第六章環(huán)境污染的生物監(jiān)測(cè)

第六章環(huán)境污染的生物監(jiān)測(cè)一、生物監(jiān)測(cè)的概念1977.4EEC、WHO、EPA組織的國(guó)際會(huì)議上提出。

生物監(jiān)測(cè)定義：利用生物分子、細(xì)胞、組織器官、個(gè)體、種群和群落等各層次對(duì)環(huán)境污染程度所產(chǎn)生的反應(yīng)來(lái)闡明環(huán)境狀況，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)。第一節(jié)概述2/3/20231二、化學(xué)儀器監(jiān)測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：速度快，準(zhǔn)確率高。缺點(diǎn)：有些儀器不能連續(xù)測(cè)定，只能測(cè)定單一污染物的污染狀況，不能反映多因子復(fù)合污染狀況。三、生物監(jiān)測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：1）經(jīng)濟(jì)、方便、可靠：價(jià)格低廉，不需購(gòu)置昂貴的精密儀器，不需繁瑣的儀器維修、保養(yǎng)等工作，可在大面積或較長(zhǎng)距離內(nèi)密集布點(diǎn)，甚至邊遠(yuǎn)地區(qū)也能布點(diǎn)。對(duì)污染物敏感的生物，其生理學(xué)和生態(tài)學(xué)的反應(yīng)能夠及時(shí)、靈敏地反映較低水平的環(huán)境污染，提供環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)時(shí)信息。2/3/202322）能反映出污染物的歷史變遷，提供環(huán)境變遷的證據(jù)。實(shí)踐證明，長(zhǎng)期生長(zhǎng)在污染環(huán)境中的抗性生物，能夠忠實(shí)地“記錄”污染的全過(guò)程。3）可綜合反映環(huán)境污染狀況，比化學(xué)儀器監(jiān)測(cè)更接近實(shí)際。這是任何物理、化學(xué)監(jiān)測(cè)所不能比擬的。缺點(diǎn)：精度不高，有時(shí)只能半定量；在不同自然條件下無(wú)可比性，季節(jié)上、地理上受到較大限制。2/3/20233四、生物監(jiān)測(cè)的作用生物監(jiān)測(cè)作為儀器監(jiān)測(cè)的一個(gè)助手，有助于全面了解污染情況，同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)污染物所產(chǎn)生的生態(tài)潛在危險(xiǎn)，為長(zhǎng)期評(píng)價(jià)環(huán)境提供依據(jù)，這是儀器監(jiān)測(cè)所不能做到的。生物監(jiān)測(cè)是作為化學(xué)、物理監(jiān)測(cè)的重要補(bǔ)充，能夠彌補(bǔ)化學(xué)、物理監(jiān)測(cè)的缺陷，但并非可以取代化學(xué)、物理監(jiān)測(cè)，如果沒(méi)有化學(xué)、物理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所提供的信息，生物的反應(yīng)就不能準(zhǔn)確地提供污染信息。2/3/20234五、生物監(jiān)測(cè)的分類2.按生物學(xué)層次：生態(tài)監(jiān)測(cè)（群落生態(tài)、個(gè)體生態(tài)）生物測(cè)試（急性、亞急性、慢性毒性測(cè)定）分子、生理、生化指標(biāo)

污染物在體內(nèi)的行為動(dòng)物監(jiān)測(cè)植物監(jiān)測(cè)（研究最多、應(yīng)用最廣）微生物監(jiān)測(cè)1.按生物種類2/3/20235在生物監(jiān)測(cè)的基本概念中，“指示生物”和“監(jiān)測(cè)生物”是兩個(gè)不同的概念。指示生物：是指對(duì)環(huán)境中的污染物能產(chǎn)生各種定性反應(yīng)，指示環(huán)境污染物的存在。監(jiān)測(cè)生物：不僅能夠反映污染物的存在，而且能夠反映污染物的量。監(jiān)測(cè)生物必然是指示生物，同時(shí)它還要回答環(huán)境中污染物多少的問(wèn)題。2/3/20236第二節(jié)大氣污染的生物監(jiān)測(cè)大氣污染的生物監(jiān)測(cè)：利用生物對(duì)大氣污染的異常反應(yīng)監(jiān)測(cè)大氣中有害物質(zhì)的成分和含量，了解大氣質(zhì)量狀況。一、大氣中主要污染物及其植物監(jiān)測(cè)有些植物對(duì)大氣污染極敏感，在污染物達(dá)到人和動(dòng)物的受害濃度之前，即顯示可覺(jué)察的受害癥狀，例如紫花苜蓿在SO2達(dá)0.3mg/L時(shí)就有明顯反應(yīng)。同時(shí)，植物本身的不可移動(dòng)性、便于管理等待征，使其成為重要的大氣污染監(jiān)測(cè)生物。2/3/20237受害癥狀——定性受害面積、輕重——定量監(jiān)測(cè)還可依據(jù)：

植物體的化學(xué)成分（如葉片污染物含量）對(duì)個(gè)體生理、生長(zhǎng)的影響（如生長(zhǎng)量、年輪等）生物的種類區(qū)系變化等（即種群、群落生物組成、分布等）根據(jù)典型癥狀1.監(jiān)測(cè)方法2/3/202382.大氣污染物進(jìn)入植物體的途徑1）氣態(tài)污染物：葉片氣孔吸收經(jīng)細(xì)胞間隙抵達(dá)導(dǎo)管運(yùn)轉(zhuǎn)到其它部位。如氣態(tài)氟化物主要通過(guò)氣孔進(jìn)入葉內(nèi)組織，首先溶解在細(xì)胞壁的水分中，一部分被葉內(nèi)細(xì)胞吸收，大部分則沿維管束組織運(yùn)輸，在葉尖葉緣積累，使葉尖葉緣組織壞死。2）顆粒污染物：擦傷葉面，阻擋陽(yáng)光影響光合作用大氣中的污染物降落到地面，進(jìn)入土壤以后，也可通過(guò)植物根系吸收到植物體內(nèi)，影響植物生長(zhǎng)發(fā)育。2/3/202393.大氣污染對(duì)植物的影響對(duì)植物影響較大的有害氣體是SO2、氟化物(HF)、氧化劑(O3、PAN)和乙烯(C2H4)。NOx毒性較小，Cl2、NH3等多屬事故性泄漏引起，危害范圍不大。1）對(duì)群落的影響：不同種群的集合體稱為生物群落，即植物群落是由不同的植物組成。在污染物長(zhǎng)期作用下，植物群落的組成會(huì)發(fā)生變化、一些敏感種減少或消失，而抗性強(qiáng)的耐污種保留甚至發(fā)展，因而植物群落的變化，本身就反映了環(huán)境質(zhì)量狀況的變化。2）對(duì)個(gè)體的影響：主要表現(xiàn)在個(gè)體生長(zhǎng)減慢，發(fā)育受阻，失綠發(fā)黃和早衰等癥狀。3）對(duì)組織器官的影響：葉組織壞死，葉面出現(xiàn)傷斑。各種污染物對(duì)葉片傷害的癥狀特征，就是大氣污染“傷害診斷”的主要依據(jù)。有的直接造成器官脫落。2/3/2023104.大氣污染對(duì)植物的一般傷害癥狀

1）臭氧(03)

植物受臭氧急性傷害后出現(xiàn)的初始典型癥狀為：葉面上出現(xiàn)密集的細(xì)小斑點(diǎn)，幾乎是均勻地分布在整個(gè)葉片上，并且其形狀、大小也比較規(guī)則、一致，顏色呈棕色或黃褐色。03傷害植物的一個(gè)共同特征，人們稱之為“點(diǎn)斑”，這種斑點(diǎn)呈銀灰色或褐色，隨著葉齡的增長(zhǎng)逐漸脫色，變成黃褐色或白色。這些斑點(diǎn)還會(huì)連成一片，變成大片的塊斑，致使葉片褪綠或脫落。一般中齡葉敏感，未伸展的幼葉和老葉有抗性。2/3/202311

2）過(guò)氧?；跛狨ヮ?PANs)

PAN誘發(fā)的早期癥狀是在葉背面出現(xiàn)水漬狀或亮斑。隨著傷害的加劇，氣孔附近的海綿葉肉細(xì)胞崩潰并為氣窩取代。結(jié)果使受害葉片的葉背面呈銀灰色，進(jìn)一步發(fā)展成古銅色。主要危害幼葉，此外，植物在黑暗中受PAN影響小。2/3/2023123）二氧化硫(SO2)

初始典型癥狀：失去光澤，出現(xiàn)呈暗綠色的水漬狀斑點(diǎn)，葉面微微有水滲出并起皺。癥狀繼續(xù)發(fā)展，成為比較明顯的失綠斑，呈灰綠色，然后逐漸失水干枯，直至出現(xiàn)顯著的壞死斑。壞死斑顏色以淺色為主。闊葉植物中典型急性中毒癥狀是葉脈間有不規(guī)則的壞死斑，斑點(diǎn)以灰白色和黃褐色居多。一般剛伸展的嫩葉易受害；中齡葉次之，老葉和未展開(kāi)的嫩葉抗性較強(qiáng)。針葉植物受二氧化硫傷害首先從針葉尖端開(kāi)始，逐漸向下發(fā)展，呈紅棕色或褐色。這些癥狀可以作為二氧化硫污染的證據(jù)。2/3/2023134）氟化物大氣氟污染主要是氟化氫(HF)，它的排放量、影響范圍都比SO2小些，但毒性很強(qiáng)?？諝庵泻琾pb級(jí)濃度氟化氫時(shí)，幾星期可使敏感植物受害。闊葉植物受氟傷害的典型癥狀是葉尖和葉緣壞死，傷害區(qū)和非傷害區(qū)之間有一條紅色或深紅色界線。氟污染容易危害正在伸展的幼嫩葉子或枝稍頂端，呈現(xiàn)枯死現(xiàn)象。2/3/2023145）二氧化氮NO2危害植物的癥狀是在葉脈之間和近葉緣處的組織顯示出不規(guī)則的白色成棕色的解體損傷?？傊参锓N類、環(huán)境條件、污染物的種類和濃度以及接觸時(shí)間和病蟲(chóng)害等等，都會(huì)影響污染物對(duì)植物傷害癥狀。而且常具有復(fù)合作用。幾種有害氣體對(duì)植物葉片傷害的典型癥狀如圖：2/3/2023152/3/2023162/3/202317污染物種類葉尖葉緣變黃至褐色葉脈間斑點(diǎn)葉表密生斑點(diǎn)葉背銀灰至古銅色HF

++

+

O3

+

++PAN+

++SO2

++

+

NO2+

+

+Cl2+

++

+H2SO4

++

+

+注：++常見(jiàn)，+有時(shí)可見(jiàn)2/3/2023185.大氣污染造成的植物傷害特點(diǎn)1）受害狀況與風(fēng)向密切相關(guān)：呈帶狀或扇形分布，受害程度：下風(fēng)向＞上風(fēng)向。2）受害程度與污染源關(guān)系密切：離源遠(yuǎn)，受害輕，面向源的枝葉易受害。3）受害程度與障礙物有很大關(guān)系：建筑物、土丘等背風(fēng)一側(cè)受害輕。4）受害程度與葉片成熟度有關(guān)：而霜凍一般嫩葉先受害，真菌、線蟲(chóng)、病毒：新老葉均受害，生理干旱：全株枯黃。2/3/202319（二）大氣污染的動(dòng)物監(jiān)測(cè)利用動(dòng)物監(jiān)測(cè)大氣污染雖不及植物那么普遍，但也能夠起到指示、監(jiān)測(cè)環(huán)境的作用。事實(shí)上，利用生物監(jiān)測(cè)環(huán)境污染是從動(dòng)物開(kāi)始的。金絲雀、金翅雀、老鼠、雞——探測(cè)礦井瓦斯鸚鵡——監(jiān)測(cè)制藥車(chē)間空氣中氰氫酸含量，以確保工人生命安全狗——經(jīng)訓(xùn)練可用來(lái)監(jiān)測(cè)煤氣管道漏氣和CO污染源美國(guó)多諾拉事件表明，對(duì)S02敏感度:金絲雀＞狗＞家禽日本有人利用鳥(niǎo)類與昆蟲(chóng)的分布來(lái)反映大氣質(zhì)量的變化；利用鳥(niǎo)類羽毛、骨骼中的重金屬含量監(jiān)測(cè)大氣中重金屬污染。蜜蜂是大氣污染最理想的監(jiān)測(cè)動(dòng)物。早在19世紀(jì)末就有科學(xué)家通過(guò)分析死蜂發(fā)現(xiàn)蜂受到砷、氟化物、鉛、汞等的污染。2/3/2023201960年加利福尼亞大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)臭氧、氟化物縮短了蜜蜂的壽命。1970年初，北美和歐洲的科學(xué)家開(kāi)始利用蜜蜂監(jiān)測(cè)大氣污染水平，評(píng)價(jià)大氣環(huán)境質(zhì)量。保加利亞一些礦區(qū)也用蜜蜂來(lái)監(jiān)測(cè)金屬污染物在大氣中的濃度。一個(gè)蜂巢：5萬(wàn)只、2.5平方英里、數(shù)百萬(wàn)株植物，分析花粉、花蜜和蜂體就能夠了解污染物種類及污染水平。

一個(gè)區(qū)域中動(dòng)物種群數(shù)量的變化也可監(jiān)測(cè)該地大氣污染狀況，如一些大型哺乳類、鳥(niǎo)類、昆蟲(chóng)等，特別對(duì)大氣污染敏感種類數(shù)量的變化很能夠說(shuō)明問(wèn)題。如果發(fā)現(xiàn)上述動(dòng)物遷離，不易直接接觸污染物的潛葉性昆蟲(chóng)、蟲(chóng)癭昆蟲(chóng)、體表有蠟質(zhì)的蚧類等數(shù)量增加，說(shuō)明該地區(qū)大氣污染嚴(yán)重，環(huán)境惡化。2/3/202321（三）大氣污染的微生物監(jiān)測(cè)微生物與環(huán)境污染關(guān)系密切，可利用微生物區(qū)系組成及數(shù)量變化監(jiān)測(cè)環(huán)境污染。

1.利用空氣中微生物的發(fā)生率監(jiān)測(cè)大氣污染凡是塵埃多的空氣，其中的微生物也多。因此，可利用大氣微生物種類數(shù)量及其分布可監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境質(zhì)量。周大石等(1994)研究了沈陽(yáng)市大氣微生物區(qū)系分布與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)郊區(qū)大氣中細(xì)菌數(shù)量明顯少于市區(qū)。大氣微生物數(shù)隨人群和車(chē)輛流動(dòng)的增加而增多。

2/3/2023222.利用病原微生物的致病性監(jiān)測(cè)大氣污染

許多大氣污染物具有殺菌作用，能夠改變微生物的種類區(qū)系及活性，改變微生物的數(shù)量、分布特征、代謝活動(dòng)、致病性及其他生理功能。借助對(duì)這些特征的調(diào)查、比較，可以估計(jì)當(dāng)?shù)氐目諝馕廴厩闆r。例如硫是一種非常有效的殺菌劑。在SO2污染嚴(yán)重的地區(qū)，許多菌屬的銹病和葉斑病真菌，根本不存在或受到抑制。在SO2

對(duì)植物僅僅造成中度傷害的地區(qū)，許多病害的發(fā)展也受到了抑制。

2/3/202323當(dāng)水體受到污染使水環(huán)境改變時(shí)，各種不同的水生生物由于對(duì)環(huán)境的要求和適應(yīng)能力不同而產(chǎn)生不同的反應(yīng)，人們就可根據(jù)這些反映判斷污染程度，這就是水生生物監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)。在用生物方法進(jìn)行水體監(jiān)測(cè)時(shí)，可以用魚(yú)、原生動(dòng)物、水生植物或微生物作監(jiān)測(cè)生物。第三節(jié)水污染的生物監(jiān)測(cè)一、水污染的植物監(jiān)測(cè)在水體污染的情況下，不僅水的物理和化學(xué)性質(zhì)有所變化，而且水中的生物種類組成、數(shù)量及特征也將發(fā)生變化，因此可用水生植被的組成變化監(jiān)測(cè)水體健康狀況。2/3/202324

水體受污染時(shí)，浮游植物種類和數(shù)量會(huì)明顯減少，且耐污種類將出現(xiàn)。若對(duì)它們的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查研究，就可對(duì)水體污染程度作出判斷。以滇池為例，水生植被與水體污染程度的關(guān)系如下：(1)嚴(yán)重污染：各種高等沉水植物全部死亡；(2)中度污染：敏感植物如海菜花、輪藻、石龍尾等消失，抗性強(qiáng)的如紅線草、狐尾藻等相當(dāng)繁茂；(3)輕度污染：敏感植物如海菜花、輪藻等漸趨消失，中等敏感植物和抗污植物均有生長(zhǎng)；(4)無(wú)污染：輪藻生長(zhǎng)茂盛，海菜花生長(zhǎng)正常，上述各類植物均能夠正常生長(zhǎng)。從上述結(jié)果可看出，海菜花、輪藻等敏感植物可用作監(jiān)測(cè)植物。2/3/202325二、水污染的動(dòng)物監(jiān)測(cè)

水污染指示動(dòng)物一般采用底棲動(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(chóng)等。它們個(gè)體大，在水中相對(duì)位移小、生命周期較長(zhǎng)，能夠反映環(huán)境污染特點(diǎn)，如顫蚓類、水蛭等。顫蚓類普遍出現(xiàn)于污染水體中，特別在嚴(yán)重有機(jī)污染水體中數(shù)量多、種類單純，可以用單位面積顫蚓數(shù)作為水體污染程度的指標(biāo)，如：顫蚓類＜100條／m2為未污染；顫蚓類100—999條／m2

屬輕污染；顫蚓類1000—5000條／m2屬中污染；顫蚓類＞5000條／m2

屬嚴(yán)重污染。

2/3/202326還可根據(jù)魚(yú)類形態(tài)結(jié)構(gòu)變化及生理生化指標(biāo)來(lái)監(jiān)測(cè)水體污染。監(jiān)測(cè)參數(shù)包括呼吸頻率變化，咳嗽反應(yīng)、耗氧量、運(yùn)動(dòng)類型、回避反應(yīng)、趨流性、游泳耐力、心跳速率和血液成分等。

重金屬污染也可以用動(dòng)物來(lái)指示。winner等(1980)調(diào)查了美國(guó)俄亥俄州受銅污染的兩條河流，嚴(yán)重污染河段以搖蚊幼蟲(chóng)占優(yōu)勢(shì)；中污染河段以石蠶及搖蚊蟲(chóng)為主；輕污染或清潔河段以蜉蝣與石蠶占優(yōu)勢(shì)。長(zhǎng)角石蠶只見(jiàn)于清潔水體。2/3/202327

三、水污染的微生物監(jiān)測(cè)有機(jī)污染物是微生物的良好生長(zhǎng)物質(zhì)，細(xì)菌總數(shù)愈多，說(shuō)明污染愈嚴(yán)重。清潔水體：水細(xì)菌幾十~幾百個(gè)/mL，自養(yǎng)型為主，常見(jiàn)種類有硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、鞘桿菌和含有光合色素的綠硫細(xì)菌、紫色細(xì)菌以及藍(lán)細(xì)菌等。中污染：水細(xì)菌幾萬(wàn)~幾十萬(wàn)個(gè)/mL。假單胞菌屬、柄桿菌屬、噬纖維菌屬、著色菌屬、綠菌屬、脫硫弧菌屆、甲烷桿菌屬等。重污染：水細(xì)菌幾千萬(wàn)至幾億個(gè)/mL，腐生型細(xì)菌、真菌為主。常見(jiàn)的細(xì)菌有變形桿菌、大腸桿菌、糞鏈球菌以及各種芽孢桿菌、弧菌等。真菌以水生藻狀菌為主，另外還有大量的酵母菌。飲用水：大腸桿菌＜3個(gè)/L2/3/202328發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測(cè)法：用于水體中重金屬、農(nóng)藥、除草劑、酚類化合物、氰化物等30多種污染物的監(jiān)測(cè)。如快速測(cè)定工業(yè)廢水綜合毒性、水體中氰化物濃度、污染水體生物毒性等。優(yōu)點(diǎn)：費(fèi)時(shí)少，敏感性好，操作簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確。發(fā)光細(xì)菌是一類非致病性細(xì)菌，在正常的生理?xiàng)l件下能發(fā)出400nm的藍(lán)綠色可見(jiàn)光，這種發(fā)光現(xiàn)象是細(xì)菌的新陳代謝過(guò)程。毒物具有抑光作用，毒物濃度與細(xì)菌發(fā)光強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)線性關(guān)系。凡能夠干擾或破壞發(fā)光細(xì)菌呼吸、生長(zhǎng)、新陳代謝等生理過(guò)程的任何有毒物質(zhì)都可以根據(jù)發(fā)光強(qiáng)度的變化監(jiān)測(cè)水體污染。2/3/202329遺傳毒物細(xì)菌監(jiān)測(cè)系統(tǒng)——SOS顯色反應(yīng)：80年代初建立，巳在環(huán)境污染物的致遺傳毒性監(jiān)測(cè)中廣泛應(yīng)用。其原理是，通過(guò)大腸桿菌液在致遺傳毒性因素作用后，根據(jù)最終產(chǎn)生的—D—半乳糖苷酶在液體分解底物鄰硝基——D—半乳糖苷所產(chǎn)生的黃色可溶性色素來(lái)進(jìn)行定量測(cè)定。通過(guò)檢測(cè)細(xì)胞的SOS反應(yīng)就可測(cè)定外源性化學(xué)物及物理因素是否具有遺傳毒性。該法速度快且可直接用于檢測(cè)成分復(fù)雜的混合物。2/3/202330第四節(jié)土壤污染的生物監(jiān)測(cè)一、土壤污染的植物監(jiān)測(cè)目前用于大氣、水體污染物監(jiān)測(cè)的植物種類較豐富，而用于土壤監(jiān)測(cè)的植物種較少。觀察植物根、莖、葉是否出現(xiàn)癥狀及癥狀表現(xiàn)程度等可監(jiān)測(cè)土壤污染。Cu、Ni、Co：抑制新根伸長(zhǎng)，形成獅子尾巴一樣的形狀。

Cu污染使大麥不能分蘗，長(zhǎng)到4-5片葉時(shí)就抽穗。Zn污染：引起洋蔥主根肥大和曲褶；Zn、Cu污染：使扁豆、紅小豆等的老葉組織變褐或死亡；一些無(wú)機(jī)農(nóng)藥使葉柄基部或葉片出現(xiàn)燒傷斑點(diǎn)或條紋，使幼嫩組織發(fā)生褐色焦斑等；有機(jī)農(nóng)藥污染嚴(yán)重使葉片相繼變黃或脫落，花座少，延遲結(jié)果，果變小或籽粒不飽滿等。2/3/2023312/3/202332二、土壤污染的動(dòng)物監(jiān)測(cè)土壤動(dòng)物是反映環(huán)境變化的敏感指示生物，當(dāng)某些環(huán)境因素的變化發(fā)展到一定限度時(shí)即會(huì)影響到土壤動(dòng)物的繁衍和生存，甚至死亡。研究表明：土壤動(dòng)物種類數(shù)量與污染物濃度呈顯著負(fù)相關(guān)。例如：蚯蚓對(duì)敵敵畏等農(nóng)藥污染極敏感，低劑量農(nóng)藥即可引起蚯蚓數(shù)量減少，因此可用作農(nóng)藥污染的監(jiān)測(cè)生物。如敵敵畏作用6h后某些個(gè)體環(huán)帶區(qū)充血腫脹，12h后呈暗紅色，活動(dòng)能力大大減弱，甚至呈現(xiàn)麻痹、組織潰瘍等病變。在高濃度時(shí)，24h后大部分死亡，36h已沒(méi)有活體。如蚯蚓身體卷曲、僵硬、縮短和腫大，體色變暗，體表受傷甚至死亡，表明土壤受到了DDT和有機(jī)氯化物的污染。

2/3/202333李忠武等(1999)研究了敵敵畏對(duì)土壤動(dòng)物群落的影響，結(jié)果表明，土壤動(dòng)物種類和個(gè)體數(shù)均隨農(nóng)藥的增加而呈明顯遞減趨勢(shì)，群落多樣性指數(shù)隨濃度升高而遞減。從種類看，共獲得76屬土壤動(dòng)物，在低濃度時(shí)有53屬，而高濃度時(shí)僅有26屬；從土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)量看，隨處理濃度的升高，土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)和密度均顯著降低。此外，蜱螨類和彈尾類為優(yōu)勢(shì)類群，可利用這兩個(gè)優(yōu)勢(shì)類群的群落結(jié)構(gòu)變化來(lái)監(jiān)測(cè)農(nóng)藥污染的情況。2/3/2023342/3/202335

三、土壤污染的微生物監(jiān)測(cè)污染物進(jìn)入土壤后首先受害的是土壤微生物，許多微生物對(duì)土壤中重金屬、農(nóng)藥等污染物較敏感。通過(guò)測(cè)定污染前后的微生物種類數(shù)量變化、微生物酶活性變化等可監(jiān)測(cè)土壤污染程度。如使用農(nóng)藥使敏感種減少，抗性種增加，微生物群落趨于單一化。例如：受五氯酚污染的土壤中能夠找到的菌種是具有耐受性的6種假單胞菌屬細(xì)菌；受三氯乙酸污染的土壤，真菌中只剩下青霉和曲霉。2/3/202336

不同農(nóng)藥引起微生物數(shù)量變化的情況是不完全相同的。例如，用5mg/L甲拌磷或特丁甲拌磷處理使土壤細(xì)菌數(shù)增加，而用椒菊酯處理則使細(xì)菌數(shù)減少。同一種農(nóng)藥對(duì)不同類群微生物的影響也不完全一致，如用3mg/L二嗪農(nóng)處理180d后細(xì)菌和真菌數(shù)沒(méi)有改變，而放線菌增加了300倍；用4mg／L阿拉特津處理，細(xì)菌總數(shù)與對(duì)照相比沒(méi)有明顯差異，但固氮菌增加了1倍，反硝化菌和纖維素分解菌則分別減少了80％和90％。試驗(yàn)結(jié)果表明，鎘、銅、鉛、鉻對(duì)大芽孢桿菌和枯草桿菌均有明顯的抑制作用，隨金屬濃度的升高，菌落數(shù)明顯減少。砷污染對(duì)幾種固氮菌、解磷細(xì)菌及纖維分解菌均具有抑制作用。纖維分解菌群的活性受重金屬和其他有毒元素的影響很大。

2/3/202337第五節(jié)環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)方法典型例子

一、利用生物典型受害癥狀監(jiān)測(cè)環(huán)境污染本法主要是通過(guò)肉眼觀察生物體受污染影響后發(fā)生的形態(tài)變化，如觀察植物葉片傷害癥狀、動(dòng)物器官畸形等。大氣污染：根據(jù)特定植物的典型癥狀(尤其是急性癥狀)可以指示大氣中某種污染物的存在。根據(jù)受害葉數(shù)、顏色深淺及傷斑大小與參比照片比較，可估計(jì)葉片受害程度和空氣中污染物的類型和含量。水污染：在根據(jù)形態(tài)結(jié)構(gòu)變化指標(biāo)來(lái)監(jiān)測(cè)水體污染時(shí)，最常見(jiàn)的生物材料是魚(yú)類。如果見(jiàn)到魚(yú)的體形變短變寬、背鰭頸部后方向上隆起，鰭條排列緊密，臀鰭基部上方的鱗片排列緊密，發(fā)生不規(guī)則錯(cuò)亂，側(cè)線不明顯或消失等，可認(rèn)為水體巳被嚴(yán)重污染。2/3/2023382/3/202339

二、利用生物體內(nèi)污染物及其代謝產(chǎn)物含量分析法監(jiān)測(cè)環(huán)境污染污染環(huán)境中的植物、動(dòng)物、微生物都能夠不同程度地吸收積累一些污染物、通過(guò)分析這些生物體內(nèi)的成分，可以監(jiān)測(cè)環(huán)境污染物的種類、水平等。1.分析低等附生植物體內(nèi)污染物含量地衣和苔蘚植物被大量用來(lái)指示和監(jiān)測(cè)大氣中重金屬、粉塵、SO2等污染。優(yōu)點(diǎn)：分布廣、敏感、反映客觀、不受土壤污染影響。2.分析高等植物葉片污染物含量大氣：植物體內(nèi)污染物含量與大氣中相應(yīng)的污染物濃度有很大相關(guān)性，并且它能夠反映較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)大氣中污染物的平均濃度。如用葉片中的含硫量和含氟量分別評(píng)價(jià)空氣中二氧化硫和氟化物的污染程度。2/3/202340利用上述原理，采集并且分析在不同地點(diǎn)生長(zhǎng)的同一種植物的葉片污染物含量，就可以繪制出該污染物濃度分布圖?？筛鶕?jù)含污量指數(shù)IPC對(duì)各點(diǎn)的空氣污染度進(jìn)行分級(jí)。

IPC＝Cm/Cc(Cm—采樣點(diǎn)葉片污染物含量,Cc—對(duì)照點(diǎn)葉片污染物含量)水體、土壤：分析生物體內(nèi)的某些成分，可了解污染狀況。分析可以是生物體整體，如魚(yú)類、貝類、蝦類等，也可是生物體的一部分、排泄物、嘔吐物等。

三、利用生物的生理、生化指標(biāo)監(jiān)測(cè)環(huán)境污染生物受污染時(shí)，某些生理生化指標(biāo)的變化，遠(yuǎn)比形態(tài)可見(jiàn)癥狀反應(yīng)靈敏、迅速，因此，更適宜用作環(huán)境監(jiān)測(cè)。2/3/202341Chorman(1976)總結(jié)了大氣污染中常見(jiàn)毒物對(duì)數(shù)十種酶的影響。所涉及的酶為相應(yīng)污染物的指示酶。以下3點(diǎn)具有普遍性：①NH3、NH4+

使植物的6—磷酸葡萄糖脫氫酶、蘋(píng)果酸脫氫酶和過(guò)氧化物酶活性升高；②過(guò)氧乙酰硝酸酯抑制6—磷酸葡萄糖脫氫酶和蘋(píng)果酸脫氫酶的活性；③植物對(duì)O3、SO2、SO32-、SO42-、NH3和NH4+都敏感，植物暴露在這些污染物中后，過(guò)氧化物酶活性都有所升高(程培樹(shù)，1981)

利用魚(yú)的生理代謝來(lái)監(jiān)測(cè)水污染的指標(biāo)有：呼吸頻率、呼吸代謝、滲透壓調(diào)節(jié)、攝食量與能量轉(zhuǎn)換率、抗病力、神經(jīng)內(nèi)分泌活動(dòng)等。

2/3/202342生化方面的指標(biāo)有：血液成分變化、血糖水平、酶活性變化、糖類、酯類代謝等。魚(yú)的血液對(duì)一些污染物很敏感，很適合于對(duì)水污染的監(jiān)測(cè)。例如，鉛中毒會(huì)加速紅細(xì)胞的沉降、增加不成熟紅細(xì)胞的數(shù)量、使一般紅細(xì)胞溶解和退化而導(dǎo)致溶血性貧血。因此，不成熟紅細(xì)胞的增加和溶血性貧血可作為水體中鉛污染的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。四、利用生物的細(xì)胞遺傳學(xué)指標(biāo)監(jiān)測(cè)環(huán)境污染細(xì)胞遺傳學(xué)是研究遺傳基因的傳遞者——染色體的行為、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、數(shù)目和組合，并進(jìn)一步闡明生物遺傳現(xiàn)象的科學(xué)。目前常采用細(xì)胞遺傳學(xué)的方法來(lái)篩選化學(xué)誘變因子，監(jiān)測(cè)環(huán)境中具有致癌、致畸、致突變的化學(xué)物質(zhì)。目前常采用的方法主要有：微核測(cè)定法、染色體畸變分析，姐妹染色體交換率，非預(yù)定DNA合成等。2/3/202343高等植物被認(rèn)為是進(jìn)行環(huán)境化學(xué)物質(zhì)的遺傳毒性效應(yīng)研究的極好材料。例如，紫露草和蠶豆非常適合作為檢測(cè)遺傳毒性物質(zhì)的材料，它對(duì)環(huán)境誘變因素很敏感。在動(dòng)物上常用蝌蚪腸細(xì)胞、小鼠外周血淋巴細(xì)胞、蟾蜍血液細(xì)胞等為材料，觀察細(xì)胞染色體畸變情況、微核率、UDS(非預(yù)定DNA合成)效應(yīng)等指標(biāo)來(lái)監(jiān)測(cè)大氣和水污染。1.微核監(jiān)測(cè)技術(shù)外源性誘變劑或物理誘變因素可以誘導(dǎo)生活細(xì)胞內(nèi)染色體發(fā)生斷裂、影響紡錘絲和中心粒的正常功能，造成有些染色體及其斷片在細(xì)胞分裂后期滯后，不能正常分配并整合到子細(xì)胞細(xì)胞核上，形成所謂的微核。在一定污染物濃度范圍內(nèi)，污染物與微核率有很好的劑量—效應(yīng)關(guān)系，而且靈敏度高，可靠性強(qiáng)。2/3/202344目前應(yīng)用最多的是紫露草微核技術(shù)和蠶豆根尖細(xì)胞微核技術(shù)。植物微核監(jiān)測(cè)技術(shù)是目前監(jiān)測(cè)環(huán)境污染物最有效的技術(shù)之一。具有成本低、效率高、可靠性好、周期短等特點(diǎn)，尤其對(duì)“三致”物質(zhì)監(jiān)測(cè)最有效，在我國(guó)目前已廣泛應(yīng)用于空氣、水體、土壤污染監(jiān)測(cè)等方面。現(xiàn)被列為常規(guī)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。動(dòng)物的微核測(cè)定技術(shù)常采用大、小鼠骨髓細(xì)胞和人的外周血淋巴細(xì)胞。測(cè)定方法簡(jiǎn)便、快捷，是衡量輻射損傷和化學(xué)損傷程度的較好標(biāo)準(zhǔn)之一。2.染色體畸變技術(shù)研究在物理和化學(xué)因素影響下，染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)的變化稱之為染色體畸變分析，染色體結(jié)構(gòu)的畸變包括染色體單體斷裂、雙著絲點(diǎn)染色體、染色體粉碎化、染色單體互換等；染色體畸變率越高，說(shuō)明污染越嚴(yán)重。2/3/2023453.非預(yù)定DNA合成(簡(jiǎn)稱UDS)技術(shù)UDS是研究損傷修復(fù)的重要指標(biāo)。紫外線、電離輻射，化學(xué)誘變劑和金屬離子均能誘導(dǎo)UDS的產(chǎn)生，UDS試驗(yàn)是在DNA水平上檢測(cè)化學(xué)物質(zhì)的損傷作用，現(xiàn)己廣泛用于致癌物質(zhì)的篩選和作為評(píng)價(jià)污染物遺傳毒性的指標(biāo)之一。具有靈敏度高、特異性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。五、利用生物群落結(jié)構(gòu)分析方法監(jiān)測(cè)環(huán)境污染環(huán)境污染的最終結(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。調(diào)查項(xiàng)目有種的總數(shù)、每個(gè)種的覆蓋度、