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1、第六章 環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè),目前在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，一般采用各種儀器和化學(xué)分析手段對(duì)污染物的種類和濃度可以比較快速而靈敏地分析測(cè)定出來，其中某些常規(guī)檢驗(yàn)已經(jīng)能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)。但大部分測(cè)定項(xiàng)目或參數(shù)還需定期采樣。因而只反映采樣瞬時(shí)的污染物濃度，不能反映環(huán)境已經(jīng)發(fā)生的變化。,環(huán)境監(jiān)測(cè)中理化監(jiān)測(cè)的不足：,,利用生物的組分、個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染或環(huán)境變化所產(chǎn)生的反應(yīng)，從生物學(xué)的角度，為環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)提供依據(jù)，稱為生物監(jiān)測(cè)。,生物監(jiān)測(cè)方法：1. 生態(tài)（群落生態(tài)和個(gè)體生態(tài) ）監(jiān)測(cè)2. 生物測(cè)試(毒性測(cè)定、致突變測(cè)定) 3. 生物的生理、生化指標(biāo)測(cè)定4. 生物體內(nèi)污染物殘留量測(cè)定,生物監(jiān)測(cè)的定義和方法,生物
2、監(jiān)測(cè)的特點(diǎn),富集性 生物的一個(gè)重要特點(diǎn)是它能夠通過各種方式從環(huán)境中富集某些元素。如水中DDT農(nóng)藥: 水中濃度為0.000003mgL 浮游生物（富集7.3萬倍） 小魚 (富集14.3萬倍) 大魚 （富集858萬倍） 人食用這些水中生物后富集1000萬倍。,長(zhǎng)期性 環(huán)境污染物的含量和其它環(huán)境條件改變的強(qiáng)度大小，是隨時(shí)間而變化的。這些變化是因污染物的排放量不穩(wěn)定而造成的。理化監(jiān)測(cè)只能代表取樣期間的概況。而生活于一定區(qū)域內(nèi)的生物，能把一定時(shí)問內(nèi)環(huán)境變化情況反映出來。,綜合性 人類生產(chǎn)、生活所產(chǎn)生的污染物，成份極其復(fù)雜。理化監(jiān)測(cè)只能獲得各種成份的類別和含量，但不
3、能確切說明對(duì)生物有機(jī)體的影響。而生物是接受綜合作用，不僅僅是個(gè)別組分的影響，所以生物監(jiān)測(cè)能反映環(huán)境諸因子、多組分綜合作用的結(jié)果，能闡明整個(gè)環(huán)境的情況。對(duì)符合排放標(biāo)準(zhǔn)的污染物，其長(zhǎng)期影響環(huán)境的后果，更需要用生物監(jiān)測(cè)來評(píng)價(jià)。,,,,,以上過程，只有通過生物監(jiān)測(cè)手段，通過食物鏈放大了的各營(yíng)養(yǎng)級(jí)進(jìn)行分析，才能對(duì)水體進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。,第二節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),第三節(jié) 生物污染監(jiān)測(cè),第四節(jié) 生態(tài)監(jiān)測(cè),第一節(jié) 水環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè),對(duì)水環(huán)境進(jìn)行生物監(jiān)測(cè)的主要目的: 了解污染對(duì)水生生物的危害狀況，判別和測(cè)定水體污染的類型和程度，為制定控制污染措施，使水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)保持平衡提供依據(jù)。,第一節(jié) 水環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè),采
4、樣斷面和采樣點(diǎn)的布設(shè)原則, 斷面要有代表性 盡可能與化學(xué)監(jiān)測(cè)斷面相一致 考慮水環(huán)境的整體性、監(jiān)測(cè)工作連續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性,河流：根據(jù)長(zhǎng)度，至少設(shè)上（對(duì)照）、中（污染）、下游（觀察）三個(gè)斷面；采樣點(diǎn)數(shù)視水面寬、水深、生物分布特點(diǎn)等確定。 湖泊（水庫）：入湖（庫）區(qū)、中心區(qū)、出口區(qū)、最深水區(qū)、清潔區(qū)等處設(shè)監(jiān)測(cè)斷面。,生物監(jiān)測(cè)主要方法,一、生物群落監(jiān)測(cè)方法 二、生物測(cè)試法 三、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法,一、生物群落監(jiān)測(cè)方法,未受污染的環(huán)境水體中生活著多種多樣的水生生物，這是長(zhǎng)期自然發(fā)展的結(jié)果，也是生態(tài)系統(tǒng)保持相對(duì)平衡的標(biāo)志。當(dāng)水體受到污染后，水生生物的群落結(jié)構(gòu)和個(gè)體數(shù)量就會(huì)發(fā)生變化，使自然生態(tài)平衡系統(tǒng)被破壞，最終結(jié)果
5、是敏感生物消亡，抗性生物旺盛生長(zhǎng)，群落結(jié)構(gòu)單一，這是生物群落監(jiān)測(cè)法的理論依據(jù)。,生物群落監(jiān)測(cè)中的對(duì)象： 水污染指示生物,,浮游生物,著生生物附著于長(zhǎng)期浸沒水中的各種基質(zhì)表面上的有機(jī)體群落。,底棲動(dòng)物棲息在水體底部淤泥內(nèi)、石塊或礫石表面及其間隙中的肉眼可見的水生無脊椎動(dòng)物。,魚類,微生物,,浮游生物（原生動(dòng)物、輪蟲、枝角類和橈足類 ）,浮游生物藻類,（一）生物指數(shù)監(jiān)測(cè)法（貝克生物指數(shù) 、貝克-津田生物指數(shù) 、生物種類多樣性指數(shù) 、硅藻生物指數(shù) ） （二）污水生物系統(tǒng)法 （三） PFU微型生物群落監(jiān)測(cè)法（簡(jiǎn)稱PFU法）,生物群落監(jiān)測(cè)方法,（一）生物指數(shù)監(jiān)測(cè)法,生物指數(shù)（BI）=2A+B 式中：A
6、、B分別為敏感底棲動(dòng)物種類數(shù)和耐污底棲動(dòng)物種類數(shù)。 貝克生物指數(shù)：從采樣點(diǎn)采到的底棲大型無脊椎動(dòng)物 當(dāng)BI10時(shí)，為清潔水域；BI為16時(shí)，為中等污染水域；BI=0時(shí)，為嚴(yán)重污染水域。 貝克津田生物指數(shù)：所有擬評(píng)價(jià)或監(jiān)測(cè)的河段各種底棲大型無脊椎動(dòng)物 當(dāng)BI20，為清潔水區(qū)；10BI20，為輕度污染水區(qū)；6BI10，為中等污染水區(qū)；0BI6，為嚴(yán)重污染水區(qū) 。,1.貝克生物指數(shù)和貝克-津田生物指數(shù),2.生物種類多樣性指數(shù),式中： 種類多樣性指數(shù)； N單位面積樣品中收集到的各類動(dòng)物的總個(gè)數(shù)；ni單位面積樣品中第i種動(dòng)物的個(gè)數(shù)；S收集到的動(dòng)物種類數(shù)。 動(dòng)物種類越多，指數(shù)越大，水質(zhì)
7、越好；反之，種類越 少，指數(shù)越小，水體污染越嚴(yán)重。威爾姆對(duì)美國十幾條河 流進(jìn)行了調(diào)查，總結(jié)出指數(shù)與水樣污染程度的關(guān)系如下： 值1.0：嚴(yán)重污染; 值1.03.0：中等污染； 值3.0：清潔,,,3.硅藻生物指數(shù),硅藻指數(shù)= 式中：A不耐污染藻類的種類數(shù)；B廣譜性藻類的種類數(shù)；C僅在污染水域才出現(xiàn)的藻類種類數(shù)。 硅藻指數(shù)050為多污帶；硅藻指數(shù)50100為 -中污帶；硅藻指數(shù)100150為-中污帶；硅藻 指數(shù)150200為輕污帶。,,（二）污水生物系統(tǒng)法,將受有機(jī)物污染的河流按照污染程度和自凈過程，自上游向下游劃分為四個(gè)相互連續(xù)的河段，即多污帶段、-中污帶段、-中污帶段和寡污帶段，每個(gè)帶都有
8、自己的物理、化學(xué)和生物學(xué)特征。根據(jù)這些特征進(jìn)行判斷。,表6.1為污水系統(tǒng)的部分生物學(xué)、化學(xué)特征。,表6.1 污水系統(tǒng)的部分生物學(xué)、化學(xué)特征,（三）PFU微型生物群落監(jiān)測(cè)法,PFU法是以聚氨酯泡沫塑料塊（PFU）作為人工基質(zhì)沉入水體中，經(jīng)一定時(shí)間后，水體中大部分微型生物種類均可群集到PFU內(nèi)，達(dá)到種數(shù)平衡，通過觀察和測(cè)定該群落結(jié)構(gòu)與功能的各種參數(shù)來評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況。,根據(jù)水環(huán)境條件確定采樣時(shí)間，一般在靜水中采樣約需四周，在流水中采樣約需兩周；采樣結(jié)束后，帶回實(shí)驗(yàn)室，把PFU中的水全部擠于燒杯內(nèi)，用顯微鏡進(jìn)行微型生物種類觀察和活體計(jì)數(shù)。,Cairns首次使用聚氨酯泡沫塑料塊(Polyurechane
9、Foam Unit，簡(jiǎn)稱PFU)采集水體微型生物群落； 根據(jù)生物地理平衡模型及微型生物在PFU上群集的過程，提出了3個(gè)功能參數(shù)： 平衡時(shí)的物種數(shù)量Seq； 群集曲線的斜率(或稱群集常數(shù))G； 達(dá)到90Seq所需要的時(shí)間T90。 如果環(huán)境受到污染影響，原來的平衡遭到破壞，這3個(gè)參數(shù)將發(fā)生改變。因此，利用微型生物在PFU上的群集過程中3個(gè)參數(shù)的變化，可以評(píng)價(jià)水質(zhì)和監(jiān)測(cè)水污染。,PFU微型生物群落參數(shù)的變化在不同的水質(zhì)范圍內(nèi)具有不同的行為:,污染較輕的情況下，隨著污染加重，集群速度G、平衡時(shí)的物種數(shù)Seq都會(huì)增大，達(dá)到90Seq的時(shí)間T90%將縮短。從生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)看，此時(shí)營(yíng)養(yǎng)水平適合大多數(shù)原生動(dòng)物的生
10、長(zhǎng)，因此，種類多，豐度也大；,但隨著污染程度進(jìn)一步加重，平衡時(shí)物種數(shù)Seq會(huì)減少，達(dá)到90Seq所需時(shí)間T90%將延長(zhǎng)，集群速度G也減小。從生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)看，重污染和嚴(yán)重污染已超出大多數(shù)原生動(dòng)物的耐受限度，在這惡劣的環(huán)境中，大多數(shù)種類不能耐受而消失。,,利用生物受到污染物質(zhì)危害或毒害后所產(chǎn)生的反應(yīng)或生理機(jī)能的變化，來評(píng)價(jià)水體污染狀況，確定毒物安全濃度的方法稱為生物測(cè)試法。,二、生物測(cè)試法,分 類,按水流方式：靜水式和流水式,按測(cè)試時(shí)間分類：急性試驗(yàn)和慢性試驗(yàn),按受試活體分類：水生生物和發(fā)光細(xì)菌等,,（一）水生生物毒性試驗(yàn),水生生物毒性試驗(yàn)可用： 魚類、蚤類、藻類等， 其中魚類毒性試驗(yàn)應(yīng)用較廣泛。
11、,金魚,綠藻,褐藻,蝴蝶魚,圖6.1 可用于水生生物毒性試驗(yàn)的部分魚類和藻類,靜水式魚類急性毒性試驗(yàn)供試魚的選擇和馴養(yǎng),要選擇無病、行動(dòng)活潑、魚鰭完整舒展、食欲和逆水性強(qiáng)、體長(zhǎng)（不包括尾部）約3 cm的同種和同齡的金魚。 選出的魚必須先在與試驗(yàn)條件相似的生活條件（溫度、水質(zhì)等）下馴養(yǎng)7 d以上；試驗(yàn)前一天停止喂食；如果在試驗(yàn)前4 d天內(nèi)發(fā)生死亡現(xiàn)象或發(fā)病的魚高于10%，則不能使用。,金魚2,金魚1,試驗(yàn)條件選擇,每一種濃度的試驗(yàn)溶液為一組，每組至少10尾魚試驗(yàn)容器用容積約10L的玻璃缸，保證每升水中魚重不超過2g。 試驗(yàn)溶液的溫度要適宜，對(duì)冷水魚為1228，對(duì)溫水魚為2028。同一試驗(yàn)中，溫度
12、變化為2。 試驗(yàn)溶液中不能含大量耗氧物質(zhì)，要保證有足夠的溶解氧，對(duì)于冷水魚不少于5mg/L，對(duì)于溫水魚不少于4mg/L。 試驗(yàn)溶液的pH值通?？刂圃?.78.5之間。 配制試驗(yàn)溶液和馴養(yǎng)魚用水應(yīng)是未受污染的河水或湖水。如果使用自來水，必須經(jīng)充分曝氣才能使用。不宜使用蒸餾水。,試驗(yàn)步驟,,試驗(yàn)溶液濃度設(shè)計(jì),,確定試驗(yàn)溶液的濃度范圍,,,試驗(yàn),,,記錄不同時(shí)間的金魚成活數(shù),毒性判定,計(jì)算半數(shù)忍受限度（TLm）,,預(yù)試驗(yàn)(探索性試驗(yàn)),通常選七個(gè)濃度(至少五個(gè)),半數(shù)忍受限度（TLm），即半數(shù)存活濃度。求TLm值的簡(jiǎn)便方法是將試驗(yàn)魚存活半數(shù)以上和半數(shù)以下的數(shù)據(jù)與相應(yīng)試驗(yàn)液毒物（或污水）濃度繪于半對(duì)數(shù)
13、坐標(biāo)紙上（對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示毒物濃度，算術(shù)坐標(biāo)表示存活率），用直線內(nèi)插法求出。,表6.2 某毒物實(shí)驗(yàn)結(jié)果,安全濃度=,安全濃度=48TLm0.1,圖6.2 用直線內(nèi)插法求TLm,點(diǎn)擊此處觀看： “金魚毒性實(shí)驗(yàn)”,（二）發(fā)光細(xì)菌法,發(fā)光細(xì)菌是一類能自發(fā)發(fā)光的細(xì)菌，其發(fā)光機(jī)制是由于菌體內(nèi)有一種熒光素酶，通過酶催化不飽和脂肪酸反應(yīng)，而向外界輻射藍(lán)綠色的熒光，發(fā)光光譜范圍在435630nm，有單一最大發(fā)射峰(max=475nm). 它是生物自身的正常生理代謝過程.由于發(fā)光細(xì)菌有易培養(yǎng)、增殖速度快、發(fā)光易受外界環(huán)境的影響且反應(yīng)迅速、靈敏等特點(diǎn)。近年來國內(nèi)外較多地將發(fā)光細(xì) 菌應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，Beckman公司依
14、據(jù)發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光原理,已推出用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的生物毒性檢測(cè)儀Microtox。,生物發(fā)光法是結(jié)合生命有機(jī)體的生物物理和生物化學(xué)過程，檢測(cè)的是處于環(huán)境中的生物，提供的是一個(gè)綜合的整體指標(biāo)，因此比傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法更迅速，直接反映環(huán)境污染對(duì)生物的影響。 當(dāng)發(fā)光細(xì)菌與水樣毒性組分接觸時(shí)，可影響或干擾細(xì)菌的新陳代謝，使細(xì)菌的發(fā)光強(qiáng)度下降或熄滅。在一定毒物濃度范圍內(nèi)，有毒物質(zhì)濃度與發(fā)光強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)線性關(guān)系，因而可使用生物發(fā)光光度計(jì)測(cè)定水樣的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度來監(jiān)測(cè)有毒物質(zhì)的濃度。,1.水生植物生產(chǎn)力的測(cè)定 水生植物中葉綠素含量、光合作用能力、固氮能力等指標(biāo)的變化。 2.致誘變物質(zhì)監(jiān)測(cè) 其檢測(cè)方法有： 微核測(cè)定 艾姆斯
15、（Ames）試驗(yàn) 染色體畸變?cè)囼?yàn),（三）其他生物測(cè)試法,,三、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法,1. 衛(wèi)生學(xué)質(zhì)量的判斷 在實(shí)際工作中，經(jīng)常以檢驗(yàn)細(xì)菌總數(shù)，特別是檢驗(yàn)作為糞便污染的指示細(xì)菌，如總大腸菌群、糞大腸菌群、糞鏈球菌、腸道病毒等，來間接判斷水的衛(wèi)生學(xué)質(zhì)量。 2. 利用細(xì)菌的新陳代謝能力檢測(cè)廢水毒性： 利用細(xì)菌的活動(dòng)能力 利用用細(xì)菌生長(zhǎng)抑制試驗(yàn) 利用細(xì)菌的呼吸代謝檢測(cè),,第二節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),大氣污染的生物監(jiān)測(cè)是利用生物對(duì)存在于大氣中的污染物的反應(yīng)，監(jiān)測(cè)有害氣體的成分和含量，以確定大氣的環(huán)境質(zhì)量水平。,一、利用植物監(jiān)測(cè),在生物體系中，植物更易遭受大氣污染的傷害，其原因?yàn)?植物能以龐大的葉面積與空氣接觸，進(jìn)
16、行活躍的氣體交換;植物缺乏動(dòng)物的循環(huán)系統(tǒng)來緩沖外界的影響;植物固定生長(zhǎng)的特點(diǎn)使其無法避開污染物的傷害。正因?yàn)橹参飳?duì)大氣污染的反應(yīng)敏感性強(qiáng)，加上本身位置的固定，便于監(jiān)測(cè)與管理，大氣污染的生物監(jiān)測(cè)主要是利用植物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。,（一）指示植物及其受害癥狀,對(duì)大氣污染反應(yīng)靈敏，用以指示和反映大氣污染狀況的植物，稱為大氣污染的指示植物。 空氣污染物一般通過葉面上的氣孔或孔隙進(jìn)入植物體內(nèi)，侵襲細(xì)胞組織，并發(fā)生一系列生化反應(yīng)，從而使植物組織遭受破壞，呈現(xiàn)受害癥狀。這些癥狀雖然隨污染物的種類、濃度以及受害植物的品種、曝露時(shí)間不同而有差異，但具有某些共同特點(diǎn)，如葉綠素被破壞、細(xì)胞組織脫水，進(jìn)而發(fā)生葉面失去光澤，出現(xiàn)
17、不同顏色（黃色、褐色或灰白色）的斑點(diǎn)，葉片脫落，甚至全株枯死等異?，F(xiàn)象。,二氧化硫指示植物,堇菜,苔蘚,白蠟樹,云杉,地衣,棉花,白楊,圖6.3 部分二氧化硫指示植物,光化學(xué)氧化物指示植物,矮牽?；?葡萄,菠菜,黃瓜,馬鈴薯,洋蔥,圖6.4 O3的指示植物,雪松,葡萄,金錢草,杏樹,慈竹,郁金香,圖6.5 氟化物的指示植物,氟化物指示植物,乙烯的指示植物,萬壽菊,皂莢樹,黃瓜,番茄,蘭花,圖6.6 乙烯的指示植物,氮氧化物指示植物,向日葵,菠菜,秋海棠,番茄,煙草,圖6.7 氮氧化物指示植物,（二）監(jiān)測(cè)方法,1.栽培指示植物監(jiān)測(cè)法 先將指示植物在沒有污染的環(huán)境中盆栽或地栽培植，待生長(zhǎng)到適宜大小
18、時(shí)，移至監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀察它們的受害癥狀和程度。,圖6.8 植物監(jiān)測(cè)器示意圖,1.氣泵；2.針型閥；3.流量計(jì)；4.活性炭?jī)艋鳎?.盆栽指示植物,2、植物群落監(jiān)測(cè)法 先通過調(diào)查和試驗(yàn)，確定群落中不同種植物對(duì)污染物的抗性等級(jí)，將其分為敏感、抗性中等和抗性強(qiáng)三類。如果敏感植物葉部出現(xiàn)受害癥狀，表明空氣已受到輕度污染；如果抗性中等的植物出現(xiàn)部分受害癥狀，表明空氣已受到中度污染；當(dāng)抗性中等植物出現(xiàn)明顯受害癥狀，有些抗性強(qiáng)的植物也出現(xiàn)部分受害癥狀時(shí)，則表明已造成嚴(yán)重污染。,表6.3 排放SO2的某化工廠附近植物群落受害情況,二、利用動(dòng)物監(jiān)測(cè),,（一）利用動(dòng)物個(gè)體的異常反應(yīng),對(duì)礦井內(nèi)瓦斯毒氣敏感的動(dòng)物,金絲雀
19、,金翅雀,雞,老鼠,圖6.9 對(duì)礦井內(nèi)瓦斯毒氣敏感的動(dòng)物,對(duì)SO2敏感的動(dòng)物,敏感性水平：,本鳥最高,俺狗狗第二,耐受力最好的當(dāng)屬我們家禽了,金絲雀,狗,家禽,圖6.10 對(duì)SO2敏感的動(dòng)物,（二）利用動(dòng)物種群數(shù)量的變化,受不了啦，快跑吧！,大型哺乳動(dòng)物、鳥類、昆蟲等遷移,圖6.11 大型哺乳動(dòng)物、鳥類不堪忍受空氣污染而遷往別處,不易直接接觸污染物的潛葉性昆蟲、蟲癭昆蟲、體表有蠟質(zhì)的蚧類增加，圖6.12為部分該類昆蟲。,潛葉蛾,癭蚊,紅蠟蚧,圖6.12 部分昆蟲和蚧類,三、利用微生物監(jiān)測(cè),空氣微生物是空氣污染的重要因子，它與氣溶膠、顆粒物等媒體一起散布并污染環(huán)境、左右疾病發(fā)生與傳播，監(jiān)測(cè)空氣微
20、生物狀況是掌握其活動(dòng)和作用的必要前提。 室內(nèi)空氣微生物監(jiān)測(cè)：,某醫(yī)院的空氣微生物監(jiān)測(cè)163份標(biāo)本，合格88份，合格率僅54；表明空氣微生物的污染與醫(yī)院感染密切相關(guān)，加強(qiáng)消毒隔離措施、合理使用抗生素，控制醫(yī)院感染是十分重要的。,室外空氣微生物監(jiān)測(cè)：,遼寧省某市空氣中微生物區(qū)系分布與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系研究表明：空氣中微生物的數(shù)量隨著人群和車輛流動(dòng)的增加而增多，繁華的中街微生物數(shù)量最多，其次是交通路口，居民小區(qū)；郊區(qū)某公園和農(nóng)村空氣中細(xì)菌最少。 2001和2002年山東省某海濱城市空氣微生物監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)：該市空氣微生物檢出率高，空氣處于微生物中度污染狀態(tài)。其中東部、居住區(qū)空氣污染較重，南部、西部和風(fēng)景游覽區(qū)空
21、氣污染較輕。濱海區(qū)空氣陸源細(xì)菌少于內(nèi)陸區(qū)，真菌卻較多。濱海與內(nèi)陸區(qū)空氣微生物含量相近，濱海區(qū)空氣陸源微生物增多，意味兩區(qū)空氣污染有趨同現(xiàn)象。,,第三節(jié) 生物污染監(jiān)測(cè),生物污染監(jiān)測(cè)就是應(yīng)用各種檢測(cè)手段測(cè)定生物體內(nèi)的有害物質(zhì)，以便及時(shí)掌握被污染的程度。 生物污染監(jiān)測(cè)的步驟：,生物樣品的采集,,預(yù)處理,,污染物的測(cè)定,,生物樣品制備,一、生物對(duì)污染物的吸收及在體內(nèi)分布,(一) 植物對(duì)污染物的吸收 及在體內(nèi)分布 空氣污染物主要通過粘附、從葉片氣孔或莖部皮孔侵入方式進(jìn)入植物體； 植物通過根系從土壤或水體中吸收水溶態(tài)污染物。,氟化物、農(nóng)藥等,,,,污染物,,,,,圖6.13 植物對(duì)氣態(tài)污染物的吸收,圖
22、6.14 植物從土壤或水體中吸收污染物,,植物內(nèi)污染物的分布見表6.4和表6.5。,表6.4 成熟期水稻各部位中的含鎘量,表6.5 氟污染區(qū)蔬菜不同部位的含氟量 單位：g/g,表6.6 農(nóng)藥在稻谷中的蓄積情況,表6.7 農(nóng)藥在水果中的蓄積情況,（二）動(dòng)物對(duì)污染物的吸收及在體內(nèi)分布 環(huán)境中的污染物一般通過呼吸道、消化道、皮膚等途徑進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi); 水和土壤中的污染物質(zhì)主要通過飲用水和食物攝入，經(jīng)消化道被吸收; 脂溶性污染物質(zhì)通過皮膚吸收后進(jìn)入動(dòng)物肌體。,呼吸道,消化道,皮膚吸收,圖6.15 動(dòng)物對(duì)污染物的吸收方式,二、生物樣品的采集和制備,1. 植物樣品的采集 (1) 對(duì)樣品的要求：采集的植物
23、樣品要具有代表性、典型性和適時(shí)性。 (2) 布點(diǎn)方法：在劃分好的采樣小區(qū)內(nèi)，常采用梅花形布點(diǎn)法或交叉間隔布點(diǎn)法確定代表性的植株。,(一) 植物樣品的采集和制備,(3) 采樣方法：在每個(gè)采樣小區(qū)內(nèi)的采樣點(diǎn)上分別采集510處植株的根、莖、葉、果實(shí)等，將同部位樣混合，組成一個(gè)混合樣；采集樣品量要能滿足需要，一般經(jīng)制備后，至少有2050g干重樣品。,圖6.16 采樣點(diǎn)布設(shè)方法,2. 植物樣品的制備 (1) 鮮樣的制備：測(cè)定植物內(nèi)容易揮發(fā)、轉(zhuǎn)化或降解的污染物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分，以及多汁的瓜、果、蔬菜樣品，應(yīng)制備成新鮮樣品。 樣品洗凈晾干或拭干搗碎機(jī)搗碎制漿研磨 (2) 干樣的制備： 風(fēng)干、烘干磨碎
24、過篩保存 3. 分析結(jié)果表示方法 常以干重為基礎(chǔ)表示（mg/kg），但含水量高的蔬菜、水果等，以鮮重表示計(jì)算結(jié)果為好。,(二) 動(dòng)物樣品的采集和制備,動(dòng)物的尿液、血液、唾液、胃液、乳液、糞便、毛發(fā)、指甲、骨骼和組織等均可作為檢驗(yàn)樣品。,三、生物樣品的預(yù)處理,(一)消解和灰化,濕法消解 灰化法,提取方法 分離方法,液-液萃取法 蒸餾法 層析法： 磺化法和皂化法 氣提法和液上空間法 低溫冷凍法,振蕩浸取法 組織搗碎提取法 脂肪提取器提取 直接球磨提取法,(二) 提取、分離和濃縮,(三) 濃縮方法,,,,,,蒸餾法 K-D濃縮器 蒸發(fā)法等,圖6.17 高頻電場(chǎng)激發(fā)灰化裝置示意圖,圖6.18 氧瓶燃燒
25、灰化裝置示意圖,圖6.19 索式提取器示意圖,圖6.20 實(shí)驗(yàn)室用攪拌球磨機(jī)實(shí)物照片,四、污染物的測(cè)定,測(cè)定方法主要有分光光度法、原子吸收光譜法、熒光分光光度法、色譜法、質(zhì)譜法和聯(lián)機(jī)法等。,,表6.8 硅酸鎂-乙醚-石油醚層析體系分離農(nóng)藥,第四節(jié) 生態(tài)監(jiān)測(cè),生態(tài)監(jiān)測(cè)就是運(yùn)用可比的方法，在時(shí)間或空間對(duì)一定區(qū)域范圍內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)組合體的類型、結(jié)構(gòu)和功能及其組成要素進(jìn)行系統(tǒng)的測(cè)定和觀察的過程。 生態(tài)監(jiān)測(cè)不同于環(huán)境監(jiān)測(cè)。生態(tài)監(jiān)測(cè)是指預(yù)先制定的計(jì)劃和用可比的方法，在一個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)對(duì)各生態(tài)系統(tǒng)變化情況以及每個(gè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)或多個(gè)環(huán)境要素或指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)的過程。 生態(tài)監(jiān)測(cè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的連續(xù)觀察、測(cè)試的過
26、程，少則一個(gè)或幾個(gè)生態(tài)變化周期，多則幾十個(gè)、幾百個(gè)生態(tài)變化周期。在時(shí)空上少則幾年，多則幾十年或更長(zhǎng)一段時(shí)間。,生態(tài)監(jiān)測(cè)的目的： 了解所研究地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其變化； 根據(jù)現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)為評(píng)價(jià)已開發(fā)項(xiàng)目對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響和計(jì)劃開發(fā)項(xiàng)目可能的影響提供科學(xué)依據(jù)； 提供地球資源狀況及其可利用數(shù)量。,一、生態(tài)監(jiān)測(cè)的類型及內(nèi)容,(一) 宏觀生態(tài)監(jiān)測(cè) 宏觀監(jiān)測(cè)地域面積至少應(yīng)在一定區(qū)域范圍之內(nèi)，對(duì)一個(gè)或若干個(gè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最大范圍可擴(kuò)展至一個(gè)國家、一個(gè)地區(qū)基至全球。主要監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)具有特殊意義的生態(tài)系統(tǒng)的分布、面積及生態(tài)功能的動(dòng)態(tài)變化。,(二) 微觀生態(tài)監(jiān)測(cè) 微觀監(jiān)測(cè)指對(duì)一個(gè)或幾個(gè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各生態(tài)要素
27、指標(biāo)進(jìn)行物理、化學(xué)、生態(tài)學(xué)方面的監(jiān)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)的目的一般可分為： 1. 干擾性生態(tài)監(jiān)測(cè) 2. 污染性生態(tài)監(jiān)測(cè) 3. 治理性生態(tài)監(jiān)測(cè) 4. 環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè),（三）生態(tài)類型的劃分 森林生態(tài)系統(tǒng) 草原生態(tài)系統(tǒng) 農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng) 城市生態(tài)系統(tǒng),（四）生態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)選擇 自然指標(biāo)：自然景觀、自然狀況、自然因素 人為指標(biāo)：人文景觀、人為因素 一般性監(jiān)測(cè)指標(biāo)：重點(diǎn)生態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)、常規(guī)生態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo) 應(yīng)急監(jiān)測(cè)指標(biāo)：自然力和人為因素造成的緊急生態(tài)問題監(jiān)測(cè),(1) 全球氣候變暖引起的生態(tài)系統(tǒng)或動(dòng)植物區(qū)系位移； (2) 珍稀、瀕危動(dòng)植物種的分布及其棲息地； (3) 水土流失面積及其時(shí)空分布和對(duì)環(huán)境影響； (4)
28、 沙漠化面積及其時(shí)空分布和對(duì)環(huán)境影響； (5) 草場(chǎng)沙化退化面積及其時(shí)空分布和對(duì)環(huán)境影響； (6) 人類活動(dòng)對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)（森林、草原、農(nóng)田、荒漠等）結(jié)構(gòu)和功能的影響； (7) 水環(huán)境污染對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)（湖泊、水庫、河流和海洋等）結(jié)構(gòu)和功能的影響； (8) 主要環(huán)境污染物（農(nóng)藥、化肥、有機(jī)污染物和重金屬）在土壤-植物-水體系統(tǒng)中的遷移和轉(zhuǎn)化； (9) 水土流失地、沙漠化地及草原退化地優(yōu)化治理模式的生態(tài)平衡恢復(fù)過程； (10) 各生態(tài)系統(tǒng)中微量氣體的釋放通量與吸收情況。,(五) 我國優(yōu)先監(jiān)測(cè)的生態(tài)項(xiàng)目,二、生態(tài)監(jiān)測(cè)方案,（1）監(jiān)測(cè)目的； （2）監(jiān)測(cè)的方法及使用設(shè)備； （3）監(jiān)測(cè)場(chǎng)地描述：土壤類型
29、、植被、海拔、經(jīng)緯度、面積； （4）監(jiān)測(cè)頻度； （5）監(jiān)測(cè)起止時(shí)間、周期； （6）數(shù)據(jù)的整理：觀測(cè)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、文字?jǐn)?shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)，編制生態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目報(bào)表； （7）監(jiān)測(cè)人員及監(jiān)測(cè)要求。,（一）監(jiān)測(cè)方案的編制,(1) 國家采用的生態(tài)監(jiān)測(cè)儀器屬大型監(jiān)測(cè)設(shè)備，如：遙感、地理信息系統(tǒng)、地理圖像系統(tǒng)； (2) 常規(guī)生態(tài)監(jiān)測(cè)選擇小型儀器。一般的測(cè)試系統(tǒng)，應(yīng)由傳感器、中間變換設(shè)備、傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)處理設(shè)備、顯示記錄設(shè)備幾部分組成。,圖6.22 熱島現(xiàn)象研究遙感圖,圖6.21 非洲地理圖像,（二）監(jiān)測(cè)儀器的選擇,圖6.23 地球遙感圖,圖6.24 某地地理信息圖,,生態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)是宏觀生態(tài)
30、監(jiān)測(cè)的工作基礎(chǔ)，它以遙感技術(shù)作支持，并具備容量足夠大的計(jì)算機(jī)和宇航信息處理裝置。 生態(tài)監(jiān)測(cè)站是微觀生態(tài)監(jiān)測(cè)工作的基礎(chǔ)，它以完整的室內(nèi)外分析觀測(cè)儀器作支持，并具備計(jì)算機(jī)等信息處理系統(tǒng)。,（三）生態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)和生態(tài)監(jiān)測(cè)站,(1) 能反映生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)層次和主要生態(tài)環(huán)境問題，并以結(jié)構(gòu)和功能指標(biāo)為主； (2) 篩選那些受外界條件影響大、改變快、具有綜合性代表意義的指標(biāo)作為優(yōu)先監(jiān)測(cè)指標(biāo)； (3) 考慮可操作性及實(shí)際監(jiān)測(cè)能力。,（四）生態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)確定原則,表6.9 陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)指標(biāo),表6.10 水生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)指標(biāo),四、生態(tài)監(jiān)測(cè)方法,1. 地面監(jiān)測(cè),地面監(jiān)測(cè)中獲得：降雨量、土壤濕度、小型動(dòng)物、動(dòng)物殘余物（糞便、尿和殘余食物）等。 地面測(cè)量采樣線一般沿著現(xiàn)存的地貌，如小路、家畜和野獸行走的小道。 收集數(shù)據(jù)，包括植物物候現(xiàn)象、高度、物種、物種密度、草地覆蓋以及生長(zhǎng)階段、密度和木本 物種的覆蓋；觀察動(dòng)物活動(dòng)、生長(zhǎng)、生殖、糞便及食物殘余物等。,2. 空中監(jiān)測(cè),圖6.25 空中監(jiān)測(cè)飛行路線圖,圖6.26 空中觀察示意圖,3. 衛(wèi)星監(jiān)測(cè),衛(wèi)星監(jiān)測(cè)最大的優(yōu)點(diǎn)是覆蓋面寬，可以獲得人工難以到達(dá)的高山、叢林資料；由于目前資料來源增加，費(fèi)用相對(duì)降低。但對(duì)地面細(xì)微變化難以了解。因此地面監(jiān)測(cè)、空中監(jiān)測(cè)和衛(wèi)星監(jiān)測(cè)相互配合才能獲得完整的資料。,,本 章 結(jié) 束謝 謝！,
環(huán)境監(jiān)測(cè)第六章生物污染監(jiān)測(cè).ppt
