关于环境监测生物技术的

摘　要：在我国生物技术不断发展的今天,在环境检测方面也融入了生物技术,本文介绍了环境监测生物技术的各种方法,其中包括常规监测技术中微生物的应用,生物传感器、生物大分子标记物、微核技术及生物芯片技术在环境监测中的应用.

关 键 词：环境监测　生物传感器　生物大分子标记物

一、引言

生物技术具有和其他现代高新技术相同的主要特征,诸如开发周期短、效益高的特点,从现阶段来看已经突破了基础的理论研究阶段,从自20世纪70年代以来开始逐步进入技术应用阶段.随着现代生物技术理论研究的不断深入,其应用的范围得到了进一步的拓宽,不但在食品工业、高新技术农业、药品和发酵工业中得到了广泛的应用,同时还在环境科学、环境监测评价及防治中发挥着极其重要的作用.可以预见,生物技术必将成为环境科学中重点应用的技术.

二、生物技术的研究要点

1.生物技术的研究特点

1.1以生物作为研究对象,不过多地依赖于地球上的有限资源,主要在于对再生资源的开发和利用.

1.2研究环境相对简单可行,生物技术的研究基本上都是在常温、常压下进行,研究过程相对简单,可实现连续化操作,同时具有良好的环境友好性,能有效地节约能源,减少对环境的污染.

1.3利用生物技术开发的生物制品具有纯度高、质量优和安全可靠的特点,是未来新产品开发的一个新途径.

1.4能有效的解决传统技术下不能予以解决的难题,能根据人类的需求对生物的品种进行合理的改良,创造出更加具有经济价值的生物类型.

三、常规监测技术中微生物的应用

水体中的致病菌有可能引起各种传染病,因此,水质的细菌学测定,特别是肠道细菌的检验,在环境质量评价、质量卫生监督等方面具有重要意义.由于致病菌在水中存在的数量较少,直接监测比较困难,而且检查结果为阴性也不能保证绝对安全,因此在实际工作中常选用粪便污染指示菌——大肠菌群作为代表.另外还有发光细菌法、污染物致突变的微生物监测,藻类与水质污染监测方式,用于监测水环境的微生物学指标是可行的.

四、生物传感器

1.BOD微生物传感器检测仪(BODs)

生物化学需氧量(BOD)是环境监测工作中的一项重要指标,它表示水中污染物的综合污染程度.目前国内外普遍规定样品在20℃的温度中培养5d,分别测定培养前后的溶解氧,二者之差即为BOD5值,以氧的mg/L表示.但该方法操作较复杂,耗时长,且干扰因素多,结果准确度及重现性差,不能及时为环境管理和决策、科研、事故污染鉴定等提供科学依据,无法满足当前环境监测中快速测定的要求.因此,快速、准确测定水体中BOD一直是环境监测中的一大难题,而BOD微生物传感器检测仪就能满足这一要求,因此得到广泛应用.

2.DNA生物传感器在环境污染监测中的应用

基于生物催化和免疫原理的生物传感器在环境领域中获得了广泛应用.近年来,随着分子生物学和生物技术的发展,人们开发了以核酸探针为识别元件,基于核酸相互作用原理的DNA生物传感器.该传感器可用于受感染微生物的核酸序列分析、优先控制污染物的检测以及污染物与DNA之间相互作用的研究,在环境污染监测中具有潜在的巨大应用前景.

3.可检测化学制剂和生物制剂的生物传感器

美国田纳西大学（位于美国田纳西州诺克斯维尔）的研究人员利用由生物工程技术制成的、存在杂质时会发出蓝绿辉光的微生物,开发成功一种基于芯片的环境生物传感器样品.这种被称为生物发光型生物指示器IC（bioluminescentbioreporterIC,简称BBIC）的器件技术可在众多的应用（从航天器到反恐）中巧妙地检测出氨、锌等各类化学物质.

4.光纤化学/生物传感技术

光纤技术与光谱分析技术的有机结合就构成了光纤传感技术.光纤传感技术突破了光谱分析的传统模式,光可由光纤直接导入样品,而样品不必放入光谱仪中就能进行测定.特别适用于环境污染物、生物药物,以及生产过程的原位、在线监测和对样品的无损测定.早在十几年前,人们就曾经预言：光纤传感技术的出现将不可避免地引起分析实验室及分析控制仪器的又一次革命.随着环境科学与生命科学的发展,对各种与人类生存环境密切相关的化学物质的测定和变化过程的监测,已显得特别突出和重要.由于光纤化学/生物传感技术具有实时、在线及远距离自动监测和对样品无损测定等特点,人们对它在海洋环境监测中的应用给予了较多的关注,特别是在溶解氧、pH、湿度和水质毒性等监测要素的应用.

五、生物大分子标记物

随着社会对环境保护的日益重视和分子生物学技术的发展,将生物大分子标记物的检测应用到环境监测中已经成为一种趋势.生物大分子标记物检测由于其测定指标全面、准确、系统且具有特异性等优点.生物大分子标记物是指生物体内的一些对外界环境变化敏感并能产生一些可检测变化的大分子物质,这些大分子物质能够反映环境变化对生物体的影响.

1.核酸分子标记物检测

核算分子标记物检测方法有核酸分子损伤检测技术、报告基因标记技术及DNA芯片技术.

2.蛋白分子标记物检测

环境中的许多污染物能直接与生物体内的蛋白质发生反应从而对生物体产生影响,或者诱导(或抑制)生物体内一些基因的表达从而影响生物体内一些蛋白质的量.因此,生物体内的许多种蛋白都可以作为环境中有害物质暴露的生物标记物应用于环境监测中.蛋白分子标记物检测方法有酶分子标记物检测、金属硫蛋白(Metallothionein,MT)的检测、热休克蛋白(HeatShockProtein,HSP)的检测及抗氧化剂防御系统的检测.

六、微核技术

环境污染已经成为全球共同关注的一个热点问题.为了检测出已经存在或潜在的危害,各种环境污染监测技术应运而生.植物微核技术是根据遗传学上染色体畸变的原理而建立的一种环境污染的生物监测方法,在对大气、土壤、水环境中各种有毒污染物的遗传毒性检测方面得到了广泛应用.国内外大量的对比实验研究表明,该方法普遍适用于检测环境致突变物,已经成为环境污染监测的有效工具.微核技术可用于监测大气污染,监测土壤污染,监测水污染,监测有机物污染,监测重金属污染,监测物理辐射污染.

七、结束语

随着我国经济的快速发展,环境污染已经成为人们最为重视的问题,但是在环保观念日益增强的今天,社会对环境评价的全面性和准确性的要求也日益增高,要求建立综合多手段的、多参数的环境监测体系以实现快速、高效、准确地的评价.参考文献[1]姚来银.地表水粪大肠菌群监测工作实践和探讨[J].福建环境,2003,(6).[2]方战强,陈中豪,胡勇有.发光细菌法在水质监测中的应用[J].重庆环境科学,2003,（2）.[3]吴邦灿,费龙.现代环境检测技术[M]北京:中国环境科学出版社,1999.[4]IaaoK,YokoN.Enzymesensororenvironmentalanalysis[J].JmolCatalysisB:Enzymatic,2000,10(1-3).[5]DmitriI,IhabA,PlamenA,etal.Biosensorordetectionofpathogenicbacteria[J].Bioelectronics,1999,14(7).[6]RastogiS,RatheeP,SaxenaTK,etal.BODanalysisofindustrialeffluents:5daysto5min[J].CurrentAppliedPhysics3,2003.[7]WangJ,CaiX,JohnsonC,etal.TracemeasurementsofRNAbypotentiometricstrippinganalysisatcarbonpasteelectrodes.AnalChem,1995,67(22).[8]JanataJ,JosowiczM,VanysekP,etal.ChemicalSensors[J].AnalChem,1998,70,179R-208R.