放线菌和霉菌) 的分离和计数, 观察和了解受测土壤中微生物群系的结构和数量的改变, 从而评价土壤被微生物所污染的状况及程度。
生物监测是未来环境监测的一种重要方法, 将在宏观、微观领域为人类提供大量连续、综合的环境信息。但如何更好的应用生物监测, 与传统的理化监测相结合, 体现其综合、灵敏的优势特点, 还需要从技术、方法、管理等方面进行深入研究。生物监测结果是一种累积、综合的生物反应, 因此, 要注意其监测结果运用的连续性, 对结果进行时间和空间中的综合分析。
参考文献：
[1] 陈玲.生物传感器的研究进展综述[J]. 传感器与微系统. 2006(09)
[2] 徐海生,赵元凤,吕景才,刘长发.水环境中重金属的生物积累研究及应用[J]. 四川环境. 2006(03)