生物标志物在环境监测中的应用
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作者: 刘卫东 张景欣
[摘 要] 环境监测是一门新兴的综合性学科,是以环境为对象、运用物理的、化学的和生物的技术手段，通过污染物及其相关组份进行定性、定量和系统的综合分析,以探索研究环境质量及其变化规律，在此粗略介绍一下生态标志物以及在环境监测中的应用。
[关键词] 生物标志物 环境监测
对环境污染的检测，用化学分析的方法，往往很难评估其潜在毒性，在毒理学领域， 传统的测试方法主要集中与污染物对指示生物的急性毒性，致死或半致死效应的分析等，虽然这些数据对预测污染物的致死浓度是不可或缺的。但是，污染物的急性效应，其发生的预测率远远不亚于致死效应。为了评估污染物的潜在毒性，探索反应低浓度对生物早期影响的参数，就需要发展生物亚致死效应的生物标志物来更准确地评估和预测污染物对生物的危害情况，所以生物标志物是目前毒理学领域研究的重点，被称为环境医学发展到分子水平的重要里程碑，他的研究在分子流行性病学，分子毒理学；劳动卫生学，环境医学等诸多领域都具有非常重要的地位。
1.生物测试的定义和基本类型
生物测试指系统地利用生物的反应测定一种或多种污染物或环境要素单独或联合存在时，所导致的影响或危害。基本类型：短期生物测试、中期生物测试、长期生物测试。
2.受试生物的选择条件
对试验毒物或因子具有敏感性；地理分布广泛，数量多，易获得；具有重大生态学价值；易于培养和繁殖；生物学背景资料丰富，已被清楚了解；对试验毒物或因子的反应能被测定，并有标准测定方法或技术；具有重要经济价值和旅游价值并考虑与人类食物链的联系；考虑受试生物的个体大小和生活史长短；考虑是否曾经受污染；等。（选其中几个）
3.半数致死剂量、蓄积系数、最大无作用剂量和最小有作用剂量。
半数致死剂量：LC50，能引起一群动物的50%死亡的最低剂量。蓄积系数：分次给受试物后引起50%受试动物出现某种毒效应的总剂量（ΣLD50（n））与一次给受试物后引起50%受试动物出现同一效应的剂量（LD50（1））的比值，即蓄积系数K=ΣLD50（n）/ LD50（1）
最大无作用剂量：化学物在一定时间内，按一定方式与机体接触，按一定检测方法或观察指标，不能观察到任何损害作用的最高剂量。最小有作用剂量：能使机体发生某种异常变化所需的最小剂量（即，能使机体开始出现某种毒性反应的最低剂量）。
4.急性毒性试验和慢性毒性试验的一般程序。
急性'：选择受试生物；预试验及确定剂量组；染毒方式；观察指标；确定LD50；试验结果评价。慢性'：选定试验动物并分组；确定染毒剂量和实验期限；选定染毒途径；观察指标；试验评价。
5.致突变、致畸效应和致癌效应的基本概念。
致突变：某些物质引起生物体的遗传物质发生基因结构改变的作用。
致畸效应：致畸物通过母体作用于胚胎而引起胎儿畸形的现象。
致癌效应：环境中的物理、化学、生物等因素作用于生物体引起生物体发生肿瘤的作用。
6.致畸物的致畸作用毒理学特点
毒理学特点：胚胎与致畸物发生接触时，可因胚胎所处的发育阶段不同而呈现不同敏感性；种属差异在致畸作用中较为明显，不同种系的动物呈现不同的敏感性。
意义：同种动物重复试验和多种动物实验结果的一致性才可对受试物的致畸作用有助于作出比较可靠的结论；由于动物的种系间存在差异，不能根据一种动物的致畸性而简单推论对人类一定具有致畸作用。
7.微宇宙的基本概念。
微宇宙：是自然生态系统的一部分，包含生物和非生物的组成及其过程，能提供自然生态系统的群落结构和功能。
8.生物检测与化学测试相比优点与不足
优点：能直接反映出环境质量对生态系统的影响；能综合反映环境质量状况；具有连续监测的功能；监测灵敏度高；价格低廉，不需购置昂贵的精密仪器；不需要繁琐的仪器保养及维修等工作；可以在大面积或较长距离内密集布点，甚至在边远地区也能布点进行监测。
不足：不能像理化监测仪器那样迅速作出反应；不能像一起那样能精确地监测出环境中某些污染物的含量，生物监测通常只是反映各监测点的相对污染或变化水平。
生物监测：利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化的反应阐明环境污染状况，从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。
9.大气污染的生物检测方法
指示植物；现场调查法；植物群落监测法；现场盆栽定点监测法；地衣、苔藓监测法；微核技术的应用；污染量指数法；大气污染的综合生态指标。
10.水污染的生物监测方法
细菌学监测（通常以大肠菌群为指标）；浮游生物检验法；底栖大型无脊椎动物监测法；微型生物群落监测法。
11.水环境的生物学评价
水体受到污染后，对生存于其中的生物产生影响，生物也对此做出不同的反应和变化，其反应和变化是水环境评价的良好指标，这是水环境质量的生物学评价的基本依据和原理。
主要的评价方法有：一般描述对比法；指示生物法；污染生物系统；生物指数；种的多样性指数；生产力分析；残留量指数和富集系数。
12.化学品生态风险评价的定义、基本内容和评价程序
定义：确定环境中的化学品对非人群生态系统不利影响的概率和大小，以及这些风险可接受程度的过程。
基本内容：暴露评价、受体分析、危害评价、风险表征。
评价程序：危害识别、暴露―反应估算、暴露评价、风险表征。
13.生物标志物的定义、种类以及在监测中的作用
定义：亚个体和个体水平上既可以测定污染物暴露水平，也可以测定污染物效应的生理和生化指标。
种类：暴露生物标志物，效应生物标志物。
作用：能在最早期阶段发现污染物的危害，起到预警系统的作用；预测污染物对另一个物种的影响更加准确和精确，可用低等物种来预测高等物种；可以反映特定环境中的生物体在生理上是否正常，起到环境诊断的作用；反应一般较为快速，通常在48h可表现出来。
14.环境质量和生态环境质量以及它们的基本内涵。
环境质量：在一个具体的环境内，环境的总体或环境的基本要素对人群的生存和繁衍及社会经济发展的适宜程度，是反映人类的具体要求而形成的对环境的性质及数量进行评定的一种概念。
基本内涵：环境质量指自然环境质量和社会环境质量两个方面，包括物理的、化学的和生物的质量，又可具体划分为大气环境质量、水环境质量、土壤环境质量、生物环境质量等。
生态环境质量：除人口种群以外的生态系统中不同层次的生物组成的生命系统在人为作用下所发生的好与坏的变化程度或总变化状态。
基本内涵：生态环境质量是从生态系统的层次上，研究系统各组分，特别是有生命组分的质量变化规律和相互关系，以及人为作用下结构和功能的变化情况，从而评定其环境质量的优劣，其综合性很强。
总之，传统的环境监测主要通过化学分析了解环境污染物的浓度,难以显示污染物的毒性效应,因而难以反映其环境风险。生物监测方法与其相比,生物和生化效应可将目标化合物的生物利用度与其在靶器官的浓度和内在毒性相联合,能直接反映污染物对生物及人类的影响。随着社会的不断进步,环境监测贯穿于整个环境评价中,是环境影响评价的技术基础,同时也具有较强的监督功能,只有认识到环境监测的重要性,切实做好环境保护这一主题,真正体现环境影响评价的重要意义。
参 考 文 献
[1]《环境生物学》北京：高等教育出版社，2000年7月第1版
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