生物监测的意义 生物监测的原理

导语：生物环境监测可以说是当今社会发展的必然产物。在人类活动不断扩张的同时，对环境的破坏也日益严重，并且气候变化、生物多样性丧失、污染物排放等问题给地球带来了巨大压力。而生物环境监测正是通过科学手段，监测、分析和评估生物环境中的各种要素，为环境保护和可持续发展提供数据支持，下面就去看看生物监测的意义和生物监测的原理吧！

生物监测的意义

生物监测是20世纪初步发展起来的。其标志是科尔克威茨和马森提出的污水生物系统。这一系统为运用指示生物评价污染水体自净状态奠定了基础。其后，克列门茨(Clements，1920)把植物个体及群落对于各种因素的反应作为指标，应用于农、林、牧业。他(1924)还主张把植物作为高效的测定仪器，积极提倡植物监测器(plantmonitor)。

50年代，许多学者进行了深入研究，到70年代后使生物监测成为活跃的研究领域，并在理论与监测方法上更加丰富，在环境监测中占有了特殊的地位。生物监测有物理和化学监测所不能替代的作用和所不具备的一些特点，主要表现在：

1、能综合地反映环境质量状况。环境问题是相当复杂的，某一生态效应常是几种因素综合作用的结果。如在受污染的水中，通常是多种污染物并存而每种污染物并非都是各自单独起作用，各类污染物之间也不都是简单的加减关系。理化监测仪器常常反映不出这种复杂的关系，而生物监测却具有这种特征。

2、具有连续监测的功能。用理化监测方法可快速而精确地测得某空间的许多环境因素的瞬时变化值，但却不能以此来确定这种环境质量对长期生活于这一空间内的生命系统影响的真实情况。生物监测具有这种优点。因为它是利用生命系统的变化来“指示”环境质量，而生命系统各层次都有其特定的生命周期，这就使得监测结果能反映出某地区受污染或生态破坏后累积结果的历史状况。

事实证明，植物这种连续监测的结果远比非连续性的理化仪器监测的结果更准确。如利用仪器测某地的SO2.其结果是4次痕量、4次未检出，仅一次为0.06mg;但分析生长在该地的紫花苜蓿叶片，其含硫量却比对照区高出0.87mg/g。有些生物监测结果还有助于对某地区环境污染历史状况的分析。这也是理化监测所办不到的。

3、具有多功能性。通常，理化监测仪器的专一性很强，测定O3的仪器不能兼测SO2.测SO2的也不能兼测乙烯(C2H4)。生物监测却能通过指示生物的不同反应症状，分别监测多种干扰效应。例如植物受SO2、PAN和氟化物的危害后，叶的组织结构和色泽常表现出不同的受害症状。

4、监测灵敏度高。生物监测灵敏度高包含两种含义：从物种的水平上说，是指有些生物对某种污染物的反应很敏感。如有一种唐昌蒲，在氟化物为10-8时，20小时后就出现反应症状。据记载，有的敏感植物能监测到氟化物为10-9的污染，而现在许多仪器尚未达到这样的灵敏度水平。另外，对于宏观系统的变化，生物监测更能真实和全面地反应外干扰的生态效应所引起的环境变化。

比如外干扰对森林生态系统的影响都因系统的功能整体性而产生链锁反应。如果这种外干扰是大气污染，它将影响森林植物的初级生产力，采用理化的方法可对此予以定量分析。然而，初级生产力变化使系统内一系列生态关系的改变才是大气污染影响的全部效应，也是干扰后该系统的真实的环境质量状况。森林生态系统的各组分对系统功能变化的反应也是很敏感的。因此，只有通过生物监测才能对宏观的生态系统的复杂变化予以客观的反映。

当然，生物监测在理论和方法上仍有许多问题亟待解决，也还有一些缺陷，其主要表现是：

第一，生物监测不能像理化仪器那样迅速作出反应，从而可在较短时间内就能获得监测结果。也不能像仪器那样能精确地监测出环境中某些污染物的含量，它通常反映的只是各监测点的相对污染或变化水平。

第二，外界各种因子容易影响生物监测的结果和生物监测性能。比如SO2对植物的危害受气象条件影响很大。

第三，生物生长发育、生理代谢状况等都有制约干扰的作用。相同强度的同种干扰对处于不同状况下的生物常产生不同的生态效应。一般说来，植物在年幼阶段或在年发育周期的放叶、开花阶段对污染反应最敏感，受害也最重，而在成年和成熟期的敏感性就明显降低。

第四，指示生物同一受害症状可由多种因素造成，这就增加了对监测结果判别的困难性。如许多植物的落叶、矮态、卷转、扭曲等，大气氟化物的污染和低浓度除草剂的施用均可造成上述异常现象。SO2对植物的伤害往往与霜冻或无机盐缺乏的症状很相似。

但是，尽管生物监测还存在一定的局限性，它在环境监测中的地位和作用仍然是非常重要的。通过生物监测可揭示和评价各类生态系统在某一时段的环境质量状况，为利用、改善和保护环境指出方向。其次，由于生物监测更侧重于研究人为干扰与生态环境变化的关系，可使人们搞清哪些活动模式既符合经济规律又符合生态规律，从而为协调人与自然的关系提供科学依据。

另外，通过生物监测还能掌握对生态环境变化构成影响的各种主要干扰因素及每种因素的贡献。这既能为受损生态系统的恢复和重建提出科学依据，也可为制定相应的环境管理计划，增强环保工作的针对性与主动性，并为提高措施的有效性服务。最后，由于生物监测可反馈各种干扰的综合信息，所以使人们能依此对区域生态环境质量的变化趋势作出科学预测。

污染

生物监测的原理

生物监测的理论基础是生态系统理论。生态系统是包括生物部分(生产者、消费 者、分解者)和非生物环境部分的综合体。生物部分从低级到高级，包含有生物分子→细胞→器官→个体→种群→群落→生态系统等不同的生物学水平。污染物进人环境后， 会对生态系统在各级生物学水平上产生影响，引起生态系统固有结构和功能的变化。

例如，在分子水平上，会诱导或抑制酶活性，抑制蛋白质、DNA和RNA等的合成。在细 胞水平上，引起细胞膜结构和功能的改变，破坏像线粒体和内质网等细胞器的结构和功能。在个体水平上，对动物导致死亡，行为改变，抑制生长发育与繁殖等，对植物表现 为生长速度减慢，发育受阻，失绿黄化及早熟等。在种群和群落水平上，引起种群数量 密度的改变，结构和物种比例的变化，遗传基础和竞争关系的改变，引起群落中优势种群、生物量、物种多样性等的改变。

生物监测，正是利用生命有机体对污染物的种种反应，来直接地表征环境质量的好坏及所受污染的程度。 由于环境变化的效应从根本上是对以人为主体的生物系统的影响，因此生物监测对 环境素质的优劣更具有直接和指示作用。但由于生物监测的监测对象(生态系统)的复杂性，使生物监测的操作面临许多问题。其灵敏性、快速性和精确性等都需进一步提高。

农业环境学上： 生物监测是指利用生物对环境中污染物质的反应，即在各种污染环境下所发出的各种信息，来判断环境污染状况的一种手段，对污染物敏感的生物种类，都可以作为监测生物。

又称“生物测定”。利用生物对环境中污染的物质的敏感性反应来判断环境污染的一种手段。用来补充物理、化学分析方法的不足。如利用敏感植物监测大气污染;应用指示生物群落结构、生物测试及残毒测定等方法，反映水体受污染的情况。

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