环境污染生物监测精选PPT.ppt
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1、环境污染生物监测第1页,此课件共59页哦优点:优点:(与物理、化学监测方法相比)(与物理、化学监测方法相比)1 1、更能确切反映污染因子对人和生物危害及环境污染、更能确切反映污染因子对人和生物危害及环境污染综合影综合影响响。2 2、环境污染物比较低的情况下,可以利用有些生物对特定污染物、环境污染物比较低的情况下,可以利用有些生物对特定污染物很敏感,危害人体之前进行很敏感,危害人体之前进行“早期诊断早期诊断”。局限性:局限性:不能象理化监测那样获得准确数据。不能象理化监测那样获得准确数据。对污染因子的敏感性随生活在污染环境中时间增长而降低,专对污染因子的敏感性随生活在污染环境中时间增长而降低,专
2、一性差。一性差。要全面、准确地评价环境质量,必须使理化监测和生物监测结要全面、准确地评价环境质量,必须使理化监测和生物监测结合起来,生物监测作为理化监测补充,用理化监测数据说明生物反合起来,生物监测作为理化监测补充,用理化监测数据说明生物反应现象。应现象。第2页,此课件共59页哦 指示生物指示生物 含义:能够对环境中污染物作出定性、定量反应的生物。含义:能够对环境中污染物作出定性、定量反应的生物。1 1、敏感生物敏感生物:环境中污染物浓度含量很低时(甚至低至化学:环境中污染物浓度含量很低时(甚至低至化学方法测不出来),指示生物就表现出某些灵敏的反应方法测不出来),指示生物就表现出某些灵敏的反应
3、.根据症状及反应程度进行定性、定量分析。如:牵牛花对光化学烟根据症状及反应程度进行定性、定量分析。如:牵牛花对光化学烟雾很敏感。雾很敏感。2 2、耐性耐性(抗性)生物抗性)生物:这类生物在不良的环境中却表现出良:这类生物在不良的环境中却表现出良 好的生长势。也就是说污染了的环境反而促进了这类生物的生长。好的生长势。也就是说污染了的环境反而促进了这类生物的生长。如:水体富营养化,蓝藻大量出现。如:水体富营养化,蓝藻大量出现。第3页,此课件共59页哦第一节、水环境污染生物监测第一节、水环境污染生物监测一、水环境污染生物监测目的和监测项目一、水环境污染生物监测目的和监测项目 水环境中存在着大量的水生
4、生物群落,各类水生生物之间及水生水环境中存在着大量的水生生物群落,各类水生生物之间及水生生物与其赖以生存的环境之间存在着互相依存又互相制约的密切关生物与其赖以生存的环境之间存在着互相依存又互相制约的密切关系。当水体受到污染而使水环境条件改变时,各种不同的水生生物系。当水体受到污染而使水环境条件改变时,各种不同的水生生物由于对环境的要求和适应能力不同而产生不同的反应,因此可用水由于对环境的要求和适应能力不同而产生不同的反应,因此可用水生生物来了解和判断水体污染的类型、程度,生生物来了解和判断水体污染的类型、程度,为制定控制污染措施为制定控制污染措施提供依据。提供依据。用水生生物来监测研究水体污染
5、状况的方法较多,如生物群落法、用水生生物来监测研究水体污染状况的方法较多,如生物群落法、生产力测定法、残毒测定法、急性毒性试验、细菌学检验等。生产力测定法、残毒测定法、急性毒性试验、细菌学检验等。第4页,此课件共59页哦水环境生物监测技术规范中规定了河流、湖泊、水库等水环境生物监测技术规范中规定了河流、湖泊、水库等淡水环境的生物监测项目、频率等,对断面和采样点的布设,应淡水环境的生物监测项目、频率等,对断面和采样点的布设,应尽量与化学监测的断面一致。尽量与化学监测的断面一致。河流:根据河流长度,至少设置三个断面:对照断面、污染断面和观河流:根据河流长度,至少设置三个断面:对照断面、污染断面和观
6、察断面;采样点数视水面宽、水深、生物分布特点等确定。察断面;采样点数视水面宽、水深、生物分布特点等确定。湖泊、水库:一般在入湖(库)区、中心区、出口区、最深水区、清湖泊、水库:一般在入湖(库)区、中心区、出口区、最深水区、清洁区等处设置监测断面。洁区等处设置监测断面。P292表表61第5页,此课件共59页哦河、湖、库淡水生物监测项目及频率河、湖、库淡水生物监测项目及频率第6页,此课件共59页哦二、生物群落监测方法二、生物群落监测方法 未污染的环境水体中生物群落种类多、生态系统相对稳定,当水体未污染的环境水体中生物群落种类多、生态系统相对稳定,当水体受到污染后,水生生物的群落结构和个体数量就会发
7、生变化,使自然生受到污染后,水生生物的群落结构和个体数量就会发生变化,使自然生态平衡受到破坏,最终结果是敏感生物消亡,抗性生物旺盛生长,群落态平衡受到破坏,最终结果是敏感生物消亡,抗性生物旺盛生长,群落结构单一。结构单一。水生指示生物水生指示生物水污染指示生物主要有:水污染指示生物主要有:浮游生物、着生生物、底栖动物、鱼类浮游生物、着生生物、底栖动物、鱼类和微生物和微生物等。等。利用它们的群落结构、种类和数量的变化能反映水质状况利用它们的群落结构、种类和数量的变化能反映水质状况。第7页,此课件共59页哦浮游生物浮游生物:是指浮游在水体中的生物,可分为浮游动物和浮游植物:是指浮游在水体中的生物,
8、可分为浮游动物和浮游植物两大类,其特点是个体小、游泳能力差,是水生食物链的基础,对环两大类,其特点是个体小、游泳能力差,是水生食物链的基础,对环境变化反应敏感。境变化反应敏感。浮游动物:原生动物、轮虫、枝角类、桡足类等。浮游动物:原生动物、轮虫、枝角类、桡足类等。浮游植物:藻类(以单细胞、群体或丝状体的形式存在)。浮游植物:藻类(以单细胞、群体或丝状体的形式存在)。着生生物着生生物:是指附着在长期浸没于水中的各种基质(植物、动物、石头、:是指附着在长期浸没于水中的各种基质(植物、动物、石头、人工)表面上的有机体群落。包括许多生物类别,如:细菌、真菌、藻类、人工)表面上的有机体群落。包括许多生物
9、类别,如:细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、甲壳动物、线虫、寡毛虫类、软体动物、昆虫幼虫、鱼卵原生动物、轮虫、甲壳动物、线虫、寡毛虫类、软体动物、昆虫幼虫、鱼卵和幼鱼等。和幼鱼等。底栖动物底栖动物(亦称底栖大型无脊椎动物)(亦称底栖大型无脊椎动物)是指栖息在水体底部淤泥内、是指栖息在水体底部淤泥内、石块或砾石表面的间隙中,以及附着在水生植物之间的肉眼可见的水生石块或砾石表面的间隙中,以及附着在水生植物之间的肉眼可见的水生无脊椎动物,体长超过无脊椎动物,体长超过2mm。第8页,此课件共59页哦包括:水生昆虫、大型甲壳虫类、软体动物、环节动物、圆形动物、包括:水生昆虫、大型甲壳虫类、软体动物、环节
10、动物、圆形动物、扁型动物等。其特点是移动能力差、故在比较稳定的水体环境中,种类比扁型动物等。其特点是移动能力差、故在比较稳定的水体环境中,种类比较多,每个种的数量适当,群落结构稳定,当水体受到污染后,其群落结较多,每个种的数量适当,群落结构稳定,当水体受到污染后,其群落结构便发生变化,污染较重时,多数敏感种和好氧种逐渐消失,而耐污染种构便发生变化,污染较重时,多数敏感种和好氧种逐渐消失,而耐污染种成为优势种。成为优势种。鱼类:鱼类:代表最高营养水平凡。凡能影响浮游生物和大型无脊椎动物代表最高营养水平凡。凡能影响浮游生物和大型无脊椎动物的水质因素,也能改变鱼类的种群。某些污染物对低等生物可能不会
11、引的水质因素,也能改变鱼类的种群。某些污染物对低等生物可能不会引起明显变化,但对鱼类影响明显。鱼类能够全面反映水体的总体水平。起明显变化,但对鱼类影响明显。鱼类能够全面反映水体的总体水平。微生物:微生物:微生物对水体有机污染非常敏感,清洁水体中微生物的微生物对水体有机污染非常敏感,清洁水体中微生物的数量较少,有机污染物浓度增加,微生物的数量会成倍增加。数量较少,有机污染物浓度增加,微生物的数量会成倍增加。第9页,此课件共59页哦(一)生物指数监测法(一)生物指数监测法生物指数生物指数是指运用数学公式计算出的反应生物种群或群落结构的变是指运用数学公式计算出的反应生物种群或群落结构的变化,以评价环
12、境质量的数值。化,以评价环境质量的数值。主要有四种方法。主要有四种方法。1、贝克生物指数、贝克生物指数由贝克于由贝克于1955年首次提出:将从年首次提出:将从采样点采样点采到的底栖大型无脊椎采到的底栖大型无脊椎动物分成两类,一类是不耐有机污染物的敏感种,另一类为耐有机污动物分成两类,一类是不耐有机污染物的敏感种,另一类为耐有机污染物的耐污种,通过公式进行简单计算。染物的耐污种,通过公式进行简单计算。生物指数(生物指数(BI)2A+BA敏感底栖动物种类数敏感底栖动物种类数B耐污底栖动物种类数耐污底栖动物种类数第10页,此课件共59页哦计算数值与水质的关系为:计算数值与水质的关系为:BI10清洁水
13、清洁水BI16中等污染水中等污染水BI0严重污染水域严重污染水域2、贝克津田生物指数、贝克津田生物指数1974年,日本津田松苗在贝克的基础上发展起来的用生物多样性评价年,日本津田松苗在贝克的基础上发展起来的用生物多样性评价水质的方法,其方法是将水质的方法,其方法是将评价区或评价河段评价区或评价河段的所有底栖大型无脊椎动的所有底栖大型无脊椎动物尽量采到,再用贝克公式进行计算,所得数值与水质的关系为:物尽量采到,再用贝克公式进行计算,所得数值与水质的关系为:BI20清洁水清洁水BI1020轻度污染水轻度污染水BI610中等污染水中等污染水BI06严重污染水域严重污染水域第11页,此课件共59页哦3
14、、生物种类多样性指数、生物种类多样性指数由马格利夫、沙农、威尔姆等人提出。该指数的特点是能够定由马格利夫、沙农、威尔姆等人提出。该指数的特点是能够定量反映群落中生物的种类、数量及种类组成比例变化的信息。量反映群落中生物的种类、数量及种类组成比例变化的信息。式中:式中:d种类多样性指数;种类多样性指数;N单位面积样品中收集到的各类动物的总个数;单位面积样品中收集到的各类动物的总个数;ni单位面积样品中第单位面积样品中第i种动物的个数;种动物的个数;S收集到的动物种类数。收集到的动物种类数。d值越大,水质越好值越大,水质越好第12页,此课件共59页哦d3.0清洁水清洁水d1.03.0中等污染水中等
15、污染水d 茎茎 叶叶 穗穗 壳壳 种子;种子;而从空气中通过叶面吸收,则叶面的残留量最大。而从空气中通过叶面吸收,则叶面的残留量最大。见见 P308 P308 表表6 66 6、6 67 7。第40页,此课件共59页哦 污染物的性质不同,在植物中的分布也有不同污染物的性质不同,在植物中的分布也有不同。例如一般农药喷洒后,水果表皮的。例如一般农药喷洒后,水果表皮的残留量较大,果肉中的残留量较少,而脂溶性的农药,其渗透性比较大,更容易渗残留量较大,果肉中的残留量较少,而脂溶性的农药,其渗透性比较大,更容易渗透到果肉中,见表透到果肉中,见表6 69 9。2 2、动物对污染物的吸收及在体内分布、动物对
16、污染物的吸收及在体内分布 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。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。按照污染物性质和进入动物组织的类型不同,大体有以下五种分布规律:按照污染物性质和进入动物组织的类型不同,大体有以下五种分布规律:(1)(1)、能溶解于体液的物质,如钠、钾、锂、氟、氯、溴等离子,在体内分布比、能溶解于体液的物质,如钠、钾、锂、氟、氯、溴等离子,在体内分布比较均匀。较均匀。(2)(2)、镧、锑、钍等三价和四价阳离子,水解后生成胶体,主要蓄积于肝或、镧、锑、钍等三价和四价阳离子,水解后生成胶体,主要蓄积于肝或其他网状内皮系统。其他网状内皮
17、系统。第41页,此课件共59页哦 (3)(3)、与骨骼亲和性较强的物质,如铅、钙、钡、锶、镭、铍等二价阳离子在骨骼中、与骨骼亲和性较强的物质,如铅、钙、钡、锶、镭、铍等二价阳离子在骨骼中含量较高。含量较高。(4)(4)、对某一种器官具有特殊亲和性的物质,则在该种器官中蓄积较多。如、对某一种器官具有特殊亲和性的物质,则在该种器官中蓄积较多。如碘对甲状腺,汞、铀对肾脏有特殊亲和性。碘对甲状腺,汞、铀对肾脏有特殊亲和性。(5)(5)脂溶性物质,如有机氯化合物脂溶性物质,如有机氯化合物(六六六、六六六、DDTDDT等等),易蓄积于动物体内的脂肪中。,易蓄积于动物体内的脂肪中。上述五种分布类型之间彼此交
18、叉,比较复杂。往往一种污染物对某一种器官上述五种分布类型之间彼此交叉,比较复杂。往往一种污染物对某一种器官有特殊亲和作有特殊亲和作用,但同时也分布于其他器官。用,但同时也分布于其他器官。例如,铅离子除分布在骨骼中外,也分布于肝、肾中;砷除分布于肾、肝、骨骼中外,也例如,铅离子除分布在骨骼中外,也分布于肝、肾中;砷除分布于肾、肝、骨骼中外,也分布于皮肤、毛发、指甲中。同一种元素,由于价态和存在形态不同,在体内蓄积的部位也有分布于皮肤、毛发、指甲中。同一种元素,由于价态和存在形态不同,在体内蓄积的部位也有差异。水溶性汞离子很少进入脑组织,但烷基汞不易分解,呈脂溶性,可通过脑屏障进入脑组差异。水溶性
19、汞离子很少进入脑组织,但烷基汞不易分解,呈脂溶性,可通过脑屏障进入脑组织。织。第42页,此课件共59页哦 (二)污染物在动物体内的转化和排泄(二)污染物在动物体内的转化和排泄 污染物进入动物体内,绝大部分都要经过酶的代谢作用,进行一系列的氧化、还原、污染物进入动物体内,绝大部分都要经过酶的代谢作用,进行一系列的氧化、还原、水解和结合反应,转化为化学形态和结构不同的化合物,有的经代谢过程转化为水溶性水解和结合反应,转化为化学形态和结构不同的化合物,有的经代谢过程转化为水溶性的或比原有毒性小的惰性物质后被排出体外,有的经代谢过程转化为比原有毒性更强的的或比原有毒性小的惰性物质后被排出体外,有的经代
20、谢过程转化为比原有毒性更强的物质留在体内。物质留在体内。动物对污染物的排泄途径主要通过肾脏、消化道和呼吸道,也有少量随汗液、动物对污染物的排泄途径主要通过肾脏、消化道和呼吸道,也有少量随汗液、唾液、乳汁等分泌液排出。唾液、乳汁等分泌液排出。例如:汞、铅、镉、铬、砷及苯等的代谢产物大多经过肾脏进入尿液排出体外,例如:汞、铅、镉、铬、砷及苯等的代谢产物大多经过肾脏进入尿液排出体外,所以通过测定尿液中污染物的含量可以间接了解生物体受污染的情况。所以通过测定尿液中污染物的含量可以间接了解生物体受污染的情况。进入体内的许多金属(锰、铅、镉等)经过消化道吸收,进入肝脏被代谢转化,进入体内的许多金属(锰、铅
21、、镉等)经过消化道吸收,进入肝脏被代谢转化,污染物及其代谢产物进入胆汁由肠道粪便排出。污染物及其代谢产物进入胆汁由肠道粪便排出。气体或挥发性的污染物(气体或挥发性的污染物(COCO、醇、醚、苯类物、汽油等)可以通过呼吸道、醇、醚、苯类物、汽油等)可以通过呼吸道经呼出气排出体外。经呼出气排出体外。第43页,此课件共59页哦 (三)污染物在生物体内的积累(三)污染物在生物体内的积累 1 1、生物积累、生物积累 污染物经过各种途径进入生物体内并随着生物的生长、发育不断地浓缩的现污染物经过各种途径进入生物体内并随着生物的生长、发育不断地浓缩的现象称为生物积累。象称为生物积累。2 2、生物积累的原则、生
22、物积累的原则 任何生物在任何时候,机体内某种物质的高低由摄取和吸收过程的速率及消除(排泄)过任何生物在任何时候,机体内某种物质的高低由摄取和吸收过程的速率及消除(排泄)过程的速率来决定,如果摄取或吸收的量大于消除的量,就会发生生物积累。程的速率来决定,如果摄取或吸收的量大于消除的量,就会发生生物积累。第44页,此课件共59页哦 (一)、植物样品的采集和制备(一)、植物样品的采集和制备 1 1、植物样品的采集、植物样品的采集 、选择有代表性的地块:、选择有代表性的地块:根据污染类型、植物的特征、地形地貌、灌溉出入口等因素进行综合考根据污染类型、植物的特征、地形地貌、灌溉出入口等因素进行综合考虑,
23、选择合适的地段作为采样区,再在采样小区划分若干小区,采用适宜的虑,选择合适的地段作为采样区,再在采样小区划分若干小区,采用适宜的布点方法,确定代表性的植株。避开田埂、地边、及距田埂地边布点方法,确定代表性的植株。避开田埂、地边、及距田埂地边2 2米以内的植米以内的植株。株。、布点方法:梅花形或交叉间隔布点。、布点方法:梅花形或交叉间隔布点。、采样方法:、采样方法:在每个采样点上分别采集在每个采样点上分别采集5 51010处植株的根、茎、叶、果处植株的根、茎、叶、果实等,实等,或可以整株采集后带回实验室再按部位分开处理。或可以整株采集后带回实验室再按部位分开处理。三、生物样品的采集和制备三、生物
24、样品的采集和制备第45页,此课件共59页哦 2 2、植物样品的制备、植物样品的制备 、鲜样的制备:主要用于分析植物中容易挥发、转化或降解的污染物(如挥发酚、氰、鲜样的制备:主要用于分析植物中容易挥发、转化或降解的污染物(如挥发酚、氰、亚硝酸盐等)、营养成分(如维生素、氨基酸、糖、植物碱等)以及多汁的瓜、果、蔬菜等亚硝酸盐等)、营养成分(如维生素、氨基酸、糖、植物碱等)以及多汁的瓜、果、蔬菜等样品。样品。将新鲜样品用清水、去离子水洗净,晾干或擦干,用剪刀剪碎混匀,称取将新鲜样品用清水、去离子水洗净,晾干或擦干,用剪刀剪碎混匀,称取100100克于克于组织捣碎机或研钵中加水或石英砂捣碎或磨成匀浆。
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