探究生态环境监测的应用现状

张玉国

（唐山市生态环境局乐亭县分局，河北 唐山 063600）

近年来，由于生态环境破坏导致的负面影响接踵而来，不仅影响了社会的发展，甚至威胁到了人类的健康。因此，为了改善生态环境，国家采取了很多措施，力求让生态环境回归正常，让人类能够生活在优质无忧的环境中。对于生态环境监测工作，国家也是尤为重视的，加强各个方面的生态环境监测是改善和保护生态环境的主要方式，但我国目前的生态环境监测技术尚未完善，还存在着一定的缺陷和不足，为此我们要加大研究力度，致力于技术创新，不断完善开拓，使生态环境监测技术更高效地应用于我们的生活。

生态环境监测是指运用地理、计算机、化学、科学、生物、物理等技术手段，针对废水排放、大气污染等各种环境污染现象开展环境质量和污染排放的监测活动。生态环境监测主要包括以下几方面：一、对生态问题的发生面积及数量变化进行的动态监测；
二、对人类活动对生态系统造成的影响和改变进行监测，如向大气、水资源中排放有害物质；
三、对生态系统的恢复活动进行监测，如退耕还林、禁止秸秆焚烧等有利于可持续发展的政策；
四、对生态环境监测所获取的所有数据进行横纵向对比，分析生态环境质量的变化并进行预测和预警。

生态环境监测的操作流程：首先要对目标区域的生态环境进行综合分析，并为接下来的监测制定针对性的计划；
其次要布置监测点，持续采集生态环境样本并进行检测，最后对所收集的数据进行统计和分析，对监测目标区域的生态环境进行综合评价等。通过长期持续性的生态环境监测，相关人员能够在第一时间掌握生态环境变化并作出应对，所以在监测时一定要认真仔细，避免由于人为失误而导致监测数据出现误差，影响生态环境的可持续发展[1]。

2.1 生物技术在生态环境监测中的应用

信息技术背景下，现代科技快速发展，生物技术的水平也得到了显著提升，在研究应用方面有了突飞猛进的进步。现阶段，现代生物技术被广泛应用和推广。生物技术相较于其他学科技术的优势在于其实基于微观的角度对生态环境进行监测，由于生态环境具有复杂的结构和功能，生态系统中所含有的污染物质成分复杂且繁多，许多污染物含量很低，单纯依靠物理化学技术进行分析只能得到环境中污染物的具体含量及其变化，却不能了解环境污染对生物的毒害作用等，但是生物技术可以弥补这方面的不足，其能够获取更多环境污染物质的信息，全面掌握环境污染状况。相关人员利用生物技术能够更加高效地对生态环境进行监测，同时提高了生物技术在生态环境领域中的地位，推动生物技术实现更好的创新和发展。在现阶段环境监测当中被广泛应用的技术主要为生物大分子型标记监测和PCR等等。

2.1.1 生物大分子型标记物监测应用技术

当前，生态大分子作为生态学研究的主要内容具有很大的优势作用，其不仅有较强的独特性和提前预警性，还具有适应性，能够有效利用分子的适应性对生态问题进行详细说明，更能促进生物与环境之间的和谐发展，为环境污染的生物修复工作奠定坚实基础。生物大分子型标记物主要分为两大类，分别是核酸和蛋白质。

（1）核酸分子标记物技术

核酸分子标记物技术主要分为核酸分子损伤检测技术、报告基因标记技术、DNA芯片技术和16SrRNA检测技术。目前，在生态环境监测中，应用较广的技术是核酸分子损伤检测技术，其可以将环境中的化学物质对各种类型DNA造成的损伤作为生物标记物来监测环境中的化学毒性，主要内容包括DNA加合物的检测、DNA链断裂的检测和DNA甲基化测定。

DNA加合物是一种共价结合物，有可能成为导致癌变或突变的最小因子，在一定程度上与致癌物有着巨大的联系，在进行DNA加合物检测过程中可以对环境中的遗传毒性做出判断，从而提前预测出环境中致癌物质的含量。结合国外水生生物DNA 加合物的研究结果可知，水生生物中鱼类对致癌物较为敏感，利用水生生物DNA 加合物检测在一定程度上可以直接对水环境的致癌物质进行有效指示，因此，该种方法是对致癌物检测和筛查的最科学、高效、理想的方式，因而可以作为海洋环境监测的标记物[2]。

DNA链能够在正常环境中进行自我检查和修复，一旦受到外界环境污染物的严重影响就会出现断裂现象，因而要结合DNA链断裂作为相应标记物，再利用其进行环境污染监测。其中，DNA 链断裂的主要检测方法有碱性解旋法、单细胞微凝胶电泳技术以及微核测定法等等。碱性解旋法操作简单而且能够反映环境中的多种遗传毒性物质对DNA的损伤，适用于海洋环境监测的评价，并且现阶段已经被广泛应用于海星、鲽、鲑以及牡蛎等DNA 完整性的分析中。单细胞微凝胶电泳技术又称为彗星实验，其被广泛应用于生物DNA 损伤研究方面，特别是鱼类和无脊椎动物的DNA 损伤领域，在这一过程中其已经取得了较高的成效。微核测定法主要通过细胞质内的额外核小体问题的出现来评判有害物质存在的试验方法，主要用于指示海洋环境污染造成的细胞遗传损伤和淡水环境的遗传毒性检测[3]。目前我国已经成功将微核试验应用于对南海水质的监测中，在国外也有科学家将其应用于对地中海海域贻贝不同类型的细胞对遗传毒物的敏感程度、波罗的海油港区中的油类污染物对甲壳类动物的毒害效应的研究中[4]。

（2）蛋白分子标记物技术

将环境中的污染物和生物体内蛋白质相互结合会产生一定反应，其对生物体的发展具有重要影响，与此同时，对生物体内相应基因的表达产生抑制，进而影响生物体内蛋白质的含量。所以，可以充分发挥生物体内蛋白质的优势和作用，将其作为有害物质的生物标记物，并广泛应用于环境监测之中[5]。如乙酰胆碱酯酶检测技术已经成功地将乙酰胆碱酯酶活性的抑制作为鱼类有机磷农药中毒的诊断工具；
利用金属硫蛋白检测技术，通过用贻贝体内的金属硫蛋白来监测海洋环境中的金属污染；
利用热休克蛋白的检测技术将小分子HSP60的表达作为检测海洋无脊椎动物遭受环境威胁的重要指标。

2.1.2 PCR技术

PCR技术是一种用于放大扩增特定DNA片段的分子生物学技术，相当于生物体外的特殊DNA复制。PCR技术具备准确性与便捷性，最重要的是能够让核酸的研究方向脱离活体生物。目前PCR技术已经应用于大气、土壤和水环境的监测中。

借助RT-PCR技术对相关气体进行采样，并对这些气体进行检验得知空气传播为猪瘟传播的主要方式，这一发现为猪瘟的预防工作提供了有力参考；
利用LH-PCR技术对湿地的菌群结构以及磷元素的迁移、存储作用分析得知，含磷量的上升会对土壤的菌群结构造成影响，并改变原有的土壤菌群结构，使土壤中原有的生物多样性降低[6]；
而通过利用 PCR-DGGE 技术对土壤中的分解蛋白酶细菌群落进行分析，能够判断无机肥、有机肥是否对植物根系周边土壤的蛋白酶具有活性作用[7]。这些研究结果表明，PCR技术在生态环境监测中的应用前景广泛，还有更多的潜力等待去开发应用。

2.2 物理化学技术在生态环境监测中的应用

随着物理、化学、科学等学科的不断完善和发展，其在环境监测中发挥着重要作用，其中运用最广泛的就是动态膜压法监测技术。动态膜压法的应用不需要提前对水样进行收集，也不需要通过任何化学试剂进行检测就能对被污染水体的微表层进行分析和研究。污水体系中含有有机物、营养盐、微生物等不同层次的聚集，结合Gibbs的吸附方程可知，表面超量的情况下低浓度和本体浓度是成正比的，进而就可以得出有机物的含量，秦菲就是结合此原理的内容，通过动态模压法测定不同浓度污水的面积和模压，从而间接获取有机物的含量、面积以及与CODC 之间的线性关系，为动态模压仪迅速测量有机物含量提供重要保障[8]。

2.3 信息技术在生态环境监测中的应用

随着经济和科技的发展，新兴的电子信息技术也逐渐崛起，在我国各个领域占据着重要的地位，社会也开始逐渐进入大数据时代，各行各业都开始尝试对大数据进行充分应用。在环境监测技术中，信息技术不仅减少了公共数据资源的浪费，带动了生态环境监测技术的转型，更为生态环境监测提供了更为高效准确的实时及预测结论。以青海省为例，从2005 年至今，三江源、青海湖、祁连山等重点生态保护地区已经陆续建成三十多个综合站点，一千多个基本站点以及一百多个追踪站点，相对完整地建构了地面站点监测系统体系，与此同时，也相继开展了湿地、森林、水资源、环境质量等方面的专项监管监测，确定了地面监测、生态环境评价、生态系统评估等一百多项生态环境系统专业评价指标。此外，根据环境质量进行有效监测，逐步建成地表水监测断面七十多个，环境空气监测七十多个，声音监测三百多个，土壤监测四百多个[9]。现代化信息技术的快速发展，使得信息技术越来越先进，其主要应用包括综合指数法、综合评估法等。信息技术在不断的实践和发展过程中，打破传统思想束缚和限制，敢于突破，不断创新，充分利用地表水、空气等进行相应的科学化评价，从而创造最适宜发展的新模式，为后续工作的开展奠定坚实基础[10]。

2.4 3S技术的应用

2009年以来，专家越来越重视3S技术的应用，不同于生物技术的微观角度，3S技术是站在宏观的角度开展环境监测，能够涉及的空间和事件范围极广。3S技术中的3“S”主要是指RS（遥感监测技术）、GIS（地理信息技术）及GPS（全球定位技术），而“3S”所展现出来的特点和优越性使其在生态环境监测中占据绝对的主导地位。

2.4.1 RS在生态环境监测中的应用

遥感技术是从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，从而对地表各类地物进行监测，并对监测到的信息进行扫描、摄影、传输和处理，能够对原有监测对象反馈的信息进行还原和分析，从而得到物体的形态和性能。而且，利用遥感技术对生物信息进行采集具有很强的优势，不仅覆盖范围广、多角度，而且信息内容丰富、更新速率快，为大尺度的生态环境监测提供了基础数据保障[10]。目前，遥感技术用于平原土地覆盖变化而引起的生态系统功能变化监测，以及对青海湖流域周边草地叶绿素的含量进行研究分析等。

2.4.2 GIS技术在生态环境监测中的应用

GIS就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，不但可以整齐有序地关系地理信息，还可以对地理信息进行各种组合、分析、检索、修改、更新等。它还具有“可视化”功能，能够通过计算机屏幕把所有信息清晰地还原到地图上，同时对生态环境进行动态监测，为生态资源空间信息管理及可视化系统的实现奠定了基础。通过GIS技术的应用，专家根据山区生态资源空间信息管理和可视化的研究对系统实现高效编制，在二、三维一体化的可视化平台下提供了丰富的数据图形查询系统功能，还曾以苏州市主城区为研究对象，建立了土地适宜性评价数据库，从空间分布上对苏州农用地种植适宜性进行了具体分析等。

2.4.3 GPS在生态环境监测中的应用

GPS具有海陆空全方位实时三维导航与定位能力，新一代卫星导航与定位系统，能够高效、快速、实时地得到相应的空间信息，对监测目标进行实时定位与动态跟踪，为提高生态环境监测水平提供了关键性信息。关于GPS在生态环境监测中的应用，可以利用GPS技术对某黄土边坡进行变形监测，提高了变形监测的精度，实现对边坡的动态跟踪预测和变形预测，并制定出治理边坡问题的措施等。

近年来，我国生态环境监测已经取得了很大的进展，生态环境也在缓慢恢复中，但要想从根本上保护环境，就应该加强对污染物质的研究，加强对污染源头的管理，进行监测时应具有针对性，依据不同物质排放含量制定不同的制度，完善各类监督和监测制度，保障源头的有效治理。其次，由于现阶段我国环境监测需求呈现多样化趋势，所以在进行环境监测过程中也要保障其技术的多元化和自动化，这一做法势必会成为未来主要的发展趋势，只有实现了监测技术的多元化和自动化，才能有效、及时且全面地反映各个环境状况，为后续工作的高效展开提供助力。在技术进步的同时，监测仪器也要不断创新并趋于小型化和复合化。

综上所述，我国在生态环境监测中应用的技术逐日丰富且完善。未来我们将不断改善各种应用技术，弥补不足和短处，更高效地对生态环境进行监测，促进生态环境保护工作的高效发展，进而为生态环境的可持续健康发展奠定重要基础。

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