第六章环境污染生物监测--环境监测-教学课件.ppt

第六章第六章环境污染生物监测环境污染生物监测第一节水环境污染生物监测第一节水环境污染生物监测第二节空气污染生物监测第二节空气污染生物监测第三节生物污染监测第三节生物污染监测第四节生态监测第四节生态监测 生物监测法：生物监测法：是指受到污染的生物，在生态、生理和是指受到污染的生物，在生态、生理和生化指标、污染物在体内的行为等方面会发生变化，生化指标、污染物在体内的行为等方面会发生变化，出现不同程度的症状或反应，出现不同程度的症状或反应，利用这些变化来反映和利用这些变化来反映和度量环境污染程度的方法。度量环境污染程度的方法。它能够反映污染物对生物的综合效应，直接反映污染它能够反映污染物对生物的综合效应，直接反映污染物与生物、生态系统和人体健康的关系，回答了污染物与生物、生态系统和人体健康的关系，回答了污染物对生物和人体是否有害、危害的阈值、部位、程度，物对生物和人体是否有害、危害的阈值、部位、程度，从而判断环境污染状况、污染物种类等。从而判断环境污染状况、污染物种类等。这类监测法主要有这类监测法主要有生态（群落生态和个体生态）监测生态（群落生态和个体生态）监测，生物测试（毒性测定、致突变测定等），生物测试（毒性测定、致突变测定等），生物的生理、生物的生理、生化指标测定及生物体内污染物残留量的测定等。生化指标测定及生物体内污染物残留量的测定等。一、水环境污染生物监测的目的、样品采集和监测项目一、水环境污染生物监测的目的、样品采集和监测项目1.目的：了解污染对水生生物的危害状况，判别和测目的：了解污染对水生生物的危害状况，判别和测定水体污染的类型和程度，为制定控制污染措施，使定水体污染的类型和程度，为制定控制污染措施，使水环境生态系统保持平衡提供依据。水环境生态系统保持平衡提供依据。2.监测项目及频率见表监测项目及频率见表6-1。3.监测断面和采样点的布设要有代表性，尽可能与化监测断面和采样点的布设要有代表性，尽可能与化学监测断面一致。学监测断面一致。第一节水环境污染生物监测第一节水环境污染生物监测（三）污水生物系统法主要是利用指示生物在受有机物污染的河流中的存在状况来评价水体污染的程序。该法将污染河流下游分为4个污染带：多污带、-中污带、-中污带、寡污带。（四）PFU微型生物群落监测法微型生物群落是指水生态系统中在显微镜下才能看到的微小生物，包括细菌、真菌、藻类、原生动物和小型后生动物等。法是以聚氨酯泡沫塑料块（）作为人工其质沉入水体中，经一定时间后，水体中大部分微型生物种类均可群集到内，达到种数平衡，通过观察和测定该群落结构与功能的各种参数来评价水质情况三、生物测试法三、生物测试法利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生的反应或生理利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生的反应或生理机能的变化，来评价水体污染状况，确定毒物安全浓度的机能的变化，来评价水体污染状况，确定毒物安全浓度的方法。方法。静态测试：把受试生物放在不流动的试液静态测试：把受试生物放在不流动的试液中，测定污染物浓度对生物中，测定污染物浓度对生物生物测试方式生物测试方式的致毒反应。的致毒反应。动态测试：把受试生物暴露于连续流动动态测试：把受试生物暴露于连续流动的试验液装置中。的试验液装置中。现场测试：将受试生物装入网箱之类容器中，现场测试：将受试生物装入网箱之类容器中，放到被监测水体现场。放到被监测水体现场。（一）水生生物毒性试验（一）水生生物毒性试验（二）发光细菌法（二）发光细菌法（三）其他方法（三）其他方法水生植物生产力的测定、致突变和致癌物质检测等。水生植物生产力的测定、致突变和致癌物质检测等。四、细菌学检验法四、细菌学检验法水体污染的细菌学测定：适用于一切水体，尤以饮用水、水体污染的细菌学测定：适用于一切水体，尤以饮用水、水源水、废水为主。细菌学指标主要是指细菌总数和大水源水、废水为主。细菌学指标主要是指细菌总数和大肠菌群数。肠菌群数。(水样的采集要无菌操作水样的采集要无菌操作)细菌总数细菌总数（个（个/mL）水质水质我国规定饮用我国规定饮用水为：水为：100个个/mL（大肠（大肠菌群数菌群数3 3个个/mL/mL）10-100极清洁极清洁100-1000清洁清洁01-1万万不太清洁不太清洁1-10万万不清洁不清洁10万万极不清洁极不清洁 一、利用植物监测一、利用植物监测一、利用植物监测一、利用植物监测（一）指示植物及其受害症状（一）指示植物及其受害症状（一）指示植物及其受害症状（一）指示植物及其受害症状指示植物是指受到污染物的作用后能较敏感和快速地产指示植物是指受到污染物的作用后能较敏感和快速地产指示植物是指受到污染物的作用后能较敏感和快速地产指示植物是指受到污染物的作用后能较敏感和快速地产生明显反应的植物，可以选择草本植物、木本植物及地衣、生明显反应的植物，可以选择草本植物、木本植物及地衣、生明显反应的植物，可以选择草本植物、木本植物及地衣、生明显反应的植物，可以选择草本植物、木本植物及地衣、苔藓等。苔藓等。苔藓等。苔藓等。（二）监测方法（二）监测方法1.盆栽植物监测方法：3.3.其他监测法其他监测法其他监测法其他监测法调查地衣和苔藓法：调查地衣和苔藓法：通过调查树干上的地衣和苔通过调查树干上的地衣和苔藓的种类与数量，便可估计大气污染程度。在工藓的种类与数量，便可估计大气污染程度。在工业城市，通常距市中心越近，地衣的种类越少，业城市，通常距市中心越近，地衣的种类越少，重污染区内一般仅有少数壳状地衣分布，随着污重污染区内一般仅有少数壳状地衣分布，随着污染程度的减轻，便出现枝状地衣；在轻污染地区，染程度的减轻，便出现枝状地衣；在轻污染地区，叶状地衣数量最多。叶状地衣数量最多。调查树木的年轮：调查树木的年轮：剖析树木的年轮，可以了解所剖析树木的年轮，可以了解所在地区大气污染的历史。一般，污染严重或气候在地区大气污染的历史。一般，污染严重或气候条件恶劣年份树木的年轮较窄，木质比重小。条件恶劣年份树木的年轮较窄，木质比重小。生产力测定法、指示植物中污染物质含量测定法生产力测定法、指示植物中污染物质含量测定法等。等。二、利用动物监测二、利用动物监测例如：利用金丝雀、老鼠、鸡等动物的异常反应来探测矿井内的瓦斯毒气。利用动物种群数量的变化监测区域的空气污染状况。三、利用微生物监测三、利用微生物监测例如：空气中的致病微生物污染物在生物体内的分布污染物在生物体内的分布一、浓缩系数一、浓缩系数（一）定义（一）定义生物体内某种元素或难分解的化合生物体内某种元素或难分解的化合物的浓度同它所生存的环境中该物质的物的浓度同它所生存的环境中该物质的浓度的比值，以表示生物浓缩的程度。浓度的比值，以表示生物浓缩的程度。浓缩系数浓缩系数C生物生物/C环境环境（二）浓缩系数的影响因素（二）浓缩系数的影响因素二、生物浓缩，生物积累，生物放大二、生物浓缩，生物积累，生物放大表明污染物在生物体内的积累表明污染物在生物体内的积累（一）生物浓缩（生物富集）（一）生物浓缩（生物富集）定义定义:生物机体从周围环境中蓄积某种元素或生物机体从周围环境中蓄积某种元素或（难分解化合物）使生物体内该物质浓度超（难分解化合物）使生物体内该物质浓度超过环境中浓度的现象。过环境中浓度的现象。用浓缩系数表示。用浓缩系数表示。形成形成:摄入量大于排除分解消除。摄入量大于排除分解消除。（二）生物放大（二）生物放大定义定义污染物浓度随营养级的提高而逐步增大污染物浓度随营养级的提高而逐步增大的现象叫生物放大。的现象叫生物放大。(三三)生物积累生物积累随生物生长发育，污染物浓度不断增大的现象。随生物生长发育，污染物浓度不断增大的现象。三、生物半衰期三、生物半衰期(一一)定义定义由于新陈代谢作用，污染物在机体或器官内的由于新陈代谢作用，污染物在机体或器官内的量减少到原有量的一半时所需要的时间，称为生量减少到原有量的一半时所需要的时间，称为生物半衰期：物半衰期：T1/2。(二二)意义意义T1/2长的，中毒危险性大于长的，中毒危险性大于T1/2小的；不同器官小的；不同器官可以不同。可以不同。一、生物对污染物的吸收及在体内的分布一、生物对污染物的吸收及在体内的分布一、生物对污染物的吸收及在体内的分布一、生物对污染物的吸收及在体内的分布（一）污染物在植物体内的分布一）污染物在植物体内的分布污染物被植物吸收后，在植物体内各部位的分布规律与吸收污染物的途径，作物品种，污染物的性质等因素有关。从土壤和水体中吸收污染物的植物，一般分布规律和残留含量的顺序是：根茎叶穗壳种子（二）污染物在动物体内的分布（二）污染物在动物体内的分布动物吸收污染物质后，主要通过血液和淋巴系统传输到全身各组织发生危害。按照污染物性质和进入动物组织的类型不同，大体有如图五种分布规律：二、生物样品的采集与制备二、生物样品的采集与制备1 1植物样品的采集植物样品的采集植物样品的采集植物样品的采集首先根据监测目的与要求，选择具有代表性的采样首先根据监测目的与要求，选择具有代表性的采样首先根据监测目的与要求，选择具有代表性的采样首先根据监测目的与要求，选择具有代表性的采样区域和采样点。区域和采样点。区域和采样点。区域和采样点。代表性：代表性：代表性：代表性：不采田埂边两米以内的植株。不采田埂边两米以内的植株。不采田埂边两米以内的植株。不采田埂边两米以内的植株。（1 1）采样注意事项）采样注意事项）采样注意事项）采样注意事项 典型性：典型性：典型性：典型性：所采植物样品部位能反映所所采植物样品部位能反映所所采植物样品部位能反映所所采植物样品部位能反映所要了解的情况，不要将各部位任意合。要了解的情况，不要将各部位任意合。要了解的情况，不要将各部位任意合。要了解的情况，不要将各部位任意合。适时性：适时性：适时性：适时性：在植物不同生长发育阶段定期在植物不同生长发育阶段定期在植物不同生长发育阶段定期在植物不同生长发育阶段定期采样，以了解污染物对植物生长的影响。采样，以了解污染物对植物生长的影响。采样，以了解污染物对植物生长的影响。采样，以了解污染物对植物生长的影响。2植物样品的制备植物样品的制备（）（）原始样品的处理：从现场带回来的样品为原始样品，原始样品的处理：从现场带回来的样品为原始样品，根据分析要求进行选取粮食类按四分法选取；瓜，果，根据分析要求进行选取粮食类按四分法选取；瓜，果，块根切成块根切成-块，各取块，各取1/4-1/8(或或1/16)混合混合,以备制取分析以备制取分析用样用样.（）（）鲜样的制备鲜样的制备:适用于易转化或降解的污染物适用于易转化或降解的污染物,如酚如酚(C6H5OH)、CN-、有机农药等项目。将（）中分选的、有机农药等项目。将（）中分选的鲜样洗净，檫干后，切碎，混匀，取鲜样洗净，檫干后，切碎，混匀，取100g于电动搅碎机于电动搅碎机的杯中的杯中,加等量蒸馏水或去离子水加等量蒸馏水或去离子水(含水量多的可不加水含水量多的可不加水),搅碎搅碎1-2min，制成浆，备用。多纤维或较硬样可切成更，制成浆，备用。多纤维或较硬样可切成更碎的快或片碎的快或片,混匀混匀,备用。备用。（）（）干样的制备：将（干样的制备：将（1）中选取的样品洗净，风干，剪）中选取的样品洗净，风干，剪（或揉）碎，于（或揉）碎，于40-60的鼓风，干燥箱中烘干粉碎，备的鼓风，干燥箱中烘干粉碎，备用；谷类，果实先脱壳再粉碎到需要的粒度（可通过用；谷类，果实先脱壳再粉碎到需要的粒度（可通过1mm或或0.25mm筛孔），存于广口瓶，备用。筛孔），存于广口瓶，备用。（）（）对于测定金属元素的样品，从采样到制备全过程中，对于测定金属元素的样品，从采样到制备全过程中，要防止金属的污染，最好用玻璃研钵碾碎，聚乙烯塑料瓶要防止金属的污染，最好用玻璃研钵碾碎，聚乙烯塑料瓶保存样品。保存样品。植物样品分析结果的表示：植物样品分析结果的表示：以干样重量表示，即以干样重量表示，即mg/Kg，或，或g/Kg干重，所以在制干重，所以在制备样品的同时还必须测定其含水量。于备样品的同时还必须测定其含水量。于105烘干重量法烘干重量法测重。测重。动物样品的采集与制备动物样品的采集与制备对于动物通常多采用尿液、血液、毛发及指甲等对于动物通常多采用尿液、血液、毛发及指甲等作为监测样品。作为监测样品。（）（）尿液：尿液：动物（体内）从环境中吸收并蓄积在体动物（体内）从环境中吸收并蓄积在体内的绝大多数污染物及其代谢产物主要经肾脏随内的绝大多数污染物及其代谢产物主要经肾脏随尿液排出，且收集尿液十分方便，所以尿液是主尿液排出，且收集尿液十分方便，所以尿液是主要监测对象。要监测对象。采样瓶处理：用采样瓶处理：用HNO3浸泡，蒸馏水洗净，烘干备浸泡，蒸馏水洗净，烘干备用。用。采集时间：早晨采集一次即可（浓度高）。如需采集时间：早晨采集一次即可（浓度高）。如需观察日变化规律，则观察日变化规律，则8h或或24h采样采样（）血液：（）血液：主要用于微量金属和非金属的测定，如：主要用于微量金属和非金属的测定，如：Pb,Hg,Cd,F等。方法：注射器抽取等。方法：注射器抽取10ml，注入洁净、干，注入洁净、干燥的试管中备用。燥的试管中备用。（3）毛发与指甲：）毛发与指甲：蓄积在毛发与指甲中的污染物质具有保蓄积在毛发与指甲中的污染物质具有保留时间长的特点。即使动物脱离污染环境，血、尿中很留时间长的特点。即使动物脱离污染环境，血、尿中很难检出时，毛发、指甲中仍可容易检出，如难检出时，毛发、指甲中仍可容易检出，如As、Hg易蓄易蓄积于毛发、指甲中，且采样不伤害动物体，所以常被作积于毛发、指甲中，且采样不伤害动物体，所以常被作为重要监测样品，人发取为重要监测样品，人发取2-5克。男性采集枕部发，女性克。男性采集枕部发，女性取其短发。取其短发。样品处理：样品处理：原始样用中性洗涤剂处理，去离子水冲洗，原始样用中性洗涤剂处理，去离子水冲洗，再用乙醚或酒精洗涤，室温干燥，装瓶备用。再用乙醚或酒精洗涤，室温干燥，装瓶备用。注意注意：采样时，绝不可用生锈剪刀，最好用不锈钢或塑：采样时，绝不可用生锈剪刀，最好用不锈钢或塑料剪刀，洗涤干净，擦干再采样，否则易产生污染。料剪刀，洗涤干净，擦干再采样，否则易产生污染。（4）鱼类及其它：）鱼类及其它：鱼类是人们喜爱吃的食物，因而也是水中污染物进入鱼类是人们喜爱吃的食物，因而也是水中污染物进入人体的主要间接途径之一。所以监测与评价鱼体内污染物含人体的主要间接途径之一。所以监测与评价鱼体内污染物含量对人类健康具有重要意义。量对人类健康具有重要意义。样品采集：大鱼（半斤）样品采集：大鱼（半斤）2-5条，小鱼条，小鱼10-30条，冼条，冼净沥水，去鳞、皮、鳍、内脏、骨后，取一侧或全部可食部净沥水，去鳞、皮、鳍、内脏、骨后，取一侧或全部可食部分的分的200g，切细，混匀，或用组织加工器械，加工成糊状，切细，混匀，或用组织加工器械，加工成糊状，即刻分析；或放在试样瓶内，冰箱保存，备用。即刻分析；或放在试样瓶内，冰箱保存，备用。其它贝类、甲壳类动物，均取可食部分洗净、捣碎，其它贝类、甲壳类动物，均取可食部分洗净、捣碎，冷藏备用。冷藏备用。三生物样品的预处理三生物样品的预处理1、消解与灰化：目的是破坏生物体内的大量有机物，使消解与灰化：目的是破坏生物体内的大量有机物，使其转化为简单无机物，以便测定。其转化为简单无机物，以便测定。2、提取、分离和浓缩、提取、分离和浓缩四、污染物的测定四、污染物的测定第四节第四节生态监测生态监测一、生态监测的概念一、生态监测的概念1.定义：生态监测是在地球的全部或局部范围内观察和收定义：生态监测是在地球的全部或局部范围内观察和收集生命支持能力的数据、并加以分析研究，以了解生态环境集生命支持能力的数据、并加以分析研究，以了解生态环境的现状和变化。的现状和变化。生命支持能力数据包括生物和非生物（地球的基本属性）生命支持能力数据包括生物和非生物（地球的基本属性），它可以分为生境、动物群、经济的，它可以分为生境、动物群、经济的/社会的。社会的。生境是指群落具体生长的环境，分为永久属性、半永久生境是指群落具体生长的环境，分为永久属性、半永久属性和短暂或季节性属性。见表属性和短暂或季节性属性。见表6-11。2.生态监测的目的生态监测的目的了解生态系统的现状及变化；为评价已经开发项目对生态了解生态系统的现状及变化；为评价已经开发项目对生态环境的影响和计划开发项目可能造成的影响提供依据；提供环境的影响和计划开发项目可能造成的影响提供依据；提供地球资源状况及可利用率。地球资源状况及可利用率。二、生态监测的类型及内容二、生态监测的类型及内容1.宏观生态监测宏观生态监测区域生态调查及生态统计，如热带雨林、沙漠化等的分布区域生态调查及生态统计，如热带雨林、沙漠化等的分布及面积动态。及面积动态。2.围观生态监测围观生态监测（1）干扰性生态监测）干扰性生态监测如：草场过渡放牧。如：草场过渡放牧。（2）污染性生态监测）污染性生态监测（3）治理性生态监测）治理性生态监测三、生态监测方案三、生态监测方案见书上图见书上图6-7。四、陆生和水生生态系统的监测指标四、陆生和水生生态系统的监测指标表表6-12、13五、生态监测方法五、生态监测方法地面、空中、卫星。地面、空中、卫星。小结小结1.明确污染物在生物体内的分布规律。明确污染物在生物体内的分布规律。2.了解生物样品的采集、制备技术和方法。了解生物样品的采集、制备技术和方法。3.了解生物样品的预处理技术与方法。了解生物样品的预处理技术与方法。4.生物体内污染物测定与水、气、固中相关指标的测定方生物体内污染物测定与水、气、固中相关指标的测定方法相同，故只作一般了解。法相同，故只作一般了解。选择内容：第一章第一章绪论绪论第二章第二章水和废水监测水和废水监测第三章第三章空气和废气监测空气和废气监测第四章第四章固体废物监测固体废物监测第五章第五章土壤质量监测土壤质量监测第六章第六章环境污染生物监测环境污染生物监测第九章第九章环境监测质量保证环境监测质量保证结束结束