崔承宇 武漢為明高級中學(xué)

現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

崔承宇 武漢為明高級中學(xué)

隨著分子生物學(xué)研究的不斷推進(jìn)，現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測工作中得到廣泛應(yīng)用。本文簡要就生物芯片技術(shù)、生物傳感技術(shù)、流式細(xì)胞測定技術(shù)以及微核技術(shù)等多項(xiàng)常見生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的實(shí)際應(yīng)用展開分析，以期為推廣現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用，提高環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量提供參考。

現(xiàn)代生物技術(shù) 環(huán)境監(jiān)測 應(yīng)用

現(xiàn)代生物技術(shù)屬于現(xiàn)代化高新科學(xué)，將該技術(shù)與環(huán)境科學(xué)有機(jī)結(jié)合并展開應(yīng)用是當(dāng)前生物技術(shù)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)，其在實(shí)際技術(shù)應(yīng)用過程中具有速率快、成本低以及反應(yīng)條件溫和等優(yōu)勢，因此逐漸被推廣至環(huán)境監(jiān)測工作中，并發(fā)揮了重要應(yīng)用價值。面對越加嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，技術(shù)研究人員加強(qiáng)現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用價值挖掘與創(chuàng)新勢在必行。

1 生物芯片技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

生物芯片技術(shù)主要針對細(xì)胞、蛋白質(zhì)、基因等生物組分進(jìn)行信息監(jiān)測，是建立在微縮技術(shù)、微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，具有高通量、微型化以及自動化優(yōu)勢，可在短時間內(nèi)進(jìn)行大量生物分子檢測，速度高效且結(jié)果精準(zhǔn)。當(dāng)前，該技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大范圍推廣，主要用于水質(zhì)控制、病原細(xì)菌監(jiān)測、細(xì)菌基因測量以及菌種鑒定等工作中。法國水源管理企業(yè)致力于生物芯片研制，利用所開發(fā)芯片就公共飲用水中的微生物種類、微生物變化趨勢進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，把控公共飲用水質(zhì)量，實(shí)時展開水污染處理。而Rhode Island大學(xué)在生物芯片技術(shù)研究方面投入較多，現(xiàn)已開發(fā)出能瞬間檢測沙門氏菌、大腸桿菌的生物芯片，為水質(zhì)檢測工作提供了便利。此外，以DNA芯片為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的細(xì)菌檢測、鑒定系統(tǒng)也為環(huán)境監(jiān)測工作創(chuàng)造了良好技術(shù)條件，其能在4小時內(nèi)對檢測區(qū)內(nèi)的細(xì)菌種類、細(xì)菌密度進(jìn)行分析與測量，且在芯片上加入寡核苷酸還能進(jìn)一步提升檢測精準(zhǔn)程度，擴(kuò)大檢測范圍。

2 生物傳感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

生物傳感器屬于化學(xué)傳感器，通過感應(yīng)元件、信號傳感器針對性的就待測物濃度、變化進(jìn)行檢測。其實(shí)現(xiàn)原理為待測物質(zhì)在擴(kuò)散作用下深入生物敏感膜，并進(jìn)行分子識別，產(chǎn)生生物學(xué)反應(yīng)，相應(yīng)轉(zhuǎn)化器在獲得信息后將其轉(zhuǎn)化成電信號交由計(jì)算機(jī)處理，最終獲得精確的物質(zhì)信息。該技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用十分廣泛，且主要被用在水體酶、有機(jī)磷、酶類化合物監(jiān)測，大氣CO2、SO2、NOx等氣體含量、濃度監(jiān)測，水體赤潮、有害物質(zhì)、污染物毒性監(jiān)測等方面[1]。其中，利用生物傳感技術(shù)進(jìn)行大氣環(huán)境監(jiān)測時，將微生物、氧電極制成電位傳感器，其抗干擾能力較強(qiáng)，能避免揮發(fā)性酸造成監(jiān)測結(jié)果影響，可自動就大氣中的CO2等氣體進(jìn)行監(jiān)測。而將硫桿菌屬和氧電極制成生物傳感器可用作SO2監(jiān)測，由于大氣環(huán)境惡化加重，酸雨現(xiàn)象成為常見災(zāi)害性天氣，環(huán)境監(jiān)測人員可收集酸雨樣品，利用該傳感器就其中SO2含量展開測量。

3 流式細(xì)胞測定技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

流式細(xì)胞測定技術(shù)主要能就單列細(xì)胞，微球、細(xì)菌等生物微粒展開高效率、高精準(zhǔn)的測定與分選。檢測人員首先可將待測物質(zhì)染色并制成樣品懸液，在導(dǎo)入流動室后利用壓力作用進(jìn)行單列排列，最終在入射激光束作用下形成熒光脈沖信號，完成檢驗(yàn)。該技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中被廣泛用作海洋生物監(jiān)測，可確定海洋浮游生物的種類與群落分布。將流式細(xì)胞測定技術(shù)和DNA分子技術(shù)組合使用，能就海洋異養(yǎng)細(xì)菌、光合生物細(xì)胞循環(huán)展開實(shí)時分析[2]。同理，將該技術(shù)與高效液相色譜技術(shù)組合使用，可根據(jù)海洋環(huán)境中多種浮游植物存在的所含色素差異，判斷監(jiān)測區(qū)域浮游植物將會對海洋光學(xué)造成的影響并進(jìn)行分析，以此為基礎(chǔ)完成水色遙感監(jiān)測，大范圍展開海洋環(huán)境監(jiān)測。

4 單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)

單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)能快速、精確的就單細(xì)胞DNA損傷情況進(jìn)行檢查，屬于新型電泳技術(shù)，相比傳統(tǒng)單細(xì)胞DNA損傷檢查技術(shù)更加高效、操作便捷，可減少放射性標(biāo)記實(shí)驗(yàn)過程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)對象的差異，主要分為DNA雙鏈斷裂中心位凝膠電泳技術(shù)與DNA單鏈斷裂堿性微凝膠電泳技術(shù)兩種。將該技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測工作中可就大氣環(huán)境中存在的多種污染物、重金屬污染物以及醛類污染物進(jìn)行監(jiān)測，從而就測定區(qū)域環(huán)境的被污染程度進(jìn)行分析，從而制定環(huán)境污染問題處理方案。例如，檢測人員可采用SCGE技術(shù)就空氣污染氣體SO2對人體DNA造成的損害進(jìn)行監(jiān)測，判斷可得，SO2將會對人體腦細(xì)胞造成一定的損傷，也會引發(fā)人體肝細(xì)胞出現(xiàn)DNA損傷。根據(jù)DNA損傷程度判斷空氣中SO2氣體的污染程度，實(shí)現(xiàn)空氣環(huán)境監(jiān)控。此外，單細(xì)胞膠凝電泳技術(shù)作為環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用較多的生物技術(shù)，還廣泛被用于環(huán)境生態(tài)監(jiān)測、環(huán)境流行病學(xué)監(jiān)測等監(jiān)測與研究工作中。

5 結(jié)束語

在環(huán)境監(jiān)測工作中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用推廣，既是環(huán)境不斷惡化提出的必行要求，也是環(huán)境科學(xué)發(fā)展的重要方向。當(dāng)前現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸從最初以個體、器官為探針發(fā)展至當(dāng)前以分子為探針，但是多項(xiàng)生物技術(shù)在應(yīng)用時也都存在著一定不足有待提升，只有不斷加強(qiáng)優(yōu)化研究，才能為環(huán)境監(jiān)測工作提供助力。

[1]黃佳麗.現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境檢測中的應(yīng)用[J].科技傳播,2016,8(06):148+157.

[2]羅鴻斌. 現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].東莞理工學(xué)院學(xué)報,2013,20(03):73-77.