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1、第六章第六章 环境污染生物监测环境污染生物监测n n大部分理化分析项目只能反映采样瞬时的污染物大部分理化分析项目只能反映采样瞬时的污染物大部分理化分析项目只能反映采样瞬时的污染物大部分理化分析项目只能反映采样瞬时的污染物浓度，不能反映环境的变化过程。浓度，不能反映环境的变化过程。浓度，不能反映环境的变化过程。浓度，不能反映环境的变化过程。n n理化分析也不能直接反映污染物毒性效应。理化分析也不能直接反映污染物毒性效应。理化分析也不能直接反映污染物毒性效应。理化分析也不能直接反映污染物毒性效应。n n理化分析也难以反映复合污染条件下的毒性效应理化分析也难以反映复合污染条件下的毒性效应理化分析也难
2、以反映复合污染条件下的毒性效应理化分析也难以反映复合污染条件下的毒性效应环境监测中理化监测的不足：环境监测中理化监测的不足：环境监测中理化监测的不足：环境监测中理化监测的不足：生物监测：生物监测：利用生物的组分、个体、种群或利用生物的组分、个体、种群或群落在环境污染或环境变化时所产生的不同群落在环境污染或环境变化时所产生的不同级别的响应，从生物学的角度来反映环境污级别的响应，从生物学的角度来反映环境污染程度的方法。染程度的方法。生物监测的定义和方法生物监测的定义和方法生物污染监测生物污染监测：测定生物体内污染物水平。：测定生物体内污染物水平。生物监测生物监测生物监测生物监测理化监测理化监测理化
3、监测理化监测生物监测方法：生物监测方法：1. 生态（群落生态和个体生态生态（群落生态和个体生态 ）监测）监测2. 生物测试生物测试(毒性测定、致突变测定毒性测定、致突变测定) 3. 生物的生理、生化指标测定生物的生理、生化指标测定4. 生物体内污染物残留量测定生物体内污染物残留量测定生物监测的定义和方法生物监测的定义和方法生物监测定义n nBiological monitoring, or biomonitoring, is the use of biological responses to assess changes in the environment, generally chang
4、es due to anthropogenic causes.n nBiomonitoring is a scientific technique for assessing human exposures to natural and synthetic chemicals, based on sampling and analysis of an individuals tissues and fluids. 综合性综合性环境中的污染因素是相当复杂的，混合成分环境中的污染因素是相当复杂的，混合成分之间的相互作用使得环境中污染物对生物的影响大之间的相互作用使得环境中污染物对生物的影响大相径庭
5、，难以预测。孤立检测各种污染物对反应毒相径庭，难以预测。孤立检测各种污染物对反应毒性的意义不是很大。复合污染物的毒性及其对生物性的意义不是很大。复合污染物的毒性及其对生物的影响，不是个别因素简单加合，因此单纯的物理、的影响，不是个别因素简单加合，因此单纯的物理、化学分析不能说明问题，只有通过生物监测才能真化学分析不能说明问题，只有通过生物监测才能真正反映综合效应的结果。正反映综合效应的结果。生物监测的特点生物监测的特点累积性累积性对于微量污染物而言，物对于微量污染物而言，物理、化学方法无法实现有理、化学方法无法实现有效的监测。而利用生物食效的监测。而利用生物食物链中营养级的提高而在物链中营养级
6、的提高而在生物体内获得积累（生物生物体内获得积累（生物放大），则可以通过简单放大），则可以通过简单的标本采集进行分析和监的标本采集进行分析和监测。测。 利利用用生生物物食食物物链链营营养养积积累累原原理理，可可以以对对难难降降解解的的微微量量污污染染物物进进行行监监测测，并并严严格其排放标准。格其排放标准。连续性连续性环境污染是变化和环境污染是变化和连续的。一般物理、化学连续的。一般物理、化学监测手段相对只能反映取监测手段相对只能反映取样前后环境情况的，而生样前后环境情况的，而生物监测能更为全面地了解物监测能更为全面地了解污染物对环境造成的长期污染物对环境造成的长期效应。效应。例如：年轮解析法
7、能极为形象地分析历年环境条件的优劣。敏感性敏感性某某些些生生物物对对特特定定污污染染物物的的敏敏感感程程度度是是现现代代精精密密仪器也难以实现的。仪器也难以实现的。苔藓植物苔藓植物例如： 鱼类：10-6-10-5mg/L的有机磷能抑制鱼类脑中的乙酰胆碱酯酶的活性，使鱼类出现中毒现象。 某些植物在0.3ml/m3的含SO2空气中就会出现受害症状。经济性经济性生物监测技术和手段的经济性为开拓监测生物监测技术和手段的经济性为开拓监测面积和范围，实现点、站结合，构成经济、有效面积和范围，实现点、站结合，构成经济、有效实用的监测网络提供了可能。实用的监测网络提供了可能。生物监测的局限性n n局限性局限性
8、n n专一性差专一性差专一性差专一性差n n测量费时、困难测量费时、困难测量费时、困难测量费时、困难n n动物管理较困难动物管理较困难动物管理较困难动物管理较困难生物监测的几个概念1 1、指示生物指示生物 indicator organismindicator organism 对环境中已有的物质或入侵物质能产生各种反应或对环境中已有的物质或入侵物质能产生各种反应或反馈信息而被用来检测和评价该物种所处环境相对质量的反馈信息而被用来检测和评价该物种所处环境相对质量的生物。可以是与环境的污染程度相对应的生物生物。可以是与环境的污染程度相对应的生物( (抗性生物抗性生物),),也可以是对污染有高度敏
9、感性的生物也可以是对污染有高度敏感性的生物, ,还可以是中等敏感程还可以是中等敏感程度并出现可见伤害的生物。度并出现可见伤害的生物。 水生生物水生生物 清洁水环境：蜉蚴目稚虫、毛翅目稚虫清洁水环境：蜉蚴目稚虫、毛翅目稚虫 污染水环境：颤蚓类、食蚜蝇类幼虫污染水环境：颤蚓类、食蚜蝇类幼虫 植物植物 地衣地衣 - - 二氧化硫，二氧化硫，0.015-0.105ml/m0.015-0.105ml/m3 3 大多数苔藓大多数苔藓 - - 二氧化硫，二氧化硫，0.017ml/m0.017ml/m3 3 植物的叶面病斑植物的叶面病斑 - - 二氧化硫、臭氧等二氧化硫、臭氧等2 2、生物指数、生物指数 or
10、ganism indexorganism index 生生物物指指数数是是指指运运用用数数学学公公式式反反应应生生物物种种群群或群落结构的变化，以评价环境质量的数值。或群落结构的变化，以评价环境质量的数值。3 3、生物测试技术生物测试技术 bioassay techniquebioassay technique水生生物：水生生物：将水生生物置于试验条件下，改变原由生活环将水生生物置于试验条件下，改变原由生活环境，使其机能失常或死亡，并以此为指标同正常状态相比境，使其机能失常或死亡，并以此为指标同正常状态相比较，得知作用因子的质和量的效应。较，得知作用因子的质和量的效应。 测试指标：一定时间内半
11、数致死浓度测试指标：一定时间内半数致死浓度（LC50）、）、或者生或者生理、生化、行为（如回避反应）等指标。理、生化、行为（如回避反应）等指标。 植植物物：不不同同种种类类、年年龄龄、发发育育时时期期、生生长长状状态态和和环环境境条条件件（光光照照、温温度度、湿湿度度肥肥水水供供应应）下下，污污染染物物对对植植物物的的影影响响。以此为基础可以建立生物监测器。以此为基础可以建立生物监测器。A A biomarkerbiomarker, , or or biological biological marker, marker, generally generally refers refers t
12、o to a a measured measured characteristic characteristic which which may may be be used used as as an an indicator indicator of of some some biological state or condition.biological state or condition.4 4、生物标志物生物标志物 biomarkerbiomarker生物对环境变化的多层次反应n n基因n n大分子n n组织n n个体n n种群n n群落n n生态系统基因水平n n自然状态下，生物
13、基因在相当稳定的水平上发生自然状态下，生物基因在相当稳定的水平上发生自然状态下，生物基因在相当稳定的水平上发生自然状态下，生物基因在相当稳定的水平上发生遗传变异，生物在一定范围内对环境胁迫具有自遗传变异，生物在一定范围内对环境胁迫具有自遗传变异，生物在一定范围内对环境胁迫具有自遗传变异，生物在一定范围内对环境胁迫具有自我修复功能，但如果受到有毒有害化合物的污染，我修复功能，但如果受到有毒有害化合物的污染，我修复功能，但如果受到有毒有害化合物的污染，我修复功能，但如果受到有毒有害化合物的污染，基因发生突变的频率就会急剧增加，正常的基因基因发生突变的频率就会急剧增加，正常的基因基因发生突变的频率就
14、会急剧增加，正常的基因基因发生突变的频率就会急剧增加，正常的基因表达和遗传功能遭到破坏，无法进行正常的繁殖表达和遗传功能遭到破坏，无法进行正常的繁殖表达和遗传功能遭到破坏，无法进行正常的繁殖表达和遗传功能遭到破坏，无法进行正常的繁殖等。等。等。等。n n相关监测技术：相关监测技术：相关监测技术：相关监测技术：PCRPCR技术技术技术技术大分子水平n n生物对环境胁迫会产生复杂的生理生化反应，表生物对环境胁迫会产生复杂的生理生化反应，表生物对环境胁迫会产生复杂的生理生化反应，表生物对环境胁迫会产生复杂的生理生化反应，表现在基因表达失常，糖类、脂肪、蛋白质等大分现在基因表达失常，糖类、脂肪、蛋白质
15、等大分现在基因表达失常，糖类、脂肪、蛋白质等大分现在基因表达失常，糖类、脂肪、蛋白质等大分子代谢紊乱，生物酶功能遭损害，还会出现一些子代谢紊乱，生物酶功能遭损害，还会出现一些子代谢紊乱，生物酶功能遭损害，还会出现一些子代谢紊乱，生物酶功能遭损害，还会出现一些特异的化合物。特异的化合物。特异的化合物。特异的化合物。n n生物对一些环境污染物的特异反应是生物监测的生物对一些环境污染物的特异反应是生物监测的生物对一些环境污染物的特异反应是生物监测的生物对一些环境污染物的特异反应是生物监测的依据。依据。依据。依据。n n相关监测技术：相关监测技术：相关监测技术：相关监测技术：P450P450酶，自由基
16、，抗氧化系统酶，自由基，抗氧化系统酶，自由基，抗氧化系统酶，自由基，抗氧化系统个体水平n n生物个体对环境胁迫的反应包括生长发育异常，生物个体对环境胁迫的反应包括生长发育异常，生物个体对环境胁迫的反应包括生长发育异常，生物个体对环境胁迫的反应包括生长发育异常，形态变异、生殖功能低下甚至丧失，行为失常等。形态变异、生殖功能低下甚至丧失，行为失常等。形态变异、生殖功能低下甚至丧失，行为失常等。形态变异、生殖功能低下甚至丧失，行为失常等。n n生物监测方法：指示生物法生物监测方法：指示生物法生物监测方法：指示生物法生物监测方法：指示生物法 种群水平n n在严重的环境胁迫下，生物种群数量急剧减少乃在严
17、重的环境胁迫下，生物种群数量急剧减少乃在严重的环境胁迫下，生物种群数量急剧减少乃在严重的环境胁迫下，生物种群数量急剧减少乃至灭绝，大量个体出现生理生化、繁殖及行为的至灭绝，大量个体出现生理生化、繁殖及行为的至灭绝，大量个体出现生理生化、繁殖及行为的至灭绝，大量个体出现生理生化、繁殖及行为的异常，适应性丧失。异常，适应性丧失。异常，适应性丧失。异常，适应性丧失。n n生物监测湖泊富营养化的特征参数为藻类的种群生物监测湖泊富营养化的特征参数为藻类的种群生物监测湖泊富营养化的特征参数为藻类的种群生物监测湖泊富营养化的特征参数为藻类的种群和生物量变化和生物量变化和生物量变化和生物量变化群落及生态系统水
18、平n n某些对污染物有指示价值的生物种类的出现或消某些对污染物有指示价值的生物种类的出现或消某些对污染物有指示价值的生物种类的出现或消某些对污染物有指示价值的生物种类的出现或消失失失失. .n n群落中生物种类数在污染加重的条件下减少群落中生物种类数在污染加重的条件下减少群落中生物种类数在污染加重的条件下减少群落中生物种类数在污染加重的条件下减少, ,在水在水在水在水质较好的情况下增加质较好的情况下增加质较好的情况下增加质较好的情况下增加, ,但过于清洁的条件下由于食但过于清洁的条件下由于食但过于清洁的条件下由于食但过于清洁的条件下由于食物缺乏也会导致种类数减少物缺乏也会导致种类数减少物缺乏也
19、会导致种类数减少物缺乏也会导致种类数减少. .n n组成群落的个别种群变化组成群落的个别种群变化组成群落的个别种群变化组成群落的个别种群变化n n群落中种类组成比例的变化群落中种类组成比例的变化群落中种类组成比例的变化群落中种类组成比例的变化n n自养自养自养自养- -异养程度上的变化异养程度上的变化异养程度上的变化异养程度上的变化n n生产力的变化生产力的变化生产力的变化生产力的变化第二节第二节 空气污染生物监测空气污染生物监测 第三节第三节 生物污染监测生物污染监测第四节第四节 生态监测生态监测第一节第一节 水环境污染生物监测水环境污染生物监测 了解污染对水生生物的危害状况，判别和了解污染
20、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。措施，使水环境生态系统保持平衡提供依据。第一节第一节 水环境污染生物监测水环境污染生物监测采样断面和采样点的布设原则采样断面和采样点的布设原则 断面要有代表性断面要有代表性断面要有代表性断面要有代表性 尽可能与化学监测断面相一致尽可能与化学监测断面相一致尽可能与化学监测断面相一致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考虑水环境的整体性、监测工作连续性和经济性考虑水环境的整体性、监测工作连续性和经济性考虑水环境的整体性
21、、监测工作连续性和经济性 河流：根据长度，至少设上（对照）、中（污河流：根据长度，至少设上（对照）、中（污河流：根据长度，至少设上（对照）、中（污河流：根据长度，至少设上（对照）、中（污染）、下游（观察）三个断面；采样点数视水面宽、染）、下游（观察）三个断面；采样点数视水面宽、染）、下游（观察）三个断面；采样点数视水面宽、染）、下游（观察）三个断面；采样点数视水面宽、水深、生物分布特点等确定。水深、生物分布特点等确定。水深、生物分布特点等确定。水深、生物分布特点等确定。湖泊（水库）：入湖（库）区、中心区、出口湖泊（水库）：入湖（库）区、中心区、出口湖泊（水库）：入湖（库）区、中心区、出口湖泊（
22、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。区、最深水区、清洁区等处设监测断面。区、最深水区、清洁区等处设监测断面。区、最深水区、清洁区等处设监测断面。生物监测主要方法生物监测主要方法一、生物群落监测方法一、生物群落监测方法：群落水平：群落水平二、生物测试法二、生物测试法 ：个体水平：个体水平三、细菌学检验法三、细菌学检验法：种群水平：种群水平一、生物群落监测方法一、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
23、受到污染后，水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，最终结果是自然生态平衡系统被破坏，最终结果是敏感生物敏感生物消亡，抗性生物旺盛生长消亡，抗性生物旺盛生长，群落结构单一，这是，群落结构单一，这是生物群落监测法的理论依据。生物群落监测法的理论依据。 一、生物群落监测方法一、生物群落监测方法生物群落监测中的对象生物群落监测中的对象生物群落监测中的对象生物群落监测中的对象：水污染指示生物水污染指示生物水污染指示生物水污染指示生物浮游生物浮游生物浮游生物浮游生物着生生物着生生物着生生物着生
24、生物底栖动物底栖动物底栖动物底栖动物: :肉眼可见的水生无脊椎动物,体长超过2mm鱼类鱼类鱼类鱼类微生物微生物微生物微生物原生动物、轮虫、原生动物、轮虫、枝角类和桡足类枝角类和桡足类藻类藻类藻类藻类（一）生物指数监测法（一）生物指数监测法（二）污水生物系统法（二）污水生物系统法 （三）（三） PFU微型生物群落监测法微型生物群落监测法生物群落监测方法生物群落监测方法（一）生物指数监测法（一）生物指数监测法 生物指数（生物指数（BI）=2A+B式中：A、B分别为敏感底栖动物种类数和耐污底栖动物种类数。n贝克生物指数：贝克生物指数：采样点采样点n当当BI10时，为清洁水域；时，为清洁水域；BI为为
25、16时，为中等污染水时，为中等污染水域；域；BI=0时，为严重污染水域。时，为严重污染水域。n贝克津田生物指数：贝克津田生物指数：所有河段所有河段n 当当BI20，为清洁水区；，为清洁水区；10BI20，为轻度污染水，为轻度污染水区；区；6BI10，为中等污染水区；，为中等污染水区；0BI6，为严重污，为严重污染水区染水区 。1.1.贝克生物指数和贝克贝克生物指数和贝克- -津田生物指数津田生物指数2.2.生物种类多样性指数生物种类多样性指数 式中：式中： 种类多样性指数；种类多样性指数； N N单位面积样品中收集到的各类动物的总个数；单位面积样品中收集到的各类动物的总个数；n ni i单位面
26、积样品中第单位面积样品中第i i种动物的个数；种动物的个数；S S收集到的动物种类数。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：流进行了调查，总结出指数与水样污染程度的关系如下： 值值1.01.0：严重污染：严重污染; ; 值值1.01.03.03.0：中等污染；：中等污染； 值值3.03.0：清洁：清洁3.3.硅藻生物指数硅藻生物指数 硅藻指数硅藻指数= =式中：式中：A
27、A不耐污染藻类的种类数；不耐污染藻类的种类数；B B广谱性藻类的种类数；广谱性藻类的种类数；C C仅在污染水域才出现的藻类种类数。仅在污染水域才出现的藻类种类数。0 050:50:多污带多污带5050100:-100:-中污带中污带100100150:-150:-中污带中污带150150200:200:轻污带。轻污带。 （二）（二）污水生物系统法污水生物系统法 将受有机物污染的河流按照污染程度和自净过将受有机物污染的河流按照污染程度和自净过程，自上游向下游划分为四个相互连续的河段，即程，自上游向下游划分为四个相互连续的河段，即多污带段多污带段-中污带段中污带段-中污带段中污带段寡污带段寡污带段
28、每个带都有自己的物理、化学和生物学特征。每个带都有自己的物理、化学和生物学特征。根据这些特征进行判断。根据这些特征进行判断。 项目多污带-中污带-中污带寡污带化学过程还原和分解作用明显开始水和底泥里出现氧化作用氧化作用更强烈因氧化使无机化达到矿化阶段溶解氧没有或极微量少量较多很多BOD很高高较低低硫化氢的生成具有强烈的硫化氢臭味没有强烈硫化氢臭味无无水中有机物蛋白质、多肽等高分子物质大量存在高分子化合物分解产生氨基酸、氨等大部分有机物已完成无机化过程有机物全分解底泥常有黑色硫化铁存在，呈黑色硫化铁氧化成氢氧化铁，底泥不呈黑色有Fe2O3存在大部分氧化水中细菌大量存在，每毫升可达100万个以上细
29、菌较多，每毫升在10万个以上数量减少，每毫升在10万个以下数量少，每毫升在100个以下表表6.1 污水系统的部分生物学、化学特征污水系统的部分生物学、化学特征（三）（三）PFU微型生物群落监测法微型生物群落监测法 PFU法是以法是以聚氨酯泡沫塑料块聚氨酯泡沫塑料块（PFU）作为人工基质沉入）作为人工基质沉入水体中，经一定时间后，水体中大部分微型生物种类均可群集水体中，经一定时间后，水体中大部分微型生物种类均可群集到到PFU内，达到内，达到种数平衡种数平衡，通过观察和测定该群落结构与功能，通过观察和测定该群落结构与功能的各种参数来评价水质状况。的各种参数来评价水质状况。1969年由美国年由美国
30、Cairns 等人建立。国内自等人建立。国内自80年代开始将年代开始将这种方法用于污染水体的监测和评价。这种方法用于污染水体的监测和评价。 PFUPFU法的原理法的原理法的原理法的原理：岛屿生物学原理，即原生动物集群岛屿生物学原理，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，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。间取决于环境条件。 根据生态学根据生态学上的上的MacArthurWilson岛屿区域地岛屿区域地理平衡模型及微型生物在理平衡模型及微型生物在PFU上上群集
31、的过程，可求出群集的过程，可求出3 3个功能参数：个功能参数：n 平平衡时的物种数量衡时的物种数量Seq；n 群集曲线的斜率群集曲线的斜率(或称群集常数或称群集常数)G；n 达到达到90Seq所需要的时间所需要的时间T90。St：时间：时间t时的物种数量时的物种数量H: 污染水平污染水平应用应用应用应用PTUPTU法监测印染废水净化效果法监测印染废水净化效果法监测印染废水净化效果法监测印染废水净化效果PFUPFU微型生物群落参数的变化在不同的水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质范围内具有不同的行为: :污染较轻时：污染较轻时：集群速度集群速度G G、平衡时的物种数、平衡时
32、的物种数S Seqeq增大，达到增大，达到9090S Seqeq的时间的时间T T90%90%将缩短。将缩短。从生态学观点看，此时营养水平适合大多数原从生态学观点看，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；生动物的生长，因此，种类多，丰度也大；污染加重：污染加重：集群速度集群速度G G、平衡时物种数、平衡时物种数S Seqeq会减会减少，达到少，达到9090S Seqeq所需时间所需时间T T90%90%将延长。将延长。从生态学观点看，重污染和严重污染已超出大从生态学观点看，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，大多数原生动物的耐受限度，在这恶
33、劣的环境中，大多数种类不能耐受而消失。多数种类不能耐受而消失。利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生的利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生的反应或生理机能的变化，来评价水体污染状况，确反应或生理机能的变化，来评价水体污染状况，确定毒物安全浓度的方法称为定毒物安全浓度的方法称为生物测试法生物测试法。 二、生物测试法二、生物测试法 bioassay分分 类类 按水流方式：静水式和流水式按水流方式：静水式和流水式按按测试时间分类测试时间分类：急性试验和慢性试验：急性试验和慢性试验按按受试活体分类受试活体分类：水生生物和发光细菌等：水生生物和发光细菌等（一）水生生物毒性试验（一）水生生物毒性试验水生
34、生物毒性试验可用：水生生物毒性试验可用：水生生物毒性试验可用：水生生物毒性试验可用：鱼类、蚤类、藻类等，鱼类、蚤类、藻类等，鱼类、蚤类、藻类等，鱼类、蚤类、藻类等，其中鱼类毒性试验应用较广泛。其中鱼类毒性试验应用较广泛。其中鱼类毒性试验应用较广泛。其中鱼类毒性试验应用较广泛。金鱼金鱼绿藻绿藻褐藻褐藻蝴蝶鱼蝴蝶鱼斑马鱼斑马鱼斑马鱼斑马鱼大型大型大型大型溞溞溞溞静水式鱼类急性毒性试验静水式鱼类急性毒性试验供试鱼的选择和驯养供试鱼的选择和驯养 n n要选择无病、行动活泼、鱼鳍要选择无病、行动活泼、鱼鳍要选择无病、行动活泼、鱼鳍要选择无病、行动活泼、鱼鳍完整舒展、食欲和逆水性强、完整舒展、食欲和逆水性
35、强、完整舒展、食欲和逆水性强、完整舒展、食欲和逆水性强、体长（不包括尾部）约体长（不包括尾部）约体长（不包括尾部）约体长（不包括尾部）约3 cm3 cm的的的的同种和同龄的金鱼。同种和同龄的金鱼。同种和同龄的金鱼。同种和同龄的金鱼。n n选出的鱼必须先在与试验条件选出的鱼必须先在与试验条件选出的鱼必须先在与试验条件选出的鱼必须先在与试验条件相似的生活条件（温度、水质相似的生活条件（温度、水质相似的生活条件（温度、水质相似的生活条件（温度、水质等）下驯养等）下驯养等）下驯养等）下驯养7 d7 d以上；试验前以上；试验前以上；试验前以上；试验前一天停止喂食；如果在试验前一天停止喂食；如果在试验前一
36、天停止喂食；如果在试验前一天停止喂食；如果在试验前4 d4 d天内发生死亡现象或发病天内发生死亡现象或发病天内发生死亡现象或发病天内发生死亡现象或发病的鱼高于的鱼高于的鱼高于的鱼高于10%10%，则不能使用。，则不能使用。，则不能使用。，则不能使用。金鱼金鱼2 2金鱼金鱼1 1试验步骤试验步骤试验溶液浓度设计试验溶液浓度设计 确定试验溶液的浓度范围确定试验溶液的浓度范围 试验试验 记录不同时间的金鱼成活数记录不同时间的金鱼成活数 毒性判定毒性判定 计算半数忍受限度（计算半数忍受限度（TLmTLm） 预试验预试验( (探索性试验探索性试验) ) 通常选七个浓度通常选七个浓度(至少五个至少五个)
37、半数忍受限度（半数忍受限度（TLmTLm），即半数存活浓度。求），即半数存活浓度。求TLmTLm值的简便方法是将试验鱼存活半数以上和半数以值的简便方法是将试验鱼存活半数以上和半数以下的数据与相应试验液毒物（或污水）浓度绘于半下的数据与相应试验液毒物（或污水）浓度绘于半对数坐标纸上（对数坐标表示毒物浓度，算术坐标对数坐标纸上（对数坐标表示毒物浓度，算术坐标表示存活率），用直线内插法求出。表示存活率），用直线内插法求出。表表6.2 某毒物某毒物实验结果果毒物浓度 / (mgL-1)每组鱼数/ 尾试验鱼成活数24 h48 h96 h10.07.55.64.23.22.4对照组101010101010
38、10038910101000279101000127910安全浓度=安全浓度=48TLm0.1图6.2 用直线内插法求TLm点击此处观看：点击此处观看：“金鱼毒性实验金鱼毒性实验”n溞溞类属枝角类小型浮游甲壳动物，是鱼类良好的类属枝角类小型浮游甲壳动物，是鱼类良好的天然饵料，对许多毒物，特别是重金属天然饵料，对许多毒物，特别是重金属溞溞比鱼类比鱼类更敏感，是一种很好的试验生物。更敏感，是一种很好的试验生物。n试验方法：急性毒性，试验方法：急性毒性，LC50 慢性毒性慢性毒性（二）（二）溞溞类的毒性试验类的毒性试验DaphniaDaphniaDaphnia toximeterAlgae toxi
39、meterFish toximeter（三）发光细菌法（三）发光细菌法发光细菌是一类能自发发光的细菌，其发光机制发光细菌是一类能自发发光的细菌，其发光机制是由于菌体内有一种荧光素酶，通过酶催化不饱和脂是由于菌体内有一种荧光素酶，通过酶催化不饱和脂肪酸反应，而向外界辐射蓝绿色的荧光肪酸反应，而向外界辐射蓝绿色的荧光当发光细菌与水样毒性组分接触时，可影响或干当发光细菌与水样毒性组分接触时，可影响或干扰细菌的新陈代谢，使细菌的发光强度下降或熄灭。扰细菌的新陈代谢，使细菌的发光强度下降或熄灭。在一定毒物浓度范围内，有毒物质浓度与发光强度呈在一定毒物浓度范围内，有毒物质浓度与发光强度呈负相关线性关系。负
40、相关线性关系。发光菌易培养、增殖速度快、发光易受外界环发光菌易培养、增殖速度快、发光易受外界环境的影响且反应迅速、灵敏。境的影响且反应迅速、灵敏。1.1.水生植物生产力的测定水生植物生产力的测定水生植物中叶绿素含量、水生植物中叶绿素含量、光合作用能力、固氮能力等指光合作用能力、固氮能力等指标的变化。标的变化。 2.2.致诱变物质监测致诱变物质监测其检测方法有：其检测方法有：n微核测定微核测定n艾姆斯（艾姆斯（AmesAmes）试验）试验n染色体畸变试验染色体畸变试验 （四）其他生物测试法（四）其他生物测试法叶绿素a的测定：叶绿素a是植物光合作中的重要光合色素。通过测定小体中浮游植物叶绿素a，可
41、掌握水体的初级生产力的情况。在环境监测中，可将叶绿素a含量作为湖泊富营养化的指标之一。三、细菌学检验法三、细菌学检验法在实际工作中，经常以检验细菌总数，特别是检验作为在实际工作中，经常以检验细菌总数，特别是检验作为粪便污染的指示细菌，如粪便污染的指示细菌，如总大肠菌群总大肠菌群、粪大肠菌群粪大肠菌群、粪链球粪链球菌、肠道病毒菌、肠道病毒等，来间接判断水的卫生学质量。等，来间接判断水的卫生学质量。细菌总数细菌总数: 1ml水样在营养琼脂培养基中于水样在营养琼脂培养基中于37度度24h后，后，所生长的细菌菌落（所生长的细菌菌落（CFU）总数。）总数。总大肠菌群总大肠菌群(coliform)：在：在
42、35度度48h之内使乳糖发酵产酸、之内使乳糖发酵产酸、产气、需氧及兼性厌氧的、革兰氏阴性的无芽孢杆菌，以每产气、需氧及兼性厌氧的、革兰氏阴性的无芽孢杆菌，以每升水所含的大肠菌群数目表示。升水所含的大肠菌群数目表示。粪大肠菌群（粪大肠菌群（fecal coliform）：）：总大肠菌群的一部分，总大肠菌群的一部分，与测总大肠菌群不同之处在于将培养温度提高到与测总大肠菌群不同之处在于将培养温度提高到44.5度。度。第二节第二节 空气污染生物监测空气污染生物监测n n大气污染的生物监测是利用生物对存在于大气污染的生物监测是利用生物对存在于大气中的污染物的反应，监测有害气体的大气中的污染物的反应，监测
43、有害气体的成分和含量，以确定大气的环境质量水平。成分和含量，以确定大气的环境质量水平。利用植物利用植物利用植物利用植物利用动物利用动物利用动物利用动物利用微生物利用微生物利用微生物利用微生物指示植物及其受害症状指示植物及其受害症状n植物对大气污染的反应敏感性强，加上本身位置的固定，植物对大气污染的反应敏感性强，加上本身位置的固定，便于监测与管理，大气污染的生物监测主要是利用植物进便于监测与管理，大气污染的生物监测主要是利用植物进行监测。行监测。n n对大气污染反应灵敏，用以指示和反映大气污染状况的植对大气污染反应灵敏，用以指示和反映大气污染状况的植对大气污染反应灵敏，用以指示和反映大气污染状况
44、的植对大气污染反应灵敏，用以指示和反映大气污染状况的植物，称为物，称为物，称为物，称为大气污染的指示植物大气污染的指示植物大气污染的指示植物大气污染的指示植物。n n空气污染物一般通过叶面上的气孔或孔隙进入植物体内，空气污染物一般通过叶面上的气孔或孔隙进入植物体内，空气污染物一般通过叶面上的气孔或孔隙进入植物体内，空气污染物一般通过叶面上的气孔或孔隙进入植物体内，侵袭细胞组织，并发生一系列生化反应，从而使植物组织侵袭细胞组织，并发生一系列生化反应，从而使植物组织侵袭细胞组织，并发生一系列生化反应，从而使植物组织侵袭细胞组织，并发生一系列生化反应，从而使植物组织遭受破坏，呈现受害症状。遭受破坏，
45、呈现受害症状。遭受破坏，呈现受害症状。遭受破坏，呈现受害症状。n n叶绿素被破坏叶绿素被破坏叶绿素被破坏叶绿素被破坏n n细胞组织脱水细胞组织脱水细胞组织脱水细胞组织脱水n n叶面失去光泽，出现斑点，叶面失去光泽，出现斑点，叶面失去光泽，出现斑点，叶面失去光泽，出现斑点，n n叶片脱落，甚至全株枯死叶片脱落，甚至全株枯死叶片脱落，甚至全株枯死叶片脱落，甚至全株枯死1.1.1.1.二氧化硫指示植物二氧化硫指示植物堇菜堇菜堇菜堇菜苔藓苔藓苔藓苔藓白蜡树白蜡树白蜡树白蜡树云杉云杉云杉云杉地衣地衣地衣地衣棉花棉花棉花棉花白杨白杨白杨白杨图图图图6.3 6.3 部分二氧化硫指示植物部分二氧化硫指示植物部
46、分二氧化硫指示植物部分二氧化硫指示植物2.光化学氧化物指示植物光化学氧化物指示植物矮牵牛花矮牵牛花矮牵牛花矮牵牛花葡萄葡萄葡萄葡萄菠菜菠菜菠菜菠菜黄瓜黄瓜黄瓜黄瓜马铃薯马铃薯马铃薯马铃薯洋葱洋葱洋葱洋葱图图6.4 O3的指示植物的指示植物雪松雪松雪松雪松葡萄葡萄葡萄葡萄金钱草金钱草金钱草金钱草杏树杏树杏树杏树慈竹慈竹慈竹慈竹郁金香郁金香郁金香郁金香图图图图6.5 6.5 氟化物的指示植物氟化物的指示植物氟化物的指示植物氟化物的指示植物3.氟化物指示植物氟化物指示植物4.乙烯的指示植物乙烯的指示植物万寿菊万寿菊万寿菊万寿菊皂荚树皂荚树皂荚树皂荚树黄瓜黄瓜黄瓜黄瓜番茄番茄番茄番茄兰花兰花兰花兰花图
47、图图图6.6 6.6 乙烯的指示植物乙烯的指示植物乙烯的指示植物乙烯的指示植物5.5.氮氧化物指示植物氮氧化物指示植物向日葵向日葵向日葵向日葵菠菜菠菜菠菜菠菜秋海棠秋海棠秋海棠秋海棠番茄番茄番茄番茄烟草烟草烟草烟草图图图图6.7 6.7 氮氧化物指示植物氮氧化物指示植物氮氧化物指示植物氮氧化物指示植物（二）监测方法（二）监测方法1.1.1.1.栽培指示植物监测法栽培指示植物监测法栽培指示植物监测法栽培指示植物监测法先将指示植物在没有污染的环境中盆栽或地栽先将指示植物在没有污染的环境中盆栽或地栽先将指示植物在没有污染的环境中盆栽或地栽先将指示植物在没有污染的环境中盆栽或地栽培植，待生长到适宜大小
48、时，移至监测点观察它们培植，待生长到适宜大小时，移至监测点观察它们培植，待生长到适宜大小时，移至监测点观察它们培植，待生长到适宜大小时，移至监测点观察它们的受害症状和程度。的受害症状和程度。的受害症状和程度。的受害症状和程度。 图图6.8 植物监测器示意图植物监测器示意图1.气泵；气泵；2.针型阀；针型阀；3.流量计；流量计；4.活性活性炭净化器；炭净化器；5.盆栽指示植物盆栽指示植物2 2 2 2、植物群落监测法、植物群落监测法、植物群落监测法、植物群落监测法 先通过调查和试验，确定群落中不同种植物对污先通过调查和试验，确定群落中不同种植物对污先通过调查和试验，确定群落中不同种植物对污先通过
49、调查和试验，确定群落中不同种植物对污染物的抗性等级，将其分为染物的抗性等级，将其分为染物的抗性等级，将其分为染物的抗性等级，将其分为敏感敏感敏感敏感、抗性、抗性、抗性、抗性中等中等中等中等和抗性和抗性和抗性和抗性强强强强三类。根据抗性植物的反映来监测污染。三类。根据抗性植物的反映来监测污染。三类。根据抗性植物的反映来监测污染。三类。根据抗性植物的反映来监测污染。植植 物物受受 害害 情情 况况悬铃木、加拿大白木、加拿大白杨桧柏、桧柏、丝瓜瓜向日葵、葱、玉米、菊、向日葵、葱、玉米、菊、牵牛花、牛花、月季、月季、蔷薇、枸杞、香椿、薇、枸杞、香椿、乌柏柏葡萄、金葡萄、金银花、枸花、枸树、马齿苋广玉广
50、玉兰、大叶黄、大叶黄杨、栀子花、腊梅子花、腊梅80100%叶片受害，甚至脱落叶片受害，甚至脱落叶片有明叶片有明显大大块伤斑，部分植株枯死斑，部分植株枯死50%左右叶面左右叶面积受害，叶片脉受害，叶片脉间有点、有点、块状状伤斑斑30%左右叶面左右叶面积受害，叶脉受害，叶脉间有有轻度点、度点、块状状伤斑斑10%左右叶面左右叶面积受害，叶片上有受害，叶片上有轻度点状斑度点状斑无明无明显症状症状表表6.3 排放排放SO2的某化工厂附近植物群落受害情况的某化工厂附近植物群落受害情况二、利用动物监测二、利用动物监测（一）利用动物个体的异常反应（一）利用动物个体的异常反应 对矿井内瓦斯毒气敏感的动物对矿井内
51、瓦斯毒气敏感的动物 金丝雀 金翅雀 鸡老鼠图图图图6.9 6.9 对矿井内瓦斯毒气敏感的动物对矿井内瓦斯毒气敏感的动物对矿井内瓦斯毒气敏感的动物对矿井内瓦斯毒气敏感的动物对对SO2敏感的敏感的动物动物敏感性水平：敏感性水平：本鸟最高本鸟最高俺狗狗第二俺狗狗第二耐受力最好的当属我们家禽了耐受力最好的当属我们家禽了金丝雀金丝雀狗狗家禽家禽图图图图6.10 6.10 对对对对SOSO2 2敏感的动物敏感的动物敏感的动物敏感的动物（二）利用动物种群数量的变化 受不了啦，快跑吧！受不了啦，快跑吧！受不了啦，快跑吧！受不了啦，快跑吧！大型哺乳动物、鸟类、昆虫等迁移 图图图图6.11 6.11 大型哺乳动物
52、、鸟类不堪忍受空气污染而迁往别处大型哺乳动物、鸟类不堪忍受空气污染而迁往别处大型哺乳动物、鸟类不堪忍受空气污染而迁往别处大型哺乳动物、鸟类不堪忍受空气污染而迁往别处不易直接接触污染物的潜叶性昆虫、虫瘿昆虫、不易直接接触污染物的潜叶性昆虫、虫瘿昆虫、不易直接接触污染物的潜叶性昆虫、虫瘿昆虫、不易直接接触污染物的潜叶性昆虫、虫瘿昆虫、体表有蜡质的蚧类增加，图体表有蜡质的蚧类增加，图体表有蜡质的蚧类增加，图体表有蜡质的蚧类增加，图6.126.126.126.12为部分该类昆虫。为部分该类昆虫。为部分该类昆虫。为部分该类昆虫。潜叶蛾 瘿蚊 红蜡蚧 图图图图6.12 6.12 部分昆虫和蚧类部分昆虫和蚧
53、类部分昆虫和蚧类部分昆虫和蚧类三、利用微生物监测三、利用微生物监测 空气微生物是空气污染的重要因子，它与气溶空气微生物是空气污染的重要因子，它与气溶胶、颗粒物等媒体一起散布并污染环境、左右疾病胶、颗粒物等媒体一起散布并污染环境、左右疾病发生与传播，监测空气微生物状况是掌握其活动和发生与传播，监测空气微生物状况是掌握其活动和作用的必要前提。作用的必要前提。n 室内空气微生物监测：室内空气微生物监测：某医院的空气微生物监测某医院的空气微生物监测163份标本，合格份标本，合格88份，合格率仅份，合格率仅54；表明空气微生物的污染与医院；表明空气微生物的污染与医院感染密切相关，加强消毒隔离措施、合理使
54、用抗生感染密切相关，加强消毒隔离措施、合理使用抗生素，控制医院感染是十分重要的。素，控制医院感染是十分重要的。n 室外空气微生物监测：室外空气微生物监测：n辽宁省某市空气中微生物区系分布与环境质量关辽宁省某市空气中微生物区系分布与环境质量关系研究表明：空气中微生物的数量随着人群和车系研究表明：空气中微生物的数量随着人群和车辆流动的增加而增多，繁华的中街微生物数量最辆流动的增加而增多，繁华的中街微生物数量最多，其次是交通路口，居民小区；郊区某公园和多，其次是交通路口，居民小区；郊区某公园和农村空气中细菌最少。农村空气中细菌最少。n20012001和和20022002年山东省某海滨城市空气微生物监
55、测年山东省某海滨城市空气微生物监测发现：该市空气微生物检出率高，空气处于微生发现：该市空气微生物检出率高，空气处于微生物中度污染状态。其中东部、居住区空气污染较物中度污染状态。其中东部、居住区空气污染较重，南部、西部和风景游览区空气污染较轻。滨重，南部、西部和风景游览区空气污染较轻。滨海区空气陆源细菌少于内陆区，真菌却较多。滨海区空气陆源细菌少于内陆区，真菌却较多。滨海与内陆区空气微生物含量相近，滨海区空气陆海与内陆区空气微生物含量相近，滨海区空气陆源微生物增多，意味两区空气污染有趋同现象。源微生物增多，意味两区空气污染有趋同现象。第三节第三节 生物污染监测生物污染监测n生物污染监测就是应用各
56、种检测手段测定生物体生物污染监测就是应用各种检测手段测定生物体内的有害物质，以便及时掌握被污染的程度。内的有害物质，以便及时掌握被污染的程度。n生物污染监测的步骤：生物污染监测的步骤：生物样品的采集 预处理 污染物的测定 生物样品制备 一、生物对污染物的吸收及在体内分布一、生物对污染物的吸收及在体内分布 (一一) 植物对污染物的吸收植物对污染物的吸收 及在体内分布及在体内分布n空气污染物主要通过粘附、空气污染物主要通过粘附、从叶片气孔或茎部皮孔侵入从叶片气孔或茎部皮孔侵入方式进入植物体；方式进入植物体；n植物通过根系从土壤或水体植物通过根系从土壤或水体中吸收水溶态污染物。中吸收水溶态污染物。
57、氟化物、农药等氟化物、农药等 污染物污染物 图图图图6.13 6.13 植物对气态污染物的吸收植物对气态污染物的吸收植物对气态污染物的吸收植物对气态污染物的吸收图图图图6.14 6.14 植物从土壤或水体中吸收污染物植物从土壤或水体中吸收污染物植物从土壤或水体中吸收污染物植物从土壤或水体中吸收污染物植物内污染物的分布见表植物内污染物的分布见表植物内污染物的分布见表植物内污染物的分布见表6.46.4和表和表和表和表6.56.5。植株部位放射性计数/(脉冲min-1g干样-1)含镉量/(gg干样-1)分配百分数/%不同部位合计地上部位叶、叶鞘茎 杆穗 轴穗 壳糙 米1483754437350.67
58、1.700.200.160.153.59.01.10.80.815.2根系部分354016.1284.484.8表6.4 成熟期水稻各部位中的含镉量 品 种叶 片根茎果 实番 茄茄 子黄 瓜菜 豆菠 菜青萝卜胡萝卜14910711016457.034.063.032.031.050.018.73.82.419.59.033.07.32.53.83.617.0表6.5 氟污染区蔬菜不同部位的含氟量 单位：g/g 表表6.6 农药在稻谷中的在稻谷中的蓄蓄积情况情况农 药糠 / %米 / %农 药糠 / %米 / %p,p-DDT六六六马拉硫磷704087306013苯硫磷乙拌磷倍硫磷8065942
59、0356表表6.7 农药在水果中的蓄在水果中的蓄积情况情况农 药品种果皮 / %果肉 / %农 药品种果皮/ %果肉/ %p,p-DDT西维因敌菌丹倍硫磷苹果苹果苹果桃97229770378330异狄氏剂杀螟松乐果柿子葡萄橘子9698854215二、生物样品的采集和制备二、生物样品的采集和制备1. 植物样品的采集植物样品的采集(1) 对样品的要求：采集的植物样品要具有代表对样品的要求：采集的植物样品要具有代表性、典型性和适时性。性、典型性和适时性。(2) 布点方法：在划分好的采样小区内，常采用布点方法：在划分好的采样小区内，常采用梅花形布点法或交叉间隔布点法确定代表性的植株。梅花形布点法或交叉
60、间隔布点法确定代表性的植株。 (一一) 植物样品的采集和制备植物样品的采集和制备 (3) 采样方法：在每个采样小区内的采样点上分采样方法：在每个采样小区内的采样点上分别采集别采集510处植株的根、茎、叶、果实等，将同部处植株的根、茎、叶、果实等，将同部位样混合，组成一个混合样；采集样品量要能满足位样混合，组成一个混合样；采集样品量要能满足需要，一般经制备后，至少有需要，一般经制备后，至少有2050g干重样品。干重样品。图6.16 采样点布设方法2. 植物样品的制备植物样品的制备(1) 鲜样的制备：测定植物内容易挥发、转化或降鲜样的制备：测定植物内容易挥发、转化或降解的污染物质、营养成分，以及多
61、汁的瓜、果、蔬菜解的污染物质、营养成分，以及多汁的瓜、果、蔬菜样品，应制备成新鲜样品。样品，应制备成新鲜样品。样品洗净样品洗净晾干或拭干晾干或拭干捣碎机捣碎制浆捣碎机捣碎制浆研磨研磨 (2) 干样的制备：干样的制备： 风干、烘干风干、烘干磨碎磨碎过筛过筛保存保存 3. 分析结果表示方法分析结果表示方法常以常以干重为基础表示（干重为基础表示（mg/kg），），但含水量高的蔬但含水量高的蔬菜、水果等，以鲜重表示计算结果为好。菜、水果等，以鲜重表示计算结果为好。 三、生物样品的预处理三、生物样品的预处理( (一一) )消解和灰化消解和灰化( (二二二二) ) 提取、分离和浓缩提取、分离和浓缩提取、分
62、离和浓缩提取、分离和浓缩( (三三三三) ) 浓缩方法浓缩方法浓缩方法浓缩方法四、污染物的测定四、污染物的测定n测定方法主要有分光光度法、原子吸收光谱法、测定方法主要有分光光度法、原子吸收光谱法、荧光分光光度法、色谱法、质谱法和联机法等。荧光分光光度法、色谱法、质谱法和联机法等。第四节第四节 生态监测生态监测n生态监测生态监测就是运用就是运用可比可比的方法，在时间或空间对一的方法，在时间或空间对一定区域范围内的生态系统或生态组合体的类型、结定区域范围内的生态系统或生态组合体的类型、结构和功能及其组成要素进行系统的测定和观察的过构和功能及其组成要素进行系统的测定和观察的过程。程。n生态监测不同于
63、环境监测。生态监测不同于环境监测。生态监测是指预先制定生态监测是指预先制定的计划和用可比的方法，在一个区域范围内对各生的计划和用可比的方法，在一个区域范围内对各生态系统变化情况以及每个生态系统内一个或多个环态系统变化情况以及每个生态系统内一个或多个环境要素或指标进行连续观测的过程。境要素或指标进行连续观测的过程。n生态监测是一个动态的连续观察、测试的过程生态监测是一个动态的连续观察、测试的过程，少，少则一个或几个生态变化周期，多则几十个、几百个则一个或几个生态变化周期，多则几十个、几百个生态变化周期。在时空上少则几年，多则几十年或生态变化周期。在时空上少则几年，多则几十年或更长一段时间。更长一
64、段时间。 生态监测的目的：生态监测的目的：n了解所研究地区生态系统的现状及其变化；了解所研究地区生态系统的现状及其变化；n根据现状及变化趋势为评价已开发项目对生态环根据现状及变化趋势为评价已开发项目对生态环境的影响和计划开发项目可能的影响提供科学依境的影响和计划开发项目可能的影响提供科学依据；据； n提供地球资源状况及其可利用数量。提供地球资源状况及其可利用数量。一、生态监测的类型及内容一、生态监测的类型及内容( (一一) ) 宏观生态监测宏观生态监测宏观监测地域面积至少应在一定区域范围之内，宏观监测地域面积至少应在一定区域范围之内，对一个或若干个生态系统进行监测，最大范围可扩对一个或若干个生
65、态系统进行监测，最大范围可扩展至一个国家、一个地区基至全球。主要监测区域展至一个国家、一个地区基至全球。主要监测区域范围内具有特殊意义的生态系统的分布、面积及生范围内具有特殊意义的生态系统的分布、面积及生态功能的动态变化。态功能的动态变化。( (二二) ) 微观生态监测微观生态监测 微观监测指对一个或几个生态系统内各生态要微观监测指对一个或几个生态系统内各生态要素指标进行物理、化学、生态学方面的监测。根据素指标进行物理、化学、生态学方面的监测。根据监测的目的一般可分为：监测的目的一般可分为： 1. 1. 干扰性生态监测干扰性生态监测 2. 2. 污染性生态监测污染性生态监测 3. 3. 治理性
66、生态监测治理性生态监测 4. 4. 环境质量现状评价监测环境质量现状评价监测（三）生态类型的划分（三）生态类型的划分森林生态系统森林生态系统草原生态系统草原生态系统农村生态系统农村生态系统城市生态系统城市生态系统（四）生态监测指标选择（四）生态监测指标选择自然指标自然指标：自然景观、自然状况、自然因素：自然景观、自然状况、自然因素人为指标人为指标：人文景观、人为因素：人文景观、人为因素一般性监测指标一般性监测指标：重点生态监测指标、常规生态：重点生态监测指标、常规生态监测指标监测指标应急监测指标应急监测指标：自然力和人为因素造成的紧急生：自然力和人为因素造成的紧急生态问题监测态问题监测(1)
67、全球气候变暖引起的生态系统或动植物区系位移；全球气候变暖引起的生态系统或动植物区系位移；(2) 珍稀、濒危动植物种的分布及其栖息地；珍稀、濒危动植物种的分布及其栖息地；(3) 水土流失面积及其时空分布和对环境影响；水土流失面积及其时空分布和对环境影响；(4) 沙漠化面积及其时空分布和对环境影响；沙漠化面积及其时空分布和对环境影响；(5) 草场沙化退化面积及其时空分布和对环境影响；草场沙化退化面积及其时空分布和对环境影响；(6) 人类活动对陆地生态系统（森林、草原、农田、荒漠人类活动对陆地生态系统（森林、草原、农田、荒漠等）结构和功能的影响；等）结构和功能的影响；(7) 水环境污染对水体生态系统
68、（湖泊、水库、河流和海水环境污染对水体生态系统（湖泊、水库、河流和海洋等）结构和功能的影响；洋等）结构和功能的影响；(8) 主要环境污染物（农药、化肥、有机污染物和重金属）主要环境污染物（农药、化肥、有机污染物和重金属）在土壤在土壤-植物植物-水体系统中的迁移和转化；水体系统中的迁移和转化；(9) 水土流失地、沙漠化地及草原退化地优化治理模式的水土流失地、沙漠化地及草原退化地优化治理模式的生态平衡恢复过程；生态平衡恢复过程；(10) 各生态系统中微量气体的释放通量与吸收情况。各生态系统中微量气体的释放通量与吸收情况。(五五) 我国优先监测的生态项目我国优先监测的生态项目二、生态监测方案二、生态
69、监测方案（1）监测目的；）监测目的；（2）监测的方法及使用设备；）监测的方法及使用设备；（3）监测场地描述：土壤类型、植被、海拔、经）监测场地描述：土壤类型、植被、海拔、经纬度、面积；纬度、面积；（4）监测频度；）监测频度；（5）监测起止时间、周期；）监测起止时间、周期；（6）数据的整理：观测数据、实验分析数据、统）数据的整理：观测数据、实验分析数据、统计数据、文字数据、图形数据、图像数据，编制生态计数据、文字数据、图形数据、图像数据，编制生态监测项目报表；监测项目报表；（7）监测人员及监测要求。）监测人员及监测要求。（一）监测方案的编制（一）监测方案的编制(1) (1) 国家采用的生态监测仪
70、器属大型监测设备，国家采用的生态监测仪器属大型监测设备，如：遥感、地理信息系统、地理图像系统；如：遥感、地理信息系统、地理图像系统；(2) (2) 常规生态监测选择小型仪器。一般的测试系常规生态监测选择小型仪器。一般的测试系统，应由传感器、中间变换设备、传输设备、数据处统，应由传感器、中间变换设备、传输设备、数据处理设备、显示记录设备几部分组成。理设备、显示记录设备几部分组成。图6.22 热岛现象研究遥感图 图6.21 非洲地理图像（二）监测仪器的选择（二）监测仪器的选择（二）监测仪器的选择（二）监测仪器的选择图6.23 地球遥感图图6.24 某地地理信息图 n生态监测平台是宏观生态监测的工作
71、基础，生态监测平台是宏观生态监测的工作基础，它以遥感技术作支持，并具备容量足够大的它以遥感技术作支持，并具备容量足够大的计算机和宇航信息处理装置。计算机和宇航信息处理装置。n生态监测站是微观生态监测工作的基础，它生态监测站是微观生态监测工作的基础，它以完整的室内外分析观测仪器作支持，并具以完整的室内外分析观测仪器作支持，并具备计算机等信息处理系统。备计算机等信息处理系统。（三）生态监测平台和生态监测站（三）生态监测平台和生态监测站(1) (1) 能反映生态系统的各个层次和主要生态环境能反映生态系统的各个层次和主要生态环境能反映生态系统的各个层次和主要生态环境能反映生态系统的各个层次和主要生态环
72、境问题，并以结构和功能指标为主；问题，并以结构和功能指标为主；问题，并以结构和功能指标为主；问题，并以结构和功能指标为主；(2) (2) 筛选那些受外界条件影响大、改变快、具有筛选那些受外界条件影响大、改变快、具有筛选那些受外界条件影响大、改变快、具有筛选那些受外界条件影响大、改变快、具有综合性代表意义的指标作为优先监测指标；综合性代表意义的指标作为优先监测指标；综合性代表意义的指标作为优先监测指标；综合性代表意义的指标作为优先监测指标；(3) (3) 考虑可操作性及实际监测能力。考虑可操作性及实际监测能力。考虑可操作性及实际监测能力。考虑可操作性及实际监测能力。（四）生态监测指标确定原则（四
73、）生态监测指标确定原则表表6.9 陆生生生生态系系统监测指指标要素常规指标选择指标气象气温；湿度；风向；风速；降水量及分布；蒸发量；地面及浅层地温；日照时数大气干、湿沉降物及其化学组成；林间CO2浓度（森林）水文地表径流量；径流水化学组成：酸度、碱度、总磷、总氮及NO2、NO3、农药（农田）；径流水总悬浮物；地下水位；泥沙颗粒组成及流失量；泥沙化学成分：有机质、全氮、全磷、全钾及重金属、农药（农田）附近河流水质；附近河流泥沙流失量；农田灌水量、入渗量和蒸发量（农田）土壤有机质；养分含量：全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾；pH值；交换性酸及其组成；交换性盐基及其组成；阳离子交换量；颗粒组成及团粒
74、结构；容重；含水量CO2释放量（稻田测CH4）；农药残留量、重金属残留量、盐分总量、水田氧化还的电位、化肥和有机肥施用量及化学组成（农田）；元素背景值；生命元素含量；沙丘动态（荒漠）植物种类及组成；种群密度；现存生物量；凋落物量及分解率；地上部分生产量；不同器官的化学组成：粗灰分、氮、磷、钾、钠、有机碳、水分和光能的收支可食部分农药、重金属、NO2-和NO3-含量（农田）；可食部分粗蛋白、粗脂肪含量动物动物种类及种群密度；土壤动物生物量；热值；能量和物质的收支；化学成分：灰分、蛋白质、脂肪、全磷、钾、钠、钙、镁体内农药、重金属残留量（农田）微生物种类及种群密度；生物量；热值土壤酶类型；土壤呼吸
75、强度；土壤固氮作用表表6.10 水生生水生生态系系统监测指指标要素常规指标选择指标水 文气 象日照时数；总辐射量；降水量；蒸发量；风速、风向；气温；湿度；大气压；云量、云形、云高及可见度海况（海洋）；入流量和出流量（淡水）；入流和出流水的化学组成（淡水）；水位（淡水）；大气干湿沉降物量及组成（淡水）水 质水温；颜色；气味；浊度；透明度；电导率；残渣；氧化还原电位；pH值；矿化度；总氮；亚硝态氮；硝态氮；氨氮；总磷；总有机碳；溶解氧；化学需氧量；生化需氧量重金属（镉、汞、砷、铬、铜、锌、镍）；农药；油类；挥发酚类底 质氧化还原电位；pH值；粒度；总氮；总磷；有机质重金属（总汞、砷、铬、铜、锌、镉
76、、铅、镍）；硫化物；农药游 泳动 物个体种类及数量；年龄和丰富度；现存量、捕捞量和生产力体内农药、重金属残留量；致死量和亚致死量；酶活性（p-450酶）浮 游植 物群落组成；定量分类数量分布（密度）；优势种动态；生物量；生产力体内农药、重金属残留量；酶活性（p-450酶）浮 游动 物群落组成定性分类；定量分类数量分布；优势种动态；生物量体内农药、重金属残留量微生物细菌总数；细菌种类；大肠杆菌群及分类；生化活性着生藻类和底栖动物定性分类；定量分类；生物量动态；优势种体内农药、重金属残留量四、生态监测方法四、生态监测方法1. 地面监测地面监测n地面监测中获得：降雨量、土壤湿度、小型动物、地面监测中
77、获得：降雨量、土壤湿度、小型动物、动物残余物（粪便、尿和残余食物）等。动物残余物（粪便、尿和残余食物）等。n地面测量采样线一般沿着现存的地貌，如小路、地面测量采样线一般沿着现存的地貌，如小路、家畜和野兽行走的小道。家畜和野兽行走的小道。n收集数据，包括植物物候现象、高度、物种、物收集数据，包括植物物候现象、高度、物种、物种密度、草地覆盖以及生长阶段、密度和木本种密度、草地覆盖以及生长阶段、密度和木本 物种的覆盖；观察动物活动、生长、生殖、粪便物种的覆盖；观察动物活动、生长、生殖、粪便及食物残余物等。及食物残余物等。 2. 2. 空中监测空中监测空中监测空中监测图图图图6.25 6.25 空中监
78、测飞行路线图空中监测飞行路线图空中监测飞行路线图空中监测飞行路线图 图图图图6.26 6.26 空中观察示意图空中观察示意图空中观察示意图空中观察示意图3. 3. 卫星监测卫星监测卫星监测卫星监测卫星监测最大的优点是覆盖面宽，可以获得人卫星监测最大的优点是覆盖面宽，可以获得人工难以到达的高山、丛林资料；由于目前资料来源工难以到达的高山、丛林资料；由于目前资料来源增加，费用相对降低。但对地面细微变化难以了解。增加，费用相对降低。但对地面细微变化难以了解。因此地面监测、空中监测和卫星监测相互配合才能因此地面监测、空中监测和卫星监测相互配合才能获得完整的资料。获得完整的资料。 本本 章章 结结 束束谢谢 谢！谢！
