生物污染監(jiān)測的方法課件

第六章環(huán)境污染生物監(jiān)測6.1.水質(zhì)污染生物監(jiān)測

水環(huán)境中存在著大量的水生生物群落，各類水生生物之間及水生生物與其賴以生存的環(huán)境之間存在著互相依存又互相制約的密切關(guān)系。當(dāng)水體受到污染而使水環(huán)境條件改變時，各種不同的水生生物由于對環(huán)境的要求和適應(yīng)能力不同而產(chǎn)生不同的反應(yīng)，因此可用水生生物來了解和判斷水體污染的類型、程度。第六章環(huán)境污染生物監(jiān)測1用水生生物來監(jiān)測研究水體污染狀況的方法較:

1.如生物群落法2.生產(chǎn)力測定法3.殘毒測定法4.急性毒性試驗(yàn)5.細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)等。用水生生物來監(jiān)測研究水體污染狀況的方法較:2一生物群落法（1）指示生物：生物群落中生活著各種水生生物，如浮游、著生生物、底棲動物、魚類和細(xì)菌等。群落結(jié)構(gòu)、種類和數(shù)量的變化能反映水質(zhì)狀況，稱之為指示生物。（2）監(jiān)測方法1.污水生物系統(tǒng)法按污染程度和自凈過程分為幾個互相連續(xù)的污染帶，每一帶生存著各自獨(dú)特的生物，據(jù)此評價水質(zhì)狀況。通常將其分為四個污染帶，即多污帶、α-中污帶、β-中污帶和寡污帶。各污染帶水體內(nèi)存在特有的生物種群。一生物群落法32.2.

生物指數(shù)法是指

運(yùn)用數(shù)學(xué)公式反映生物種群或群落結(jié)構(gòu)的變化，以評價環(huán)境質(zhì)量的數(shù)值。貝克生物指數(shù)（BI）=2nA+nBBI=0時，屬嚴(yán)重污染區(qū)域，BI=1-6時，為中等有機(jī)物污染區(qū)域，BI=10-40時，為清潔水區(qū)。2.2.生物指數(shù)法4二二、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法水的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)，在衛(wèi)生學(xué)上具有重要意義。實(shí)際工作中，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，來間接判斷水的衛(wèi)生學(xué)質(zhì)量。（1）水樣的采集:嚴(yán)格按無菌操作要求進(jìn)行，防止在運(yùn)輸過程中被污染，并應(yīng)迅速進(jìn)行檢驗(yàn)。二二、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法5（2）細(xì)菌總數(shù)的測定：細(xì)菌總數(shù)是指1mL水樣在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基中，于37℃經(jīng)24小時培養(yǎng)后，所生長的細(xì)菌菌落的總數(shù)。它是判斷飲用水、水源水、地表水等污染程度的標(biāo)志。其操作過程如下：1）滅菌；2）制備營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基；3）培養(yǎng)（二份平行樣，一份空白）；4）菌落計(jì)數(shù)。（3）總大腸菌群的測定：總大腸菌群是指那些能在35℃、48小時之內(nèi)使乳糖發(fā)酵產(chǎn)酸、產(chǎn)氣、需氧及兼性厭氧的、革蘭氏陰性的無芽孢桿菌，以每升水樣中所含有的大腸菌群的數(shù)目來表示。（2）細(xì)菌總數(shù)的測定：細(xì)菌總數(shù)是指1mL水樣在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基6總大腸菌群的檢驗(yàn)方法富有發(fā)酵法和濾膜法。發(fā)酵法可用于各種水樣（包括底泥），但操作繁瑣，費(fèi)時間。濾膜法操作簡便、快速，但不適用于渾濁水樣。Aa、多管發(fā)酵法是根據(jù)大腸菌群細(xì)菌能發(fā)酵乳糖、產(chǎn)酸產(chǎn)氣以及具備革蘭氏染色陰性、無芽孢呈桿狀等特性進(jìn)行檢驗(yàn)的。檢驗(yàn)程序如下：1)配備平板基；2）初步發(fā)酵試驗(yàn)；3）平板分離；4）復(fù)發(fā)酵試驗(yàn)；5）大腸菌群計(jì)數(shù)。

b、濾膜法總大腸菌群的檢驗(yàn)方法富有發(fā)酵法和濾膜法。發(fā)酵法可用于各種7三、水生生物毒性試驗(yàn)進(jìn)行水生生物毒性試驗(yàn)可用魚類、藻類等，其中以魚類毒性試驗(yàn)應(yīng)用較廣泛。魚類對水環(huán)境的變化反應(yīng)十分靈敏，當(dāng)水體中的污染物達(dá)到一定濃度或強(qiáng)度時就會引起一系列的中毒反應(yīng)。根據(jù)試驗(yàn)水所含毒物濃度的高低和暴露時間的長短，毒性試驗(yàn)可分為急性試驗(yàn)和慢性試驗(yàn)。毒性試驗(yàn)方法可分為靜水式試驗(yàn)和流水式試驗(yàn)兩大類。四、其他方法用生物監(jiān)測水體污染程度和毒性的方法還有水生植物生產(chǎn)力的測定、生物體內(nèi)殘毒的測定、致突變試驗(yàn)等。三、水生生物毒性試驗(yàn)86.1.1濃縮系數(shù)（一）定義生物體內(nèi)某種元素或難分解的化合物的濃度同它所生存的環(huán)境中該物質(zhì)的濃度的比值，以表示生物濃縮的程度。（二）濃縮系數(shù)的影響因素6.1-1濃縮系數(shù)的影響因素

6.1.1濃縮系數(shù)9生物污染監(jiān)測的方法課件106.1.2生物濃縮，生物積累，生物放大

（一）生物濃縮

一、定義

生物機(jī)體從周圍環(huán)境中蓄積某種元素或（難分解化合物）使生物體內(nèi)該物質(zhì)濃度超過環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。

注：生物富集用濃縮系數(shù)表示。

湖水中：DDT:0.0006ppm,水生植物內(nèi)可達(dá)2.1ppm

二、形成

攝入量大于排除分解消除。6.1.2生物濃縮，生物積累，生物放大

（一）生物濃縮11（二）生物放大

一、定義

污染物濃度隨營養(yǎng)級的提高而逐步增大的現(xiàn)象叫生物放大。

（二）生物放大12二、因素不同物質(zhì)：Fe、Ba、Mn、Zn、Cd、As、Cr、Hg等。藤壺，沙蠶（大）；牡蠣；藍(lán)蟹最小

三、生物積累：污染物濃度不斷增大的現(xiàn)象（三）生物半衰期

定義：

由于新陳代謝作用，污染物在機(jī)體或器官內(nèi)的量減少到原有量的一半時所需要的時間，稱為生物半衰期：T1/2。

T1/2長的，中毒危險性大于T1/2小的；不同器官可以不同。例如:Hg在腦中T1/2長。

二、因素13

146.1.3生物污染的特點(diǎn)1.污染物在體內(nèi)濃度>環(huán)境濃度2.污染物在體內(nèi)毒性>環(huán)境中毒性（生物轉(zhuǎn)化的增毒）3.污染物在體內(nèi)濃度>環(huán)境中濃度4.污染物在體內(nèi)毒性<環(huán)境中毒性（生物轉(zhuǎn)化的減毒）5.污染物被生物降解或凈化（同時可造成生物濃縮，積累）6.生物體對污染物的敏感性和抗性6.1.3生物污染的特點(diǎn)156.1.4生物污染的途徑6.1.4生物污染的途徑166.1.5污染物在生物體內(nèi)的分布和蓄積（一）污染物在植物體內(nèi)的分布

污染物被植物吸收后，在植物體內(nèi)各部位的分布規(guī)律與吸收污染物的途徑、作物品種、污染物的性質(zhì)等因素有關(guān)。

從土壤和水體中吸收污染物的植物，一般分布規(guī)律和殘留含量的順序是：

根>莖>葉>穗>殼>種子（二）污染物在動物體內(nèi)的分布

動物吸收污染物質(zhì)后，主要通過血液和淋巴系統(tǒng)傳輸?shù)饺砀鹘M織發(fā)生危害。污染物性質(zhì)和進(jìn)入動物組織的類型不同，分布規(guī)律

6.1.5污染物在生物體內(nèi)的分布和蓄積17生物污染監(jiān)測的方法課件18（三）污染物在動物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化與排泄（三）污染物在動物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化與排泄196.2.1植物樣品的采集和制備1、植物樣品的采集2、植物樣品的制備（1）平均樣的獲得（2）四分法、切成塊的1/4－1/8混合（3）分析試樣的制備a.鮮樣b.風(fēng)干樣：60－70攝氏度低溫真空干燥箱中烘干（勻漿、小片）c.水分含量測定（100－105攝氏度烘干/真空干燥/低溫烘干3、分析結(jié)果的表示

6.2.1植物樣品的采集和制備206.2.2動物樣品的采集和制備

尿液、血液、毛發(fā)、指甲、臟器和組織、水產(chǎn)食品等。

6.2.2動物樣品的采集和制備216.3.1消解和灰化

測定生物樣品中的微量金屬和非金屬元素時，通常都要將其大量有機(jī)物基體分解，然后進(jìn)行測定，分解有機(jī)物的方法有濕法分解和干法灰化。（一）濕法分解

常用的消解試劑體系有：硝酸－高氯酸、硝酸－硫酸、硫酸－過氧化氫、硫酸－高錳酸鉀、硝酸－硫酸－五氧化二釩等。6.3.1消解和灰化22（二）灰化法

不使用或者少使用化學(xué)試劑，并可處理較大稱量的樣品，有利于提高測定微量元素的準(zhǔn)確度，但是因?yàn)榛一瘻囟纫话銥?50－550攝氏度，不宜處理測定易揮發(fā)組分的樣品。此外，灰化所用的時間也較長。（二）灰化法236.3.2提取和濃縮6.3.2提取和濃縮246.4.1生物污染監(jiān)測的意義1、較早發(fā)現(xiàn)污染，并初步判斷類型及程度（指示生物）2、能夠反映一個地區(qū)的污染歷史（生長年輪；體內(nèi)含量；毛發(fā)；指甲）3、.能夠綜合反映環(huán)境污染對生態(tài)系統(tǒng)的影響程度（綜合影響的對生物危害）4、保護(hù)生物，保護(hù)生態(tài)環(huán)境5、發(fā)現(xiàn)生物污染，防止對人類的食物污染，例如：甲基汞在魚中>>水中（上萬倍）。6、研究和預(yù)測環(huán)境污染與人類健康的關(guān)系6.4.1生物污染監(jiān)測的意義256.4.2

生物污染監(jiān)測的方法（一）利用生物受污染后傷害癥狀（二）取生物材料檢測

需要了解：1.污染物在植物體內(nèi)的分布2.污染物在動物體內(nèi)的分布3.選擇生物材料的依據(jù)

大氣污染時：大氣中極微量F在植物葉子中可達(dá)40－50ppm

6.4.2

生物污染監(jiān)測的方法26生物污染監(jiān)測的方法課件276.4-2氨指示生物--木芙蓉6.4-2氨指示生物--木芙蓉286.4-3

SO2監(jiān)測植物--矮牽牛6.4-3

SO2監(jiān)測植物--矮牽牛296.4.3常用的分析方法（一）光譜分析法

有可見-紫外分光光度法、紅外分光光度法、熒光分光光度法、原子吸收分光光度法、發(fā)射光譜分析法、X射線熒光分析法等。

圖6.4-4光譜分析法6.4.3常用的分析方法30生物污染監(jiān)測的方法課件31（二）色譜分析法

（二）色譜分析法32（三）電化學(xué)分析法

示波極譜法，陽極溶出伏安法等近代極譜技術(shù)可用于測定生物樣品中的農(nóng)藥殘留物和某些重金屬元素。（四）放射分析法

可用放射性同位素進(jìn)行示蹤模擬試驗(yàn)。用中子活化法測定含汞，鋅，銅等農(nóng)藥殘留物及某些有害金屬污染物，具有靈敏，特效，不破壞試樣等優(yōu)點(diǎn)。（五）聯(lián)合檢測技術(shù)

氣相色譜－質(zhì)譜（GC-MS），氣相色譜－傅立葉變換紅外光譜(GC-FTIR),液相色譜－質(zhì)譜（LC-MS）。（三）電化學(xué)分析法33擴(kuò)展內(nèi)容利用植物進(jìn)行環(huán)境修復(fù)的最新發(fā)展擴(kuò)展內(nèi)容34第六章環(huán)境污染生物監(jiān)測6.1.水質(zhì)污染生物監(jiān)測

水環(huán)境中存在著大量的水生生物群落，各類水生生物之間及水生生物與其賴以生存的環(huán)境之間存在著互相依存又互相制約的密切關(guān)系。當(dāng)水體受到污染而使水環(huán)境條件改變時，各種不同的水生生物由于對環(huán)境的要求和適應(yīng)能力不同而產(chǎn)生不同的反應(yīng)，因此可用水生生物來了解和判斷水體污染的類型、程度。第六章環(huán)境污染生物監(jiān)測35用水生生物來監(jiān)測研究水體污染狀況的方法較:

1.如生物群落法2.生產(chǎn)力測定法3.殘毒測定法4.急性毒性試驗(yàn)5.細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)等。用水生生物來監(jiān)測研究水體污染狀況的方法較:36一生物群落法（1）指示生物：生物群落中生活著各種水生生物，如浮游、著生生物、底棲動物、魚類和細(xì)菌等。群落結(jié)構(gòu)、種類和數(shù)量的變化能反映水質(zhì)狀況，稱之為指示生物。（2）監(jiān)測方法1.污水生物系統(tǒng)法按污染程度和自凈過程分為幾個互相連續(xù)的污染帶，每一帶生存著各自獨(dú)特的生物，據(jù)此評價水質(zhì)狀況。通常將其分為四個污染帶，即多污帶、α-中污帶、β-中污帶和寡污帶。各污染帶水體內(nèi)存在特有的生物種群。一生物群落法372.2.

生物指數(shù)法是指

運(yùn)用數(shù)學(xué)公式反映生物種群或群落結(jié)構(gòu)的變化，以評價環(huán)境質(zhì)量的數(shù)值。貝克生物指數(shù)（BI）=2nA+nBBI=0時，屬嚴(yán)重污染區(qū)域，BI=1-6時，為中等有機(jī)物污染區(qū)域，BI=10-40時，為清潔水區(qū)。2.2.生物指數(shù)法38二二、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法水的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)，在衛(wèi)生學(xué)上具有重要意義。實(shí)際工作中，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，來間接判斷水的衛(wèi)生學(xué)質(zhì)量。（1）水樣的采集:嚴(yán)格按無菌操作要求進(jìn)行，防止在運(yùn)輸過程中被污染，并應(yīng)迅速進(jìn)行檢驗(yàn)。二二、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法39（2）細(xì)菌總數(shù)的測定：細(xì)菌總數(shù)是指1mL水樣在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基中，于37℃經(jīng)24小時培養(yǎng)后，所生長的細(xì)菌菌落的總數(shù)。它是判斷飲用水、水源水、地表水等污染程度的標(biāo)志。其操作過程如下：1）滅菌；2）制備營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基；3）培養(yǎng)（二份平行樣，一份空白）；4）菌落計(jì)數(shù)。（3）總大腸菌群的測定：總大腸菌群是指那些能在35℃、48小時之內(nèi)使乳糖發(fā)酵產(chǎn)酸、產(chǎn)氣、需氧及兼性厭氧的、革蘭氏陰性的無芽孢桿菌，以每升水樣中所含有的大腸菌群的數(shù)目來表示。（2）細(xì)菌總數(shù)的測定：細(xì)菌總數(shù)是指1mL水樣在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基40總大腸菌群的檢驗(yàn)方法富有發(fā)酵法和濾膜法。發(fā)酵法可用于各種水樣（包括底泥），但操作繁瑣，費(fèi)時間。濾膜法操作簡便、快速，但不適用于渾濁水樣。Aa、多管發(fā)酵法是根據(jù)大腸菌群細(xì)菌能發(fā)酵乳糖、產(chǎn)酸產(chǎn)氣以及具備革蘭氏染色陰性、無芽孢呈桿狀等特性進(jìn)行檢驗(yàn)的。檢驗(yàn)程序如下：1)配備平板基；2）初步發(fā)酵試驗(yàn)；3）平板分離；4）復(fù)發(fā)酵試驗(yàn)；5）大腸菌群計(jì)數(shù)。

b、濾膜法總大腸菌群的檢驗(yàn)方法富有發(fā)酵法和濾膜法。發(fā)酵法可用于各種41三、水生生物毒性試驗(yàn)進(jìn)行水生生物毒性試驗(yàn)可用魚類、藻類等，其中以魚類毒性試驗(yàn)應(yīng)用較廣泛。魚類對水環(huán)境的變化反應(yīng)十分靈敏，當(dāng)水體中的污染物達(dá)到一定濃度或強(qiáng)度時就會引起一系列的中毒反應(yīng)。根據(jù)試驗(yàn)水所含毒物濃度的高低和暴露時間的長短，毒性試驗(yàn)可分為急性試驗(yàn)和慢性試驗(yàn)。毒性試驗(yàn)方法可分為靜水式試驗(yàn)和流水式試驗(yàn)兩大類。四、其他方法用生物監(jiān)測水體污染程度和毒性的方法還有水生植物生產(chǎn)力的測定、生物體內(nèi)殘毒的測定、致突變試驗(yàn)等。三、水生生物毒性試驗(yàn)426.1.1濃縮系數(shù)（一）定義生物體內(nèi)某種元素或難分解的化合物的濃度同它所生存的環(huán)境中該物質(zhì)的濃度的比值，以表示生物濃縮的程度。（二）濃縮系數(shù)的影響因素6.1-1濃縮系數(shù)的影響因素

6.1.1濃縮系數(shù)43生物污染監(jiān)測的方法課件446.1.2生物濃縮，生物積累，生物放大

（一）生物濃縮

一、定義

生物機(jī)體從周圍環(huán)境中蓄積某種元素或（難分解化合物）使生物體內(nèi)該物質(zhì)濃度超過環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。

注：生物富集用濃縮系數(shù)表示。

湖水中：DDT:0.0006ppm,水生植物內(nèi)可達(dá)2.1ppm

二、形成

攝入量大于排除分解消除。6.1.2生物濃縮，生物積累，生物放大

（一）生物濃縮45（二）生物放大

一、定義

污染物濃度隨營養(yǎng)級的提高而逐步增大的現(xiàn)象叫生物放大。

（二）生物放大46二、因素不同物質(zhì)：Fe、Ba、Mn、Zn、Cd、As、Cr、Hg等。藤壺，沙蠶（大）；牡蠣；藍(lán)蟹最小

三、生物積累：污染物濃度不斷增大的現(xiàn)象（三）生物半衰期

定義：

由于新陳代謝作用，污染物在機(jī)體或器官內(nèi)的量減少到原有量的一半時所需要的時間，稱為生物半衰期：T1/2。

T1/2長的，中毒危險性大于T1/2小的；不同器官可以不同。例如:Hg在腦中T1/2長。

二、因素47

486.1.3生物污染的特點(diǎn)1.污染物在體內(nèi)濃度>環(huán)境濃度2.污染物在體內(nèi)毒性>環(huán)境中毒性（生物轉(zhuǎn)化的增毒）3.污染物在體內(nèi)濃度>環(huán)境中濃度4.污染物在體內(nèi)毒性<環(huán)境中毒性（生物轉(zhuǎn)化的減毒）5.污染物被生物降解或凈化（同時可造成生物濃縮，積累）6.生物體對污染物的敏感性和抗性6.1.3生物污染的特點(diǎn)496.1.4生物污染的途徑6.1.4生物污染的途徑506.1.5污染物在生物體內(nèi)的分布和蓄積（一）污染物在植物體內(nèi)的分布

污染物被植物吸收后，在植物體內(nèi)各部位的分布規(guī)律與吸收污染物的途徑、作物品種、污染物的性質(zhì)等因素有關(guān)。

從土壤和水體中吸收污染物的植物，一般分布規(guī)律和殘留含量的順序是：

根>莖>葉>穗>殼>種子（二）污染物在動物體內(nèi)的分布

動物吸收污染物質(zhì)后，主要通過血液和淋巴系統(tǒng)傳輸?shù)饺砀鹘M織發(fā)生危害。污染物性質(zhì)和進(jìn)入動物組織的類型不同，分布規(guī)律

6.1.5污染物在生物體內(nèi)的分布和蓄積51生物污染監(jiān)測的方法課件52（三）污染物在動物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化與排泄（三）污染物在動物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化與排泄536.2.1植物樣品的采集和制備1、植物樣品的采集2、植物樣品的制備（1）平均樣的獲得（2）四分法、切成塊的1/4－1/8混合（3）分析試樣的制備a.鮮樣b.風(fēng)干樣：60－70攝氏度低溫真空干燥箱中烘干（勻漿、小片）c.水分含量測定（100－105攝氏度烘干/真空干燥/低溫烘干3、分析結(jié)果的表示

6.2.1植物樣品的采集和制備546.2.2動物樣品的采集和制備

尿液、血液、毛發(fā)、指甲、臟器和組織、水產(chǎn)食品等。

6.2.2動物樣品的采集和制備556.3.1消解和灰化

測定生物樣品中的微量金屬和非金屬元素時，通常都要將其大量有機(jī)物基體分解，然后進(jìn)行測定，分解有機(jī)物的方法有濕法分解和干法灰化。（一）濕法分解

常用的消解試劑體系有：硝酸－高氯酸、硝酸－硫酸、硫酸－過氧化氫、硫酸－高錳酸鉀、硝酸－硫酸－五氧化二釩等。6.3.1消解和灰化56（二）灰化法

不使用或者少使用化學(xué)試劑，并可處理較大稱量的樣品，有利于提高測定微量元素的準(zhǔn)確度，但是因?yàn)榛一瘻囟纫话銥?50－550攝氏度，不宜處理測定易揮發(fā)組分的樣品。此外，灰化所用的時間也較長。（二）灰化法576.3.2提取和濃縮6.3.2提取和濃縮586.4.1生物污染監(jiān)測的意