環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)選修課課件-Chapter6概要

第六章環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)目前在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，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可以比較快速而靈敏地分析測(cè)定出來。但大部分測(cè)定項(xiàng)目或參數(shù)還需定期采樣。因而只反映采樣瞬時(shí)的污染物濃度，不能反映環(huán)境已經(jīng)發(fā)生的變化。環(huán)境監(jiān)測(cè)中理化監(jiān)測(cè)的不足：第六章環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)目前在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，一般采用各種儀器生物監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)富集性

生物的一個(gè)重要特點(diǎn)是它能夠通過各種方式從環(huán)境中富集某些元素。如水中DDT農(nóng)藥:水中濃度為0.000003mg／L浮游生物（富集7.3萬倍）小魚(富集14.3萬倍)

大魚（富集858萬倍）

人食用這些水中生物后富集1000萬倍。

長(zhǎng)期性

環(huán)境污染物的含量和其它環(huán)境條件改變的強(qiáng)度大小，是隨時(shí)間而變化的。這些變化是因污染物的排放量不穩(wěn)定而造成的。理化監(jiān)測(cè)只能代表取樣期間的概況。而生活于一定區(qū)域內(nèi)的生物，能把一定時(shí)問內(nèi)環(huán)境變化情況反映出來。

綜合性人類生產(chǎn)、生活所產(chǎn)生的污染物，成份極其復(fù)雜。理化監(jiān)測(cè)只能獲得各種成份的類別和含量，但不能確切說明對(duì)生物有機(jī)體的影響。而生物是接受綜合作用，不僅僅是個(gè)別組分的影響，所以生物監(jiān)測(cè)能反映環(huán)境諸因子、多組分綜合作用的結(jié)果，能闡明整個(gè)環(huán)境的情況。對(duì)符合排放標(biāo)準(zhǔn)的污染物，其長(zhǎng)期影響環(huán)境的后果，更需要用生物監(jiān)測(cè)來評(píng)價(jià)。以上過程，只有通過生物監(jiān)測(cè)手段，通過食物鏈放大了的各營(yíng)養(yǎng)級(jí)進(jìn)行分析，才能對(duì)水體進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。生物監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)富集性

生物的一個(gè)重要特點(diǎn)是它利用生物的組分、個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染或環(huán)境變化所產(chǎn)生的反應(yīng)，從生物學(xué)的角度，為環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)提供依據(jù)，稱為生物監(jiān)測(cè)。生物監(jiān)測(cè)方法：

1.生態(tài)（群落生態(tài)和個(gè)體生態(tài)

）監(jiān)測(cè)

2.生物測(cè)試(毒性測(cè)定、致突變測(cè)定)

3.生物的生理、生化指標(biāo)測(cè)定

4.生物體內(nèi)污染物殘留量測(cè)定生物監(jiān)測(cè)的分類利用生物的組分、個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染或環(huán)境變化所產(chǎn)生的第二節(jié)空氣污染生物監(jiān)測(cè)

第三節(jié)生物污染監(jiān)測(cè)第一節(jié)水環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)第二節(jié)空氣污染生物監(jiān)測(cè)第三節(jié)生物污染監(jiān)測(cè)第一節(jié)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)。第一節(jié)水環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)對(duì)水環(huán)境進(jìn)行生物監(jiān)測(cè)的主要目的:第一節(jié)水環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)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)法生物監(jiān)測(cè)主要方法一、生物群落監(jiān)測(cè)方法一、生物群落監(jiān)測(cè)方法未受污染的環(huán)境水體中生活著多種多樣的水生生物，這是長(zhǎng)期自然發(fā)展的結(jié)果，也是生態(tài)系統(tǒng)保持相對(duì)平衡的標(biāo)志。當(dāng)水體受到污染后，水生生物的群落結(jié)構(gòu)和個(gè)體數(shù)量就會(huì)發(fā)生變化，使自然生態(tài)平衡系統(tǒng)被破壞，最終結(jié)果是敏感生物消亡，抗性生物旺盛生長(zhǎng)，群落結(jié)構(gòu)單一，這是生物群落監(jiān)測(cè)法的理論依據(jù)。

生物群落監(jiān)測(cè)中的對(duì)象：水污染指示生物浮游生物著生生物－附著于長(zhǎng)期浸沒水中的各種基質(zhì)表面上的有機(jī)體群落。

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間隙中的肉眼可見的水生無脊椎動(dòng)物。

魚類微生物浮游生物（原生動(dòng)物、輪蟲、枝角類和橈足類

）浮游生物－藻類一、生物群落監(jiān)測(cè)方法未受污染的環(huán)境水體中生活著多種多樣的水生（一）污水生物系統(tǒng)法（二）PFU微型生物群落監(jiān)測(cè)法（簡(jiǎn)稱PFU法）（三）生物指數(shù)監(jiān)測(cè)法（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)）

生物群落監(jiān)測(cè)方法（一）污水生物系統(tǒng)法生物群落監(jiān)測(cè)方法（一）污水生物系統(tǒng)法

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、α-中污帶段、β-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。根據(jù)這些特征進(jìn)行判斷。

表6.1為污水系統(tǒng)的部分生物學(xué)、化學(xué)特征。（一）污水生物系統(tǒng)法將受有機(jī)物污染的河流按照污染程度和自凈項(xiàng)目多污帶α-中污帶β-中污帶寡污帶化學(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的生成具有強(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產(chǎn)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，每毫升在10萬個(gè)以下數(shù)量少，每毫升在100個(gè)以下表6.1污水系統(tǒng)的部分生物學(xué)、化學(xué)特征項(xiàng)目多污帶α-中污帶β-中污帶寡污帶化學(xué)還原和分解作用明顯開棲息生物的生態(tài)學(xué)特征動(dòng)物都是攝食細(xì)菌者，且耐受pH強(qiáng)烈變化，耐低溶解氧的厭氧生物對(duì)H2S、NH3等毒物有強(qiáng)烈抗性攝食細(xì)菌動(dòng)物占優(yōu)勢(shì)，肉食性動(dòng)物增加，對(duì)溶氧和pH變化表現(xiàn)出高度適應(yīng)性，對(duì)氨有一定耐性，對(duì)硫化氫耐性較弱對(duì)溶解氧和pH變化耐性較差，并且不能長(zhǎng)時(shí)間耐腐敗性毒物對(duì)pH和溶解氧變化耐性很弱，特別是對(duì)腐敗性毒物如硫化氫等耐性很差植物硅藻、綠藻、接合藻及高等植物沒有出現(xiàn)出現(xiàn)藍(lán)藻、綠藻、接合藻、硅藻等出現(xiàn)多種類的硅藻、綠藻、接合藻，是鼓藻的主要分布區(qū)水中藻類少，但著生藻類較多動(dòng)物以微型動(dòng)物為主，原生動(dòng)物居優(yōu)勢(shì)仍以微型動(dòng)物占大多數(shù)多種多樣多種多樣原生動(dòng)物有變形蟲、纖毛蟲，但無太陽(yáng)蟲、雙鞭毛蟲、吸管蟲等出現(xiàn)仍然沒有雙鞭毛蟲，但逐漸出現(xiàn)太陽(yáng)蟲、吸管蟲等太陽(yáng)蟲、吸管蟲中耐污性差的種類出現(xiàn)，雙鞭毛蟲也出現(xiàn)鞭毛蟲、纖毛蟲中有少量出現(xiàn)后生動(dòng)物僅有少數(shù)輪蟲、蠕形動(dòng)物、昆蟲幼蟲出現(xiàn)；水螅、淡水海綿、苔蘚動(dòng)物、小型甲殼類、魚類不能生存沒有淡水海綿、苔蘚動(dòng)物，有貝類、甲殼類、昆蟲出現(xiàn)，魚類中的鯉、鯽、鯰等可在此帶棲息淡水海綿、苔蘚動(dòng)物、水螅、貝類、小型甲殼類、兩棲類動(dòng)物、魚類均有出現(xiàn)昆蟲幼蟲種類很多，其他各種動(dòng)物逐漸出現(xiàn)棲息生物的生態(tài)學(xué)特征動(dòng)物都是攝食細(xì)菌者，且耐受pH強(qiáng)烈變化，（二）PFU微型生物群落監(jiān)測(cè)法PFU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。

根據(jù)水環(huán)境條件確定采樣時(shí)間，一般在靜水中采樣約需四周，在流水中采樣約需兩周；采樣結(jié)束后，帶回實(shí)驗(yàn)室，把PFU中的水全部擠于燒杯內(nèi)，用顯微鏡進(jìn)行微型生物種類觀察和活體計(jì)數(shù)。

（二）PFU微型生物群落監(jiān)測(cè)法PFU法是以聚Cairns首次使用聚氨酯泡沫塑料(PolyurechaneFoamUnit，簡(jiǎn)稱PFU)采集水體微型生物群落；根據(jù)生物地理平衡模型及微型生物在PFU上群集的過程，提出了3個(gè)功能參數(shù)：平衡時(shí)的物種數(shù)量Seq；群集曲線的斜率(或稱群集常數(shù))G；達(dá)到90％Seq所需要的時(shí)間T90％。如果環(huán)境受到污染影響，原來的平衡遭到破壞，這3個(gè)參數(shù)將發(fā)生改變。因此，利用微型生物在PFU上的群集過程中3個(gè)參數(shù)的變化，可以評(píng)價(jià)水質(zhì)和監(jiān)測(cè)水污染。Cairns首次使用聚氨酯泡沫塑料(PolyurechanPFU微型生物群落參數(shù)的變化在不同的水質(zhì)范圍內(nèi)具有不同的行為:污染較輕的情況下，集群速度G、平衡時(shí)的物種數(shù)Seq都會(huì)增大，達(dá)到90％Seq的時(shí)間T90%將縮短。從生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)看，此時(shí)營(yíng)養(yǎng)水平適合大多數(shù)原生動(dòng)物的生長(zhǎng)，因此，種類多，豐度也大；但隨著污染程度加重，平衡時(shí)物種數(shù)Seq會(huì)減少，達(dá)到90％Seq所需時(shí)間T90%將延長(zhǎng)，集群速度G也減小。從生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)看，重污染和嚴(yán)重污染已超出大多數(shù)原生動(dòng)物的耐受限度，在這惡劣的環(huán)境中，大多數(shù)種類不能耐受而消失。PFU微型生物群落參數(shù)的變化在不同的水質(zhì)范圍內(nèi)具有不同的行為（三）生物指數(shù)監(jiān)測(cè)法

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)：

從采樣點(diǎn)采到的底棲大型無脊椎動(dòng)物當(dāng)BI＞10時(shí)，為清潔水域；BI為1~6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)BI≥20，為清潔水區(qū)；10＜BI＜20，為輕度污染水區(qū)；6＜BI≤10，為中等污染水區(qū)；0＜BI≤6，為嚴(yán)重污染水區(qū)

。1.貝克生物指數(shù)和貝克-津田生物指數(shù)（三）生物指數(shù)監(jiān)測(cè)法2.硅藻生物指數(shù)

硅藻指數(shù)=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)0～50為多污帶；硅藻指數(shù)50～100為α-中污帶；硅藻指數(shù)100～150為β-中污帶；硅藻指數(shù)150～200為輕污帶。

2.硅藻生物指數(shù)硅藻指數(shù)=3.生物種類多樣性指數(shù)

式中：——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。

值＜1.0：嚴(yán)重污染;值1.0～3.0：中等污染；值＞3.0：清潔評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：3.生物種類多樣性指數(shù)式中：——種類多樣性指數(shù)；利用生物受到污染物質(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。

二、生物測(cè)試法分類

按水流方式：靜水式和流水式按測(cè)試時(shí)間分類：急性試驗(yàn)和慢性試驗(yàn)按受試活體分類：水生生物和發(fā)光細(xì)菌等利用生物受到污染物質(zhì)危害或毒害后所產(chǎn)生的反應(yīng)或生理機(jī)能的變化（一）水生生物毒性試驗(yàn)水生生物毒性試驗(yàn)可用：魚類、藻類等，其中魚類毒性試驗(yàn)應(yīng)用較廣泛。金魚綠藻褐藻蝴蝶魚圖6.1可用于水生生物毒性試驗(yàn)的部分魚類和藻類（一）水生生物毒性試驗(yàn)水生生物毒性試驗(yàn)可用：金魚綠藻褐藻蝴蝶靜水式魚類急性毒性試驗(yàn)

供試魚的選擇和馴養(yǎng)要選擇無病、行動(dòng)活潑、魚鰭完整舒展、食欲和逆水性強(qiáng)、體長(zhǎng)（不包括尾部）約3cm的同種和同齡的魚。選出的魚必須先在與試驗(yàn)條件相似的生活條件（溫度、水質(zhì)等）下馴養(yǎng)7d以上；試驗(yàn)前一天停止喂食；如果在試驗(yàn)前4d天內(nèi)發(fā)生死亡現(xiàn)象或發(fā)病的魚高于10%，則不能使用。金魚2金魚1靜水式魚類急性毒性試驗(yàn)

供試魚的選擇和馴養(yǎng)要選擇無病、行動(dòng)試驗(yàn)條件選擇每一種濃度的試驗(yàn)溶液為一組，每組至少10尾魚試驗(yàn)容器用容積約10L的玻璃缸，保證每升水中魚重不超過2g。試驗(yàn)溶液的溫度要適宜，對(duì)冷水魚為12～28℃，對(duì)溫水魚為20～28℃。同一試驗(yàn)中，溫度變化為±2℃。試驗(yàn)溶液中不能含大量耗氧物質(zhì)，要保證有足夠的溶解氧，對(duì)于冷水魚不少于5mg/L，對(duì)于溫水魚不少于4mg/L。試驗(yàn)溶液的pH值通?？刂圃?.7～8.5之間。配制試驗(yàn)溶液和馴養(yǎng)魚用水應(yīng)是未受污染的河水或湖水。如果使用自來水，必須經(jīng)充分曝氣才能使用。不宜使用蒸餾水。試驗(yàn)條件選擇每一種濃度的試驗(yàn)溶液為一組，每組至少10尾魚試驗(yàn)試驗(yàn)步驟試驗(yàn)溶液濃度設(shè)計(jì)

確定試驗(yàn)溶液的濃度范圍

試驗(yàn)

記錄不同時(shí)間的金魚成活數(shù)

毒性判定

計(jì)算半數(shù)忍受限度（TLm）

預(yù)試驗(yàn)(探索性試驗(yàn))

通常選七個(gè)濃度(至少五個(gè))

試驗(yàn)步驟試驗(yàn)溶液濃度設(shè)計(jì)確定試驗(yàn)溶液的濃度范圍試驗(yàn)記錄表6.2某毒物實(shí)驗(yàn)結(jié)果毒物濃度

/(mg·L-1)每組魚數(shù)/尾試驗(yàn)魚成活數(shù)24h48h96h10.07.55.64.23.22.4對(duì)照組10101010101010038910101000279101000127910表6.2某毒物實(shí)驗(yàn)結(jié)果毒物濃度每組魚數(shù)試驗(yàn)魚成活數(shù)24半數(shù)忍受限度（TLm），即半數(shù)存活濃度。求TLm值的簡(jiǎn)便方法是將試驗(yàn)魚存活半數(shù)以上和半數(shù)以下的數(shù)據(jù)與相應(yīng)試驗(yàn)液毒物（或污水）濃度繪于半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上（對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示毒物濃度，算術(shù)坐標(biāo)表示存活率），用直線內(nèi)插法求出。半數(shù)忍受限度（TLm），即半數(shù)存活濃度。安全濃度=安全濃度=48TLm×0.1圖6.2用直線內(nèi)插法求TLm安全濃度=安全濃度=48TLm×0.1圖6.2用直線內(nèi)（二）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)綠色的熒光，發(fā)光光譜范圍在435～630nm，有單一最大發(fā)射峰(λmax=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)。近年來國(guó)內(nèi)外較多地將發(fā)光細(xì)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。（二）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1.水生植物中葉綠素含量2.致誘變物質(zhì)監(jiān)測(cè)其檢測(cè)方法有：微核測(cè)定艾姆斯（Ames）試驗(yàn)染色體畸變?cè)囼?yàn)

（三）其他生物測(cè)試法1.水生植物中葉綠素含量（三）其他生物測(cè)試法三、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法衛(wèi)生學(xué)質(zhì)量的判斷在實(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。三、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法衛(wèi)生學(xué)質(zhì)量的判斷第二節(jié)空氣污染生物監(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。第二節(jié)空氣污染生物監(jiān)測(cè)大氣污染的生物監(jiān)測(cè)是利用生物對(duì)存在一、利用植物監(jiān)測(cè)在生物體系中，植物更易遭受大氣污染的傷害，其原因?yàn)?植物能以龐大的葉面積與空氣接觸，進(jìn)行活躍的氣體交換;植物缺乏動(dòng)物的循環(huán)系統(tǒng)來緩沖外界的影響;植物固定生長(zhǎng)的特點(diǎn)使其無法避開污染物的傷害。正因?yàn)橹参飳?duì)大氣污染的反應(yīng)敏感性強(qiáng)，加上本身位置的固定，便于監(jiān)測(cè)與管理，大氣污染的生物監(jiān)測(cè)主要是利用植物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一、利用植物監(jiān)測(cè)在生物體系中，植物更易遭受大氣污染的傷害，其（一）指示植物及其受害癥狀對(duì)大氣污染反應(yīng)靈敏，用以指示和反映大氣污染狀況的植物，稱為大氣污染的指示植物?？諝馕廴疚镆话阃ㄟ^葉面上的氣孔或孔隙進(jìn)入植物體內(nèi)，侵襲細(xì)胞組織，并發(fā)生一系列生化反應(yīng)，從而使植物組織遭受破壞，呈現(xiàn)受害癥狀。如葉綠素被破壞、細(xì)胞組織脫水，進(jìn)而發(fā)生葉面失去光澤，出現(xiàn)不同顏色（黃色、褐色或灰白色）的斑點(diǎn)，葉片脫落，甚至全株枯死等異常現(xiàn)象。

（一）指示植物及其受害癥狀對(duì)大氣污染反應(yīng)靈敏，用以指示和反映二氧化硫指示植物苔蘚白蠟樹云杉地衣棉花白楊圖6.3部分二氧化硫指示植物紫花苜蓿二氧化硫指示植物苔蘚白蠟樹云杉地衣棉花白楊圖6.3部2.氮氧化物指示植物向日葵菠菜秋海棠番茄煙草圖6.7氮氧化物指示植物2.氮氧化物指示植物向日葵菠菜秋海棠番茄煙草圖6.7雪松葡萄金錢草杏樹慈竹郁金香圖6.5氟化物的指示植物3.氟化物指示植物唐菖蒲雪松葡萄金錢草杏樹慈竹郁金香圖6.5氟化物的指示植物4.光化學(xué)氧化物指示植物矮牽?；ㄆ咸巡げ它S瓜馬鈴薯洋蔥圖6.4O3的指示植物4.光化學(xué)氧化物指示植物矮牽?；ㄆ咸巡げ它S瓜馬鈴薯洋蔥圖6（二）監(jiān)測(cè)方法1.栽培指示植物監(jiān)測(cè)法先將指示植物在沒有污染的環(huán)境中盆栽或地栽培植，待生長(zhǎng)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。圖6.8植物監(jiān)測(cè)器示意圖1.氣泵；2.針型閥；3.流量計(jì)；4.活性炭?jī)艋鳎?.盆栽指示植物（二）監(jiān)測(cè)方法1.栽培指示植物監(jiān)測(cè)法圖6.8植物監(jiān)2、植物群落監(jiān)測(cè)法

先通過調(diào)查和試驗(yàn)，確定群落中不同種植物對(duì)污染物的抗性等級(jí)，將其分為敏感、抗性中等和抗性強(qiáng)三類。如果敏感植物葉部出現(xiàn)受害癥狀，表明空氣已受到輕度污染；如果抗性中等的植物出現(xiàn)部分受害癥狀，表明空氣已受到中度污染；當(dāng)抗性中等植物出現(xiàn)明顯受害癥狀，有些抗性強(qiáng)的植物也出現(xiàn)部分受害癥狀時(shí)，則表明已造成嚴(yán)重污染。植物受害情況懸鈴木、加拿大白楊檜柏、絲瓜向日葵、蔥、玉米、菊、牽?；ā⒃录?、薔薇、枸杞、香椿、烏柏葡萄、金銀花、枸樹、馬齒莧廣玉蘭、大葉黃楊、梔子花、臘梅80％～100%葉片受害，甚至脫落葉片有明顯大塊傷斑，部分植株枯死50%左右葉面積受害，葉片脈間有點(diǎn)、塊狀傷斑30%左右葉面積受害，葉脈間有輕度點(diǎn)、塊狀傷斑10%左右葉面積受害，葉片上有輕度點(diǎn)狀斑無明顯癥狀表6.3排放SO2的某化工廠附近植物群落受害情況2、植物群落監(jiān)測(cè)法

先通過調(diào)查和試驗(yàn)，確定群落中不同二、利用動(dòng)物監(jiān)測(cè)（一）利用動(dòng)物個(gè)體的異常反應(yīng)

對(duì)礦井內(nèi)瓦斯毒氣敏感的動(dòng)物

金絲雀金翅雀

雞老鼠圖6.9對(duì)礦井內(nèi)瓦斯毒氣敏感的動(dòng)物二、利用動(dòng)物監(jiān)測(cè)（一）利用動(dòng)物個(gè)體的異常反應(yīng)對(duì)礦井內(nèi)瓦斯毒對(duì)SO2敏感的動(dòng)物敏感性水平：本鳥最高俺狗狗第二耐受力最好的當(dāng)屬我們家禽了金絲雀狗家禽圖6.10對(duì)SO2敏感的動(dòng)物對(duì)SO2敏感的動(dòng)物敏感性水平：本鳥最高俺狗狗第二耐受力最好的（二）利用動(dòng)物種群數(shù)量的變化

受不了啦，快跑吧！大型哺乳動(dòng)物、鳥類、昆蟲等遷移

圖6.11大型哺乳動(dòng)物、鳥類不堪忍受空氣污染而遷往別處（二）利用動(dòng)物種群數(shù)量的變化受不了啦，快跑吧！大型哺乳動(dòng)物不易直接接觸污染物的潛葉性昆蟲、蟲癭昆蟲、體表有蠟質(zhì)的蚧類增加。潛葉蛾

癭蚊

紅蠟蚧

圖6.12部分昆蟲和蚧類不易直接接觸污染物的潛葉性昆蟲、蟲癭昆蟲、體表有蠟質(zhì)的蚧類增三、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。室內(nèi)空氣微生物監(jiān)測(cè)：某醫(yī)院的空氣微生物監(jiān)測(cè)163份標(biāo)本，合格88份，合格率僅54％；表明空氣微生物的污染與醫(yī)院感染密切相關(guān)，加強(qiáng)消毒隔離措施、合理使用抗生素，控制醫(yī)院感染是十分重要的。三、利用微生物監(jiān)測(cè)空氣微生物是空氣污染的重要因

室外空氣微生物監(jiān)測(cè)：遼寧省某市空氣中微生物區(qū)系分布與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系研究表明：空氣中微生物的數(shù)量隨著人群和車輛流動(dòng)的增加而增多，繁華的中街微生物數(shù)量最多，其次是交通路口，居民小區(qū)；郊區(qū)某公園和農(nóng)村空氣中細(xì)菌最少。2001和2002年山東省某海濱城市空氣微生物監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)：該市空氣微生物檢出率高，空氣處于微生物中度污染狀態(tài)。其中東部、居住區(qū)空氣污染較重，南部、西部和風(fēng)景游覽區(qū)空氣污染較輕。濱海區(qū)空氣陸源細(xì)菌少于內(nèi)陸區(qū)，真菌卻較多。濱海與內(nèi)陸區(qū)空氣微生物含量相近，濱海區(qū)空氣陸源微生物增多，意味兩區(qū)空氣污染有趨同現(xiàn)象。室外空氣微生物監(jiān)測(cè)：遼寧省某市空氣中微生物區(qū)系分布與環(huán)境土壤污染的生物監(jiān)測(cè)1.植物監(jiān)測(cè)法可見的傷害癥狀新陳代謝異常植物成分的含量

發(fā)生變化2.動(dòng)物監(jiān)測(cè)法3.微生物監(jiān)測(cè)法大腸菌群值的測(cè)定真菌和放線菌的測(cè)定土壤污染的生物監(jiān)測(cè)1.植物監(jiān)測(cè)法2.動(dòng)物監(jiān)測(cè)法3.微生物監(jiān)第三節(jié)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

預(yù)處理

污染物的測(cè)定

生物樣品制備

第三節(jié)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)定生一、生物對(duì)污染物的吸收及在體內(nèi)分布(一)植物對(duì)污染物的吸收

及在體內(nèi)分布空氣污染物主要通過粘附、從葉片氣孔或莖部皮孔侵入方式進(jìn)入植物體；植物通過根系從土壤或水體中吸收水溶態(tài)污染物。

氟化物、農(nóng)藥等

污染物

圖6.13植物對(duì)氣態(tài)污染物的吸收?qǐng)D6.14植物從土壤或水體中吸收污染物一、生物對(duì)污染物的吸收及在體內(nèi)分布(一)植物植物內(nèi)污染物的分布見表6.4和表6.5。植株部位含鎘量/(μg·g干樣-1)分配百分?jǐn)?shù)/%不同部位合計(jì)地上部位葉、葉鞘莖桿穗軸穗殼糙米0.671.700.200.160.153.59.01.10.80.815.2根系部分16.1284.484.8表6.4成熟期水稻各部位中的含鎘量

品種葉片根莖果實(shí)番茄茄子黃瓜菜豆菠菜青蘿卜胡蘿卜14910711016457.034.063.032.031.050.0—18.73.82.419.59.0—33.07.3——2.53.83.617.0———表6.5氟污染區(qū)蔬菜不同部位的含氟量單位：μg/g植物內(nèi)污染物的分布見表6.4和表6.5。植株部位含鎘量/(μ表6.6農(nóng)藥在稻谷中的蓄積情況農(nóng)藥糠/%米/%農(nóng)藥糠/%米/%p,p′-DDTγ—六六六馬拉硫磷704087306013苯硫磷乙拌磷倍硫磷80659420356表6.7農(nóng)藥在水果中的蓄積情況農(nóng)藥品種果皮/%果肉/%農(nóng)藥品種果皮/%果肉/%p,p′-DDT西維因敵菌丹倍硫磷蘋果蘋果蘋果桃97229770378330異狄氏劑殺螟松樂果柿子葡萄橘子9698854215表6.6農(nóng)藥在稻谷中的蓄積情況農(nóng)藥糠/%米

（二）動(dòng)物對(duì)污染物的吸收及在體內(nèi)分布環(huán)境中的污染物一般通過呼吸道、消化道、皮膚等途徑進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi);水和土壤中的污染物質(zhì)主要通過飲用水和食物攝入，經(jīng)消化道被吸收;脂溶性污染物質(zhì)通過皮膚吸收后進(jìn)入動(dòng)物肌體。

呼吸道消化道皮膚吸收?qǐng)D6.15動(dòng)物對(duì)污染物的吸收方式（二）動(dòng)物對(duì)污染物的吸收及在體內(nèi)分布呼吸道消化道皮膚吸收二、生物樣品的采集和制備1.植物樣品的采集(1)對(duì)樣品的要求：采集的植物樣品要具有代表性、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。(一)植物樣品的采集和制備二、生物樣品的采集和制備1.植物樣品的采集(一)植物樣品(3)采樣方法：在每個(gè)采樣小區(qū)內(nèi)的采樣點(diǎn)上分別采集5～10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20～50g干重樣品。圖6.16采樣點(diǎn)布設(shè)方法(3)采樣方法：在每個(gè)采樣小區(qū)內(nèi)的采樣點(diǎn)上分別2.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(yíng)養(yǎng)成分，以及多汁的瓜、果、蔬菜樣品，應(yīng)制備成新鮮樣品。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.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。

2.植物樣品的制備(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)動(dòng)物樣品的采集和制備三、生物樣品的預(yù)處理(一)消解和灰化濕法消解灰化法提取方法分離方法液-液萃取法蒸餾法層析法：氣提法和液上空間法低溫冷凍法振蕩浸取法脂肪提取器提取直接球磨提取法(二)提取、分離和濃縮(三)濃縮方法蒸餾法蒸發(fā)法等

三、生物樣品的預(yù)處理(一)消解和灰化濕法消解提取方法液-液萃四、污染物的測(cè)定測(cè)定方法主要有分光光度法、原子吸收光譜法、熒光分光光度法、色譜法、質(zhì)譜法和聯(lián)機(jī)法等。表6.8硅酸鎂-乙醚-石油醚層析體系分離農(nóng)藥吸附劑淋洗溶液能分離出來的農(nóng)藥硅酸鎂6%乙醚-石油醚艾氏劑、六六六各種異構(gòu)體、p,p′-DDT、

p,p′-DDT、p,p′-DDD、p,p′-DDE、七氯、多氯聯(lián)苯等硅酸鎂15%乙醚-石油醚狄氏劑、異狄氏劑、地亞農(nóng)、殺螟硫磷、對(duì)硫磷、苯硫磷等硅酸鎂50%乙醚-石油醚強(qiáng)堿農(nóng)藥、馬拉硫磷等四、污染物的測(cè)定測(cè)定方法主要有分光光度法、原子吸收光譜法、熒第六章環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)目前在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，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可以比較快速而靈敏地分析測(cè)定出來。但大部分測(cè)定項(xiàng)目或參數(shù)還需定期采樣。因而只反映采樣瞬時(shí)的污染物濃度，不能反映環(huán)境已經(jīng)發(fā)生的變化。環(huán)境監(jiān)測(cè)中理化監(jiān)測(cè)的不足：第六章環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)目前在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，一般采用各種儀器生物監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)富集性

生物的一個(gè)重要特點(diǎn)是它能夠通過各種方式從環(huán)境中富集某些元素。如水中DDT農(nóng)藥:水中濃度為0.000003mg／L浮游生物（富集7.3萬倍）小魚(富集14.3萬倍)

大魚（富集858萬倍）

人食用這些水中生物后富集1000萬倍。

長(zhǎng)期性

環(huán)境污染物的含量和其它環(huán)境條件改變的強(qiáng)度大小，是隨時(shí)間而變化的。這些變化是因污染物的排放量不穩(wěn)定而造成的。理化監(jiān)測(cè)只能代表取樣期間的概況。而生活于一定區(qū)域內(nèi)的生物，能把一定時(shí)問內(nèi)環(huán)境變化情況反映出來。

綜合性人類生產(chǎn)、生活所產(chǎn)生的污染物，成份極其復(fù)雜。理化監(jiān)測(cè)只能獲得各種成份的類別和含量，但不能確切說明對(duì)生物有機(jī)體的影響。而生物是接受綜合作用，不僅僅是個(gè)別組分的影響，所以生物監(jiān)測(cè)能反映環(huán)境諸因子、多組分綜合作用的結(jié)果，能闡明整個(gè)環(huán)境的情況。對(duì)符合排放標(biāo)準(zhǔn)的污染物，其長(zhǎng)期影響環(huán)境的后果，更需要用生物監(jiān)測(cè)來評(píng)價(jià)。以上過程，只有通過生物監(jiān)測(cè)手段，通過食物鏈放大了的各營(yíng)養(yǎng)級(jí)進(jìn)行分析，才能對(duì)水體進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。生物監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)富集性

生物的一個(gè)重要特點(diǎn)是它利用生物的組分、個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染或環(huán)境變化所產(chǎn)生的反應(yīng)，從生物學(xué)的角度，為環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)提供依據(jù)，稱為生物監(jiān)測(cè)。生物監(jiān)測(cè)方法：

1.生態(tài)（群落生態(tài)和個(gè)體生態(tài)

）監(jiān)測(cè)

2.生物測(cè)試(毒性測(cè)定、致突變測(cè)定)

3.生物的生理、生化指標(biāo)測(cè)定

4.生物體內(nèi)污染物殘留量測(cè)定生物監(jiān)測(cè)的分類利用生物的組分、個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染或環(huán)境變化所產(chǎn)生的第二節(jié)空氣污染生物監(jiān)測(cè)

第三節(jié)生物污染監(jiān)測(cè)第一節(jié)水環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)第二節(jié)空氣污染生物監(jiān)測(cè)第三節(jié)生物污染監(jiān)測(cè)第一節(jié)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)。第一節(jié)水環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)對(duì)水環(huán)境進(jìn)行生物監(jiān)測(cè)的主要目的:第一節(jié)水環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)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)法生物監(jiān)測(cè)主要方法一、生物群落監(jiān)測(cè)方法一、生物群落監(jiān)測(cè)方法未受污染的環(huán)境水體中生活著多種多樣的水生生物，這是長(zhǎng)期自然發(fā)展的結(jié)果，也是生態(tài)系統(tǒng)保持相對(duì)平衡的標(biāo)志。當(dāng)水體受到污染后，水生生物的群落結(jié)構(gòu)和個(gè)體數(shù)量就會(huì)發(fā)生變化，使自然生態(tài)平衡系統(tǒng)被破壞，最終結(jié)果是敏感生物消亡，抗性生物旺盛生長(zhǎng)，群落結(jié)構(gòu)單一，這是生物群落監(jiān)測(cè)法的理論依據(jù)。

生物群落監(jiān)測(cè)中的對(duì)象：水污染指示生物浮游生物著生生物－附著于長(zhǎng)期浸沒水中的各種基質(zhì)表面上的有機(jī)體群落。

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間隙中的肉眼可見的水生無脊椎動(dòng)物。

魚類微生物浮游生物（原生動(dòng)物、輪蟲、枝角類和橈足類

）浮游生物－藻類一、生物群落監(jiān)測(cè)方法未受污染的環(huán)境水體中生活著多種多樣的水生（一）污水生物系統(tǒng)法（二）PFU微型生物群落監(jiān)測(cè)法（簡(jiǎn)稱PFU法）（三）生物指數(shù)監(jiān)測(cè)法（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)）

生物群落監(jiān)測(cè)方法（一）污水生物系統(tǒng)法生物群落監(jiān)測(cè)方法（一）污水生物系統(tǒng)法

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、α-中污帶段、β-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。根據(jù)這些特征進(jìn)行判斷。

表6.1為污水系統(tǒng)的部分生物學(xué)、化學(xué)特征。（一）污水生物系統(tǒng)法將受有機(jī)物污染的河流按照污染程度和自凈項(xiàng)目多污帶α-中污帶β-中污帶寡污帶化學(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的生成具有強(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產(chǎn)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，每毫升在10萬個(gè)以下數(shù)量少，每毫升在100個(gè)以下表6.1污水系統(tǒng)的部分生物學(xué)、化學(xué)特征項(xiàng)目多污帶α-中污帶β-中污帶寡污帶化學(xué)還原和分解作用明顯開棲息生物的生態(tài)學(xué)特征動(dòng)物都是攝食細(xì)菌者，且耐受pH強(qiáng)烈變化，耐低溶解氧的厭氧生物對(duì)H2S、NH3等毒物有強(qiáng)烈抗性攝食細(xì)菌動(dòng)物占優(yōu)勢(shì)，肉食性動(dòng)物增加，對(duì)溶氧和pH變化表現(xiàn)出高度適應(yīng)性，對(duì)氨有一定耐性，對(duì)硫化氫耐性較弱對(duì)溶解氧和pH變化耐性較差，并且不能長(zhǎng)時(shí)間耐腐敗性毒物對(duì)pH和溶解氧變化耐性很弱，特別是對(duì)腐敗性毒物如硫化氫等耐性很差植物硅藻、綠藻、接合藻及高等植物沒有出現(xiàn)出現(xiàn)藍(lán)藻、綠藻、接合藻、硅藻等出現(xiàn)多種類的硅藻、綠藻、接合藻，是鼓藻的主要分布區(qū)水中藻類少，但著生藻類較多動(dòng)物以微型動(dòng)物為主，原生動(dòng)物居優(yōu)勢(shì)仍以微型動(dòng)物占大多數(shù)多種多樣多種多樣原生動(dòng)物有變形蟲、纖毛蟲，但無太陽(yáng)蟲、雙鞭毛蟲、吸管蟲等出現(xiàn)仍然沒有雙鞭毛蟲，但逐漸出現(xiàn)太陽(yáng)蟲、吸管蟲等太陽(yáng)蟲、吸管蟲中耐污性差的種類出現(xiàn)，雙鞭毛蟲也出現(xiàn)鞭毛蟲、纖毛蟲中有少量出現(xiàn)后生動(dòng)物僅有少數(shù)輪蟲、蠕形動(dòng)物、昆蟲幼蟲出現(xiàn)；水螅、淡水海綿、苔蘚動(dòng)物、小型甲殼類、魚類不能生存沒有淡水海綿、苔蘚動(dòng)物，有貝類、甲殼類、昆蟲出現(xiàn)，魚類中的鯉、鯽、鯰等可在此帶棲息淡水海綿、苔蘚動(dòng)物、水螅、貝類、小型甲殼類、兩棲類動(dòng)物、魚類均有出現(xiàn)昆蟲幼蟲種類很多，其他各種動(dòng)物逐漸出現(xiàn)棲息生物的生態(tài)學(xué)特征動(dòng)物都是攝食細(xì)菌者，且耐受pH強(qiáng)烈變化，（二）PFU微型生物群落監(jiān)測(cè)法PFU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。

根據(jù)水環(huán)境條件確定采樣時(shí)間，一般在靜水中采樣約需四周，在流水中采樣約需兩周；采樣結(jié)束后，帶回實(shí)驗(yàn)室，把PFU中的水全部擠于燒杯內(nèi)，用顯微鏡進(jìn)行微型生物種類觀察和活體計(jì)數(shù)。

（二）PFU微型生物群落監(jiān)測(cè)法PFU法是以聚Cairns首次使用聚氨酯泡沫塑料(PolyurechaneFoamUnit，簡(jiǎn)稱PFU)采集水體微型生物群落；根據(jù)生物地理平衡模型及微型生物在PFU上群集的過程，提出了3個(gè)功能參數(shù)：平衡時(shí)的物種數(shù)量Seq；群集曲線的斜率(或稱群集常數(shù))G；達(dá)到90％Seq所需要的時(shí)間T90％。如果環(huán)境受到污染影響，原來的平衡遭到破壞，這3個(gè)參數(shù)將發(fā)生改變。因此，利用微型生物在PFU上的群集過程中3個(gè)參數(shù)的變化，可以評(píng)價(jià)水質(zhì)和監(jiān)測(cè)水污染。Cairns首次使用聚氨酯泡沫塑料(PolyurechanPFU微型生物群落參數(shù)的變化在不同的水質(zhì)范圍內(nèi)具有不同的行為:污染較輕的情況下，集群速度G、平衡時(shí)的物種數(shù)Seq都會(huì)增大，達(dá)到90％Seq的時(shí)間T90%將縮短。從生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)看，此時(shí)營(yíng)養(yǎng)水平適合大多數(shù)原生動(dòng)物的生長(zhǎng)，因此，種類多，豐度也大；但隨著污染程度加重，平衡時(shí)物種數(shù)Seq會(huì)減少，達(dá)到90％Seq所需時(shí)間T90%將延長(zhǎng)，集群速度G也減小。從生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)看，重污染和嚴(yán)重污染已超出大多數(shù)原生動(dòng)物的耐受限度，在這惡劣的環(huán)境中，大多數(shù)種類不能耐受而消失。PFU微型生物群落參數(shù)的變化在不同的水質(zhì)范圍內(nèi)具有不同的行為（三）生物指數(shù)監(jiān)測(cè)法

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)：

從采樣點(diǎn)采到的底棲大型無脊椎動(dòng)物當(dāng)BI＞10時(shí)，為清潔水域；BI為1~6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)BI≥20，為清潔水區(qū)；10＜BI＜20，為輕度污染水區(qū)；6＜BI≤10，為中等污染水區(qū)；0＜BI≤6，為嚴(yán)重污染水區(qū)

。1.貝克生物指數(shù)和貝克-津田生物指數(shù)（三）生物指數(shù)監(jiān)測(cè)法2.硅藻生物指數(shù)

硅藻指數(shù)=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)0～50為多污帶；硅藻指數(shù)50～100為α-中污帶；硅藻指數(shù)100～150為β-中污帶；硅藻指數(shù)150～200為輕污帶。

2.硅藻生物指數(shù)硅藻指數(shù)=3.生物種類多樣性指數(shù)

式中：——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。

值＜1.0：嚴(yán)重污染;值1.0～3.0：中等污染；值＞3.0：清潔評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：3.生物種類多樣性指數(shù)式中：——種類多樣性指數(shù)；利用生物受到污染物質(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。

二、生物測(cè)試法分類

按水流方式：靜水式和流水式按測(cè)試時(shí)間分類：急性試驗(yàn)和慢性試驗(yàn)按受試活體分類：水生生物和發(fā)光細(xì)菌等利用生物受到污染物質(zhì)危害或毒害后所產(chǎn)生的反應(yīng)或生理機(jī)能的變化（一）水生生物毒性試驗(yàn)水生生物毒性試驗(yàn)可用：魚類、藻類等，其中魚類毒性試驗(yàn)應(yīng)用較廣泛。金魚綠藻褐藻蝴蝶魚圖6.1可用于水生生物毒性試驗(yàn)的部分魚類和藻類（一）水生生物毒性試驗(yàn)水生生物毒性試驗(yàn)可用：金魚綠藻褐藻蝴蝶靜水式魚類急性毒性試驗(yàn)

供試魚的選擇和馴養(yǎng)要選擇無病、行動(dòng)活潑、魚鰭完整舒展、食欲和逆水性強(qiáng)、體長(zhǎng)（不包括尾部）約3cm的同種和同齡的魚。選出的魚必須先在與試驗(yàn)條件相似的生活條件（溫度、水質(zhì)等）下馴養(yǎng)7d以上；試驗(yàn)前一天停止喂食；如果在試驗(yàn)前4d天內(nèi)發(fā)生死亡現(xiàn)象或發(fā)病的魚高于10%，則不能使用。金魚2金魚1靜水式魚類急性毒性試驗(yàn)

供試魚的選擇和馴養(yǎng)要選擇無病、行動(dòng)試驗(yàn)條件選擇每一種濃度的試驗(yàn)溶液為一組，每組至少10尾魚試驗(yàn)容器用容積約10L的玻璃缸，保證每升水中魚重不超過2g。試驗(yàn)溶液的溫度要適宜，對(duì)冷水魚為12～28℃，對(duì)溫水魚為20～28℃。同一試驗(yàn)中，溫度變化為±2℃。試驗(yàn)溶液中不能含大量耗氧物質(zhì)，要保證有足夠的溶解氧，對(duì)于冷水魚不少于5mg/L，對(duì)于溫水魚不少于4mg/L。試驗(yàn)溶液的pH值通?？刂圃?.7～8.5之間。配制試驗(yàn)溶液和馴養(yǎng)魚用水應(yīng)是未受污染的河水或湖水。如果使用自來水，必須經(jīng)充分曝氣才能使用。不宜使用蒸餾水。試驗(yàn)條件選擇每一種濃度的試驗(yàn)溶液為一組，每組至少10尾魚試驗(yàn)試驗(yàn)步驟試驗(yàn)溶液濃度設(shè)計(jì)

確定試驗(yàn)溶液的濃度范圍

試驗(yàn)

記錄不同時(shí)間的金魚成活數(shù)

毒性判定

計(jì)算半數(shù)忍受限度（TLm）

預(yù)試驗(yàn)(探索性試驗(yàn))

通常選七個(gè)濃度(至少五個(gè))

試驗(yàn)步驟試驗(yàn)溶液濃度設(shè)計(jì)確定試驗(yàn)溶液的濃度范圍試驗(yàn)記錄表6.2某毒物實(shí)驗(yàn)結(jié)果毒物濃度

/(mg·L-1)每組魚數(shù)/尾試驗(yàn)魚成活數(shù)24h48h96h10.07.55.64.23.22.4對(duì)照組10101010101010038910101000279101000127910表6.2某毒物實(shí)驗(yàn)結(jié)果毒物濃度每組魚數(shù)試驗(yàn)魚成活數(shù)24半數(shù)忍受限度（TLm），即半數(shù)存活濃度。求TLm值的簡(jiǎn)便方法是將試驗(yàn)魚存活半數(shù)以上和半數(shù)以下的數(shù)據(jù)與相應(yīng)試驗(yàn)液毒物（或污水）濃度繪于半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上（對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示毒物濃度，算術(shù)坐標(biāo)表示存活率），用直線內(nèi)插法求出。半數(shù)忍受限度（TLm），即半數(shù)存活濃度。安全濃度=安全濃度=48TLm×0.1圖6.2用直線內(nèi)插法求TLm安全濃度=安全濃度=48TLm×0.1圖6.2用直線內(nèi)（二）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)綠色的熒光，發(fā)光光譜范圍在435～630nm，有單一最大發(fā)射峰(λmax=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)。近年來國(guó)內(nèi)外較多地將發(fā)光細(xì)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。（二）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1.水生植物中葉綠素含量2.致誘變物質(zhì)監(jiān)測(cè)其檢測(cè)方法有：微核測(cè)定艾姆斯（Ames）試驗(yàn)染色體畸變?cè)囼?yàn)

（三）其他生物測(cè)試法1.水生植物中葉綠素含量（三）其他生物測(cè)試法三、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法衛(wèi)生學(xué)質(zhì)量的判斷在實(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。三、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法衛(wèi)生學(xué)質(zhì)量的判斷第二節(jié)空氣污染生物監(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。第二節(jié)空氣污染生物監(jiān)測(cè)大氣污染的生物監(jiān)測(cè)是利用生物對(duì)存在一、利用植物監(jiān)測(cè)在生物體系中，植物更易遭受大氣污染的傷害，其原因?yàn)?植物能以龐大的葉面積與空氣接觸，進(jìn)行活躍的氣體交換;植物缺乏動(dòng)物的循環(huán)系統(tǒng)來緩沖外界的影響;植物固定生長(zhǎng)的特點(diǎn)使其無法避開污染物的傷害。正因?yàn)橹参飳?duì)大氣污染的反應(yīng)敏感性強(qiáng)，加上本身位置的固定，便于監(jiān)測(cè)與管理，大氣污染的生物監(jiān)測(cè)主要是利用植物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一、利用植物監(jiān)測(cè)在生物體系中，植物更易遭受大氣污染的傷害，其（一）指示植物及其受害癥狀對(duì)大氣污染反應(yīng)靈敏，用以指示和反映大氣污染狀況的植物，稱為大氣污染的指示植物?？諝馕廴疚镆话阃ㄟ^葉面上的氣孔或孔隙進(jìn)入植物體內(nèi)，侵襲細(xì)胞組織，并發(fā)生一系列生化反應(yīng)，從而使植物組織遭受破壞，呈現(xiàn)受害癥狀。如葉綠素被破壞、細(xì)胞組織脫水，進(jìn)而發(fā)生葉面失去光澤，出現(xiàn)不同顏色（黃色、褐色或灰白色）的斑點(diǎn)，葉片脫落，甚至全株枯死等異?，F(xiàn)象。

（一）指示植物及其受害癥狀對(duì)大氣污染反應(yīng)靈敏，用以指示和反映二氧化硫指示植物苔蘚白蠟樹云杉地衣棉花白楊圖6.3部分二氧化硫指示植物紫花苜蓿二氧化硫指示植物苔蘚白蠟樹云杉地衣棉花白楊圖6.3部2.氮氧化物指示植物向日葵菠菜秋海棠番茄煙草圖6.7氮氧化物指示植物2.氮氧化物指示植物向日葵菠菜秋海棠番茄煙草圖6.7雪松葡萄金錢草杏樹慈竹郁金香圖6.5氟化物的指示植物3.氟化物指示植物唐菖蒲雪松葡萄金錢草杏樹慈竹郁金香圖6.5氟化物的指示植物4.光化學(xué)氧化物指示植物矮牽?；ㄆ咸巡げ它S瓜馬鈴薯洋蔥圖6.4O3的指示植物4.光化學(xué)氧化物指示植物矮牽?；ㄆ咸巡げ它S瓜馬鈴薯洋蔥圖6（二）監(jiān)測(cè)方法1.栽培指示植物監(jiān)測(cè)法先將指示植物在沒有污染的環(huán)境中盆栽或地栽培植，待生長(zhǎng)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。圖6.8植物監(jiān)測(cè)器示意圖1.氣泵；2.針型閥；3.流量計(jì)；4.活性炭?jī)艋鳎?.盆栽指示植物（二）監(jiān)測(cè)方法1.栽培指示植物監(jiān)測(cè)法圖6.8植物監(jiān)2、植物群落監(jiān)測(cè)法

先通過調(diào)查和試驗(yàn)，確定群落中不同種植物對(duì)污染物的抗性等級(jí)，將其分為敏感、抗性中等和抗性強(qiáng)三類。如果敏感植物葉部出現(xiàn)受害癥狀，表明空氣已受到輕度污染；如果抗性中等的植物出現(xiàn)部分受害癥狀，表明空氣已受到中度污染；當(dāng)抗性中等植物出現(xiàn)明顯受害癥狀，有些抗性強(qiáng)的植物也出現(xiàn)部分受害癥狀時(shí)，則表明已造成嚴(yán)重污染。植物受害情況懸鈴木、加拿大白楊檜柏、絲瓜向日葵、蔥、玉米、菊、牽?；ā⒃录?、薔薇、枸杞、香椿、烏柏葡萄、金銀花、枸樹、馬齒莧廣玉蘭、大葉黃楊、梔子花、臘梅80％～100%葉片受害，甚至脫落葉片有明顯大塊傷斑，部分植株枯死50%左右葉面積受害，葉片脈間有點(diǎn)、塊狀傷斑30%左右葉面積受害，葉脈間有輕度點(diǎn)、塊狀傷斑10%左右葉面積受害，葉片上有輕度點(diǎn)狀斑無明顯癥狀表6.3排放SO2的某化工廠附近植物群落受害情況2、植物群落監(jiān)測(cè)法

先通過調(diào)查和試驗(yàn)，確定群落中不同二、利用動(dòng)物監(jiān)測(cè)（一）利用動(dòng)物個(gè)體的異常反應(yīng)

對(duì)礦井內(nèi)瓦斯毒氣敏感的動(dòng)物

金絲雀金翅雀

雞老鼠圖6.9對(duì)礦井內(nèi)瓦斯毒氣敏感的動(dòng)物二、利用動(dòng)物監(jiān)測(cè)（一）利用動(dòng)物個(gè)體的異常反應(yīng)對(duì)礦井內(nèi)瓦斯毒對(duì)SO2敏感的動(dòng)物敏感性水平：本鳥最高俺狗狗第二耐受力最好的當(dāng)屬我們家禽了金絲雀狗家禽圖6.10對(duì)SO2敏感的動(dòng)物對(duì)SO2敏感的動(dòng)物敏感性水平：本鳥最高俺狗狗第二耐受力最好的（二）利用動(dòng)物種群數(shù)量的變化

受不了啦，快跑吧！大型哺乳動(dòng)物、鳥類、昆蟲等遷移

圖6.11大型哺乳動(dòng)物、鳥類不堪忍受空氣污染而遷往別處（二）利用動(dòng)物種群數(shù)量的變化受不了啦，快跑吧！大型哺乳動(dòng)物不易直接接觸污染物的潛葉性昆蟲、蟲癭昆蟲、體表有蠟質(zhì)的蚧類增加。潛葉蛾

癭蚊

紅蠟蚧

圖6.12部分昆蟲和蚧類不易直接接觸污染物的潛葉性昆蟲、蟲癭昆蟲、體表有蠟質(zhì)的蚧類增三、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。室內(nèi)空氣微生物監(jiān)測(cè)：某醫(yī)院的空氣微生物監(jiān)測(cè)163份標(biāo)本，合格88份，合格率僅54％；表明空氣微生物的污染與醫(yī)院感染密切相關(guān)，加強(qiáng)消毒隔離措施、合理使用抗生素，控制醫(yī)院感染是十分重要的。三、利用微生物監(jiān)測(cè)空氣微生物是空氣污染的重要因

室外空氣微生物監(jiān)測(cè)：遼寧省某市空氣中微生物區(qū)系分布與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系研究表明：空氣中微生物的數(shù)量隨著人群和車輛流動(dòng)的增加而增多，繁華的中街微生物數(shù)量最多，其次是交通路口，居民小區(qū)；郊區(qū)某公園和農(nóng)村空氣中細(xì)菌最少。2001和2002年山東省某海濱城市空氣微生物監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)：該市空氣微生物檢出率高，空氣處于微生物中度污染狀態(tài)。其中東部、居住區(qū)空氣污染較重，南部、西部和風(fēng)景游覽區(qū)空氣污染較輕。濱海區(qū)空氣陸源細(xì)菌少于內(nèi)陸區(qū)，真菌卻較多。濱海與內(nèi)陸區(qū)空氣微生物含量相近，濱海區(qū)空氣陸源微生物增多，意味兩區(qū)空氣污染有趨同現(xiàn)象。室外空氣微生物監(jiān)測(cè)：遼寧省某市空氣中微生物區(qū)系分布與環(huán)境土壤污染的生物監(jiān)測(cè)1.植物監(jiān)測(cè)法可見的傷害癥狀新陳代謝異常植物成分的含量

發(fā)生變化2.動(dòng)物監(jiān)測(cè)法3.微生物監(jiān)測(cè)法大腸菌群值的測(cè)定真菌和放線菌的測(cè)定土壤污染的生物監(jiān)測(cè)1.植物監(jiān)測(cè)法2.動(dòng)物監(jiān)測(cè)法3.微生物監(jiān)第三節(jié)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

預(yù)處理

污染物的測(cè)定

生物樣品制備

第三節(jié)生物污