教学课件第六章环境污染生物监测

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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各种仪器和化学分析手段对污染物的各种仪器和化学分析手段对污染物的各种仪器和化学分析手段对污染物的各种仪器和化学分析手段对污染物的种类和种类和种类和种类和浓度浓度浓度浓度可以比较快速而灵敏地分析测定出来，其中某可以比较快速而灵敏地分析测定出来，其中某可以比较快速而灵敏地分析测定出来，其中某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。但大部分测定项目些常规检验已经能够连续监测。但大部分测定项目些常规检验已经能够连续监测。但大部分测定项目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。因而或参数还需定期采样。因而或

2、参数还需定期采样。因而或参数还需定期采样。因而只反映采样瞬时的污染只反映采样瞬时的污染只反映采样瞬时的污染只反映采样瞬时的污染物浓度（一种或一类）物浓度（一种或一类）物浓度（一种或一类）物浓度（一种或一类），不能反映多种污染物共同，不能反映多种污染物共同，不能反映多种污染物共同，不能反映多种污染物共同作用的综合结果。作用的综合结果。作用的综合结果。作用的综合结果。生物监测生物监测生物监测生物监测结果可反映污染因素对人和生物的危结果可反映污染因素对人和生物的危结果可反映污染因素对人和生物的危结果可反映污染因素对人和生物的危害及对环境的综合效应害及对环境的综合效应害及对环境的综合效应害及对环境的综

3、合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：利用生物的组分、个体、种群或群利用生物的组分、个体、种群或群落对环境污染或环境变化所产生的反应落对环境污染或环境变化所产生的反应来量度环境污染程度的方法称为生物监来量度环境污染程度的方法称为生物监测。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

4、和方法生物监测的定义和方法n n 长期性长期性长期性长期性 污染物的含量和其它环境条件改变的强度大污染物的含量和其它环境条件改变的强度大污染物的含量和其它环境条件改变的强度大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。理化监测只能代表取样小，是随时间而变化的。理化监测只能代表取样小，是随时间而变化的。理化监测只能代表取样小，是随时间而变化的。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，能把期间的概况。而生活于一定区域内的生物，能把期间的概况。而生活于一定区域内的生物，能把期间的概况。而生活于一定区域内的生物，能把一定时间内环境变化情况反映出来。一定时间内环境变化情

5、况反映出来。一定时间内环境变化情况反映出来。一定时间内环境变化情况反映出来。以上过程，只有通以上过程，只有通过生物监测手段，通过过生物监测手段，通过食物链放大了的各营养食物链放大了的各营养级进行分析，才能对水级进行分析，才能对水体进行全面评价。体进行全面评价。n n富集性富集性富集性富集性 生物的一个重要特点是它能够通过各种方式从生物的一个重要特点是它能够通过各种方式从生物的一个重要特点是它能够通过各种方式从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。如水中环境中富集某些元素。如水中环境中富集某些元素。如水中环境中富集某些元素。如水中DDTDDT农药农药农药农药: :水中浓度为

6、水中浓度为水中浓度为水中浓度为0.000003mg0.000003mgL L浮游生物（富集浮游生物（富集浮游生物（富集浮游生物（富集7.37.3万倍）万倍）万倍）万倍） 小鱼小鱼小鱼小鱼 ( (富集富集富集富集14.314.3万倍万倍万倍万倍) ) 大鱼大鱼大鱼大鱼 （富集（富集（富集（富集858858万倍）万倍）万倍）万倍） 人食用这些水中生物后富集人食用这些水中生物后富集人食用这些水中生物后富集人食用这些水中生物后富集10001000万倍。万倍。万倍。万倍。 n n 综合性综合性综合性综合性 人类生产、生活所产生的污染物，成份极其人类生产、生活所产生的污染物，成份极其人类生产、生活所产生的

7、污染物，成份极其人类生产、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，复杂。理化监测只能获得各种成份的类别和含量，复杂。理化监测只能获得各种成份的类别和含量，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。而生物是但不能确切说明对生物有机体的影响。而生物是但不能确切说明对生物有机体的影响。而生物是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，不仅仅是个别组分的影响，所以接受综合作用，不仅仅是个别组分的影响，所以接受综合作用，不仅仅是个别组分的影响，所以接受综合作用，不仅仅是个别组分的影响，所以生物监测能反映环境诸因子、多组分综

8、合作用的生物监测能反映环境诸因子、多组分综合作用的生物监测能反映环境诸因子、多组分综合作用的生物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。对符合排放标准结果，能阐明整个环境的情况。对符合排放标准结果，能阐明整个环境的情况。对符合排放标准结果，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，更需要用生的污染物，其长期影响环境的后果，更需要用生的污染物，其长期影响环境的后果，更需要用生的污染物，其长期影响环境的后果，更需要用生物监测来评价。物监测来评价。物监测来评价。物监测来评价。生物监测的特点生物监测的特点第二节第二节 空气污染生物监测空气污染生物监测

9、 第三节第三节 生物污染监测生物污染监测第四节第四节 生态生态监测监测第一节第一节 水环境污染生物水环境污染生物监测监测 对水环境进行生物监测的主要目的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

10、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、监测工作连续性和经济性 河流：根据长度，至少设河流：根据长度，至少设河流：根据长度，至少设河流：根据长度，至少设上上上上（对照）、（对照）、（对照）、（对照）、中中中中（污（污（污（污染）、染）、染）、染）、下下下下游（观察）三个断面；采样点数视水面宽、游（观察）三个断面；采样点数视水面宽、游（观察）三个断面；采样点数视水面宽、游（观察）三个断面；采样点数视水面宽、水

11、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（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、生物群落监测方法二、生物测试法二、生物测试法三、细菌学检验法三、细菌学检验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

12、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（能对水体中污染物（能对水体中污染物产生各种定性、定产生各种定性、定量反应的生物）量反应的生物）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，当水体受到污染后，水生生物的群落结生生物，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，这是生物群落监测物旺盛生长，群落结

13、构单一，这是生物群落监测法的理论依据。法的理论依据。 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生物附着于长期浸没水中附着于长期浸没水中的各种基质表面上的有机体群落。的各种基质表面上的有机体群落。 底栖动物底栖动物底栖动物底栖动物栖息在水体底部淤泥栖息在水体底部淤泥内、石块或砾石表面及其间隙中内、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。的肉眼可见的水生无脊椎动物。 鱼类鱼类鱼类鱼类微生物微生物微生物微生物浮游动物浮游动物浮游动物浮游动物（原生动原生动物、轮虫、枝角类和物、轮虫、枝角类和桡足类桡足类 ）浮游植物浮游植物浮游植物浮游植物藻类藻类藻类藻类（一）生物指数监

14、测法（贝克生物指数（一）生物指数监测法（贝克生物指数 、贝克、贝克-津田生物指数津田生物指数 、生物种类多样性指数、生物种类多样性指数 、硅藻生物指数、硅藻生物指数 ） （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（简称微型生物群落监测法（简称PFU法）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（生物指数（生物指数（BIBI）=2=2A A+ +B B式中：式中：A A、B B分别为敏感底栖动物种类数和耐污底栖动物分别为敏感底栖动物种类数和耐污底栖动物种类数。种类数。 贝克生物指数：贝克生物指数：贝克生

15、物指数：贝克生物指数：从采样点采到的底栖大型无脊椎动物从采样点采到的底栖大型无脊椎动物从采样点采到的底栖大型无脊椎动物从采样点采到的底栖大型无脊椎动物 当当当当BIBI1010时，为清洁水域；时，为清洁水域；时，为清洁水域；时，为清洁水域；BIBI为为为为1616时，为中等时，为中等时，为中等时，为中等污染水域；污染水域；污染水域；污染水域；BI=0BI=0时，为严重污染水域。时，为严重污染水域。时，为严重污染水域。时，为严重污染水域。 2. 2. 贝克津田生物指数：贝克津田生物指数：贝克津田生物指数：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所有拟评价或监测的河段各种底栖

16、大型无脊椎动物所有拟评价或监测的河段各种底栖大型无脊椎动物所有拟评价或监测的河段各种底栖大型无脊椎动物 当当当当BI20BI20，为清洁水区；，为清洁水区；，为清洁水区；，为清洁水区；1010BIBI2020，为轻度，为轻度，为轻度，为轻度污染水区；污染水区；污染水区；污染水区；6 6BI10BI10，为中等污染水区；，为中等污染水区；，为中等污染水区；，为中等污染水区；0 0BI6BI6，为严重污染水区，为严重污染水区，为严重污染水区，为严重污染水区 。1.1.贝克生物指数和贝克贝克生物指数和贝克- -津田生物指津田生物指数数3.3.生物种类多样性指数生物种类多样性指数 式中：式中：式中：式

17、中： 种类多样性指数；种类多样性指数；种类多样性指数；种类多样性指数； NNNN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；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；nnnniiii单位面积样品中第单位面积样品中第单位面积样品中第单位面积样品中第iiii种动物的个数；种动物的个数；种动物的个数；种动物的个数；SSSS收集到的动物种类数。收集到的动物种类数。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，种类动物种类越多，指数越大，水质越好；反之，种类动物种类越多，指数越大，水质越好；反之

18、，种类动物种类越多，指数越大，水质越好；反之，种类越越越越少，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：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： 值值值值1.01.01.01.0：严重污染：严重污染：严重污染：严重污染; ; ; ; 值值值值1.01.01.01.03.03.03.03

19、.0：中等污染；中等污染；中等污染；中等污染； 值值值值3.03.03.03.0：清洁：清洁：清洁：清洁4.4.硅藻生物指数硅藻生物指数 硅藻指数硅藻指数硅藻指数硅藻指数= = = =式中：式中：式中：式中：AAAA不耐污染藻类的种类数；不耐污染藻类的种类数；不耐污染藻类的种类数；不耐污染藻类的种类数；BBBB广谱性藻类的种类数；广谱性藻类的种类数；广谱性藻类的种类数；广谱性藻类的种类数；CCCC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。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。 硅藻指数硅藻指数硅藻指数硅藻指数0 0 0 050505050为多污带

20、；硅藻指数为多污带；硅藻指数为多污带；硅藻指数为多污带；硅藻指数50505050100100100100为为为为- - - -中污带；硅藻指数中污带；硅藻指数中污带；硅藻指数中污带；硅藻指数100100100100150150150150为为为为- - - -中污带；中污带；中污带；中污带；硅藻硅藻硅藻硅藻指数指数指数指数150150150150200200200200为轻污带。为轻污带。为轻污带。为轻污带。 （二）污水生物系统法（二）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

21、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、多污带段、多污带段、- - - -中污带段、中污带段、中污带段、中污带段、- - - -中污带段和寡污带段，中污带段和寡污带段，中污带段和寡污带段，中污带段和寡污带段，每个带都有自己的物理、化学和生物学特征。根据每个带都有自己的物理、化学和生物学特征。根据每个带都有自己的物理、化学和生物学特征。根据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。这些特征进行判断。这些特征

22、进行判断。这些特征进行判断。 表表表表6.26.26.26.2为污水系统的部分生物学、化学特为污水系统的部分生物学、化学特为污水系统的部分生物学、化学特为污水系统的部分生物学、化学特征。征。征。征。项目项目多污带多污带- -中污带中污带- -中污带中污带寡污带寡污带化学化学过程过程还原和分解作用明还原和分解作用明显开始显开始水和底泥里出现氧化水和底泥里出现氧化作用作用氧化作用更氧化作用更强烈强烈因氧化使无机因氧化使无机化达到矿化阶化达到矿化阶段段溶解氧溶解氧没有或极微量没有或极微量少量少量较多较多很多很多BODBOD很高很高高高较低较低低低硫化氢硫化氢的生成的生成具有强烈的硫化氢具有强烈的硫化

23、氢臭味臭味没有强烈硫化氢臭味没有强烈硫化氢臭味无无无无水中水中有机物有机物蛋白质、多肽等高蛋白质、多肽等高分子物质大量存在分子物质大量存在高分子化合物分解产高分子化合物分解产生氨基酸、氨等生氨基酸、氨等大部分有机大部分有机物已完成无物已完成无机化过程机化过程有机物全分解有机物全分解底泥底泥常有黑色硫化铁存常有黑色硫化铁存在，呈黑色在，呈黑色硫化铁氧化成氢氧化硫化铁氧化成氢氧化铁，底泥不呈黑色铁，底泥不呈黑色有有FeFe2 2O O3 3存存在在大部分氧化大部分氧化水中水中细菌细菌大量存在，每毫升大量存在，每毫升可达可达100100万个以万个以上上细菌较多，每毫升在细菌较多，每毫升在1010万个

24、以上万个以上数量减少，数量减少，每毫升在每毫升在1010万个以万个以下下数量少，每毫数量少，每毫升在升在100100个以个以下下表表6.2 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法是以聚氨酯泡沫塑料块（法是以聚氨酯泡沫塑料块（PFU）作为人工）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到生物种类均可群集到PFU内，达到种数平衡，通过观内，达到种数平衡，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察和测定该群落结构与功能的各种参数来

25、评价水质状况。况。 根据水环境条件确定采样时间，一般在静水中采根据水环境条件确定采样时间，一般在静水中采样约需四周，在流水中采样约需两周；采样结束后，样约需四周，在流水中采样约需两周；采样结束后，带回实验室，把带回实验室，把PFU中的水全部挤于烧杯内，用显微中的水全部挤于烧杯内，用显微镜进行微型生物种类观察和活体计数。镜进行微型生物种类观察和活体计数。 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

26、，确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生物测试法。定毒物安全浓度的方法称为生物测试法。定毒物安全浓度的方法称为生物测试法。定毒物安全浓度的方法称为生物测试法。 二、生物测试法二、生物测试法分分 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受试活体分类分类分类分类：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

27、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图图6.1 可用于水生生物毒性试验的部分鱼类和藻类可用于水生生物毒性试验的部分鱼类和藻类（二）发光细菌法（二）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，发光光谱范肪酸反应，而向外界辐

28、射蓝绿色的荧光，发光光谱范围在围在435435630nm630nm，有单一最大发射峰，有单一最大发射峰( (maxmax=475nm).=475nm).它是生物自身的正常生理代谢过程它是生物自身的正常生理代谢过程.由于发光细由于发光细菌有易培养、增殖速度快、发光易受外界环境的影响菌有易培养、增殖速度快、发光易受外界环境的影响且反应迅速、灵敏等特点。近年来国内外较多地将发且反应迅速、灵敏等特点。近年来国内外较多地将发光细应用于环境监测，光细应用于环境监测，BeckmanBeckman公司依据发光公司依据发光细菌的发光原理细菌的发光原理, ,已推出用于环境监测的生物毒性检已推出用于环境监测的生物毒

29、性检测仪测仪MicrotoxMicrotox。n n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扰细菌的新陈代谢，使细菌的发光强度下降或熄扰细菌的新陈代谢，使细菌的发光强度下降或熄扰细菌的新陈代谢，使细菌的发光强度下降或熄灭。在一定毒物浓度范围内，有毒物质浓度与发灭。在一定毒物浓度范围内，有毒物质浓度与发灭。在一定毒物浓度范围内，有毒物质浓度与发灭。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，因而可使用生物发光光

30、强度呈负相关线性关系，因而可使用生物发光光强度呈负相关线性关系，因而可使用生物发光光强度呈负相关线性关系，因而可使用生物发光光度计测定水样的相对发光强度来监测有毒物质光度计测定水样的相对发光强度来监测有毒物质光度计测定水样的相对发光强度来监测有毒物质光度计测定水样的相对发光强度来监测有毒物质的浓度。的浓度。的浓度。的浓度。 1.1.1.1.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、光合作用能力、固氮能水生植物中叶绿素含量、光合作用能力、固氮能水生植物中叶绿素含量、光合作用能力、固氮能水生植物中叶绿素含量、光合作用能力、固氮能力等指标的

31、变化。力等指标的变化。力等指标的变化。力等指标的变化。 2.2.2.2.致诱变物质监测致诱变物质监测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：其检测方法有：其检测方法有：n n微核测定微核测定微核测定微核测定n n艾姆斯（艾姆斯（艾姆斯（艾姆斯（AmesAmesAmesAmes）试验）试验）试验）试验n n染色体畸变试验染色体畸变试验染色体畸变试验染色体畸变试验 （三）其他生物测试法（三）其他生物测试法三、细菌学检验法三、细菌学检验法1. 1. 卫生学质量的判断卫生学质量的判断卫生学质量的判断卫生学质量的判断在实际工作中，经常以检验细菌总数，特别是检验在实际工作中，经常以检验细菌

32、总数，特别是检验在实际工作中，经常以检验细菌总数，特别是检验在实际工作中，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，如总大肠菌群、粪大肠菌群、作为粪便污染的指示细菌，如总大肠菌群、粪大肠菌群、作为粪便污染的指示细菌，如总大肠菌群、粪大肠菌群、作为粪便污染的指示细菌，如总大肠菌群、粪大肠菌群、粪链球菌、肠道病毒等，来间接判断水的卫生学质量。粪链球菌、肠道病毒等，来间接判断水的卫生学质量。粪链球菌、肠道病毒等，来间接判断水的卫生学质量。粪链球菌、肠道病毒等，来间接判断水的卫生学质量。2. 2. 利用细菌的新陈代谢能力检测废水毒性：利用细菌的新陈代谢能力检测废水毒性：利用细菌的新陈代谢能

33、力检测废水毒性：利用细菌的新陈代谢能力检测废水毒性：n利用细菌的活动能力利用细菌的活动能力利用细菌的活动能力利用细菌的活动能力n利用细菌生长抑制试验利用细菌生长抑制试验利用细菌生长抑制试验利用细菌生长抑制试验n利用细菌的呼吸代谢检测利用细菌的呼吸代谢检测利用细菌的呼吸代谢检测利用细菌的呼吸代谢检测第二节第二节 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中大气污染的生物监测是利用生物对存在于大气中大气污染的生物监测是利用生物对存在于大气中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，监测有害气体的成分和含量，的污染物的反应，监测有害气体的成分和含量

34、，的污染物的反应，监测有害气体的成分和含量，的污染物的反应，监测有害气体的成分和含量，以确定大气的环境质量水平。以确定大气的环境质量水平。以确定大气的环境质量水平。以确定大气的环境质量水平。一、利用植物监测一、利用植物监测n n在生物体系中，植物更易遭受大气污染的伤害，在生物体系中，植物更易遭受大气污染的伤害，在生物体系中，植物更易遭受大气污染的伤害，在生物体系中，植物更易遭受大气污染的伤害，其原因为其原因为其原因为其原因为:植物能以庞大的叶面积与空气接触，植物能以庞大的叶面积与空气接触，植物能以庞大的叶面积与空气接触，植物能以庞大的叶面积与空气接触，进行活跃的气体交换进行活跃的气体交换进行活

35、跃的气体交换进行活跃的气体交换;植物缺乏动物的循环系统植物缺乏动物的循环系统植物缺乏动物的循环系统植物缺乏动物的循环系统来缓冲外界的影响来缓冲外界的影响来缓冲外界的影响来缓冲外界的影响;植物固定生长的特点使其无植物固定生长的特点使其无植物固定生长的特点使其无植物固定生长的特点使其无法避开污染物的伤害。法避开污染物的伤害。法避开污染物的伤害。法避开污染物的伤害。n n因为植物对大气污染的反应敏感性强，加上本身因为植物对大气污染的反应敏感性强，加上本身因为植物对大气污染的反应敏感性强，加上本身因为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，位置的固定，便于监测与管理，位置的固

36、定，便于监测与管理，位置的固定，便于监测与管理，大气污染的生物大气污染的生物大气污染的生物大气污染的生物监测主要是利用植物进行监测。监测主要是利用植物进行监测。监测主要是利用植物进行监测。监测主要是利用植物进行监测。（一）指示植物及其受害症状（一）指示植物及其受害症状n n指示植物：指示植物：对大气污染反应灵敏，用以指示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（草本、木本、和反映大气污染状况的植物（草本、木本、地衣、苔藓等）。地衣、苔藓等）。n n受害症状：受害症状：叶绿素被破坏、细胞组织脱水，叶绿素被破坏、细胞组织脱水，进而发生叶面失去光泽，出现不同颜色（黄进而发生叶面失去光泽，

37、出现不同颜色（黄色、褐色或灰白色）的斑点，叶片脱落，甚色、褐色或灰白色）的斑点，叶片脱落，甚至全株枯死等异常现象。至全株枯死等异常现象。 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图图6.4 O6.4 O3 3

38、的指示植物的指示植物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

39、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

40、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先通过调查和试验，确定群落中不同种植物先通过调查和试验，确定群落中不同种植物先通过调查和试验，确定群落中不同种植物对污染物的抗性等级，将其分为对污染物的抗性等级，将其分为对污染物的抗性等级，将其分为对污染物的抗性等级，将其分为敏感、抗性中等和抗敏感、抗性中等和抗敏感、抗性中等和抗敏感、抗性中

41、等和抗性强性强性强性强三类。如果敏感植物叶部出现受害症状，表明空三类。如果敏感植物叶部出现受害症状，表明空三类。如果敏感植物叶部出现受害症状，表明空三类。如果敏感植物叶部出现受害症状，表明空气已受到轻度污染；如果抗性中等的植物出现部分受气已受到轻度污染；如果抗性中等的植物出现部分受气已受到轻度污染；如果抗性中等的植物出现部分受气已受到轻度污染；如果抗性中等的植物出现部分受害症状，表明空气已受到中度污染；当抗性中等植物害症状，表明空气已受到中度污染；当抗性中等植物害症状，表明空气已受到中度污染；当抗性中等植物害症状，表明空气已受到中度污染；当抗性中等植物出现明显受害症状，有些抗性强的植物也出现部

42、分受出现明显受害症状，有些抗性强的植物也出现部分受出现明显受害症状，有些抗性强的植物也出现部分受出现明显受害症状，有些抗性强的植物也出现部分受害症状时，则表明已造成严重污染。害症状时，则表明已造成严重污染。害症状时，则表明已造成严重污染。害症状时，则表明已造成严重污染。植植植植 物物物物受受受受 害害害害 情情情情 况况况况悬铃木、加拿大白杨悬铃木、加拿大白杨悬铃木、加拿大白杨悬铃木、加拿大白杨桧柏、丝瓜桧柏、丝瓜桧柏、丝瓜桧柏、丝瓜向日葵、葱、玉米、菊、牵牛花、向日葵、葱、玉米、菊、牵牛花、向日葵、葱、玉米、菊、牵牛花、向日葵、葱、玉米、菊、牵牛花、月季、蔷薇、枸杞、香椿、乌柏月季、蔷薇、枸

43、杞、香椿、乌柏月季、蔷薇、枸杞、香椿、乌柏月季、蔷薇、枸杞、香椿、乌柏葡萄、金银花、枸树、马齿苋葡萄、金银花、枸树、马齿苋葡萄、金银花、枸树、马齿苋葡萄、金银花、枸树、马齿苋广玉兰、大叶黄杨、栀子花、腊梅广玉兰、大叶黄杨、栀子花、腊梅广玉兰、大叶黄杨、栀子花、腊梅广玉兰、大叶黄杨、栀子花、腊梅8080100%100%叶片受害，甚至脱落叶片受害，甚至脱落叶片受害，甚至脱落叶片受害，甚至脱落叶片有明显大块伤斑，部分植株枯死叶片有明显大块伤斑，部分植株枯死叶片有明显大块伤斑，部分植株枯死叶片有明显大块伤斑，部分植株枯死50%50%左右叶面积受害，叶片脉间有点、块状伤斑左右叶面积受害，叶片脉间有点、块

44、状伤斑左右叶面积受害，叶片脉间有点、块状伤斑左右叶面积受害，叶片脉间有点、块状伤斑30%30%左右叶面积受害，叶脉间有轻度点、块状伤斑左右叶面积受害，叶脉间有轻度点、块状伤斑左右叶面积受害，叶脉间有轻度点、块状伤斑左右叶面积受害，叶脉间有轻度点、块状伤斑10%10%左右叶面积受害，叶片上有轻度点状斑左右叶面积受害，叶片上有轻度点状斑左右叶面积受害，叶片上有轻度点状斑左右叶面积受害，叶片上有轻度点状斑无明显症状无明显症状无明显症状无明显症状表表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 对矿井内瓦

45、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对对SOSO2 2敏感的敏感的敏感的敏感的动物动物动物动物敏感性水平：敏感性水平：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

46、、昆虫等迁移 图图图图6.11 6.11 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大型哺乳动物、鸟类不堪忍受空气污染而迁往别处三、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

47、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。作用的必要前提。作用的必要前提。n n 室内空气微生物监测：室内空气微生物监测：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。

48、素，控制医院感染是十分重要的。n n 室外空气微生物监测：室外空气微生物监测：n 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

49、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。农村空气中细菌最少。农村空气中细菌最少。n n2001200120012001和和和和2002200220022002年山东省某海滨城市空气微生物年山东省某海滨城市空气微生物年山东省某海滨城市空气微生物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，空气处于监测发现：该市空气微生物检出率高，空气处于监测发现：该市空气微生物检出率高，空气处于监测发现：该市空气微生物检出率高，空气处于微生物

50、中度污染状态。其中东部、居住区空气污微生物中度污染状态。其中东部、居住区空气污微生物中度污染状态。其中东部、居住区空气污微生物中度污染状态。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。染较重，南部、西部和风景游览区空气污染较轻。染较重，南部、西部和风景游览区空气污染较轻。染较重，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，滨海区空气滨海与内陆区空气微生物含量相近，滨海区空气滨海与内陆

51、区空气微生物含量相近，滨海区空气滨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。陆源微生物增多，意味两区空气污染有趋同现象。陆源微生物增多，意味两区空气污染有趋同现象。陆源微生物增多，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 n生物污染监测就是应用各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生物污染监测就是应用各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。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

52、及时掌握被污染的程度。n n生物污染监测的步骤：生物污染监测的步骤：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、生物样品的采集和制备一、生物样品的采集和制备1. 1. 植物样品的采集植物样品的采集植物样品的采集植物样品的采集( (污染物在植物体内分布不均匀）污染物在植物体内分布不均匀）污染物在植物体内分布不均匀）污染物在植物体内分布不均匀）(1) (1) 对样品的要求：采集的植物样品要具有代对样品的要求：采集的植物样品要具有代对样品的要求：采集的植物样品要具有代对样品的要求：采集的植物样品要具有代表性、典型性和适时性。表性、典型性和适时性。表

53、性、典型性和适时性。表性、典型性和适时性。(2) (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间隔布点法确定代表性的植株。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间隔布点法确定代表性的植株。 ( (一一一一) ) 植物样品的采集和制备植物样品的采集和制备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51

54、0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. 2. 植物样品的制备植物样品的制备植物样品的制备植物样品的制备(1) (1) 鲜样的制备：鲜样的制备：鲜样的制备：鲜样的制备：测定植物内容易挥发、转化测定植物内容易挥发、转化测定植物内容易挥发、转化测定植物内容易挥发、转化或降解的污染物质、营养成分，以及多汁的瓜、果、或降解的污染物质、营养成分，以及多汁的瓜、果、或降解的污染物

55、质、营养成分，以及多汁的瓜、果、或降解的污染物质、营养成分，以及多汁的瓜、果、蔬菜样品，应制备成新鲜样品。蔬菜样品，应制备成新鲜样品。蔬菜样品，应制备成新鲜样品。蔬菜样品，应制备成新鲜样品。样品洗净样品洗净样品洗净样品洗净晾干或拭干晾干或拭干晾干或拭干晾干或拭干捣碎机捣碎制浆捣碎机捣碎制浆捣碎机捣碎制浆捣碎机捣碎制浆研磨研磨研磨研磨 (2) (2) 干样的制备：干样的制备：干样的制备：干样的制备： 风干、烘干风干、烘干风干、烘干风干、烘干磨碎磨碎磨碎磨碎过筛过筛过筛过筛保存保存保存保存 3. 3. 分析结果表示方法分析结果表示方法分析结果表示方法分析结果表示方法常以干重为基础表示（常以干重为基

56、础表示（常以干重为基础表示（常以干重为基础表示（mg/kgmg/kg），但含水量高），但含水量高），但含水量高），但含水量高的蔬菜、水果等，以鲜重表示计算结果为好。的蔬菜、水果等，以鲜重表示计算结果为好。的蔬菜、水果等，以鲜重表示计算结果为好。的蔬菜、水果等，以鲜重表示计算结果为好。 (二二) 动物样品的采集和制备动物样品的采集和制备n n动物的尿液、血液、唾液、胃液、乳液、粪便、动物的尿液、血液、唾液、胃液、乳液、粪便、动物的尿液、血液、唾液、胃液、乳液、粪便、动物的尿液、血液、唾液、胃液、乳液、粪便、毛发、指甲、骨骼和组织等均可作为检验样品。毛发、指甲、骨骼和组织等均可作为检验样品。毛发、

57、指甲、骨骼和组织等均可作为检验样品。毛发、指甲、骨骼和组织等均可作为检验样品。三、生物样品的预处理三、生物样品的预处理( ( ( (一一一一) ) ) )消解和灰化消解和灰化消解和灰化消解和灰化湿法消解湿法消解灰化法灰化法提取方法提取方法分离方法分离方法液液-液萃取法液萃取法蒸馏法蒸馏法层析法：层析法：磺化法和皂化法磺化法和皂化法气提法和液上空间法气提法和液上空间法低温冷冻法低温冷冻法振荡浸取法振荡浸取法组织捣碎提取法组织捣碎提取法脂肪提取器提取脂肪提取器提取直接球磨提取法直接球磨提取法( (二二二二) ) 提取、分离和浓缩提取、分离和浓缩提取、分离和浓缩提取、分离和浓缩( (三三三三) )

58、浓缩方法浓缩方法浓缩方法浓缩方法蒸馏法蒸馏法K-D浓缩器浓缩器蒸发法等蒸发法等 图图6.17 高频电场激发灰化装置示意图高频电场激发灰化装置示意图图图6.18 氧瓶燃烧灰化装置示意图氧瓶燃烧灰化装置示意图图图图图6.19 6.19 索式提取器示意图索式提取器示意图索式提取器示意图索式提取器示意图 图图图图6.20 6.20 实验室用搅拌球磨机实物照片实验室用搅拌球磨机实物照片实验室用搅拌球磨机实物照片实验室用搅拌球磨机实物照片四、污染物的测定四、污染物的测定n n测定方法主要有测定方法主要有测定方法主要有测定方法主要有分光光度法、原子吸收光谱法、分光光度法、原子吸收光谱法、分光光度法、原子吸收

59、光谱法、分光光度法、原子吸收光谱法、荧光分光光度法、荧光分光光度法、荧光分光光度法、荧光分光光度法、色谱法、色谱法、色谱法、色谱法、质谱法和联机法等。质谱法和联机法等。质谱法和联机法等。质谱法和联机法等。表表6.8 硅酸镁硅酸镁-乙醚乙醚-石油醚层析体系分离农药石油醚层析体系分离农药吸附剂吸附剂吸附剂吸附剂淋洗溶液淋洗溶液淋洗溶液淋洗溶液能分离出来的农药能分离出来的农药能分离出来的农药能分离出来的农药硅酸镁硅酸镁硅酸镁硅酸镁6%6%乙醚乙醚乙醚乙醚- -石油醚石油醚石油醚石油醚艾氏剂、六六六各种异构体、艾氏剂、六六六各种异构体、艾氏剂、六六六各种异构体、艾氏剂、六六六各种异构体、p,pp,p-

60、DDT-DDT、 p,pp,p-DDT-DDT、p,pp,p-DDD-DDD、p,pp,p-DDE-DDE、七氯、多氯联苯等、七氯、多氯联苯等、七氯、多氯联苯等、七氯、多氯联苯等硅酸镁硅酸镁硅酸镁硅酸镁15%15%乙醚乙醚乙醚乙醚- -石油石油石油石油醚醚醚醚狄氏剂、异狄氏剂、地亚农、杀螟硫磷、对硫磷、苯狄氏剂、异狄氏剂、地亚农、杀螟硫磷、对硫磷、苯狄氏剂、异狄氏剂、地亚农、杀螟硫磷、对硫磷、苯狄氏剂、异狄氏剂、地亚农、杀螟硫磷、对硫磷、苯硫磷等硫磷等硫磷等硫磷等硅酸镁硅酸镁硅酸镁硅酸镁50%50%乙醚乙醚乙醚乙醚- -石油石油石油石油醚醚醚醚强碱农药、马拉硫磷等强碱农药、马拉硫磷等强碱农药、马拉硫磷等强碱农药、马拉硫磷等