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1、目前在环境监测中，一般采用各种仪器和化学分析手段对污染物的种类和浓度可以比较快速而灵敏地分析测定出来，其中某些常规检验已经能够连续监测。但大部分测定项目或参数还需定期采样。因而只反映采样瞬时的污染物浓度，不能反映环境已经发生的变化。,环境监测中理化监测的不足,环境污染物的含量和其它环境条件改变的强度大小，是随时间而变化的。这些变化是因污染物的排放量不稳定而造成的。理化监测只能代表取样期间的概况。而生活于一定区域内的生物，能把一定时问内环境变化情况反映出来。,人类生产、生活所产生的污染物，成份极其复杂。理化监测只能获得各种成份的类别和含量，但不能确切说明对生物有机体的影响。而生物是接受综合作用，
2、不仅仅是个别组分的影响，所以生态监测能反映环境诸因子、多组分综合作用的结果，能阐明整个环境的情况。对符合排放标准的污染物，其长期影响环境的后果，更需要用生态监测来评价。,生物的一个重要特点是它能够通过各种方式从环境中富集某些元素。如水中DDT农药:水中浓度为0.000003mgL浮游生物（富集7.3万倍） 小鱼 (富集14.3万倍) 大鱼 （富集858万倍） 人食用这些水中生物后富集1000万倍。,以上过程，只有通过生态监测手段，通过食物链放大了的各营养级进行分析，才能对水体进行全面评价。,第八章 生态监测,第一节 生态监测的概述第二节 生态监测的基本方法,第一节 生态监测的概述,1、生态监测
3、的概念2、生态监测的特点和意义3、生态监测的基本要求4、生态监测的理论依据,1、生态监测的概念,生态监测 生态监测环境监测的组成部分；是利用各种技术测定和分析生命系统各层次对自然或人为作用的反应或反馈效应的综合表征来判断和评价这些干扰对环境的影响。 生态监测就是利用生命系统及其相互关系的变化反应做“仪器”来监测环境质量状况及其变化。,生物监测 利用生物个体、种群或群落的状况和变化及其对环境污染或变化所产生的反应，阐明环境污染状况，从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。,2、生态监测的特点和意义,（1）生态监测的特点能综合地反映环境质量状况 具有连续监测的功能具有多功能性 监测灵敏度高,例
4、1：0.29微克/升的马拉硫磷在48h内可以使隆腺蚤死亡。 例2：10-610-5mg/L的有机磷农药会使鱼脑中的乙酰胆碱酯酶的活性受到抑制，使鱼类中毒。,（2）生态监测的意义通过生态监测可揭示和评价各类生态系统在某一时间段的环境质量状况，为利用、改善和保护环境指出方向；生态监测侧重于研究人为干扰与生态环境变化的关系，从而为协调人与自然关系提供科学依据；通过生物监测可掌握对生态环境变化构成影响的各种主要干扰因素及每种因素的贡献，为受损生态系统的恢复和重建提出科学依据；生态监测可反馈各种干扰的综合信息，因此可依次对生态环境质量的变化趋势作出科学预测。,3、生态监测的基本要求,样本容量应满足统计学
5、要求 ；要定期、定点连续观测 ；综合分析 ；要有扎实的专业知识和严谨的科学态度,生态监测的基础生命与环境的统一性和协同进化 ；生态监测的可能性生物适应的相对性； 污染生态监测的依据生物的富集能力； 生态监测结果的可比性生命具有共同特征,4、生态监测的理论依据,5. 生态监测的原理,生物与环境之间相互依存、相互影响、协同进化。生物与环境相互补偿、协同发展是在自然界长期发展过程中形成的，生物的变化是某一区域内环境变化的一个组成部分，因此，生态学上个体、种群、群落和生态系统各组织层次的生物变化可以作为环境改变的指示和象征。,6、生态监测的局限性,不能像理化检测仪器那样迅速作出反应，它通常反映的只是各
6、监测点的相对污染或变化水平；外界各种因子容易影响生态监测结果和生物监测性能；生物生长发育、生理代谢状况等都制约着外干扰的作用；指示生物同一受害症状可由多种因素造成，增加了对监测结果判别的困难。,对水环境进行生物监测的主要目的:了解污染对水生生物的危害状况，判别和测定水体污染的类型和程度，为制定控制污染措施，使水环境生态系统保持平衡提供依据。,第二节 生态监测的基本方法,（一）水环境污染生物监测方法,采样断面和采样点的布设原则, 断面要有代表性 尽可能与化学监测断面相一致 考虑水环境的整体性、监测工作连续性和经济性,河流：根据长度，至少设上（对照）、中（污染）、下游（观察）三个断面；采样点数视水
7、面宽、水深、生物分布特点等确定。湖泊（水库）：入湖（库）区、中心区、出口区、最深水区、清洁区等处设监测断面。,生物监测主要方法,1、生物群落监测方法2、生物测试法3、细菌学检验法,1、生物群落监测方法,未受污染的环境水体中生活着多种多样的水生生物，这是长期自然发展的结果，也是生态系统保持相对平衡的标志。当水体受到污染后，水生生物的群落结构和个体数量就会发生变化，使自然生态平衡系统被破坏，最终结果是敏感生物消亡，抗性生物旺盛生长，群落结构单一，这是生物群落监测法的理论依据。,生物群落监测中的对象：水污染指示生物,浮游生物,着生生物附着于长期浸没水中的各种基质表面上的有机体群落。,底栖动物栖息在水
8、体底部淤泥内、石块或砾石表面及其间隙中的肉眼可见的水生无脊椎动物。,鱼类,微生物,浮游生物（原生动物、轮虫、枝角类和桡足类 ）,浮游生物藻类,（一）生物指数监测法（贝克生物指数 、贝克-津田生物指数 、生物种类多样性指数 、硅藻生物指数 ） （二）污水生物系统法 （三） PFU微型生物群落监测法（简称PFU法）,（一）生物指数法,生物指数法是指用数学公式反映生物群落结构变化，以评价环境质量。常用的有：（1）.贝克生物指数 生物指数（BI）2nA+nB, n-为底栖大型无脊椎动物的种类数， A-为敏感种类数， B-为耐污染种类数。当指数为0时属重污染区；当指数为1-6时属中等有机污染区；当指数为
9、10-40时属清洁水体；,（2）、贝克津田生物指数： 所有拟评价或监测的河段各种底栖大型无脊椎动物I=2A+B式中A为不耐污种数；B为耐污种数。 当BI20，为清洁水区；10BI20，为轻度污染水区；6BI10，为中等污染水区；0BI6，为严重污染水区 。（3）、污染生物指数颤蚓类的个体数量底栖动物个体数量100 当数值小于60%为良好水质，60%-80%为中等污染，大于80%为重污染。,（4）、硅藻生物指数,硅藻指数（2AB2C）100 （ABC ）式中：A不耐污染藻类的种类数；B广谱性藻类的种类数；C仅在污染水域才出现的藻类种类数。 硅藻指数050为多污带；硅藻指数50100为-中污带；硅
10、藻指数100150为-中污带；硅藻指数150200为轻污带。,（5）生物种类多样性指数,式中： 种类多样性指数； N单位面积样品中收集到的各类动物的总个数；ni单位面积样品中第i种动物的个数；S收集到的动物种类数。 动物种类越多，指数越大，水质越好；反之，种类越少，指数越小，水体污染越严重。威尔姆对美国十几条河流进行了调查，总结出指数与水样污染程度的关系如下： 值1.0：严重污染; 值1.03.0：中等污染； 值3.0：清洁,（二）污水生物系统 是1909年由科尔克威茨和马森提出，后又经许多学者不断完善的一种用于河流污染、尤其是有机污染的一种监测方法。这种方法的理论基础是，当河流受到污染后，在
11、污染源下游的一段流程里会发生自净过程，即随着河水污染程度的逐渐减轻，生物的种类组成也随之发生变化，在不同河段将出现不同的物种。根据生物种类组成将河流划分为多污带、-污染带、-污染带和寡污染带。各污染带都有各自的物理、化学和生物的特征 。亦可用群落中优势种群来划分污染带,多污带,中污带,中污带,寡污带,有机污染,1.多污带,（1）理化特征,水呈暗灰色，极浑浊，BOD很高（10-500mg/L），氧气极缺，水底沉积大量的悬浮物质。pH不稳定。,（2）生物特征,微生物：水细菌数量多，100万个/mL,植物：几乎没有，如果有的话，有少量的蓝藻,动物：以原生动物为主，主要为鞭毛虫和纤毛虫类，颤蚓类 、摇
12、蚊幼虫,（3）指示生物,主要有浮游球衣细菌、贝氏硫细菌、素衣藻、钟虫、颤蚓类，摇蚊幼虫等。,（a）素衣藻；（b）贝氏硫细菌；（c）摇坟幼虫；（d）颤蚯蚓,第六节 指示生物和污水生物系统,2.-中污带,（1）理化特征,水为灰色，BOD值仍相当高(5-10mg/L)，但是，除了还原作用之外，还有氧化作用。氧气仍然缺乏，为半嫌氧条件，并有硫化氢存在。pH不稳定。,（2）生物特征,微生物：以水细菌为主（10万个/mL）,植物：蓝藻、绿藻、硅藻,动物：出现吞食细菌的纤毛虫类和轮虫类,（3）指示生物,大颤藻、小颤藻、椎尾水轮虫、天蓝喇叭虫、栉虾、臂毛水轮虫等多种藻类和轮虫类,（a）大颤藻 ；（b）小颤藻；
13、（c）椎尾水轮虫 ；（d）栉虾,第六节 指示生物和污水生物系统,3. -中污带,（1）理化特征,氧化作用占优势，绿色植物大量出现。水中含氧量增高，氮的化合物呈铵盐、亚硝酸盐或硝酸盐。BOD下降(5mg/L)，pH稳定。,（2）生物特征,微生物：水细菌数量减少（10万个/mL）,植物：各种藻类,动物：轮虫类、贝类和各种昆虫、泥鳅、鲤鱼等鱼类,（3）指示生物,有多种藻类（如水花束丝藻，梭裸藻，短荆盘星藻类等），轮虫（如腔轮虫，双荆同尾轮虫，卵形鞍甲轮虫等），水溞（溞状水溞、大型水溞等），以及虫类（绿草履虫，鼻节毛虫，弹跳虫等）,（a）梭裸藻 （b）大型水溞 （c）绿草履,4. 寡污带,（1）理化特
14、征,自净作用已经完成，有机物已被完全氧化或矿化，为清洁水体。溶解氧丰富，硫化氢几乎不存在，水的pH值适于生物生存。污泥沉淀已矿质化。,（2）生物特征,微生物：水细菌少（100个/mL）,植物：水中藻类少，但着生藻类多，出现显花植物,动物：多种多样，有甲壳类、苔藓虫、水螅、各种鱼类、水生昆虫幼虫等。,（3）指示生物,多种鱼类、水生昆虫幼虫、田螺等。,表 污水系统的部分生物学、化学特征,（三）PFU（polyurethane foam unit）法,1、 PFU法的概念 PFU微型生物群落监测方法(以下简称PFU法)是应用泡沫塑料块作为人工基质收集水体中的微型生物群落，测定该群落结构与功能的各种参
15、数，以评价水质。2、基本原理 PFU法的原理是岛屿生物学原理，即原生动物集群过程实际上是集群速度随着种类上升而下降的过程，二者的交叉点就是种数的平衡点。达到平衡点的时间取决于环境条件。,其中 St-是t时间的种数， Seq -是平衡时的种数， G - 是群集速度常数 t90- 达到平衡90%所需要的时间,群集过程是根据MacArthurwilson岛屿区系平衡模型,如果环境受到污染影响，原来的平衡遭到破坏，这3个参数将发生改变。因此，利用微型生物在PFU上的群集过程中3个参数的变化，可以评价水质和监测水污染。,PFU微型生物群落参数的变化在不同的水质范围内具有不同的行为:,污染较轻的情况下，随着污染加重，集群速度G、平衡时的物种数Seq都会增大，达到90Seq的时间T90%将缩短。从生态学观点看，此时营养水平适合大多数原生动物的生长，因此，种类多，丰度也大；,但随着污染程度进一步加重，平衡时物种数Seq会减少，达到90Seq所需时间T90%将延长，集群速度G也减小。从生态学观点看，重污染和严重污染已超出大多数原生动物的耐受限度，在这恶劣的环境中，大多数种类不能耐受而消失。,
