(完整版)环境监测第6章——环境污染生物监测

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6 第六章 环境污染的生物监测

6 第六章 环境污染的生物监测

植物受二氧化硫伤害后出现的初 始典型症状:
• 微微失去膨压,失去原来光泽,出现呈 暗绿色的水渍状斑点,叶面微微有水渗 出并起皱。这几种症状可以单独出现, 也可能同时出现。随着时间推移,症状 继续发展,成为比较明显的失绿斑,呈 灰绿色,然后逐渐失去干枯,直至出现 显著的坏死斑。坏死斑颜色有深(黄褐 色、红棕色、深褐色和黑色)有浅(灰 白色、象牙色、灰黄色和浅灰色),但 以浅色为主。
氟化物的指示植物
慈竹
郁金香 雪松 金钱草
葡萄
唐菖蒲
杏树
(四)乙烯(C2H4)
• 乙烯本是植物生成的一种天然的植物激 素,具有重要的生理功能。但目前成为 大气中的主要污染物,主要由机动车辆 排放。
• (C2H4)对植物的影响,一般是影响植 物的生长及花和果实的发育,并且加速 植物组织的老化。

引起植物产生反应的乙烯阈值浓度为10~ 100ppb,饱和反应浓度为1~10ppm。乙烯对植 物的危害不像其他污染物那样会造成叶组织的 破坏,它的作用是多方面的,其中一个特殊的 效应是“偏上生长”,就是使叶柄上下两边的 生长速度不等,从而使叶片下垂(见彩图[乙烯污 染指示植物──番茄。左为污染引起的偏上反 应,右为正][常]、[乙烯污染指示植物──中国 石竹。左为污染引起的闭花反应,右为正常])。
• 生物监测方法从生物学层次来分,主要 包括生态监测(群落生态和个体生态)、 生物测试(急性毒性测定、亚急性毒性 测定上和慢性毒性测定)以及分子、生 理、生化指标和污染物在体内的行为等 几个方面。
• 生物监测已经从传统的生物种类、数量 和行为的描述发展到现代化的自动分析; 从单纯的生态学方法扩展到与生理、生 化、毒理学和生物体残留量分析等领域 相结合的研究。
• 污染物的浓度愈大,植物受害愈重。植物 受害的最低浓度称为临界浓度或极限浓度。 • 植物从接触临界浓度以上的有毒气体时起, 到植物体出现受害症状时为止,这段时间 称为临界时间。

第六章-环境污染的生物监测-思考题及答案-修正版

第六章-环境污染的生物监测-思考题及答案-修正版

第六章环境污染的生物监测思考题一、简答题1.简述生物监测环境质量的重要性(有哪些优势)。

生物监测是一种既经济、方便,又可靠准确的方法。

实践证明,长期生长在污染环境中的抗性生物,能够忠实的“记录”污染的全过程,能够反映污染物的历史变迁,提供环境变迁的证据;而对污染物敏感的生物,其生理学和生态学的反应能够及时、灵敏地反映较低水平的环境污染,提供环境质量的现时信息。

因此生物监测是利用生物对特定污染物的抗性或敏感性来综合地反映环境状况,这是任何物理、化学监测所不能比拟的。

2.植物监测大气污染的优势。

有些植物对大气污染的反应极为敏感,在污染物达到人和动物的受害浓度之前,它们就显示出可察觉的受害症状。

这些敏感生物的生存状况可以反映其生存介质的环境质量,用来监测环境。

植物还能够将污染物或其代谢产物富集在体内,分析植物体的化学成分并可确定其含量。

同时,植物本身的不可移动性、便于管理等特征,使它成为重要的大气污染监测生物。

3.简述监测生物的筛选原则。

(1)受污染后,是否有典型的受害症状(尤其是急性的受害症状);(2)受污染后,生物的生理生化指标是否有较为明显的变化;(3)在污染环境中,生物体内代谢产物是否有较为明显的变化。

4.在环境质量的生物监测中,如何利用生物的抗性作用?将生物放置于污染条件下,通过抗性指数来分析污染前后生物性状的比值。

如在污染条件下的植物的根。

根伸长被抑制的程度越小,抗性指数越大。

5.如何区分指示生物和监测生物?指示生物是指对环境中的污染物能产生各种定性反应,植物环境污染物的存在。

监视生物不仅能够反应污染物的存在,而且能够反映污染物的量。

他们的区别就在于监测生物能够反应污染物的量,而指示生物不能。

6.简述生态监测的特点。

(1)能综合地反映环境质量状况;(2)具有连续监测的功能;(3)具有多功能性;(4)监测灵敏度高。

7.简述利用群落多样性指数法和生物指数法监环境污染的方法。

群落多样性指数法又称差异指数,是根据生物多样性理论设计的一种指数。

环境生物技术:第六章 环境生物监测

环境生物技术:第六章 环境生物监测

分析方法 物理方法 比重法 pH法 比色法 溶解氧
微生物学方法 微生物生长快,适合于监测污染; 通过计数细菌等微生物的数量、种类、形态、 结构来分析微生物种群结构和变化,从而分析 被测区域的污染程度。 显微镜计数; 流式细胞仪; 扫描和透射电子显微镜;
生理学检测
检测微生物的有关生理、理化特征来判断污染程度。
2007年:冰川消融,后果堪忧 中国主题:污染减排与环境友好型社会 2008年:促进低碳经济 中国主题:绿色奥运与环境友好型社会 2009年:地球需要你:团结起来应对气候变化 中国主题:减少污染——行动起来 2010年:多样的物种,唯一的地球,共同的未来 中国主题:低碳减排·绿色生活 2011年:森林:大自然为您效劳 中国主题:共建生态文明,共享绿色未来 2012年:绿色经济:你参与了吗? 中国主题:绿色消费,你行动了吗?
有毒有害物质分析
可进行水、土壤、食品等样品中有机磷 和氨基甲酸酯等杀虫剂的灵敏检测。
原理
将生物发光的底物--D-Luciferin衍生物渗 透至昆虫脑提取物中,昆虫脑提取物能使DLuciferin衍生物水解为D-Luciferin,添加 ATP和FL,即可发生生物发光;
昆虫脑提取物中有杀虫剂攻击的受体或酶 结合位点;
2000年:环境千年,行动起来 2001年:世间万物 生命之网 2002年:让地球充满生机 2003年:水----二十亿人生于它!二十亿人生命之所系! 2004年:海洋存亡,匹夫有责 2005年:营造绿色城市,呵护地球家园! 中国主题:人人参与 创建绿色家园 2006年:莫使旱地变为沙漠 中国主题:生态安全与环境友好型社会
光反应中心中的苯醌结合位点是光系统II类除草剂 的特异作用位点,是该类除草剂的特异性受体。

环境监测 第六章 环境污染生物监测

环境监测 第六章 环境污染生物监测
动物吸收污染物质后,主要通过血液和淋
巴系统传输到全身各组织发生危害。污染物 性质和进入动物组织的类型不同,分布规律
(三)污染物在动物体内的转化与排泄
6.2.1植物样品的采集和制备 1、植物样品的采集 2、植物样品的制备 (1)平均样的获得 (2)四分法、切成块的1/4-1/8混合 (3)分析试样的制备 a.鲜样 b.风干样:60-70摄氏度低温真空干燥箱中 烘干(匀浆、小片)
可用放射性同位素进行示踪模拟试验。用中子活 化法测定含汞,锌,铜等农药残留物及某些有害金 属污染物,具有灵敏,特效,不破坏试样等优点。 (五)联合检测技术
T1/2长的,中毒危险性大于T1/2小的;不 同器官可以不同。例如:Hg在脑中T1/2长。
6.1.3生物污染的特点 1.污染物在体内浓度>环境浓度 2.污染物在体内毒性>环境中毒性(生物 转化的增毒)
3.污染物在体内度>环境中浓度 4.污染物在体内毒性<环境中毒性(生物 转化的减毒)
5.污染物被生物降解或净化(同时可造 成生物浓缩,积累)
6.4.2 生物污染监测的方法 (一)利用生物受污染后伤害症状
(二)取生物材料检测
需要了解:
1.污染物在植物体内的分布 2.污染物在动物体内的分布 3.选择生物材料的依据
大气污染时:大气中极微量F在植 物叶子中可达40-50ppm
6.4-2氨指示生物--木芙蓉
6.4-3 SO2监测植物--矮牵牛
常用的消解试剂体系有:硝酸-高氯
酸、硝酸-硫酸、硫酸-过氧化氢、硫 酸-高锰酸钾、硝酸-硫酸-五氧化二 钒等。
(二)灰化法 不使用或者少使用化学试剂
,并可处理较大称量的样品, 有利于提高测定微量元素的准 确度,但是因为灰化温度一般 为450-550摄氏度,不宜处理 测定易挥发组分的样品。此外 ,灰化所用的时间也较长。

第六章 环境污染的生物监测

第六章 环境污染的生物监测

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2、监测氟化氢的植物有:杏树(Prunus armeniaca)、北美黄杉
(Pseudotsuga menziesii)、美国黄松(Pinus ponderosa)、唐菖蒲 (Gladiodus hortulanus)、小苍兰(Freesia hybrida)以及地衣等。
举例:在磷肥厂附近放置氟化物监测植物唐菖蒲,监测磷肥厂周围大 气的氟污染状况。如果几天以后,唐菖蒲出现了典型的氟化物危害症 状(叶片先端和边缘产生淡棕黄色片状伤斑),表明该厂周围已被氟
水渗出并起皱。这几种症状可以单独出现,也可能同时出现。
随着时间推移,症状继续发展,成为比较明显的失绿斑,呈灰 绿色,然后逐渐失水干枯,直至出现显著的坏死斑。
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2、监测二氧化硫的植物有一年生早熟禾、芥菜、堇菜、百日草 (Zinnia eleguns)、欧洲蕨(Idium pter)、苹果树(Malus)、 颤 杨 ( Populus tremuloides ) 、 美 国 白 蜡 树 ( Fraxinus americana ) 、 欧 洲 白 桦 ( Betula pendula ) 、 紫 花 苜 蓿
最广的方法。
需要区分的两个概念
指对环境中的污染物能产生各种定
指示植物
性反应,指示环境污染物的存在。

监测植物
不仅能够反映污染物的存在,而且能 够反映污染物的量。
监测生物必然是指示生物,同时它还 要回答环境中污染物多少的问题。
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第二节
大气污染的生物监测
大气污染的生物监测的慨念:利用生物对大气污染的这些
发育,并且加速植物组织的老化。
2、 监测C2H4的植物通常有兰花(Cattleya spp.)、麝香石竹 (Dianthus caryaphyllus)、黄瓜(Cucumis sativus)、西红柿 (Lycopersicon esculentum)、万寿菊(Tagetes erecta)、皂荚

生物污染监测的方法

生物污染监测的方法

2.
2. 生物指数法
运用数学公式反映生物种群或 群落结构的变化,以评价环境质 量的数值。 贝克生物指数(BI)= 2nA + nB BI=0 时 , 属 严 重 污 染 区 域 , BI=1-6 时,为中等有机物污染区 域,BI=10-40时,为清洁水区。
是指
二、细菌学检验法 水的细菌学检验,在卫生学上 具有重要意义。实际工作中,常 以检验细菌总数,特别是检验作 为粪便污染的指示细菌,来间接 判断水的卫生学质量。 ( 1 )水样的采集 : 严格按无菌操 作要求进行,防止在运输过程中 被污染,并应迅速进行检验。
(二)生物放大
一、定义
污染物浓度随营养级的提高而逐步增大的 现象叫生物放大。
二、因素 不同物质:Fe 、Ba 、Mn 、Zn 、Cd 、As 、Cr 、Hg等。 藤壶,沙蚕(大);牡蛎;蓝蟹最小 三、生物积累:污染物浓度不断增大的现象 (三)生物半衰期 定义: 由于新陈代谢作用,污染物在机体或器官 内的量减少到原有量的一半时所需要的时间 ,称为生物半衰期:T1/2。 T1/2长的,中毒危险性大于T1/2小的;不 同器官可以不同。例如:Hg在脑中T1/2长。
6.1.1浓缩系数 (一)定义 生物体内某种元素或难分解的化 合物的浓度同它所生存的环境中 该物质的浓度的比值,以表示生 物浓缩的程度。 (二)浓缩系数的影响因素 6.1-1浓缩系数的影响因素
6.1.2生物浓缩,生物积累,生物放大 (一)生物浓缩 一 、定义 生物机体从周围环境中蓄积某种元素 或(难分解化合物)使生物体内该物质 浓度超过环境中浓度的现象。 注:生物富集用浓缩系数表示。 湖水中:DDT:0.0006ppm ,水生植物内 可达2.1ppm 二、形成 摄入量大于排除分解消除。

第六章 生物污染监测

第六章 生物污染监测
• 污染物通过消化道、呼吸道、皮肤进入肌体
• 水溶性小的有害气体和颗粒〈3um毒物可经 鼻、咽、腔进入肺部及呼吸系统,肺部具有丰 富的毛细血管网,吸入毒物的速度极快,仅次 于静脉注射,
• 水溶性大及颗粒大于10um的毒物,绝大部分 被粘附在呼吸道气管、支气管的粘膜上,较难 进入肺部
• 水和土壤中的污染物主要通过饮水和食物摄 取,经消化道被吸收,整个消化道都有吸收作 用,但小肠的吸收最多。
• 脂溶性物质经皮肤吸收进入动物肌体
(二) 污染物在生物体内的分布和蓄积
• 1、 污染物在植物体内的分布
• 污染物进入植物体后,在其各部位的分 布规律与吸收污染物的途径,作物品种, 污染物的性质有关。
• (1)从土壤和水体中吸收污染物的植物, 污染物含量:根>茎>叶>穗>壳>种子 (也有例外)
• (2)从大气中吸收污染物后:残留量叶 >根>茎>果实(有例外)
冷 水 鱼 12~18℃ ; 温 水 鱼
• (d)pH=6.7~8.性实验)以确定试验 溶液的浓度范围。
• (2)实验浓度计算和毒性判断
• a 试验浓度的设计
• 选7个以上浓度(一个全部存活,一个全 部死亡,五个有不同存活率)浓度间取 等对数间距(即浓度的对数差相等)
• 主动吸收 细胞利用生物特有的代谢作用所产生的 能量而进行吸收,它可把浓度差逆向的外界物质引 入细胞内,使污染物在体内成百倍、千倍、甚至数 万倍的浓缩。
• 被动吸收 这是一种依靠外液与原生质的浓度差通 过溶质的扩散作用,由浓度高的外液通过生物膜流 向浓度低的原生体,直至浓度达到均一为止的吸收 作用。
对数坐标纸上 纵坐标为对数坐标 标出
实验毒物浓度,横坐标为算术坐标,标出 鱼的存活率(%),然后将实验结果标在 图上,将50%存活率上、下两点连成直线, 直线与50%存活率的垂线相交,从交点引 一条水平直线至浓度坐标,即得TLm值 P300图6-1,表6-4。

第六章环境污染生物监测

第六章环境污染生物监测

数量
6次/ 年
种类、数量
2次/ 年
含量
4次/ 年
种类、数量
4次/ 年
数量
4次/ 年
种类、数量
4次/ 年
备注
选测 选测 必测 选测
必测
二、水环境污染生物监测方法
(一)污水生物系统法 (二)生物群落监测方法 (三)生物测试法 (四)叶绿素a得测定 (五)微囊藻毒素得测定
(一)污水生物系统法
将受有机物污染得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得河段,即多污 带段、α-中污带段、β-中污带段和寡污带段,每个带 都有自己得物理、化学和生物学特征。根据这些特 征进行判断。
仍以微型动物占大多数
多种多样
有变形虫、纤毛虫,但无太阳虫、 仍然没有双鞭毛虫,但逐渐 太阳虫、吸管虫中耐污性差得
双鞭毛虫、吸管虫等出现
出现太阳虫、吸管虫等
种类出现,双鞭毛虫也出现
仅有少数轮虫、蠕形动物、昆 虫幼虫出现;水螅、淡水海绵、 苔藓动物、小型甲壳类、鱼类 不能生存
没有淡水海绵、苔藓动物, 有贝类、甲壳类、昆虫出 现,鱼类中得鲤、鲫、鲶等 可在此带栖息
① 马格里夫多样性指数计算式为:
d S 1 ln N
d——种类多样性指数;
N——各类生物的总个数; S——生物种类数。
②沙农-威尔姆种类多样性指数
d
s
i 1
ni N
log 2
ni N
d ——种类多样性指数; N——单位面积样品中收集得各类动物得总数; ni——单位面积样品中第i种动物得个数; S——收集到得动物种类数。
PFU微型生物群落结构和功能参数
结构参数
1)种类数
分类学得
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染程度。

生物测试法:利用生物受到污染物危害或毒害后产生

的反应或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。
叶绿素a的测定
微囊藻毒素的测定 细菌学检验法
二、水环境污染生物监测方法
1、污水生物系统法
将受有机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联系的河段,即:多污带段、α-中污带 段、β-中污带段和寡污带段,它们都有各自的物理、化学和生 物特征。
二、水环境污染生物监测方法
一、水环境污染生物监测的目的、样品采集和监测项目
1、监测目的: ➢ 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。
2、采样断面、采样点的布设
布设原则: ➢ 断面要有代表性 ➢ 尽可能与物理和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

➢ 能直接反映环境质量对生态系统的影响

➢ 可进行连续监测,不需要昂贵的仪器、设备
➢ 生物可以选择性的富集某些污染物
特点
➢ 可以作为早期污染的“报警器”
➢ 可以监测污染效应的发展动态
➢ 可以在大面积或较长距离内密集布点,甚至在边
远地区也能进行监测
生物 监测 分类
按环境介质 按生物分类 按生物学层次 按采用的方法
第一节 水环境污染生物监测 第二节 空气污染生物监测 第三节 土壤污染生物监测 第四节 生物污染监测 第五节 生态监测
利用受到污染的生物,在生态、生理和生化指标、
污染物在体内的行为等方面会发生变化,出现不同的
定义
症状或反应,利用这些变化来反映和度量环境污染程

度的方法称为生物监测。

➢ 生物监测反映的是自然的、综合的污染状况

较低

水中 有机物
蛋白质、多肽 高分子化合物 大 部 分 已
有机物完
等高分子物质 分解产生氨基 完 成 无 机
全分解
大量存在
酸、氨等

2、生物群落监测方法
(1)水污染指示生物法
水污染指示生物法:通过观察水体中的指示生物的种类和数量
变化铼判断水体污染程度的。
浓度,不能反映环境已经发生的变化。
“生物监测”
提出背景:
“ 生 物 监 测 ” 这 一 术 语 是 在 1977 年 4 月 由 欧 洲 共 同 体 (EEC)、世界卫生组织(WHO)、美国环境保护局(EPA)组织 的“关于生物样品在评价人体接触污染物方面的应用”的国际会议 上正式提出并给予的定义。
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、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。
3、监测项目和频率:
对象 河流
湖泊 水库
监测指标
底栖动物 大肠菌群 着生生物 浮游植物 叶绿素a 浮游植物 大肠菌群 底栖动物
定义:
生物监测是利用生物分子、细胞、组织、器官、个体、种群和 群落等各层次对环境污染程度所产生的反应来阐明环境状况,从生 物学的角度为环境质量的监测和评价提供依据。
利用生物进行环境污染监测,早在20世纪初就引起了生态学有 关学者的注意。
两种“生物监测”概念
环境监测领域:
职业卫生领域:
➢ 利用生物来监测环境受 污染的实际变化情况;
例:
水体污染十分复杂,洗涤剂、染料、油类、重金属、放射性物质
以及富营养化物质。海现菜有的花水、质轮污藻染等指标敏B感OD植、COD、DO等化学监
测并不能反映出多种毒物的综合影响。测定的结果不能说明其对生物
界和人类的危害程度物,生可物以监用测作能指够避示免植这物一。弊端。
以滇池为例,水生植被与水体污染程度的关系如下: (1)严重污染:各种高等沉水植物全部死亡。 (2)中等污染:敏感植物如海菜化、轮藻等消失,篦齿眼子菜等敏 感植物稀少,抗性强的如红线草、狐尾藻等相当繁茂。 (3)轻度污染:敏感植物如海菜花、轮藻等渐趋消失,中等敏感植 物和抗污植物均有生长。 (4)无 污 染:轮藻生长茂盛,海菜花生长正常。上述各类植物均 能够正常生长。
➢ 水环境污染生物监测 ➢ 空气污染生物监测 ➢ 土壤污染生物监测
➢ 动物监测 ➢ 植物监测 ➢ 微生物监测
➢ 生态监测(群落、个体) ➢ 生物测试(毒性、致突变) ➢ 生物的生理、生化指标测定 ➢ 生物体内污染物残留量测定
➢ 实验室内的生物测试 ➢ 现场生物调查
第一节 水环境污染生物监测
一、水环境污染生物监测的目 的、样品采集和监测项目
根据监测水体中生物种类的存在与否,划分污水生物系 统,确定水体的污染程度。
污水系统的部分生物学、化学特征
项目
多污带
α-中污带 β-中污带 寡污带
化学 过程
氧化作用使 还原和分解作 水和底泥里出 氧 化 作 用
无机化达到 用没有、极微
少量
较多
很多
BOD
很高
➢ 在有害废物排入环境前 后,对照测定生物在组 成及数量上的变化,来 判断环境污染的程度。 用以评价由于污染所寻 造成的生态系统的变 化。
➢ 在生物的血液、尿、头发或其他生物 材料中测定含有害物质或其代谢产物 的量,统称为生物监测;
➢ 对人体进行生物学监测,能从多方面 反映机体接触有害物质的水平,包括 呼吸吸收、皮肤吸收、消化道摄入和 劳动强度,甚至工作场所外受到的污 染等,即可估计通过各条途径接触所 致的体内负荷状况。
环境监测
第六章 环境污染生物
监测
刘璇 化学工程与现代材料学院
环境污染 VS 生物监测
环境监测中理化监测的不足: 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
定项环目境或污参染数还生需物定监期测采样的。原因因而和只反必映要采性样是瞬时什的么污?染物
监测项目
监测频率 备注
(次/年)
种类、数量
2
必测
数量
6
种类、数量
2
选测
种类、数量
2
含量
>2
种类、密度
>2
必测
数量
6
种类、数量
2
选测
二、水环境污染生物监测方法
污水生物系统法:根据监测水体中生物种类的存在与 否,划分污水生物系统,确定水体的污染程度。
生物群落监测方法:根据水生生物的群落结构和生物
个体数量随水体污染程度的变化情况,确定水体的污
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