生物與生態(tài)監(jiān)測(cè)

1、生物與生態(tài)監(jiān)測(cè)生物與生態(tài)監(jiān)測(cè) 環(huán)境監(jiān)測(cè)中理化監(jiān)測(cè)的不足：環(huán)境監(jiān)測(cè)中理化監(jiān)測(cè)的不足： 環(huán)境監(jiān)測(cè)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 濃度進(jìn)行比較迅速而靈敏迅速而靈敏地分析測(cè)定。 缺點(diǎn)：只能反映采樣瞬時(shí)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。 生物與生態(tài)監(jiān)測(cè)的定義：生物與生態(tài)監(jiān)測(cè)的定義： 生物與生態(tài)監(jiān)測(cè)是在長期連續(xù)監(jiān)測(cè)長期連續(xù)監(jiān)測(cè)，污染的累積效應(yīng)累積效應(yīng)監(jiān)測(cè)方面，對(duì)理化 監(jiān)測(cè)的重要補(bǔ)充，充分利用指示生物對(duì)污染物毒性反應(yīng)的敏感性，更能較準(zhǔn) 確地反映真實(shí)的污染狀況。 生物監(jiān)測(cè)包括生態(tài)環(huán)境變化，生物個(gè)性急性、亞急性、慢性的毒性測(cè)定， 生物的生理生化分析，有毒物質(zhì)、污染物在生物體內(nèi)

2、循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的分析，個(gè)體 生態(tài)狀況以及群落生態(tài)結(jié)構(gòu)變化分析等 生物監(jiān)測(cè)的方法：生物監(jiān)測(cè)的方法： 1）指示生物法 2）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法 3）現(xiàn)場(chǎng)盆栽定點(diǎn)監(jiān)測(cè)法 4）群落和生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)法 5）毒性與毒理試驗(yàn) 6）生物標(biāo)志物監(jiān)測(cè)法 7）環(huán)境流行病學(xué)調(diào)查法 根據(jù)生物監(jiān)測(cè)的 對(duì)象不同，其方 法也各不相同 一、水污染的生物監(jiān)測(cè)一、水污染的生物監(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)。 采樣斷面和采樣點(diǎn)的布設(shè)原則采樣斷面和采樣點(diǎn)的布設(shè)原則 采樣斷面有代表性 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

3、、監(jiān)測(cè)工作連續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性 河流：根據(jù)長度，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)方法一、生物群落監(jiān)測(cè)方法 1）一般描述對(duì)比法 2）水污染指示生物 3）生物指數(shù)監(jiān)測(cè)法 4）污水生物系統(tǒng)法 5）PFU微型生物群落監(jiān)測(cè)法 生物群落監(jiān)測(cè)中的對(duì)象：生物群落監(jiān)測(cè)中的對(duì)象： 水污染指示生物水污染指示生物 浮游生物浮游生物 著生生物著生生物附著于長期浸沒水中的各種基

4、質(zhì)表面上的有機(jī) 體群落。 底棲動(dòng)物底棲動(dòng)物棲息在水體底部淤泥內(nèi)、石塊或礫石表面及其 縫隙中的肉眼可見的水生無脊椎動(dòng)物。 魚類魚類 微生物微生物 1 1）生物指數(shù)監(jiān)測(cè)法）生物指數(shù)監(jiān)測(cè)法 評(píng)價(jià)水質(zhì)用的生物指數(shù)主要是依據(jù)不利環(huán)境因素，如各種污染物對(duì)生物群 落結(jié)構(gòu)的影響，用數(shù)學(xué)形式表現(xiàn)群落結(jié)構(gòu)來指示環(huán)境質(zhì)量狀況，包括污染 在內(nèi)的水質(zhì)變化對(duì)生物群落的生態(tài)學(xué)效應(yīng)。 常用的有貝克生物指數(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)等。 貝克生物指數(shù)和貝克貝克生物指數(shù)和貝克津田生物指數(shù)津田生物指數(shù) 生物指數(shù)（BI）=2A+B 式中：A、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)：

5、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時(shí)，為清潔水域；10BI20，為輕度污染水區(qū)；6BI 10，為中等污染水區(qū)；0BI 6，為嚴(yán)重污染水域。 生物種類多樣性指數(shù)生物種類多樣性指數(shù) 式中： d 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)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)

6、出指數(shù)與水 樣污染程度的關(guān)系如下： d值1.0，嚴(yán)重污染； d值1.03.0，中等污染； d 值3.0，清潔。 N n N n d i s i i 1 2 log 硅藻生物指數(shù)硅藻生物指數(shù) 硅藻指數(shù)=100 22 CBA CBA 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)為100150為-中污帶；硅藻指數(shù)150200為輕污帶。 2 2）污水生物系統(tǒng)法）污水生物系統(tǒng)法 原理：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、

7、 -中污帶段和寡污帶段， 每個(gè)帶都有自己的物理、化學(xué)和生物學(xué)特征，亦可用生物群落中的優(yōu)勢(shì)種群 來劃分污染帶。 下表為污水系統(tǒng)的部分生物學(xué)、化學(xué)特征： 項(xiàng)目項(xiàng)目多污帶多污帶-中污帶中污帶-中污帶中污帶寡污帶寡污帶 化學(xué)過程還原和分解作 用明顯開始 水和底泥里出 現(xiàn)氧化作用 氧化作用更強(qiáng) 烈 因氧化使無機(jī) 化達(dá)到礦化階 段 溶解氧沒有或極微量少量較多很多 BOD很高高較低低 硫化氫生成具有強(qiáng)烈的硫 化氫臭味 沒有強(qiáng)烈硫化 氫臭味 無無 水中有機(jī)物蛋白質(zhì)、多肽 等高分子物質(zhì) 大量存在 高分子化合物 分解長生氨基 酸、氨等 大部分有機(jī)物 已完成無機(jī)化 過程 有機(jī)物全分解 底泥常有黑色硫化 鐵存在，呈黑

8、 色 硫化鐵氧化成 氫氧化鐵，底 泥不呈黑色 有Fe2O3 存在大部分氧化 水中細(xì)菌大量存在，每 毫升可達(dá)100萬 個(gè)以上 細(xì)菌較多，每 毫升在10萬個(gè) 以上 數(shù)量減少，沒 毫升在10萬個(gè) 以下 數(shù)量少，每毫 升在100個(gè)以 下 3 3）PFUPFU微型生物群落監(jiān)測(cè)法微型生物群落監(jiān)測(cè)法 原理：PEU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。 不同程度的污 染水域 集群速度 種類數(shù)目 環(huán)境質(zhì)量變化 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：PFU法使監(jiān)測(cè)水平提高到了群落層次，使監(jiān)測(cè)更

9、符合客觀事實(shí)和真實(shí)環(huán)境， 并且簡(jiǎn)便易行。 二、生物測(cè)試法二、生物測(cè)試法 利用生物收到污染物質(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。 分類：按水流方式，可分為靜水式生物測(cè)試和流水式生物測(cè)試； 按測(cè)試時(shí)間，可分為急性試驗(yàn)和慢性實(shí)驗(yàn)； 按受試活體，可分為水生生物和發(fā)光細(xì)菌等； 1.1.水生生物毒性試驗(yàn)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 2.2.發(fā)光細(xì)菌法發(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

10、 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)。 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。 3.3.

11、其他生物測(cè)試法其他生物測(cè)試法 微核技術(shù)：細(xì)胞分裂過程中染色體進(jìn)行復(fù)制時(shí)，如果受到外界誘變因子作用， 就會(huì)產(chǎn)生一些游離的染色體片段，形成包膜，變成大小不等的小球體，這就 是微核。 利用細(xì)胞減數(shù)分裂四分體時(shí)期出現(xiàn)的微核來指示環(huán)境污染的方法稱為微核技 術(shù) 其他生物測(cè)試方法有水生植物生產(chǎn)力的測(cè)定、致誘變物質(zhì)檢測(cè)、艾姆斯試驗(yàn)、 染色體畸變?cè)囼?yàn)等。 三、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法三、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法 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 二、大氣污染生物監(jiān)測(cè)二、大氣污染生物監(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

12、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)一、利用植物監(jiān)測(cè) 對(duì)大氣污染反應(yīng)靈敏，用來監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)大氣污染狀況的生物稱為大氣大氣 污染指示生物污染指示生物，它包括指示植物指示植物和指示動(dòng)物指示動(dòng)物兩大類，其中對(duì)指示植物研究 較多。 指示植物指受到污染物的作用后能較敏感和快速地產(chǎn)生明顯反應(yīng)的植 物，如草本植物、木本植物及地衣、苔蘚等，能綜合反映大氣污染對(duì)生態(tài) 系統(tǒng)的影響強(qiáng)度，能較早發(fā)現(xiàn)大氣污染，監(jiān)測(cè)出不同的大氣污染。 1.1.二氧化硫污染指示植物二氧化硫污染指示植物 地衣 苔蘚 蕎麥 馬尾松向日葵 2.2.氟化物污染指示植物氟化物污染指示植物 郁金

13、香 金錢草 小蒼蘭 落葉松 3.3.臭氧污染指示生物臭氧污染指示生物 牽?；?丁香 杏樹 4.過氧乙酰硝酸酯污染指示生物 常用的有早熟禾、矮牽牛、繁縷、菜豆等。 5.乙烯污染指示生物 常用的有芝麻、番茄、香石竹、棉花等。 6.氯氣污染指示生物 常用的有芝麻、蕎麥、向日葵、翠菊、萬壽菊、雞冠花、大白菜、蘿卜等。 7.二氧化氮污染指示生物 常用的有 懸鈴木、向日葵、番茄、秋海棠、煙草等。 二、栽培指示植物監(jiān)測(cè)法二、栽培指示植物監(jiān)測(cè)法 該方法是先將指示植物在沒有污染的環(huán)境中盆栽或地栽培植，待長 大到適宜大小時(shí)，移至監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀察它們的受害癥狀和程度。 三、植物群落監(jiān)測(cè)法三、植物群落監(jiān)測(cè)法 植物群落監(jiān)測(cè)法

14、是分析監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)植物群落中各種植物（敏感性不同） 的受害癥狀和程度以估測(cè)該地區(qū)大氣污染程度的一種監(jiān)測(cè)方法。 敏感植物出現(xiàn)受害癥狀表示輕度污染輕度污染，抗性中等的植物出現(xiàn)部分受害 癥狀表示中度污染中度污染，抗性中等的植物出現(xiàn)明顯受害癥狀、抗性較強(qiáng)的植物出現(xiàn) 部分受害癥狀表示嚴(yán)重污染嚴(yán)重污染。 四、利用微生物監(jiān)測(cè)四、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)空氣微生物狀況是掌握 其活動(dòng)和作用的必要前提。 空氣污染的微生物學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)： 可用細(xì)菌總數(shù)和鏈球菌總數(shù)，目前對(duì)于空氣中微生物數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)尚 無正式規(guī)定。 三、土壤污染的生物

15、監(jiān)測(cè)三、土壤污染的生物監(jiān)測(cè) 土壤是人類賴以生存和生活的重要自然環(huán)境，它與人類健康有著 密切關(guān)系。土壤污染所產(chǎn)生的影響大都是間接的，土壤污染通過土 壤農(nóng)作物人體或土壤地下水（地表水）人體這兩個(gè) 最基本的環(huán)節(jié)對(duì)人體產(chǎn)生影響。 研究土壤污染的危害時(shí)，通常檢查對(duì)農(nóng)作物以及對(duì)地下水、地面 水的影響來判斷土壤污染的情況。 土壤污染的類型土壤污染的類型 1.重金屬的污染 2.農(nóng)藥的污染 3.放射性污染 4.病原微生物的污染 污染土壤的生物監(jiān)測(cè)污染土壤的生物監(jiān)測(cè) 1. 土壤微生物監(jiān)測(cè) 1）樣品的采集和處理 2）土壤微生物的分離和計(jì)數(shù) 2. 土壤生化性能測(cè)定 土壤微生物呼吸產(chǎn)生的二氧化碳，可用容量法、減壓法和氣

16、體分析法等進(jìn)行 測(cè)定。 3. 土壤動(dòng)物監(jiān)測(cè) 土壤動(dòng)物監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括農(nóng)藥和除草劑對(duì)污染土壤區(qū)域生活的無脊椎動(dòng)物、 鳥類和哺乳類動(dòng)物影響的監(jiān)測(cè)。土壤是無脊椎動(dòng)物棲居與生活的場(chǎng)所，當(dāng)土 壤受到污染以后，便會(huì)導(dǎo)致這些生物的種類和數(shù)量的變化。 4. 植物生長發(fā)育監(jiān)測(cè) 5. 土壤生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè) 土壤生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)包括兩種方法，即野外定點(diǎn)觀測(cè)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)相結(jié)合以及模 擬實(shí)驗(yàn)法。 四、生物污染監(jiān)測(cè)四、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 生物樣品制備 預(yù)處理 污染物的測(cè)定 一、生物樣品的采集與制備一、生物樣品的采集與

17、制備 （一）植物樣品的采集與制備（一）植物樣品的采集與制備 1.1.植物樣品的采集植物樣品的采集 （1）對(duì)樣品的要求：采集的樣品要具有代表性、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。 （3）采樣的方法：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。 2. 2. 植物樣品的制備植物樣品的制備 (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)、營養(yǎng)成 分，以及多汁的瓜、果、蔬菜樣品，應(yīng)制備成新鮮樣

18、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、烘干磨碎過篩保存 3. 3. 分析結(jié)果表示方法分析結(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（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。 二、生物樣品的預(yù)處理二、生物樣品的預(yù)處理 1.有機(jī)物分解 （1）干法灰化 （2）濕法灰化 2.待測(cè)組分提取 （1）浸提法 （2）萃取提取法 3.待測(cè)組分分離 （1）萃取分離 （2）層析分離 （3）磺化與皂化分離 （4）沉淀分離 生態(tài)監(jiān)測(cè)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