生物監測技術在大氣環境監測領域的應用案例

以下是一些生物監測技術在大氣環境監測領域的應用案例：

• 利用植物進行監測：

• 苔蘚植物：苔蘚植物對大氣污染敏感，且取材容易、調查檢測方法簡便。例如，在一些城市中，通過對苔蘚植物的分布、生長狀況以及體內污染物含量的分析，來監測大氣中的重金屬（如鉛、鎘、汞等）、二氧化硫、氮氧化物等污染物的濃度和分布情況。其原理是苔蘚植物葉片多為單層細胞，體表無蠟質角質層被覆，可直接吸收外界環境中的離子，極易對大氣環境中的污染因子產生反應，并通過特定的受害病癥反映污染物質的類型和大概濃度。長期以來，苔蘚植物一直被用作大氣污染監測的典型生物學指標 5。

• 地衣：地衣也常被用于大氣污染監測。地衣對二氧化硫等污染物敏感，當大氣中二氧化硫濃度升高時，地衣會出現生長受抑制、顏色變化、結構破壞等現象。通過觀察地衣的這些變化，可以對大氣污染狀況進行評估，像在一些工業城市周邊，利用地衣監測大氣中二氧化硫的污染程度，為環境管理提供依據 4。

• 利用動物進行監測：

• 果蠅：在室內空氣污染監測中，果蠅可作為生物模型。由于果蠅具有飼養便利、繁殖量大、生存周期短且與哺乳動物特征相似等特點，可通過觀察果蠅在不同室內環境中的生存狀況、壽命變化等，來判斷室內空氣的污染情況，如裝修材料釋放的甲醛、苯等污染物對果蠅壽命的影響，進而間接反映室內空氣污染水平 6。

• 鳥類：在濕地等生態環境中，鳥類可用于大氣環境監測。鳥類處于食物鏈頂端，其營養級別與人類相近，對環境變化較為敏感。通過觀察鳥類的數量、種類、繁殖成功率以及行為變化等，可以了解大氣環境質量對其生存的影響，從而推斷大氣環境的整體狀況。例如，濕地水位變化和大氣污染可能影響鳥類的繁殖，通過對鳥類相關指標的監測，可評估大氣環境對濕地生態系統的影響 6。

• 利用微生物進行監測：

• 細菌和真菌：某些細菌和真菌對大氣中的特定污染物具有敏感性。例如，一些細菌對有機污染物有降解作用，通過監測這些細菌的活性、數量變化，可以反映大氣中有機污染物的存在和濃度情況。在一些受污染的區域，研究人員通過分析土壤或空氣中相關微生物的變化，來了解大氣污染對生態系統的影響。

• 利用生物標志物進行監測：

• 呼出氣標志物：北京大學要茂盛團隊研發了基于大鼠活體傳感的實時在線監測空氣污染健康效應系統，通過監測大鼠呼出氣標志物，實現了空氣污染的實時監測與顯示。實驗中，將大鼠暴露在不同污染空氣或特定污染物環境中，使用集成式呼出氣陣列傳感器監測污染空氣暴露前后大鼠呼出氣體中揮發性有機物的增減，同時檢測血液生物標志物。結果表明，大鼠呼吸污染空氣時多種呼出氣標志物會發生重要變化，且與污染物濃度具有相關性，從而可以反演空氣污染程度及其對健康的影響。該成果已在北京、太原、呼和浩特等多個城市試點應用，可實時、同步、在線觀測不同城市的大氣污染健康效應，實現對污染事件的快速預警和不同地區空氣污染差異的有效區分