第六章 环境污染生物监测2.ppt

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1、 生物监测反映自然的、综合的污染状况生物监测反映自然的、综合的污染状况 能直接反映环境质量对生态系统的影响能直接反映环境质量对生态系统的影响 可以进行连续监测，不需要昂贵的仪器、设备可以进行连续监测，不需要昂贵的仪器、设备 可以作为早期污染的可以作为早期污染的“报警器报警器” ” 生物监测的特点生物监测的特点 生物可以选择性地富集某些污染物生物可以选择性地富集某些污染物 可以监测污染效应的发展动态可以监测污染效应的发展动态 可以在大面积或较长距离内密集布点进行监测可以在大面积或较长距离内密集布点进行监测 环境监测方法的分类环境监测方法的分类水环境污染生物监测水环境污染生物监测空气污染生物监测空

2、气污染生物监测土壤污染生物监测土壤污染生物监测动物监测动物监测植物监测植物监测微生物监测微生物监测生态监测生态监测生物测试生物测试生物的生理、生化指标测定生物的生理、生化指标测定生物体内污染物残留量的测定生物体内污染物残留量的测定 实验室内的生物测试实验室内的生物测试现场生物调查现场生物调查 1234生物所处的环境介质生物所处的环境介质 生物分类法生物分类法 生物学层次生物学层次 采用的方法采用的方法 目录第一节第一节 水环境污染生物监测水环境污染生物监测第二节第二节 空气污染生物监测空气污染生物监测第三节第三节 土壤污染生物监测土壤污染生物监测第四节第四节 生物污染监测生物污染监测第五节第五

3、节 生态监测生态监测第一节第一节 水环境污染生物监测水环境污染生物监测一、水环境污染生物监测的目的、样品采集一、水环境污染生物监测的目的、样品采集和监测项目和监测项目对水环境进行生物监测的主要目的对水环境进行生物监测的主要目的是是:1）了解污染对水生生物的危害状况，）了解污染对水生生物的危害状况，2）判别和测定水体污染的类型和程度，）判别和测定水体污染的类型和程度，3）为制定控制污染措施，使水环境生）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。态系统保持平衡提供依据。监测断面和采样点的布设原则监测断面和采样点的布设原则 断面要有代表性断面要有代表性 尽可能与物理和化学监测断面相一致尽

4、可能与物理和化学监测断面相一致 考虑水环境的整体性、监测工作连续性和经济性考虑水环境的整体性、监测工作连续性和经济性 监测断面和采样点的布设原则监测断面和采样点的布设原则河流：根据长度，至少设上（对照）、中（控河流：根据长度，至少设上（对照）、中（控制）、下（削减）游三个断面；采样点数视断面宽、制）、下（削减）游三个断面；采样点数视断面宽、水深、生物分布特点等确定。水深、生物分布特点等确定。湖泊（水库）：入湖（库）区、中心区、出口区、湖泊（水库）：入湖（库）区、中心区、出口区、最深水区、清洁区等处设监测断面。最深水区、清洁区等处设监测断面。海洋：海洋：监测站点应覆盖或代表监测海域；考虑监监测站

5、点应覆盖或代表监测海域；考虑监测海域的功能区划和水动力状况，尽可能避开污染源；测海域的功能区划和水动力状况，尽可能避开污染源；除特殊需要（因地形、水深和监测目标所限制）外，除特殊需要（因地形、水深和监测目标所限制）外，可结合水质或沉积物，采用网格式或断面等方式布设可结合水质或沉积物，采用网格式或断面等方式布设监测站点；开阔海区，监测站点可适当减少，半封闭监测站点；开阔海区，监测站点可适当减少，半封闭或封闭海区，监测站点可适当加密。或封闭海区，监测站点可适当加密。水环境生物监测项目和频率一览表水环境生物监测项目和频率一览表对象对象监测指标监测指标监测项目监测项目频率频率/(/(次次年年-1) )

6、备注备注监测指标监测指标监测项目监测项目频率频率/(/(次次年年-1) )备注备注河流河流底栖动物底栖动物 种类、数量种类、数量2 2必测必测着生生物着生生物种类、数量种类、数量2 2选测选测大肠菌群大肠菌群数量数量6 6必测必测浮游植物浮游植物种类、数量种类、数量2 2选测选测湖泊湖泊水库水库叶绿素叶绿素a a 含量含量 22必测必测大肠菌群大肠菌群 数量数量 6 6必测必测浮游植物浮游植物 种类、密度种类、密度 22必测必测底栖动物底栖动物 种类、数量种类、数量 2 2选测选测城市城市水体水体下列下列5 5种方法任选一种：种方法任选一种：1.1.鱼类急性毒性试验鱼类急性毒性试验2.2.溞类

7、急性毒性试验溞类急性毒性试验3.3.藻类急性毒性试验藻类急性毒性试验4.4.发光细菌急性毒性试验发光细菌急性毒性试验5.5.微型生物群落级毒性试验微型生物群落级毒性试验96 h96 h死亡率死亡率48 hLC48 hLC505096 hEC96 hEC5050折光率折光率选测选测近岸近岸海域海域浮游植物浮游植物种类、数量种类、数量4 4必测必测叶绿素叶绿素a a 含量含量 4 4必测必测大型浮游动物大型浮游动物种类、数量种类、数量4 4底栖动物底栖动物( (底内生物底内生物) )种类、数量种类、数量4 4大肠菌群大肠菌群数量数量4 4细菌总数细菌总数数量数量4 4初级生产力初级生产力4 4选测

8、选测赤潮生物赤潮生物种类、数量种类、数量4 4选测选测中小型浮游动物中小型浮游动物种类、数量种类、数量4 4底栖生物底栖生物( (底上生物底上生物) )种类、数量种类、数量4 4大型藻类大型藻类数量数量 4 4鱼类鱼类数量数量4 4二、水环境污染生物监测方法二、水环境污染生物监测方法 （一）污水生物系统法（一）污水生物系统法（二）生物群落监测方法（二）生物群落监测方法（三）生物测试法（三）生物测试法（四）叶绿素（四）叶绿素a a的测定的测定（五）微囊藻毒素的测定（五）微囊藻毒素的测定（一）污水生物系统法（一）污水生物系统法将受有机物污染的河流按照污染程度和自净过将受有机物污染的河流按照污染程度

9、和自净过程，自上游向下游划分为四个相互连续的河段，即程，自上游向下游划分为四个相互连续的河段，即多污带段、多污带段、-中污带段、中污带段、-中污带段中污带段和寡污带段，和寡污带段，每个带都有自己的物理、化学和生物学特征。根据每个带都有自己的物理、化学和生物学特征。根据这些特征进行判断。这些特征进行判断。 污水生物系统生物学和化学特征污水生物系统生物学和化学特征项目项目多污带多污带-中污带中污带-中污带中污带寡污带寡污带化学化学过程过程还原和分解作用明显开始水和底质里出现氧化作用氧化作用更强烈因氧化使无机化达到矿化阶段溶解氧溶解氧没有或极微量少量较多很多BOD很高高较低低硫化氢的生成硫化氢的生成

10、具有强烈的硫化氢臭味没有强烈硫化氢臭味无无水中有机物水中有机物蛋白质、多肽等高分子化合物大量存在高分子化合物分解产生氨基酸、氨等大部分有机物已完成无机化过程有机物完全分解底质底质常有黑色硫化铁存在，呈黑色硫化铁氧化成氢氧化铁，底质不呈黑色有Fe2O3存在大部分氧化水中水中细菌细菌大量存在，每毫升可达100万个以上细菌较多，每毫升在10万个以上数量减少，每毫升在10万个以下数量少，每毫升在100个以下栖息生物的生栖息生物的生态学特征态学特征动物都是摄食细菌者，且耐受pH强烈变化、耐低溶解氧的厌氧生物，对H2S、NH3等毒物有强烈抗性摄食细菌动物占优势，肉食性动物增加，对溶解氧和pH变化表现出高度

11、适应性，对氨有一定耐性，对硫化氢耐性较弱对溶解氧和pH变化耐性较差，并且不能长时间耐腐败性毒物对pH和溶解氧变化耐性很弱，特别是对腐败性毒物如硫化氢等耐性很差植物植物硅藻、绿藻、接合藻及高等植物没有出现出现蓝藻、绿藻、接合藻、硅藻等出现多种类的硅藻、绿藻、接合藻，是鼓藻的主要分布区水中藻类少，但着生藻类较多动物动物以微型动物为主，原生动物居优势仍以微型动物为主多种多样多种多样原生原生动物动物有变形虫、纤毛虫，但无太阳虫、双鞭毛虫、吸管虫等仍然没有双鞭毛虫，但逐渐出现太阳虫、吸管虫等太阳虫、吸管虫中耐污性差的种类出现，双鞭毛虫也出现鞭毛虫、纤毛虫少量出现后生后生动物动物仅有少数轮虫、蠕形动物、昆

12、虫幼虫出现，水螅、淡水海绵、苔藓动物、小型甲壳类、鱼类不能生存没有淡水海绵、苔藓动物，有贝类、甲壳类、昆虫出现，鱼类中的鲤、鲫、鲶等可在此带栖息淡水海绵、苔藓动物、水螅、贝类、小型甲壳类、两栖类动物、鱼类出现昆虫幼虫种类很多，其他各种动物逐渐出现 注：*颤蚯蚓属后生动物，与陆地上的蚯蚓从体态和习性上都十分相似，他们也是环节动物，栖息于水底污泥中，与蚯蚓类似吞食污泥故俗称水蚯蚓，与蚯蚓不同的是，他们体表多毛。天蓝喇叭虫天蓝喇叭虫椎尾水轮虫椎尾水轮虫栉虾栉虾*-中污带的藻类见下图中污带的藻类见下图。变异直链硅藻变异直链硅藻短棘盘星藻短棘盘星藻水花束丝藻水花束丝藻梭裸藻梭裸藻*寡污带的指示生物见附图

13、轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫瑰旋轮虫。瑰旋轮虫。蚤状水蚤蚤状水蚤大型水蚤大型水蚤 鱼腥藻鱼腥藻玫玫瑰瑰旋旋轮轮虫虫前节晶囊轮虫前节晶囊轮虫（二）生物群落监测方法（二）生物群落监测方法 水污染指示生物水污染指示生物是指能对水体中污染物产生各种定性、定是指能对水体中污染物产生各种定性、定量反应的生物，它们对水环境的变化特别是化学污染反应量反应的生物，它们对水环境的变化特别是化学污染反应敏感或有较高的耐受性。敏感或有较高的耐受性。 附着于长期浸没于水中的各种基附着于长期浸没于水中的各种基质表面上的有机体群落质表面上的有机体群落栖息在水体底部淤泥中、石块或砾栖息在

14、水体底部淤泥中、石块或砾石表面及其间隙中的肉眼可见的水生无脊椎动物石表面及其间隙中的肉眼可见的水生无脊椎动物能够全面反映水体的总体质量能够全面反映水体的总体质量 微生物的多少可以反映水体被有机物微生物的多少可以反映水体被有机物污染的程度污染的程度浮游动物浮游动物原生动物、轮虫、原生动物、轮虫、枝角类和桡足类枝角类和桡足类浮游植物浮游植物藻类藻类水污染水污染指示生物指示生物（二）生物群落监测方法（二）生物群落监测方法 生物指数监测法生物指数监测法是指运用数学公式计算出的反映是指运用数学公式计算出的反映生物种群或群落结构变化，用以评价环境质量的生物种群或群落结构变化，用以评价环境质量的数值。数值。

15、 贝克生物指数贝克生物指数 贝克贝克- -津田生物指数津田生物指数 生物种类多样性指数生物种类多样性指数 硅藻生物指数硅藻生物指数 贝克生物指数贝克生物指数 把从采样点采到的底栖大型无脊椎动物分为两类，把从采样点采到的底栖大型无脊椎动物分为两类，不耐不耐有机物污染的敏感种和耐有机物污染的耐污种有机物污染的敏感种和耐有机物污染的耐污种，按下式计算：，按下式计算：生物指数（生物指数（BI）=2A+B式中：式中：A、B分别为敏感种数和耐污种数。分别为敏感种数和耐污种数。BI10时，为清洁水域；时，为清洁水域；BI为为16时，为中等污染水域；时，为中等污染水域；BI=0时，为严重污染水域。时，为严重污

16、染水域。贝克贝克- -津田生物指数津田生物指数 不限于在采样点采集，而是在拟评价或监不限于在采样点采集，而是在拟评价或监测的河段把各种底栖大型无脊椎动物尽量采到。测的河段把各种底栖大型无脊椎动物尽量采到。BI20BI20，为清洁水区；，为清洁水区；1010BIBI2020，为轻度污染水区；，为轻度污染水区；6 6BI10BI10，为中等污染水区；，为中等污染水区；0 0BI6BI6，为严重污染水区。，为严重污染水区。 底栖大型无脊椎动物种类多样性指数；N单位面积样品中收集的各类动物的总数；ni单位面积样品中第i种动物的个数；S单位面积样品中收集到的动物种类数。生物种类多样性指数生物种类多样性指

17、数 该指数的特点是能定量反映群落中生物的种类、该指数的特点是能定量反映群落中生物的种类、数量及种类组成比例变化信息。数量及种类组成比例变化信息。NSdln1 MargalefMargalef多样性指数计算式为多样性指数计算式为d生物种类多样性指数；N各类生物的总个数；S生物种类数。NnNndisii12logdShannon-Shannon-WillamWillam种类多样性指数种类多样性指数1.01.0，严重污染；，严重污染； 为为1.01.03.03.0，中等污染；，中等污染； 3.03.0，清洁，清洁 ddd硅藻生物指数硅藻生物指数 硅藻生物指数硅藻生物指数= = 硅藻生物指数硅藻生物指

18、数050为多污带；为多污带；硅藻生物指数硅藻生物指数50100为为-中污带；中污带；硅藻生物指数硅藻生物指数100150为为-中污带；中污带；硅藻生物指数硅藻生物指数150200为轻污带。为轻污带。 10022CBACBA不耐污染藻不耐污染藻类的种类数类的种类数广谱性藻类的广谱性藻类的种类数种类数仅在污染水域才出现仅在污染水域才出现的藻类的种类数的藻类的种类数 PFUPFU微型生物群落监测法（简称微型生物群落监测法（简称PFUPFU法）法）（二）生物群落监测方法（二）生物群落监测方法 原理：原理： PFUPFU法是以聚氨酯泡沫塑料块（法是以聚氨酯泡沫塑料块（PFUPFU）作为人工基）作为人工基

19、质沉入水体中，经一定时间后，水体中大部分微型生物种类质沉入水体中，经一定时间后，水体中大部分微型生物种类均可群集到均可群集到PFUPFU内，达到种类数平衡，通过观察和测定该群落内，达到种类数平衡，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状况。结构与功能的各种参数来评价水质状况。 还可以用毒性试验方法预报废水或有害物质对受纳水体还可以用毒性试验方法预报废水或有害物质对受纳水体中微型生物群落的毒害强度。中微型生物群落的毒害强度。 测定要点：根据水环境条件确定采样时间，一般在静水中测定要点：根据水环境条件确定采样时间，一般在静水中采样约需四周，在流水中采样约需两周；采样结束后，带回实采样约

20、需四周，在流水中采样约需两周；采样结束后，带回实验室，把验室，把PFUPFU中的水全部挤于烧杯内，用显微镜进行微型生物群中的水全部挤于烧杯内，用显微镜进行微型生物群落观察和活体计数。落观察和活体计数。微型生物群落观察和测定结果微型生物群落观察和测定结果结结 构构 参参 数数功功 能能 参参 数数分类学分类学1.1.种类数种类数2.2.指示种类指示种类3.3.多样性指数多样性指数1.1.群集过程（群集过程（S Seqeq、G G、T T90%90%）2.2.功能类群（光合自养者、食功能类群（光合自养者、食菌者、食藻者、食肉者、腐生菌者、食藻者、食肉者、腐生者、杂食者）者、杂食者）非分类学非分类学

21、1.1.异养性指数异养性指数2.2.叶绿素叶绿素a a1.1.光合作用速率光合作用速率2.2.呼吸作用速率呼吸作用速率S Seqeq为群落达平衡时的种类数；为群落达平衡时的种类数；G G为微型生物群集速率常数；为微型生物群集速率常数；T T90%90%为达到为达到90%90%S Seqeq所需时间。所需时间。 （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方法称为安全浓度的方法称为生物测试法生物测试法。 有静水式生物测试和

22、流水式生物测试两种。有静水式生物测试和流水式生物测试两种。 按水流方式分类：静水式和流水式按水流方式分类：静水式和流水式按按测试时间分类测试时间分类：急性试验和慢性试验：急性试验和慢性试验按按受试活体受试活体：水生生物和发光细菌等：水生生物和发光细菌等1.1.水生生物毒性试验水生生物毒性试验水生生物毒性试验可用：水生生物毒性试验可用：鱼类、溞类、藻类等，鱼类、溞类、藻类等，其中鱼类毒性试验应用较广泛。其中鱼类毒性试验应用较广泛。金鱼金鱼绿藻绿藻褐藻褐藻蝴蝶鱼蝴蝶鱼可用于水生生物毒性试验的部分鱼类和藻类可用于水生生物毒性试验的部分鱼类和藻类静水式鱼类急性毒性试验静水式鱼类急性毒性试验供试验鱼的选

23、择和驯养供试验鱼的选择和驯养 要选择无病、行动活泼、鱼鳍完整舒要选择无病、行动活泼、鱼鳍完整舒展、食欲和逆水性强、体长（不包括展、食欲和逆水性强、体长（不包括尾部）约尾部）约3 cm3 cm的同种和同龄的金鱼。的同种和同龄的金鱼。 选出的鱼必须先在与试验条件相似的选出的鱼必须先在与试验条件相似的生活条件（温度、水质等）下驯养生活条件（温度、水质等）下驯养7d7d以上；试验前一天停止喂食；如果在以上；试验前一天停止喂食；如果在试验前四天内发生死亡现象或发病的试验前四天内发生死亡现象或发病的鱼高于鱼高于10%10%，则不能使用。，则不能使用。金鱼2金鱼1试验条件选择试验条件选择n每一种浓度的试验溶

24、液为一组，每组至少每一种浓度的试验溶液为一组，每组至少1010条鱼。试验容器用条鱼。试验容器用容积约容积约10 L10 L的玻璃缸，保证每升水中鱼质量不超过的玻璃缸，保证每升水中鱼质量不超过2 g2 g。n试验溶液的温度要适宜，对冷水鱼为试验溶液的温度要适宜，对冷水鱼为12122828，对温水鱼为，对温水鱼为20202828。同一试验中，温度变化为。同一试验中，温度变化为22。n试验溶液中不能含大量耗氧物质，要有足够的溶解氧，对冷水试验溶液中不能含大量耗氧物质，要有足够的溶解氧，对冷水鱼鱼DODO5 mg/L5 mg/L，对温水鱼，对温水鱼DO4 mg/LDO4 mg/L。n试验溶液的试验溶液

25、的pHpH通常控制在通常控制在6.76.78.58.5。n配制试验溶液和驯养鱼用水应是未受污染的河水或湖水。如果配制试验溶液和驯养鱼用水应是未受污染的河水或湖水。如果使用自来水，必须经充分曝气才能使用。不宜使用蒸馏水。使用自来水，必须经充分曝气才能使用。不宜使用蒸馏水。试验步骤试验步骤试验溶液浓度设计试验溶液浓度设计 确定试验溶液的浓度范围确定试验溶液的浓度范围试验试验 记录不同时间的金鱼成活数记录不同时间的金鱼成活数毒性判定毒性判定计算计算半数致死量（半数致死量（LD50）半数致死浓度（半数致死浓度（LC50） 预试验预试验( (探索性试验探索性试验) ) 通常选七个浓度通常选七个浓度(至少

26、五个至少五个) 求求LC50的简便方法是将试验鱼死亡的简便方法是将试验鱼死亡半数以上和半数以下的数据与相应试验半数以上和半数以下的数据与相应试验溶液毒物（或废水）浓度绘于半对数坐溶液毒物（或废水）浓度绘于半对数坐标纸上（对数坐标表示毒物浓度，算术标纸上（对数坐标表示毒物浓度，算术坐标表示死亡率），用坐标表示死亡率），用直线内插法直线内插法求出。求出。 用直线内插法求用直线内插法求LC50鱼类急性毒性的分级标准鱼类急性毒性的分级标准96 h LC50/(mgL-1)111010100100毒性分级毒性分级极高毒极高毒高毒高毒中毒中毒低毒低毒假设某废水实验结果假设某废水实验结果废水浓度废水浓度(

27、(体积分数体积分数) )% %每组鱼数每组鱼数/ /条条试验鱼死亡数试验鱼死亡数24 h48 h96 h10.07.55.64.23.2对照组对照组1010101010101097100109741010109410直线内插法求直线内插法求LCLC5050/%/%5.24.74.43505050)LC h 48（/LC h 240.3LC h 242505050)LC h /(48LC h 240.3LC h 480.01)(0.1LC h 9650安全浓度安全浓度= =安全浓度安全浓度= =安全浓度安全浓度= =对易分解、积累少的化学物质一般选用的系数对易分解、积累少的化学物质一般选用的系数

28、为为0.050.050.10.1；稳定、能在鱼体内高积累的化学物质，；稳定、能在鱼体内高积累的化学物质，一般选用的系数为一般选用的系数为0.010.010.050.05。 方法原理方法原理 发光细菌发光细菌是一类非致病的革兰氏阴性微生物，它们在适当条是一类非致病的革兰氏阴性微生物，它们在适当条件下能发射出肉眼可见的蓝绿色光（件下能发射出肉眼可见的蓝绿色光（450450490 nm490 nm）。当样品）。当样品毒性组分与发光细菌接触时，可影响或干扰细菌的新陈代谢，毒性组分与发光细菌接触时，可影响或干扰细菌的新陈代谢，使细菌的发光强度下降或熄灭。在一定毒物浓度范围内，毒物使细菌的发光强度下降或熄

29、灭。在一定毒物浓度范围内，毒物浓度与发光强度成负相关线性关系，因而可使用生物发光光度浓度与发光强度成负相关线性关系，因而可使用生物发光光度计测定水样的相对发光强度来监测有毒物质的浓度。计测定水样的相对发光强度来监测有毒物质的浓度。 2.2.发光细菌法发光细菌法 以氯化汞作为参比毒物表征废水或可溶性化学物质的毒性，也以氯化汞作为参比毒物表征废水或可溶性化学物质的毒性，也可用半数有效浓度（可用半数有效浓度（ECEC5050），即发光强度为最大发光强度一半时的），即发光强度为最大发光强度一半时的废水浓度或可溶性化学物质的浓度来表征；选用明亮发光杆菌废水浓度或可溶性化学物质的浓度来表征；选用明亮发光杆

30、菌T T3 3亚亚种作发光细菌。种作发光细菌。常采用新鲜发光细菌培养法和冷冻干燥发光菌粉制剂法。常采用新鲜发光细菌培养法和冷冻干燥发光菌粉制剂法。 测定要点测定要点 2.2.发光细菌法发光细菌法实验材料的准备实验材料的准备 新鲜发光细菌悬液的制备新鲜发光细菌悬液的制备 样品测定样品测定 测试结果分析测试结果分析 工业废水发光强度标准系列工业废水发光强度标准系列测试管编号测试管编号123456稀释液稀释液mL待测水样待测水样mL发光细菌悬液发光细菌悬液mL0.9000.100.800.100.100.720.180.100.580.320.100.400.800.1000.900.10样品样品E

31、CEC5050与生物毒性的关系与生物毒性的关系 EC EC5050/(mg/(mgL L-1-1) )毒性级别毒性级别等级等级 25 25 25 257575 75 75求不出求不出ECEC5050值值高毒高毒有毒有毒微毒微毒无毒无毒1 12 23 34 4 致突变和致癌物质也称诱变剂，其检测方法有微核测致突变和致癌物质也称诱变剂，其检测方法有微核测定法、艾姆斯（定法、艾姆斯（AmesAmes）试验法、染色体畸变试验法等。）试验法、染色体畸变试验法等。 3.3.致突变和致癌物检测致突变和致癌物检测染色体畸变染色体畸变试验是生物细胞在诱变因素的作用下，其染试验是生物细胞在诱变因素的作用下，其染色

32、体数目和结构发生变化，如染色体单体断裂、染色单体色体数目和结构发生变化，如染色体单体断裂、染色单体互换等检测诱变剂及其强度。互换等检测诱变剂及其强度。 微核测定法微核测定法原理基于：生物细胞中的染色体在复制原理基于：生物细胞中的染色体在复制过程中常会发生一些断裂，在正常情况下，这些断裂绝过程中常会发生一些断裂，在正常情况下，这些断裂绝大多数能自己愈合，但如果受到外界诱变剂的作用，就大多数能自己愈合，但如果受到外界诱变剂的作用，就会产生一些游离染色体断片，变成大小不等的小球体会产生一些游离染色体断片，变成大小不等的小球体（微核），其数量与外界诱变剂强度成正比。（微核），其数量与外界诱变剂强度成正

33、比。 AmesAmes试验试验是利用鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸营养缺陷型是利用鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸营养缺陷型菌株发生回复突变的性能来检测被检物是否具有致突菌株发生回复突变的性能来检测被检物是否具有致突变性。该菌株含有控制组氨酸合成的基因，在不含组变性。该菌株含有控制组氨酸合成的基因，在不含组氨酸的培养基中不能生长，但如果存在致突变物时，氨酸的培养基中不能生长，但如果存在致突变物时，使其特定部位发生基因突变而回复为野生菌株，能在使其特定部位发生基因突变而回复为野生菌株，能在无组氨酸的培养基中生长。无组氨酸的培养基中生长。鼠伤寒沙门氏菌鼠伤寒沙门氏菌 （四）叶绿素（四）叶绿素a a的测定的测定 叶绿

34、素叶绿素a a是一种能将光合作用的光能传递给化学反应系统的唯是一种能将光合作用的光能传递给化学反应系统的唯一色素，叶绿素一色素，叶绿素b b、c c、d d等吸收的光能均可通过叶绿素等吸收的光能均可通过叶绿素a a传递传递给化学反应系统。通过测定叶绿素给化学反应系统。通过测定叶绿素a a，可掌握水体初级生产力，可掌握水体初级生产力，了解河流、湖泊和海洋中浮游植物的现存量。了解河流、湖泊和海洋中浮游植物的现存量。 高效液相色谱法高效液相色谱法荧光光谱法荧光光谱法分光光度法分光光度法叶叶绿绿素素a的的测测定定方方法法丙酮法、乙醇法 （五）微囊藻毒素的测定（五）微囊藻毒素的测定 微囊藻毒素（微囊藻毒

35、素（microcystinmicrocystin，简称，简称MCMC）是蓝藻产生的一类天然）是蓝藻产生的一类天然毒素，是富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素，微囊藻可毒素，是富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素，微囊藻可产生肝毒素，导致腹泻、呕吐、肝肾等器官的损坏，并有促产生肝毒素，导致腹泻、呕吐、肝肾等器官的损坏，并有促瘤致癌作用瘤致癌作用 。微囊藻毒素微囊藻毒素-LR的结构的结构微囊藻毒素检测方法比较微囊藻毒素检测方法比较检测方法检测方法优优 点点缺缺 点点检出限检出限生物生物测试法测试法操作简单，结果直观，快捷，可检测未知的新毒素耗用量大，灵敏度和专一性不高；无法准确定量，不能辨别毒素的异构

36、体类型；实验动物的维持费用高，工作量大；存在动物权益问题用半数致死量和致死量衡量细胞毒性检细胞毒性检测技术测技术灵敏度高工作量大1020ng/mL酶联免疫吸酶联免疫吸附附 (ELISA)法法可检测到毒素的不同同系物，商品试剂盒的出现大大方便了操作，灵敏度高对多种同系物的识别需要广谱抗体0.1 ng/mL蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶抑制分析法抑制分析法反映各种毒素的总量，检测灵敏度高而且测定时间较短，干扰小不能区分特异性的同系物，需要新制备的放射性底物，放射性底物处理困难2.5 ng/mL高效液相色高效液相色谱（谱（HPLC）法法对不同毒素可进行精确的定性和定量灵敏度低，毒素需预处理，技术含量高，标准样

37、品价格昂贵，各实验室的检测程序和条件差别较大0.1 ng/mL液相色谱液相色谱-质质谱（谱（LC-MS）法法快速、准确、灵敏度高，可测定不同藻类毒素的异构体技术含量高，前处理过程复杂0.1 ng/mL（六）细菌学检验法（六）细菌学检验法卫生学质量的判断卫生学质量的判断在实际工作中，经常以检验细菌总数，特别是在实际工作中，经常以检验细菌总数，特别是检验作为粪便污染的指示细菌，如总大肠菌群、粪检验作为粪便污染的指示细菌，如总大肠菌群、粪大肠菌群、粪链球菌、肠道病毒等，来间接判断水大肠菌群、粪链球菌、肠道病毒等，来间接判断水的卫生学质量。的卫生学质量。水样采集水样采集 采集细菌学检验用水样，必须严格

38、按照无菌操作要求采集细菌学检验用水样，必须严格按照无菌操作要求进行。进行。 采集江、河、湖、库等水样，可将采样瓶沉入水面下采集江、河、湖、库等水样，可将采样瓶沉入水面下101015 cm15 cm处，瓶口朝水流上游方向，使水样灌入瓶内。处，瓶口朝水流上游方向，使水样灌入瓶内。 采集一定深度的水样时，用采水器采集。采集一定深度的水样时，用采水器采集。 采集自来水样，首先用酒精灯灼烧水龙头灭菌或用体采集自来水样，首先用酒精灯灼烧水龙头灭菌或用体积分数为积分数为70%70%的酒精消毒，然后放水的酒精消毒，然后放水3 3 minmin，再采集约为采，再采集约为采样瓶容积的样瓶容积的80%80%的水量。

39、的水量。第二节第二节 空气污染生物监测空气污染生物监测 空气污染的生物监测是利用生物对存在于空气中空气污染的生物监测是利用生物对存在于空气中的污染物的反应，监测有害气体的成分和含量，的污染物的反应，监测有害气体的成分和含量，以确定空气的环境质量水平。以确定空气的环境质量水平。 空气中污染物多种多样，有些可以利用指示植物空气中污染物多种多样，有些可以利用指示植物或指示动物及指示微生物进行监测。或指示动物及指示微生物进行监测。 （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生明显反应的植物，可以

40、选择草本植物、木本植物及地生明显反应的植物，可以选择草本植物、木本植物及地衣、苔藓等。衣、苔藓等。 空气污染物一般通过叶面上的气孔或孔隙进入植物体内，空气污染物一般通过叶面上的气孔或孔隙进入植物体内，侵袭细胞组织，并发生一系列生化反应，从而使植物组侵袭细胞组织，并发生一系列生化反应，从而使植物组织遭受破坏，呈现受害症状。织遭受破坏，呈现受害症状。 症状共同特点：叶绿素被破坏、细胞组织脱水，进而发症状共同特点：叶绿素被破坏、细胞组织脱水，进而发生叶面失去光泽，出现不同颜色（黄色、褐色或灰白色）生叶面失去光泽，出现不同颜色（黄色、褐色或灰白色）的斑点，叶片脱落，甚至全株枯死等异常现象。的斑点，叶片

41、脱落，甚至全株枯死等异常现象。 一、利用植物监测一、利用植物监测1.1. 二氧化硫指示植物二氧化硫指示植物堇菜堇菜苔藓苔藓白蜡树白蜡树云杉云杉地衣地衣棉花棉花白杨白杨部分二氧化硫指示植物部分二氧化硫指示植物SO2指示植物指示植物矮牵牛，叶片受害，花完好矮牵牛，叶片受害，花完好2.2.氮氧化物指示植物氮氧化物指示植物向日葵向日葵菠菜菠菜秋海棠秋海棠烟草烟草氮氧化物指示植物氮氧化物指示植物番茄番茄雪松雪松葡萄葡萄金钱草金钱草杏树杏树慈竹慈竹郁金香郁金香氟化氢指示植物氟化氢指示植物3.3.氟化氢指示植物氟化氢指示植物4.4.光化学氧化剂指示植物光化学氧化剂指示植物矮牵牛矮牵牛葡萄葡萄菠菜菠菜黄瓜黄瓜

42、马铃薯马铃薯洋葱洋葱O O3 3指示植物指示植物5. 5. 持久性有机污染物（持久性有机污染物（POPsPOPs）的指示植物）的指示植物持久性有机污染物具有以下特性：持久性有机污染物具有以下特性： 具有毒性具有毒性; ; 能在环境中持久存在能在环境中持久存在; ; 能在生物体内积累能在生物体内积累; ; 能通过大气输送很长距离能通过大气输送很长距离; ; 对于接近或远离污染源的环境质量和人体健康会产生不利对于接近或远离污染源的环境质量和人体健康会产生不利的影响。的影响。 POPsPOPs，persistent organic pollutantspersistent organic pollu

43、tants的缩写的缩写, ,中文名称为中文名称为“持久性有机污染物持久性有机污染物”, ,它是一类具有环它是一类具有环境持久性、生物积累性、长距离迁移能力和高生物毒境持久性、生物积累性、长距离迁移能力和高生物毒性的特殊污染物。性的特殊污染物。 对对POPsPOPs敏感的植物：地衣、苔藓及某些植物的叶等。敏感的植物：地衣、苔藓及某些植物的叶等。 地衣地衣苔藓苔藓落叶松落叶松我的监测能力最强我的监测能力最强6.乙烯的指示植物乙烯的指示植物万寿菊万寿菊皂荚树皂荚树番茄番茄兰花兰花乙烯的指示植物乙烯的指示植物左为污染引起的闭花左为污染引起的闭花反应反应,右为正常右为正常 （二）监测方法（二）监测方法1

44、.1.栽培指示植物监测法栽培指示植物监测法先将指示植物在没有污染的环境中盆栽或地栽培植，先将指示植物在没有污染的环境中盆栽或地栽培植，待生长到适宜大小时，移至监测点观察它们的受害待生长到适宜大小时，移至监测点观察它们的受害症状和程度。症状和程度。 植物监测器示意图植物监测器示意图1.1.气泵；气泵；2.2.针形针形阀；阀；3.3.流量计；流量计；4.4.活性炭净化器；活性炭净化器；5.5.指示植物指示植物2.2.植物群落监测法植物群落监测法 该方法是利用监测区域植物群落受到污染后，各种植物的该方法是利用监测区域植物群落受到污染后，各种植物的反应来评价空气污染状况。先通过调查和试验，确定群落中不

45、反应来评价空气污染状况。先通过调查和试验，确定群落中不同种植物对污染物的抗性等级，将其分为敏感、抗性中等和抗同种植物对污染物的抗性等级，将其分为敏感、抗性中等和抗性强三类。性强三类。植植 物物受受 害害 情情 况况悬铃木、加拿大白杨悬铃木、加拿大白杨桧柏、丝瓜桧柏、丝瓜向日葵、葱、玉米、菊、牵牛花向日葵、葱、玉米、菊、牵牛花月季、蔷薇、枸杞、香椿、乌桕月季、蔷薇、枸杞、香椿、乌桕葡萄、金银花、枸树、马齿苋葡萄、金银花、枸树、马齿苋广玉兰、大叶黄杨、栀子花、腊梅广玉兰、大叶黄杨、栀子花、腊梅80100%叶片受害，甚至脱落叶片受害，甚至脱落叶片有明显大块伤斑，部分植株枯死叶片有明显大块伤斑，部分植

46、株枯死50%左右叶面积受害，叶脉间有点、块状伤斑左右叶面积受害，叶脉间有点、块状伤斑30%左右叶面积受害，叶脉间有轻度点、块状伤斑左右叶面积受害，叶脉间有轻度点、块状伤斑10%左右叶面积受害，叶片上有轻度点状伤斑左右叶面积受害，叶片上有轻度点状伤斑无明显症状无明显症状 排放排放SO2的某化工厂附近植物群落受害情况的某化工厂附近植物群落受害情况 在工业城市，通常距市中心越近，地衣的种类越少，重污染区内一般在工业城市，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，随着污染程度的减轻，便出现枝状地衣；在轻污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；在轻污染区，

47、叶状地衣数量最多。染区，叶状地衣数量最多。3.3.其他监测法其他监测法 指示植物一些生理生化指标的变化，如光合作用、叶绿素、指示植物一些生理生化指标的变化，如光合作用、叶绿素、体内酶的活性、细胞染色体等指标的变化。体内酶的活性、细胞染色体等指标的变化。 通过测定植物体内吸收积累的一些污染物含量，也可以评价通过测定植物体内吸收积累的一些污染物含量，也可以评价空气污染物的种类和污染水平。空气污染物的种类和污染水平。 剖析树木的年轮：在气候正常、未曾遭受污染的年份树木的剖析树木的年轮：在气候正常、未曾遭受污染的年份树木的年轮宽，而空气污染严重或气候条件恶劣的年份树木的年轮年轮宽，而空气污染严重或气候

48、条件恶劣的年份树木的年轮窄。窄。 用用X X射线法对年轮材质进行测定：污染严重的年份年轮木质射线法对年轮材质进行测定：污染严重的年份年轮木质比例小，正常年份的年轮木质比例大。比例小，正常年份的年轮木质比例大。二、利用动物监测二、利用动物监测（一）利用动物个体的异常反应（一）利用动物个体的异常反应金丝雀金丝雀 金翅雀金翅雀鸡鸡老鼠老鼠对矿井内瓦斯毒气敏感的动物对矿井内瓦斯毒气敏感的动物 在一个区域内，利用动物种群数量的变化，特别是在一个区域内，利用动物种群数量的变化，特别是对污染物敏感动物种群数量的变化，也可以监测该区对污染物敏感动物种群数量的变化，也可以监测该区域空气污染状况域空气污染状况 。

49、对对SOSO2 2敏感的动物敏感的动物敏感性水平：敏感性水平：本鸟最高本鸟最高金丝雀金丝雀狗狗家禽家禽对对SOSO2 2敏感的动物敏感的动物俺狗狗第二俺狗狗第二耐受力最好的当属我们家禽了耐受力最好的当属我们家禽了（二）利用动物种群数量的变化（二）利用动物种群数量的变化 大型哺乳动物、鸟类、昆虫等迁移大型哺乳动物、鸟类、昆虫等迁移大型哺乳动物、鸟类不堪忍受空气污染而迁往别处大型哺乳动物、鸟类不堪忍受空气污染而迁往别处不易直接接触污染物的潜叶性昆虫、虫瘿昆虫、体表不易直接接触污染物的潜叶性昆虫、虫瘿昆虫、体表有蜡质的蚧类数量增加，可说明该地区空气污染严重有蜡质的蚧类数量增加，可说明该地区空气污染严

50、重 。潜叶蛾瘿蚊红蜡蚧部分昆虫和蚧类部分昆虫和蚧类三、利用微生物监测三、利用微生物监测 空气不是微生物生长繁殖的天然环境，没有固定的微生空气不是微生物生长繁殖的天然环境，没有固定的微生物种群，它主要通过土壤尘埃、水滴、人和动物体表的干燥物种群，它主要通过土壤尘埃、水滴、人和动物体表的干燥脱落物、呼吸道的排泄物等方式带入空气中。脱落物、呼吸道的排泄物等方式带入空气中。 空气微生物是空气污染的重要因子，它与气溶胶、颗粒空气微生物是空气污染的重要因子，它与气溶胶、颗粒物等媒体一起散布并污染环境、影响疾病的发生与传播，监物等媒体一起散布并污染环境、影响疾病的发生与传播，监测空气微生物状况是掌握其活动和