張玉國

（唐山市生態(tài)環(huán)境局樂亭縣分局，河北 唐山 063600）

近年來，由于生態(tài)環(huán)境破壞導(dǎo)致的負面影響接踵而來，不僅影響了社會的發(fā)展，甚至威脅到了人類的健康。因此，為了改善生態(tài)環(huán)境，國家采取了很多措施，力求讓生態(tài)環(huán)境回歸正常，讓人類能夠生活在優(yōu)質(zhì)無憂的環(huán)境中。對于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作，國家也是尤為重視的，加強各個方面的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是改善和保護生態(tài)環(huán)境的主要方式，但我國目前的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)尚未完善，還存在著一定的缺陷和不足，為此我們要加大研究力度，致力于技術(shù)創(chuàng)新，不斷完善開拓，使生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)更高效地應(yīng)用于我們的生活。

1 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測簡述

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是指運用地理、計算機、化學(xué)、科學(xué)、生物、物理等技術(shù)手段，針對廢水排放、大氣污染等各種環(huán)境污染現(xiàn)象開展環(huán)境質(zhì)量和污染排放的監(jiān)測活動。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測主要包括以下幾方面：一、對生態(tài)問題的發(fā)生面積及數(shù)量變化進行的動態(tài)監(jiān)測；二、對人類活動對生態(tài)系統(tǒng)造成的影響和改變進行監(jiān)測，如向大氣、水資源中排放有害物質(zhì)；三、對生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)活動進行監(jiān)測，如退耕還林、禁止秸稈焚燒等有利于可持續(xù)發(fā)展的政策；四、對生態(tài)環(huán)境監(jiān)測所獲取的所有數(shù)據(jù)進行橫縱向?qū)Ρ?，分析生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化并進行預(yù)測和預(yù)警。

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的操作流程：首先要對目標區(qū)域的生態(tài)環(huán)境進行綜合分析，并為接下來的監(jiān)測制定針對性的計劃；其次要布置監(jiān)測點，持續(xù)采集生態(tài)環(huán)境樣本并進行檢測，最后對所收集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，對監(jiān)測目標區(qū)域的生態(tài)環(huán)境進行綜合評價等。通過長期持續(xù)性的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，相關(guān)人員能夠在第一時間掌握生態(tài)環(huán)境變化并作出應(yīng)對，所以在監(jiān)測時一定要認真仔細，避免由于人為失誤而導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，影響生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展[1]。

2 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 生物技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

信息技術(shù)背景下，現(xiàn)代科技快速發(fā)展，生物技術(shù)的水平也得到了顯著提升，在研究應(yīng)用方面有了突飛猛進的進步。現(xiàn)階段，現(xiàn)代生物技術(shù)被廣泛應(yīng)用和推廣。生物技術(shù)相較于其他學(xué)科技術(shù)的優(yōu)勢在于其實基于微觀的角度對生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測，由于生態(tài)環(huán)境具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能，生態(tài)系統(tǒng)中所含有的污染物質(zhì)成分復(fù)雜且繁多，許多污染物含量很低，單純依靠物理化學(xué)技術(shù)進行分析只能得到環(huán)境中污染物的具體含量及其變化，卻不能了解環(huán)境污染對生物的毒害作用等，但是生物技術(shù)可以彌補這方面的不足，其能夠獲取更多環(huán)境污染物質(zhì)的信息，全面掌握環(huán)境污染狀況。相關(guān)人員利用生物技術(shù)能夠更加高效地對生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測，同時提高了生物技術(shù)在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域中的地位，推動生物技術(shù)實現(xiàn)更好的創(chuàng)新和發(fā)展。在現(xiàn)階段環(huán)境監(jiān)測當中被廣泛應(yīng)用的技術(shù)主要為生物大分子型標記監(jiān)測和PCR等等。

2.1.1 生物大分子型標記物監(jiān)測應(yīng)用技術(shù)

當前，生態(tài)大分子作為生態(tài)學(xué)研究的主要內(nèi)容具有很大的優(yōu)勢作用，其不僅有較強的獨特性和提前預(yù)警性，還具有適應(yīng)性，能夠有效利用分子的適應(yīng)性對生態(tài)問題進行詳細說明，更能促進生物與環(huán)境之間的和諧發(fā)展，為環(huán)境污染的生物修復(fù)工作奠定堅實基礎(chǔ)。生物大分子型標記物主要分為兩大類，分別是核酸和蛋白質(zhì)。

（1）核酸分子標記物技術(shù)

核酸分子標記物技術(shù)主要分為核酸分子損傷檢測技術(shù)、報告基因標記技術(shù)、DNA芯片技術(shù)和16SrRNA檢測技術(shù)。目前，在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中，應(yīng)用較廣的技術(shù)是核酸分子損傷檢測技術(shù)，其可以將環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)對各種類型DNA造成的損傷作為生物標記物來監(jiān)測環(huán)境中的化學(xué)毒性，主要內(nèi)容包括DNA加合物的檢測、DNA鏈斷裂的檢測和DNA甲基化測定。

DNA加合物是一種共價結(jié)合物，有可能成為導(dǎo)致癌變或突變的最小因子，在一定程度上與致癌物有著巨大的聯(lián)系，在進行DNA加合物檢測過程中可以對環(huán)境中的遺傳毒性做出判斷，從而提前預(yù)測出環(huán)境中致癌物質(zhì)的含量。結(jié)合國外水生生物DNA 加合物的研究結(jié)果可知，水生生物中魚類對致癌物較為敏感，利用水生生物DNA 加合物檢測在一定程度上可以直接對水環(huán)境的致癌物質(zhì)進行有效指示，因此，該種方法是對致癌物檢測和篩查的最科學(xué)、高效、理想的方式，因而可以作為海洋環(huán)境監(jiān)測的標記物[2]。

DNA鏈能夠在正常環(huán)境中進行自我檢查和修復(fù)，一旦受到外界環(huán)境污染物的嚴重影響就會出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，因而要結(jié)合DNA鏈斷裂作為相應(yīng)標記物，再利用其進行環(huán)境污染監(jiān)測。其中，DNA 鏈斷裂的主要檢測方法有堿性解旋法、單細胞微凝膠電泳技術(shù)以及微核測定法等等。堿性解旋法操作簡單而且能夠反映環(huán)境中的多種遺傳毒性物質(zhì)對DNA的損傷，適用于海洋環(huán)境監(jiān)測的評價，并且現(xiàn)階段已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于海星、鰈、鮭以及牡蠣等DNA 完整性的分析中。單細胞微凝膠電泳技術(shù)又稱為彗星實驗，其被廣泛應(yīng)用于生物DNA 損傷研究方面，特別是魚類和無脊椎動物的DNA 損傷領(lǐng)域，在這一過程中其已經(jīng)取得了較高的成效。微核測定法主要通過細胞質(zhì)內(nèi)的額外核小體問題的出現(xiàn)來評判有害物質(zhì)存在的試驗方法，主要用于指示海洋環(huán)境污染造成的細胞遺傳損傷和淡水環(huán)境的遺傳毒性檢測[3]。目前我國已經(jīng)成功將微核試驗應(yīng)用于對南海水質(zhì)的監(jiān)測中，在國外也有科學(xué)家將其應(yīng)用于對地中海海域貽貝不同類型的細胞對遺傳毒物的敏感程度、波羅的海油港區(qū)中的油類污染物對甲殼類動物的毒害效應(yīng)的研究中[4]。

（2）蛋白分子標記物技術(shù)

將環(huán)境中的污染物和生物體內(nèi)蛋白質(zhì)相互結(jié)合會產(chǎn)生一定反應(yīng)，其對生物體的發(fā)展具有重要影響，與此同時，對生物體內(nèi)相應(yīng)基因的表達產(chǎn)生抑制，進而影響生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的含量。所以，可以充分發(fā)揮生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的優(yōu)勢和作用，將其作為有害物質(zhì)的生物標記物，并廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測之中[5]。如乙酰膽堿酯酶檢測技術(shù)已經(jīng)成功地將乙酰膽堿酯酶活性的抑制作為魚類有機磷農(nóng)藥中毒的診斷工具；利用金屬硫蛋白檢測技術(shù)，通過用貽貝體內(nèi)的金屬硫蛋白來監(jiān)測海洋環(huán)境中的金屬污染；利用熱休克蛋白的檢測技術(shù)將小分子HSP60的表達作為檢測海洋無脊椎動物遭受環(huán)境威脅的重要指標。

2.1.2 PCR技術(shù)

PCR技術(shù)是一種用于放大擴增特定DNA片段的分子生物學(xué)技術(shù)，相當于生物體外的特殊DNA復(fù)制。PCR技術(shù)具備準確性與便捷性，最重要的是能夠讓核酸的研究方向脫離活體生物。目前PCR技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于大氣、土壤和水環(huán)境的監(jiān)測中。

借助RT-PCR技術(shù)對相關(guān)氣體進行采樣，并對這些氣體進行檢驗得知空氣傳播為豬瘟傳播的主要方式，這一發(fā)現(xiàn)為豬瘟的預(yù)防工作提供了有力參考；利用LH-PCR技術(shù)對濕地的菌群結(jié)構(gòu)以及磷元素的遷移、存儲作用分析得知，含磷量的上升會對土壤的菌群結(jié)構(gòu)造成影響，并改變原有的土壤菌群結(jié)構(gòu)，使土壤中原有的生物多樣性降低[6]；而通過利用 PCR-DGGE 技術(shù)對土壤中的分解蛋白酶細菌群落進行分析，能夠判斷無機肥、有機肥是否對植物根系周邊土壤的蛋白酶具有活性作用[7]。這些研究結(jié)果表明，PCR技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用前景廣泛，還有更多的潛力等待去開發(fā)應(yīng)用。

2.2 物理化學(xué)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

隨著物理、化學(xué)、科學(xué)等學(xué)科的不斷完善和發(fā)展，其在環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用，其中運用最廣泛的就是動態(tài)膜壓法監(jiān)測技術(shù)。動態(tài)膜壓法的應(yīng)用不需要提前對水樣進行收集，也不需要通過任何化學(xué)試劑進行檢測就能對被污染水體的微表層進行分析和研究。污水體系中含有有機物、營養(yǎng)鹽、微生物等不同層次的聚集，結(jié)合Gibbs的吸附方程可知，表面超量的情況下低濃度和本體濃度是成正比的，進而就可以得出有機物的含量，秦菲就是結(jié)合此原理的內(nèi)容，通過動態(tài)模壓法測定不同濃度污水的面積和模壓，從而間接獲取有機物的含量、面積以及與CODC 之間的線性關(guān)系，為動態(tài)模壓儀迅速測量有機物含量提供重要保障[8]。

2.3 信息技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展，新興的電子信息技術(shù)也逐漸崛起，在我國各個領(lǐng)域占據(jù)著重要的地位，社會也開始逐漸進入大數(shù)據(jù)時代，各行各業(yè)都開始嘗試對大數(shù)據(jù)進行充分應(yīng)用。在環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中，信息技術(shù)不僅減少了公共數(shù)據(jù)資源的浪費，帶動了生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的轉(zhuǎn)型，更為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測提供了更為高效準確的實時及預(yù)測結(jié)論。以青海省為例，從2005 年至今，三江源、青海湖、祁連山等重點生態(tài)保護地區(qū)已經(jīng)陸續(xù)建成三十多個綜合站點，一千多個基本站點以及一百多個追蹤站點，相對完整地建構(gòu)了地面站點監(jiān)測系統(tǒng)體系，與此同時，也相繼開展了濕地、森林、水資源、環(huán)境質(zhì)量等方面的專項監(jiān)管監(jiān)測，確定了地面監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境評價、生態(tài)系統(tǒng)評估等一百多項生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)專業(yè)評價指標。此外，根據(jù)環(huán)境質(zhì)量進行有效監(jiān)測，逐步建成地表水監(jiān)測斷面七十多個，環(huán)境空氣監(jiān)測七十多個，聲音監(jiān)測三百多個，土壤監(jiān)測四百多個[9]。現(xiàn)代化信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得信息技術(shù)越來越先進，其主要應(yīng)用包括綜合指數(shù)法、綜合評估法等。信息技術(shù)在不斷的實踐和發(fā)展過程中，打破傳統(tǒng)思想束縛和限制，敢于突破，不斷創(chuàng)新，充分利用地表水、空氣等進行相應(yīng)的科學(xué)化評價，從而創(chuàng)造最適宜發(fā)展的新模式，為后續(xù)工作的開展奠定堅實基礎(chǔ)[10]。

2.4 3S技術(shù)的應(yīng)用

2009年以來，專家越來越重視3S技術(shù)的應(yīng)用，不同于生物技術(shù)的微觀角度，3S技術(shù)是站在宏觀的角度開展環(huán)境監(jiān)測，能夠涉及的空間和事件范圍極廣。3S技術(shù)中的3“S”主要是指RS（遙感監(jiān)測技術(shù)）、GIS（地理信息技術(shù)）及GPS（全球定位技術(shù)），而“3S”所展現(xiàn)出來的特點和優(yōu)越性使其在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中占據(jù)絕對的主導(dǎo)地位。

2.4.1 RS在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

遙感技術(shù)是從高空或外層空間接收來自地球表層各類地物的電磁波信息，從而對地表各類地物進行監(jiān)測，并對監(jiān)測到的信息進行掃描、攝影、傳輸和處理，能夠?qū)υ斜O(jiān)測對象反饋的信息進行還原和分析，從而得到物體的形態(tài)和性能。而且，利用遙感技術(shù)對生物信息進行采集具有很強的優(yōu)勢，不僅覆蓋范圍廣、多角度，而且信息內(nèi)容豐富、更新速率快，為大尺度的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障[10]。目前，遙感技術(shù)用于平原土地覆蓋變化而引起的生態(tài)系統(tǒng)功能變化監(jiān)測，以及對青海湖流域周邊草地葉綠素的含量進行研究分析等。

2.4.2 GIS技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

GIS就是一個專門管理地理信息的計算機軟件系統(tǒng)，不但可以整齊有序地關(guān)系地理信息，還可以對地理信息進行各種組合、分析、檢索、修改、更新等。它還具有“可視化”功能，能夠通過計算機屏幕把所有信息清晰地還原到地圖上，同時對生態(tài)環(huán)境進行動態(tài)監(jiān)測，為生態(tài)資源空間信息管理及可視化系統(tǒng)的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。通過GIS技術(shù)的應(yīng)用，專家根據(jù)山區(qū)生態(tài)資源空間信息管理和可視化的研究對系統(tǒng)實現(xiàn)高效編制，在二、三維一體化的可視化平臺下提供了豐富的數(shù)據(jù)圖形查詢系統(tǒng)功能，還曾以蘇州市主城區(qū)為研究對象，建立了土地適宜性評價數(shù)據(jù)庫，從空間分布上對蘇州農(nóng)用地種植適宜性進行了具體分析等。

2.4.3 GPS在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

GPS具有海陸空全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力，新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，能夠高效、快速、實時地得到相應(yīng)的空間信息，對監(jiān)測目標進行實時定位與動態(tài)跟蹤，為提高生態(tài)環(huán)境監(jiān)測水平提供了關(guān)鍵性信息。關(guān)于GPS在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，可以利用GPS技術(shù)對某黃土邊坡進行變形監(jiān)測，提高了變形監(jiān)測的精度，實現(xiàn)對邊坡的動態(tài)跟蹤預(yù)測和變形預(yù)測，并制定出治理邊坡問題的措施等。

3 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的前景

近年來，我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測已經(jīng)取得了很大的進展，生態(tài)環(huán)境也在緩慢恢復(fù)中，但要想從根本上保護環(huán)境，就應(yīng)該加強對污染物質(zhì)的研究，加強對污染源頭的管理，進行監(jiān)測時應(yīng)具有針對性，依據(jù)不同物質(zhì)排放含量制定不同的制度，完善各類監(jiān)督和監(jiān)測制度，保障源頭的有效治理。其次，由于現(xiàn)階段我國環(huán)境監(jiān)測需求呈現(xiàn)多樣化趨勢，所以在進行環(huán)境監(jiān)測過程中也要保障其技術(shù)的多元化和自動化，這一做法勢必會成為未來主要的發(fā)展趨勢，只有實現(xiàn)了監(jiān)測技術(shù)的多元化和自動化，才能有效、及時且全面地反映各個環(huán)境狀況，為后續(xù)工作的高效展開提供助力。在技術(shù)進步的同時，監(jiān)測儀器也要不斷創(chuàng)新并趨于小型化和復(fù)合化。

4 結(jié)語

綜上所述，我國在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用的技術(shù)逐日豐富且完善。未來我們將不斷改善各種應(yīng)用技術(shù)，彌補不足和短處，更高效地對生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測，促進生態(tài)環(huán)境保護工作的高效發(fā)展，進而為生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)健康發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)。