第四章環(huán)境質(zhì)量的生物監(jiān)測(cè)與生物評(píng)價(jià)

第四章環(huán)境質(zhì)量的生物監(jiān)測(cè)與生物評(píng)價(jià)生物監(jiān)測(cè)和環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)概念生物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)化學(xué)品生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)有害物理因素的生物學(xué)效應(yīng)的評(píng)價(jià)本章將討論以下內(nèi)容：第一節(jié)

生物監(jiān)測(cè)和環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)概念環(huán)境質(zhì)量生物監(jiān)測(cè)環(huán)境質(zhì)量定義環(huán)境質(zhì)量（EnvironmentalQuality）：

指環(huán)境素質(zhì)的優(yōu)劣程度。

優(yōu)劣是質(zhì)的概念，程度是量的表征。環(huán)境質(zhì)量基本內(nèi)涵環(huán)境質(zhì)量指自然環(huán)境質(zhì)量和社會(huì)環(huán)境質(zhì)量兩個(gè)方面，包括物理的、化學(xué)的和生物的質(zhì)量、又可以分為大氣環(huán)境質(zhì)量、水環(huán)境質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量、生物環(huán)境質(zhì)量。環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)（EnvironmentalQualityCriteria）指環(huán)境因素在一定條件下作用于特定對(duì)象（人

或生物）而不產(chǎn)生不良或有害效應(yīng)的最大閾值

。也就是說環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)是保障人類生存活動(dòng)

及維持生態(tài)平衡的基本水準(zhǔn)。它是由污染物同

特定對(duì)象之間的劑量－反應(yīng)關(guān)系確定的，不考

慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等人為因素，具有客觀性。環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（EnvironmentalQualityStandard）是國家權(quán)力機(jī)構(gòu)以前者為依據(jù)，考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素，經(jīng)過綜合分析后，對(duì)環(huán)境中的有害因素在限定的時(shí)空范圍內(nèi)容許閾值所作的強(qiáng)制性法規(guī)，體現(xiàn)國家環(huán)境保護(hù)政策和要求，具有一定的主觀性。環(huán)境質(zhì)量調(diào)查環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)指對(duì)環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行定期的或連續(xù)的監(jiān)測(cè)、觀察和分析其變化。環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指按照一定的標(biāo)準(zhǔn)，采用相應(yīng)的方法對(duì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定、比較及預(yù)測(cè)。環(huán)境質(zhì)量調(diào)查、監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量調(diào)控對(duì)環(huán)境未來趨勢(shì)所做的推斷，是環(huán)境科學(xué)的重要做成部分，是制定環(huán)境法規(guī)，對(duì)環(huán)境進(jìn)行科學(xué)管理，以及規(guī)劃區(qū)域行人后、資源、生產(chǎn)布局的重要的基礎(chǔ)依據(jù)。環(huán)境質(zhì)量預(yù)測(cè)廣義：調(diào)節(jié)控制污染物濃度不超出允許的容納量；狹義：采取人工手段，是環(huán)境要素變化不超過或能夠達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)境質(zhì)量調(diào)控與預(yù)測(cè)生物監(jiān)測(cè)（Biomonitoring）生物監(jiān)測(cè)生物監(jiān)測(cè)是利用生物個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染或變化所產(chǎn)生的反應(yīng)闡明環(huán)境污染狀況，從生物學(xué)角度為環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)提供依據(jù)。思考：與理化監(jiān)測(cè)相比，生物監(jiān)測(cè)有何優(yōu)缺點(diǎn)？監(jiān)測(cè)靈敏度高，能直接反映環(huán)境質(zhì)量對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響不需購置昂貴的儀器及進(jìn)行儀器保養(yǎng)和維修可大面積或長距離內(nèi)密集布點(diǎn)不足之處：反應(yīng)不夠快速，無法精確監(jiān)測(cè)某些污染物的含量，精度不高，易受環(huán)境因素的影響如季節(jié)和地理環(huán)境等生物監(jiān)測(cè)包括水、土壤和大氣污染監(jiān)測(cè)三大部分，就是定期二系統(tǒng)的利用生物對(duì)環(huán)境的反應(yīng)信息來確定包括水、氣和土壤環(huán)境在內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量。生物監(jiān)測(cè)至少應(yīng)具備兩個(gè)重要條件：對(duì)比性，有已建立的標(biāo)準(zhǔn)可供對(duì)照；重復(fù)性，在一定觀測(cè)點(diǎn)上每隔一定時(shí)間采樣分析。第二節(jié)生物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)大氣污染生物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)水污染生物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)

大氣污染的生物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)大氣污染的植物監(jiān)測(cè)有以下幾種方法：指示植物法現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法植物群落調(diào)查法現(xiàn)場(chǎng)盆栽定點(diǎn)監(jiān)測(cè)法地衣、苔蘚監(jiān)測(cè)法微核技術(shù)的應(yīng)用污染量指數(shù)法大氣污染的綜合生態(tài)指標(biāo)法指示生物指示生物的概念：指對(duì)環(huán)境中某些物質(zhì)（包括污染物）能產(chǎn)生各種反應(yīng)或信息而被用來監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀和變化的生物。指示生物的種類包括大氣污染指示生物和水體污染指示生物。例如：指示節(jié)氣棗花發(fā)，種棉花；杏花開，快種麥指示天氣燕子低飛預(yù)示雨將來臨，蜻蜓高飛預(yù)示天晴指示水質(zhì)美國威斯康星地區(qū)湖泊中的軟水指示植物為Gratiola，硬水指示植物為Ranunculusaquatilis。指示資源安徽的海州香薷指示銅礦，湖南念同的野韭指示金礦注：指示生物只在一定的時(shí)空范圍內(nèi)起作用：安徽的海州香薷只在安徽指示銅礦，在北方則無此作用。作為指示生物的各種生物所占的百分?jǐn)?shù)作為指示生物的各種生物所占的百分?jǐn)?shù)1.指示植物監(jiān)測(cè)法指示植物利用某些植物對(duì)某些有害氣體的特殊敏感性，可以監(jiān)測(cè)大氣中該氣體的濃度，這種植物就稱為該大氣污染物的指示植物。指示植物監(jiān)測(cè)法指示植物應(yīng)具備的條件對(duì)污染物反應(yīng)敏感；受污染后的反應(yīng)癥狀明顯，且干擾癥狀少；生長期長，能不斷萌發(fā)新葉；栽培管理和繁殖容易；觀賞和經(jīng)濟(jì)價(jià)值指示植物監(jiān)測(cè)法常見大氣污染指示植物二氧化硫污染指示植物：如地衣、苔蘚、芝麻、向日葵、落葉松、加拿大白楊等氟化物污染指示植物：如郁金香、杏、葡萄、梅、雪松等二氧化氮污染指示植物：向日葵、番茄、秋海棠、煙草等指示植物的選擇方法現(xiàn)場(chǎng)比較評(píng)比法栽培比較試驗(yàn)法人工熏氣法監(jiān)測(cè)方法選擇可靠的指示植物，了解其受害癥狀和受傷閾值，然后根據(jù)受害程度大小估測(cè)大氣污染物的成分、濃度和范圍。注：受傷閾值指引起指示植物受害的污染氣體的最低濃度和暴露時(shí)間。幾種大氣污染物對(duì)植物的危害癥狀污染物危害癥狀O3葉面出現(xiàn)白色或褐色不規(guī)則斑點(diǎn)或呈條斑分布，葉尖端變成褐色或壞死PAN葉子下表面變光滑或呈銀白色或青銅色NO2脈間組織和靠近葉緣邊出現(xiàn)不規(guī)則的白色或褐色潰傷SO2傷斑多分布于葉脈間，與健康組織區(qū)別明顯，闊葉植物脈間出現(xiàn)不規(guī)則壞死斑，單子葉植物平行脈間出現(xiàn)斑點(diǎn)或條狀壞死區(qū)HF葉尖和葉緣出現(xiàn)灼傷、退綠，傷區(qū)與健康組織區(qū)別明顯Cl2葉脈間變白，葉尖和葉緣出現(xiàn)灼傷及落葉酸霧葉上出現(xiàn)細(xì)密、近圓形壞死斑2.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法調(diào)查原有植物的生長發(fā)育狀況、初步查明大氣污染與植物生長之間的相互關(guān)系。具體方法：選擇觀察點(diǎn)調(diào)查主要污染物的種類、濃度和分布擴(kuò)散規(guī)律選擇觀察對(duì)象觀察時(shí)間：調(diào)查目的和人力條件而定確定觀察項(xiàng)目對(duì)比分析3.植物群落監(jiān)測(cè)法植物群落監(jiān)測(cè)法該法是利用植物群落中各種植物對(duì)環(huán)境污染的反應(yīng)估測(cè)大氣污染的方法。如敏感植物受害，表明大氣受到污染；如抗性中等的植物受害，表明大氣污染較嚴(yán)重；如抗性強(qiáng)的植物受害，表明大氣污染十分嚴(yán)重；在嚴(yán)重污染地區(qū)，敏感植物不存在。在長期受污染地區(qū)，一些群落多樣性受到影響，從而使植物退化，由此可根據(jù)群落中物種多少及個(gè)體數(shù)量多少來評(píng)價(jià)大氣污染狀況。實(shí)例：某化工廠附近的植物群落調(diào)查實(shí)例：某化工廠30～50m范圍內(nèi)植物受害情況說明及分析植物名稱受害情況懸鈴木、加拿大白楊80％或全部葉片受害，甚至脫落檜柏、絲瓜葉片有明顯大塊傷斑，部分植物枯死向日葵、蔥、玉米、菊花、牽?；?0％左右葉面積受害，葉脈間有點(diǎn)、塊狀傷斑月季、薔薇、枸杞、香椿、烏桕80％左右葉面積受害，葉片有輕度點(diǎn)、塊狀傷斑葡萄、金銀花、構(gòu)樹、馬齒莧10％左右葉面積受害，葉片有輕度點(diǎn)狀傷斑廣玉蘭、大葉黃楊、臘梅肉眼觀察無明顯癥狀4.現(xiàn)場(chǎng)盆栽定點(diǎn)法將監(jiān)測(cè)用的指示植物盆栽在污染區(qū)選定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，定期觀察，記錄其受害癥狀和程度，來估測(cè)污染物的成分、濃度和范圍，以此來監(jiān)測(cè)該地區(qū)大氣污染情況。5.地衣、苔蘚監(jiān)測(cè)法地衣、苔蘚作為指示植物的特點(diǎn)這兩類植物對(duì)二氧化硫和氟化氫等的反應(yīng)比高等植物敏感；例如SO2年平均濃度在0.015～0.105ppm范圍內(nèi)就可使地衣絕跡；濃度超過0.017ppm時(shí)大多數(shù)苔蘚植物不能生存。地衣、苔蘚生長在樹干上，故可以減少土壤或水體污染的干擾。地衣、苔蘚所需水分和養(yǎng)分等全部依賴于雨水和露，同時(shí)以植物整體吸收養(yǎng)分，而高等植物靠氣孔來吸收大氣中的污染物，故前者吸收污染物的量相對(duì)較多。生長速度比高等植物慢，一旦受損不易恢復(fù)，有利于掌握長時(shí)間的污染積累結(jié)果。兩者為多年生長綠色植物，一年四季均可作為監(jiān)測(cè)器。而高等植物往往冬季落葉，難以顯示受害情況。取材方便，成本低，有直觀效果，但在自然條件下難以獲得精確可靠的定量數(shù)據(jù)。形體小，分類困難，不經(jīng)過專門的學(xué)習(xí)不易掌握辨識(shí)方法。地衣、苔蘚監(jiān)測(cè)法觀察指標(biāo)通常觀察地衣、苔蘚植物的多度、蓋度、頻度、種類數(shù)量以及內(nèi)外部受害癥狀等指標(biāo)。在大氣污染狀況下，地衣、苔蘚分布規(guī)律污染嚴(yán)重地區(qū)，地衣、苔蘚植物很少或完全絕跡；隨污染的減輕，地衣、苔蘚植物種屬增加，多度、蓋度、頻度等也逐漸增高并且在樹干上的分布高度也升高。植物監(jiān)測(cè)的其他方法微核技術(shù)的應(yīng)用：根據(jù)環(huán)境污染物會(huì)引起染色體畸變而形成微核的原理，利用紫路草花粉母細(xì)胞的微核數(shù)量指示環(huán)境污染狀況，我國已應(yīng)用該法來監(jiān)測(cè)水、大氣污染狀況。污染量指數(shù)法KIPC＝監(jiān)測(cè)點(diǎn)指示植物葉片中某污染物的含量/對(duì)照點(diǎn)同種植物中某污染物的含量大氣污染的綜合生態(tài)指標(biāo)法表4-3大氣污染的生物學(xué)等級(jí)污染水平主要表現(xiàn)清潔生長正常，葉片面積含污染物量接近對(duì)照區(qū)輕污染生長正常，但所選指標(biāo)明顯高于對(duì)照區(qū)中污染生長正常，但可見典型受害癥狀重污染收到明顯傷害，受害面積達(dá)50%

應(yīng)用植物監(jiān)測(cè)應(yīng)注意哪些問題？采取哪些措施？應(yīng)注意區(qū)分大氣污染對(duì)植物的傷害與其他因素對(duì)植物傷害，如凍害、病蟲害、肥料不足、農(nóng)藥藥害等也可使植物受害。思考：可從調(diào)查污染源入手，通過觀察植物葉片受害癥狀、受害方式，或進(jìn)行葉片污染物的含量分析來進(jìn)行判斷，這要求工作人員觀察細(xì)心，并有較為豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。大氣污染的細(xì)菌總數(shù)測(cè)定空氣污染的微生物學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)細(xì)菌總數(shù)鏈球菌總數(shù)表4-4住房空氣衛(wèi)生評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)大氣污染的細(xì)菌總數(shù)測(cè)定測(cè)定方法：沉降平皿法吸收管法撞擊平皿法濾膜法水污染的生物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)水污染的生物監(jiān)測(cè)主要包括以下方面：水污染的細(xì)菌學(xué)監(jiān)測(cè)浮游生物監(jiān)測(cè)法底棲大型無脊椎動(dòng)物監(jiān)測(cè)法微型生物群落監(jiān)測(cè)法1.水污染的細(xì)菌學(xué)監(jiān)測(cè)水污染的細(xì)菌學(xué)監(jiān)測(cè)指標(biāo)有以下兩個(gè)：細(xì)菌總數(shù)細(xì)菌總數(shù)指1mL水樣在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基中，于37℃、24小時(shí)培養(yǎng)后所生長的細(xì)菌菌落總數(shù)。它可反映水體有機(jī)污染的程度，如每1毫升自來水中細(xì)菌總數(shù)不得超過100個(gè)。大腸菌群數(shù)大腸桿菌是一群需氧和兼性厭氧的、能發(fā)酵乳糖、產(chǎn)酸、產(chǎn)氣的革蘭氏陰性無芽孢桿狀細(xì)菌。主要來源于人畜糞便中，在腸道中普遍存在并且是數(shù)量最多的一種。故大腸桿菌群的檢測(cè)作為監(jiān)測(cè)水體是否受糞便污染的指標(biāo)。大腸菌群數(shù)指每升水樣中含有的大腸菌群的數(shù)量。如每升飲用水中大腸菌群數(shù)不得超過3個(gè)。大腸菌群數(shù)測(cè)定：多管發(fā)酵法和濾膜法思考：什么是大腸菌群？為何用其作為水質(zhì)糞便污染的指示菌？致病菌在水體中存在數(shù)量極少，檢測(cè)技術(shù)復(fù)雜，不易直接檢測(cè)；大腸菌在水中存在的數(shù)目與致病菌呈一定正相關(guān)，抵抗力略強(qiáng)，易于檢查等特點(diǎn)，故作為水體受糞便污染的指標(biāo)，以大腸菌群最為理想。2.浮游生物監(jiān)測(cè)法浮游生物包括浮游植物和浮游動(dòng)物，如藻類、原生動(dòng)物、輪蟲、枝角類等浮游生物監(jiān)測(cè)法的特點(diǎn)浮游生物中的某些種類對(duì)有機(jī)污染或化學(xué)污染非常敏感，長期被用作指示生物，但由于浮游生物的不穩(wěn)定性且常常集群分布，因而其作為水質(zhì)指示生物的可靠性和準(zhǔn)確性受到限制。浮游生物監(jiān)測(cè)法的具體步驟（1）采樣：包括樣點(diǎn)的布設(shè)、采樣步驟、采樣器的選擇等。采樣點(diǎn)布設(shè)采樣步驟浮游植物浮游動(dòng)物浮游生物監(jiān)測(cè)法的具體步驟（2）檢驗(yàn)標(biāo)本的制作浮游植物的永久性濕封片：搖勻沉淀樣品，準(zhǔn)確吸取0.1ml樣品至載玻片上，蓋上蓋玻片，用粘合劑圈封蓋玻片。對(duì)于半永久性封片，可在樣品中加入甘油；浮游動(dòng)物的封片：從樣品中吸取5ml樣品，視樣品濃度可作適當(dāng)稀釋或濃縮。用聚乙烯乳酰酚植被半永久性浮游動(dòng)物封片。浮游生物監(jiān)測(cè)法的具體步驟（3）浮游生物計(jì)數(shù)：顯微鏡浮游植物計(jì)數(shù)單位計(jì)數(shù)框拉季（Lackey）微量（微斷面）計(jì)數(shù)法濾膜法硅藻種類比例計(jì)數(shù)浮游動(dòng)物浮游生物監(jiān)測(cè)法的具體步驟（4）生物量測(cè)定葉綠素a生物體積重量法ATP法3.底棲大型無脊椎動(dòng)物監(jiān)測(cè)法底棲大型無脊椎動(dòng)物包括水生昆蟲、大型甲殼類、軟體動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物等，一般棲息在水底或附著水中植物和石塊上，肉眼可見。自上世紀(jì)70-80年代開始使用，亞洲日本和韓國走在最前列大型底棲動(dòng)物的特點(diǎn)：種類多生活周期長活動(dòng)場(chǎng)所比較固定易于采集不同種類對(duì)水質(zhì)的敏感性差異大受外界干擾后群落結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)可以反映受污染的性質(zhì)和程度而且它們?cè)谒鷳B(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)中起著重要作用。底棲大型無脊椎動(dòng)物監(jiān)測(cè)法在未受干擾的環(huán)境里，河流和湖泊中大型無脊椎動(dòng)物群落的組成和密度比較穩(wěn)定，這些群落可調(diào)節(jié)群落結(jié)構(gòu)來反映生境質(zhì)量變化，這些對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)可用來監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)城市、工業(yè)、石油、農(nóng)業(yè)廢物及其土地利用對(duì)自然水體的影響。取樣方法：水質(zhì)底棲動(dòng)物快速評(píng)價(jià)技術(shù)強(qiáng)調(diào)半定量和半定性綜合取樣法，取樣時(shí)需考慮如急流、緩流、靜水、堤岸邊、石塊表面、植物根墊、枯枝落葉和水生植物等各種小棲境,以保證樣本的代表性。怎樣以最簡便的方法獲得較可靠的代表性樣本是保證評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。由于水生昆蟲等大型底棲動(dòng)物棲境的復(fù)雜性，野外采樣時(shí)常用定量采集和定性采集相結(jié)合的方法溪流采樣的常用工具為踢網(wǎng)（手網(wǎng)）在水面開闊,棲境較為一致的緩流和急流中用手網(wǎng)采集。沿岸區(qū)、靜水區(qū)、水生植物根部等，則用D形網(wǎng)采樣,兩者的累計(jì)采樣面積控制在3m2.對(duì)于水深超過115m的河流，一般還是采用人工基質(zhì)、三角拖網(wǎng)和彼得遜挖泥器的辦法進(jìn)行綜合采樣。定性采樣主要是通過目測(cè)在石塊表面、枯枝和落葉堆中采集樣本，采樣累計(jì)時(shí)間為40～60min不等。每樣點(diǎn)參與評(píng)價(jià)的底棲動(dòng)物個(gè)體數(shù)通常不應(yīng)少于100頭，但每個(gè)分類單元的個(gè)體數(shù)不應(yīng)超過10頭，如按常規(guī)取樣方法采得的個(gè)體數(shù)不滿100頭時(shí)，應(yīng)通過增加取樣面積或取樣時(shí)間來補(bǔ)足。當(dāng)取樣所得個(gè)體數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出100頭時(shí)，有選擇性地(如種類、個(gè)體的數(shù)量和大小等)挑取一定數(shù)量的樣本，使其能代表整個(gè)樣本的性狀取樣地點(diǎn)在快速評(píng)價(jià)中,傳統(tǒng)的做法是在河流點(diǎn)污染源的上游設(shè)定對(duì)照點(diǎn)，或是在未受污染、生境相似的相鄰河流中設(shè)定對(duì)照點(diǎn)，也常通過比較污染發(fā)生前后的生物學(xué)資料進(jìn)行評(píng)價(jià)工作。其缺點(diǎn)是取樣局限在1～2個(gè)水體，沒有充分考慮到在自然狀態(tài)下距離差和時(shí)間差本身對(duì)底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響，加之快速評(píng)價(jià)法只有一次采樣，一般在點(diǎn)內(nèi)缺乏重復(fù)取樣，其評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度也難以檢驗(yàn)。為了克服上述缺陷，研究者們近年來提出了用參照點(diǎn)群所代表的參照性狀來代替單一對(duì)照點(diǎn)的性狀。參照性狀是指一系列基本未受污染的樣點(diǎn)(參照點(diǎn))所代表的與底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)的生物學(xué)性狀，如種類的組成與數(shù)量、EPT(蜉蝣目(E)、精翅目(P)、毛翅目(T)三類水生昆蟲的種類和數(shù)量)豐富度和集食者數(shù)量(%)等，它們能很好地反映水環(huán)境質(zhì)量。4.微型生物群落監(jiān)測(cè)法微型生物群落微型生物群落是生活在水中的微小生物，包括藻類、原生動(dòng)物、輪蟲、線蟲、甲殼類等，如環(huán)境受到外界的嚴(yán)重干擾，其群落的平衡被破壞，其結(jié)構(gòu)特征也隨之變化，因而可用其進(jìn)行水體的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。PFU法（聚氨酯泡沫塑料塊法）原生動(dòng)物在PFU內(nèi)的群集速度和時(shí)間受環(huán)境的影響，不同污染水體，其群集速度和種類數(shù)不同。水環(huán)境質(zhì)量的生物學(xué)評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量的生物學(xué)評(píng)價(jià)有以下幾種方法：一般描述對(duì)比法指示生物法污水生物系統(tǒng)法生物指數(shù)法種的多樣性指數(shù)生產(chǎn)力法殘留量指數(shù)及富集系數(shù)1.一般描述對(duì)比法根據(jù)調(diào)查水體的水生生物的區(qū)系組成、種類、數(shù)量、生態(tài)分布、資源情況等的描述，對(duì)比區(qū)域內(nèi)同類型水體或同一水體的歷史資料，對(duì)目前的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀作出評(píng)價(jià)，這種方法需要有豐富的評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)，且資料的可比性較差，不易標(biāo)準(zhǔn)化。2.指示生物法水體污染指示生物常采用底棲動(dòng)物中的環(huán)節(jié)動(dòng)物、軟體動(dòng)物、固著生活的甲殼動(dòng)物以及水生昆蟲等。它們個(gè)體較大，在環(huán)境中相對(duì)位移小，無逃避行為，生命周期較長，故成為水體污染指示生物的重要研究對(duì)象。常用的水體污染指示生物種類顫蚓類搖蚊幼蟲螞蝗浮游生物和藻類3.污水生物系統(tǒng)法污水生物系統(tǒng)法的原理受污染的河流由于自身的自凈過程從而導(dǎo)致自上游往下游形成一系列在污染程度上逐漸減輕的連續(xù)帶。隨污染物濃度的降低，生物種類也發(fā)生變化，每一帶都生存有大體上能夠表示這一帶特性的動(dòng)物和植物，由此可以將河流依次劃分為四個(gè)污染帶，即多污帶、α－中污帶、β－中污帶、寡污帶，從而可以根據(jù)一條河流中一定區(qū)域內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物區(qū)系和植物區(qū)系來鑒別該區(qū)域的有機(jī)污染程度。污水生物系統(tǒng)中各帶特點(diǎn)多污帶：有機(jī)污染嚴(yán)重，溶解氧含量低，細(xì)菌和無色鞭毛蟲多，無好氧生物，無魚類生存；中污帶：包括α－中污帶（有機(jī)污染較為嚴(yán)重，溶解氧略有回升，多為耐污性生物種類，）和β－中污帶（中等程度的有機(jī)污染區(qū)域，溶解氧較高，有多種藻類和原生動(dòng)物，有魚類出現(xiàn)）；寡污帶：溶解氧恢復(fù)正常或達(dá)飽和，水質(zhì)透明，細(xì)菌數(shù)量少，藻類種類和數(shù)量多。污水生物系統(tǒng)的應(yīng)用主要應(yīng)用對(duì)象是被生活污水污染的水域，對(duì)重金屬和其他工業(yè)廢水引起的污染水域的應(yīng)用問題尚需進(jìn)一步研究。應(yīng)用該法來監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)環(huán)境比較全面，但工作很繁重，耗費(fèi)時(shí)間，而且需要具有熟練的分類知識(shí)，同時(shí)調(diào)查結(jié)果也不易表示。4.生物指數(shù)法什么是生物指數(shù)法？它是依據(jù)不利環(huán)境因素，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)的一種方法。生物指數(shù)法的應(yīng)用特點(diǎn)方法簡單，有一粗略數(shù)字概念，便于比較；缺點(diǎn)：需分類學(xué)和生態(tài)學(xué)專門人員進(jìn)行種類鑒定，同時(shí)只考慮了種類數(shù)，而未考慮個(gè)體數(shù)量。應(yīng)用時(shí)應(yīng)結(jié)合生物學(xué)其他指標(biāo)和物理、化學(xué)指標(biāo)，綜合考慮各方面的影響因素。例子(1)Beck生物指數(shù)公式：IB＝2nA＋nB注1：nA為底棲大型無脊椎動(dòng)物中對(duì)有機(jī)物敏感的種類數(shù)，在污染水體中從未發(fā)現(xiàn)；nB為底棲大型無脊椎動(dòng)物中對(duì)有機(jī)物不敏感（耐污性）的種類數(shù)，只在污染狀況下才出現(xiàn)。注2：IB＝0時(shí)，表示水體受到嚴(yán)重污染；IB在1～9之間時(shí)為中等污染；IB大于10時(shí)為清潔水體。例子(2)硅藻生物指數(shù)公式：I＝(2A+B-2C)/(A+B-C)*100注：I-硅藻生物指數(shù)

A-不耐污的種類數(shù)B-對(duì)有機(jī)污染無所謂的種類數(shù)

C-在污染區(qū)內(nèi)獨(dú)有的種類數(shù)例子(3)顫蚓類與全部底棲動(dòng)物相比的生物指數(shù)公式：I＝顫蚓類個(gè)體數(shù)/底棲動(dòng)物個(gè)體數(shù)*100例子(4)水生昆蟲與寡毛類濕重比值:公式：I＝昆蟲濕重/寡毛類濕重*100注1：I值越小，表示污染越嚴(yán)重，反之，水質(zhì)越清潔；注2：這種方法無需將生物鑒定到種，僅將底棲動(dòng)物中昆蟲和寡毛類檢出，分別稱重。例子(5)污染生物指數(shù)公式：IBIP＝B/(A+B)*100注：A-有葉綠素微生物數(shù)B-無葉綠素微生物數(shù)污染程度清潔水輕污水中污水重污水IBIP0-88-2020-6060-1005.多樣性指數(shù)法什么是多樣性指數(shù)法？多樣性指數(shù)法是應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來表示生物群落的種類和個(gè)體數(shù)量的比值從而評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量的一種方法。多樣性指數(shù)法的工作原理其工作原理為不同的生物對(duì)污染的敏感性和耐受性不同，敏感的種類在不利的條件下死亡，抗性強(qiáng)的種類在新的條件下可大量發(fā)現(xiàn)。利用群落中個(gè)體數(shù)與種類數(shù)的比值在不同污染區(qū)的不同，從而反映環(huán)境污染的狀況。例子(1)格利森和馬格列夫多樣性指數(shù)公式：注1：S-種類數(shù)

N-總個(gè)體數(shù)注2：d值越大表示水質(zhì)越清潔。

例子(2)香農(nóng)－韋弗多樣性指數(shù)公式：注1：d-多樣性指數(shù)；S-生物種類數(shù)；N-群落的個(gè)體總數(shù)；ni-第i種的個(gè)體數(shù)。注2：當(dāng)d小于1時(shí)為重污染帶；d在1～3時(shí)為中污染帶；d大于3時(shí)為寡污帶。例子(3)辛普森多樣性指數(shù)公式：注1：ni-i種的個(gè)體數(shù)；N-總個(gè)體數(shù)

注2：d值越大表示水質(zhì)越清潔

小結(jié)多樣性指數(shù)具有簡明的數(shù)值概念，可以直接反映環(huán)境質(zhì)量狀況。指數(shù)值越大，表明生態(tài)環(huán)境狀態(tài)越好。該法如與其他生物監(jiān)測(cè)方法綜合起來分析，其效果更好。其他生物學(xué)評(píng)價(jià)方法生產(chǎn)力：反映一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的指標(biāo)。P/R值：初級(jí)生產(chǎn)量和呼吸量的比率。自養(yǎng)指數(shù)IAI：去灰分重和葉綠素含量的比值。殘留量指數(shù)和富集系數(shù)殘留量指數(shù)I＝Ci/Csi富集系數(shù)K＝Ci/Csi注：Ci-生物個(gè)體或種群的某種化合物或元素的實(shí)測(cè)殘留量，mg/kg；Csi-環(huán)境中的本底值，mg/kg。比值小于1時(shí)表明水體未受污染，比值大于1時(shí)表明水體受到污染，并按不同數(shù)值劃分污染程度。生物標(biāo)志物生物標(biāo)志物（Biomarker）化學(xué)污染物所導(dǎo)致的生物有機(jī)體的生物化學(xué)和生理學(xué)改變稱之為生物標(biāo)志物。廣義上的概念指在任何生物學(xué)水平上用于測(cè)定污染物暴露和效應(yīng)的指標(biāo)，包括亞個(gè)體、個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)。目前普遍贊同和應(yīng)用的概念指在亞個(gè)體和個(gè)體水平上既可以測(cè)定污染物暴露水平，也可以測(cè)定污染物效應(yīng)的生理和生化指標(biāo)。暴露生物標(biāo)志物和效應(yīng)生物標(biāo)志物暴露生物標(biāo)志物（ExposureBiomarkers）：可指示機(jī)體對(duì)化學(xué)污染物的暴露，但不顯示發(fā)生這種變化所造成的不利效應(yīng)的程度。如污染化學(xué)無載體并被的代謝產(chǎn)物及其濃度。效應(yīng)生物標(biāo)志物（EffectBiomarkers）：可證明化學(xué)污染物對(duì)機(jī)體的不利效應(yīng)。如乙酰膽堿酯酶。生物標(biāo)志物分類生物標(biāo)志物的特異性生物標(biāo)志物污染物測(cè)定氨基乙酰丙酸脫氫酶Pb足夠可靠、可取代化學(xué)分析金屬硫蛋白的誘導(dǎo)Ca較難測(cè)定卵殼變薄DDT、DDE等容易測(cè)定AchE的抑制有機(jī)磷、氨基甲酸酯較化學(xué)分析法容易、可靠抗凝血凝固蛋白滅鼠劑與化學(xué)分析同樣復(fù)雜混合功能氧化酶誘導(dǎo)有機(jī)物：PAHs、PCBs二噁英等化學(xué)法易測(cè)定DNA和血紅蛋白加合物PAH幾種方法可用，但修復(fù)機(jī)理復(fù)雜其他血清酶金屬、有機(jī)物、PAH已研究了幾種不同的酶系統(tǒng)應(yīng)激蛋白金屬、有機(jī)物已對(duì)多種應(yīng)激蛋白進(jìn)行了研究免疫反應(yīng)金屬、有機(jī)物、PAH很多測(cè)試方法可以應(yīng)用表4-10生物標(biāo)志物以特異性降低的順序排列選擇生物標(biāo)志物的原則1）所選擇的生物標(biāo)志物必須具有一定的特異性。2）所選擇的生物標(biāo)志物必須具有足夠的靈敏度，即所選標(biāo)志物的水平與外接觸水平要有劑量-反應(yīng)關(guān)系，在無害效應(yīng)接觸水平下仍能維持這種關(guān)系。3）所選擇的生物標(biāo)志物分析的重復(fù)性及個(gè)體差異都在可接受的范圍內(nèi)。4）所選擇的生物標(biāo)物要有足夠的穩(wěn)定性，便于樣品的運(yùn)送、保存、分析。5）取樣時(shí)最好對(duì)人體無損性，能為受試者所接受。生物標(biāo)志物的應(yīng)用意義可以闡明各種污染物的作用機(jī)理，確定各種污染物與生物體之間已發(fā)生的相互作用，并與生態(tài)學(xué)效應(yīng)相聯(lián)系，從而制定研究解決環(huán)境問題的方案(如種群水平的下降等)。生物標(biāo)志物在監(jiān)測(cè)環(huán)境污染中的應(yīng)用為了評(píng)估污染物的潛在毒性，探索反應(yīng)低濃度物對(duì)生物早期影響的參數(shù)，就需要發(fā)展生物亞致死效應(yīng)的生物標(biāo)志物來更準(zhǔn)確地評(píng)估和預(yù)測(cè)污染物對(duì)生物的危害情況。生物標(biāo)志物是目前毒理學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，被稱為環(huán)境醫(yī)學(xué)發(fā)展到分子水平的重要里程碑，它的研究在分子流行病學(xué)、分子毒理學(xué)、勞動(dòng)衛(wèi)生學(xué)、環(huán)境醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域均具有極其重要的價(jià)值。肝胰腺細(xì)胞、粘液細(xì)胞：主要用于監(jiān)測(cè)陸生腹足類的生存環(huán)境。當(dāng)陸生腹足類暴露于殺軟體動(dòng)物劑或重金屬之后，肝胰腺中重吸收細(xì)胞和嗜堿性細(xì)胞表現(xiàn)出最明顯的劑量-反應(yīng)關(guān)系，被認(rèn)為是環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)細(xì)胞。紅細(xì)胞：紅細(xì)胞微核及核異常測(cè)定是一種簡便、迅速、靈敏的遺傳毒理學(xué)測(cè)定方法。線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和溶酶體：線粒體對(duì)多種刺激都較敏感，并能迅速做出反應(yīng)，如腫脹、收縮，嵴膜解體或形成線粒體內(nèi)結(jié)晶環(huán)境流行病學(xué)調(diào)查環(huán)境流行病學(xué)調(diào)查目的：研究作用物、環(huán)境和宿主三者之間的相互關(guān)系，分析患病人群與環(huán)境中某種因子有無相關(guān)關(guān)系，找出劑量-反應(yīng)關(guān)系，從而性復(fù)雜的環(huán)境因素中推導(dǎo)出病因的假設(shè)，確定病因，并為制定某一致病因子的環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，控制引起疾病或健康障礙的作用物，最終預(yù)防和控制發(fā)病發(fā)生。環(huán)境流行病學(xué)研究內(nèi)容：調(diào)查不同地區(qū)特異性疾病的人群分布、地區(qū)分布、時(shí)間動(dòng)態(tài)；調(diào)查并檢測(cè)環(huán)境中的致病因子；分析調(diào)查資料：確定污染的范圍和嚴(yán)重程度，對(duì)人體健康的影響（暴露-效應(yīng)和劑量-效應(yīng)）。研究污染物的閾限負(fù)荷，為預(yù)防措施和制定衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。綜合分析調(diào)查及實(shí)驗(yàn)資料：為多造成的健康危害或疾病的病因提供線索或建立假說，進(jìn)而查明因果關(guān)系。環(huán)境流行病學(xué)研究原則：選擇樣本要有代表性；調(diào)查設(shè)計(jì)要有對(duì)比性；獲取資料要注意有效性。人群暴露健康效應(yīng)混雜因素存在問題優(yōu)點(diǎn)描述性研究各種分組人群過去測(cè)量記錄橫斷面研究第三節(jié)

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)生物環(huán)境質(zhì)量生態(tài)環(huán)境質(zhì)量生態(tài)環(huán)境的背景問題生態(tài)環(huán)境質(zhì)量預(yù)測(cè)第四節(jié)

化學(xué)品生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)（Risk）：不利事件發(fā)生的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（RiskAssessment）生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（EcologicalRiskAssessment

）指確定環(huán)境危害（環(huán)境中出現(xiàn)的