水污染的生物监测
环境污染生物监测
实验讲义
主编：孟范平马冬冬
二OO九年一月
前言
《环境污染生物监测》是环境科学专业的一门前沿课程。生物监测采用敏感的指示生物或生物标识物阐明环境污染的过程、范围和程度，从生物学角度来揭示环境质量状况。同常规的物理、化学监测手段相比，生物监测具有综合性、灵敏性、连续性、多功能性、简便易行等优点，因而在环境污染监测中发挥着越来越重要的作用。
本课程设置实验的目的是培养环境科学专业的学生综合运用已有的生物化学、环境生物学、环境毒理学、环境微生物学等专业理论知识，熟悉国内外常见指示生物和生物标志物的工作原理和使用方法，丰富学生环境监测专业知识体系，开阔视野，培养利用当地典型指示生物和生物标识物进行环境污染监测的能力。
讲义编写人员近年来先后承担国家863计划、山东省优秀中青年科学家奖励基金项目、青岛市科技攻关项目等多项纵向科研课题，在整理已获得的科研成果基础上，精选了蚕豆根尖微核效应（一般性实验）、乙酰胆碱酯酶提取与活性测定方法（综合性实验）、发光细菌法监测海水生物毒性（一般性实验）、海水镉污染对双壳类金属硫蛋白的诱导（设计性实验）等实验作为本讲义的主要内容，完成这些实验的教学预计至少需要17学时。
建议课程开设过程中进行分组实验，要求每位学生亲自动手实践，善于通过实验现象的观察和实验规律的总结，获得分析问题和解决问题的能力，并独立完成实验报告。
编者
2009年1月
目录
实验一海洋鱼类乙酰胆碱酯酶的提取及活性测定??????????????????????????3实验二含镉废水对蚕豆根尖的微核效应??????????????????????????????????????????9实验三海水的生物毒性监测—发光细菌法????????????????????????????????????15实验四海水镉污染对双壳类金属硫蛋白的诱导???????????????????????????19
实验一海洋鱼类乙酰胆碱酯酶的提取及活性测定
（类型：综合性实验）
一、实验目的
动物脑组织中所含的乙酰胆碱酯酶[acetylcholinesterase,AChE(EC3.1.1.7)]对有机磷农药十分敏感，在一定条件下，AChE的活性变化与体系中有机磷农药的浓度存在良好的相关性。通过本实验可掌握鱼类等动物脑组织AChE的提取和活性测定方法，为利用AChE对海水中的有机磷农药进行生物监测积累经验。
二、实验原理
鱼类等动物的脑组织在磷酸盐缓冲液中低温匀浆后，离心得到的上清液即为AChE的提取液。作为底物的碘化硫代乙酰胆碱（ATChI）被AChE分解为乙酸和碘化硫代胆碱，后者与5,5—双二硫代(2—硝基苯甲酸)反应，生成一种黄色络合物，于波长412nm处比色。以酶促反应的初速度来确定酶的活性。
三、实验材料与仪器
（一）实验材料
1、冰冻的鲅鱼(Scomberomorus niphonius Curier)或鲜活的黄鱼(Hexagrammos otakii)2条。
2、0.1mol·L-1（pH8.0）磷酸盐缓冲液（含1%Triton X-100）
先配制1mol·L-1的NaH2PO4和1mol·L-1的Na2HPO4溶液，分别移取1mol·L-1 NaH2PO4溶液6.8ml和1mol·L-1Na2HPO4溶液93.2ml于容量瓶中，然后加入10ml聚乙二醇辛基苯基醚（Triton X-100)，用重蒸水稀释至1000ml。置于4℃保存。
3、75mmol·L-1碘化硫代乙酰胆碱溶液
准确称取2.1689g碘化硫代乙酰胆碱（ATChI，MW=289.18），用0.1mol·L-1（pH 8.0）磷酸盐缓冲液稀释定容至100ml。置于4℃保存。
4、10mmol·L-15,5-双二硫代(2-硝基苯甲酸)溶液：准确称取0.3964g的5,5-双二硫代(2-硝基苯甲酸)（DTNB，MW=396.34），用0.1mol·L-1（pH8.0）磷酸盐缓冲液
稀释定容至100ml。置于4℃保存。
（二）实验器材
百分之一电子天平1台；托盘天平1台；水浴锅1台；玻璃匀浆器1只；高速冷冻离心机1台；紫外可见分光光度计（配10mm比色皿）1台；100μl标准移液枪；冰箱1台；旋涡混合器1只。
25ml或50ml量筒1支；10ml量筒1支；手术剪刀1把；镊子1把；定性滤纸1盒；小表面皿1只；离心管2支；5ml小试管。
四、实验步骤
1、酶的提取（粗酶液制备）
（1）取2条鱼，用剪刀将鱼头背面剪开，剥去头顶骨，用镊子取出鱼脑组织，用滤纸吸去表面的血丝，并用镊子轻轻除去非脑组织，将鱼脑放入铝箔上，在电子天平上称得鱼脑的净重W。
（2）将称重后的鱼脑迅速用镊子置于玻璃匀浆器中，按匀浆比（质量体积比）1：4加入预冷的含1%Triton X-100的磷酸盐缓冲液（pH8.0，0.1mol·L-1），冰浴匀浆。
（3）将匀浆液转入一支离心管中，另一支离心管中加入一定量的蒸馏水，将两支离心管（分别加入匀浆液或蒸馏水）放在托盘天平两端的烧杯中，通过向后一支离心管添加或吸出蒸馏水，调节其重量与前一支离心管相等。注意：为保护离心机正常运转，两支离心管的重量必须平衡！
（4）将上述两支重量已调节平衡的离心管对称放入离心机转头四周的离心杯内，在4℃下离心（12000r/min）30min，匀浆液离心得到的上清液即为粗酶液，置于4℃下冷藏保存，备用。
2、酶活测定
（1）打开分光光度计电源，将波长调至412nm，预热至少15min。
（2）在装有3.00ml磷酸盐缓冲液（0.1mol·L-1，pH8.0）的小试管中，加入20μl粗酶液，混匀，30℃保温10min。
（3）依次加入100μl的DTNB溶液和20μl的ATChI溶液，充分混匀，反应体系的总体积为3140μl。
（4）将混合液迅速倒入已洗净晾干的1cm比色皿内，在412nm处比色，每隔0.5min读数，连续测定3min。
（5）计算：酶活力定义为每g脑组织每min水解底物的μmol数，计算公式为：
E=V×A×106/(v×K×L×C)
式中：
E——酶活力（μmol·min-1·g-1）；
ΔA——吸光度随时间的变化率（min-1）；
v——酶活力测定时所吸取的酶提取液体积（μl），v=20；
K——黄色物质的消光系数（L·mol-1·cm-1），K=1.36×104；
C——匀浆液中脑组织的浓度（mg·ml-1），C=50；
L——测定酶活力时溶液的光径长度，即比色皿光程（1cm）；
V——反应体系的总体积（μl），V=3140。
五、注意事项
1、在测定时间内，反应体系的温度变化应控制在±1.0℃内。
2、测定过程中，所用试剂和酶提取液均放置于冰浴中，以降低酶活性的损失。
六、实验记录
实验过程中，应将每隔0.5min的吸光度数值记录于表1中，并按照上述公式计算得到酶活性，填入表1-1中。
七、思考题
1、AChE活性测定中，为什么要在加入DTNB和ATChI溶液后迅速比色？
2、AChE提取过程中，除去非脑组织的作用是什么？否则，对最终的酶活测定结果有何影响？
表1-1乙酰胆碱酯酶活性分析记录
采样日期：年月日分析日期：年月日
分析者计算者校对者八、参考文献
[1]Ellman G L et al.A new and rapid colorimetric determination of acetylcholinesterease activity.Biochem.Pharmaco.,1961,7:88~95
[2]穆大刚，孟范平，朱小山。海鱼AChE 监测海水有机磷农药的可行性研究。海洋湖沼通报，2004，（1）
[3]朱小山，孟范平，何东海。鲅鱼脑组织AChE 的分离纯化及某些生化性质。青岛大学学报（工程技术版），2006，21（2）：36-40
[4]朱小山，孟范平，朱琳。对有机磷农药敏感的海鱼脑AChE 筛选研究。环境科学，2006，27
（3）：567-571序号
脑重量（g ）吸光度ΔA （/min)U (μmol ·min -1·g -1)0.5mi n 1.0min 1.5mi n 2.0mi n 2.5mi n 3mi n 1
2
3
平均
4
5
6
平均
7
8
9
平均
附：GL-20G-Ⅱ型高速冷冻离心机使用介绍
（1）仪器面版上各控制键的位置
3
4
5
910
11
1电源开关2待机指示灯3制冷指示灯4上、下限指示灯5数码管6移位键
7增减键8制冷开关9功能键10记忆键11停止键12运转键
（2）离心机相关技术参数
（3）操作程序
①将装有等量试液的离心容器（离心瓶、离心管等）对称放置在转头四周的离心杯内，电动机通过联轴器带动转头高速旋转所产生的相对离心力（RCF ）使试液分离，相对离心力的大小取决于试样所处的位置至轴心的水平距离即旋转半径r 和转速n ，其计算公式如下：
RCF=1.118×10-5n 2r×g
式中：
n ——转速（r/min ）r ——旋转半径（cm ）
混合液中粒子分离、沉淀所需的时间Ts 由下式计算：
Ts=2
2min)log max (log 4.27r n R R e e μ
?×最高转速
20000rpm 定时范围0~15h 最大相对离心力
25480g 噪音＜72dB 最大容量
300ml 电源220V 50Hz 1.5KW 工作温度范围-5℃~30℃重量72KG
式中：
ρ——混合液密度（g/cm3）；μ——混合液粘度（泊）；
n——转速（r/min）；r——粒子半径（cm）；
σ——粒子密度（g/cm3）；
R max——离子试液的底至轴心的最大水平距离（cm）；
R min——离子试液的底至轴心的最小水平距离（cm）。
②插上电源，待机指示灯亮；打开电源开关，调速与定时系统的数码管显示的闪烁数字为其出厂设定的工作转速；控温系统的数码管显示此时离心腔的温度。
③设定机器的工作参数，如工作温度，运转时间，工作转速等。
④按控制面板上的运转键，离心机开始运转。在预先设定的加速时间内，其转速升至预先设定的值。
⑤在预先设定的运转时间内（不包括加速时间），离心机开始减速，其转速在预先设定的减速时间内降至零。
⑥按控制面板上的停止键，数码管显示dcdT，数秒后即显示闪烁的转速值，这时机器已准备好下一次工作。
（4）注意事项
①除工作温度、运转速度和运转时间外，请不要随意更改机器的工作参数，以免影响机器性能。转速设定不得超过最高转速，以确保机器安全运转。
②使用前应检查转子是否有伤痕、腐蚀等现象，同时应对离心杯作裂纹、老化等方面的检查，发现疑问立即停止使用，并与厂方联系；开机运转前请务必拧紧转头的压紧螺帽，以免高速旋转的转头飞出造成事故。
③使用中如果出现0.00或其他数字，或者不运转，应关机断电，10s后重新开机，待所设转速显示后，再按运转键，机器将照常运转。
④如需分离样品的比重超过1.2g/cm3，最高转速N必须按下式修正。
N=N max×（1.2/样品比重）1/2
N max——转子极限转速
⑤不得在机器运转过程中或转子未停稳的情况下打开盖门。
⑥离心杯必须等量灌注样品，切不要使转头在不平衡状况下运行。
⑦离心机一次运行最好不要超过60min。
⑧离心机必须可靠接地，机器不使用，请拔掉电源插头。
实验二含镉废水对蚕豆根尖的微核效应
（类型：一般性实验）
一、实验目的
常规化学方法监测工业废水虽能得到准确的污染成分浓度，但是不能直接反映出废水所引起的生物学效应及其长期的潜在危害性，尤其是污染物质的遗传毒性。微核技术是监测有毒物质（重金属、除草剂、放射性物质等）对生物细胞遗传损伤的一个非常有用的方法，具有灵敏、快速、经济、不需精尖设备、可操作性强的优点。1986年，蚕豆根尖微核监测技术被列入国家环保局《环境监测技术规范》生物监测（水环境）中，成为一种通用的水环境监测方法。
通过本实验学习并掌握蚕豆微核试验中根尖处理、染色、压片及制片观察的方法，熟悉微核的基本特征，了解蚕豆根尖在不同污染水平暴露后微核率的变化情况。
二、实验原理
微核是细胞的染色体发生断裂后，细胞进入下一次分裂时，染色体片段不能随有丝分裂进入子细胞，而在细胞浆中形成的直径小于主核的1/3、着色与主核一致、且完全与主核分开的圆形小核。微核率（micronucleus frequency,MCN）的高低常用1000个细胞中所含的微核数表示，也称微核千分率（MCN‰）。
许多化学毒性物质可使细胞的DNA复制和染色体分裂受到破坏，纺锤丝的功能受到影响，由此产生的微核是在间期的一种染色体损伤类型。在一定范围内，污染物浓度与微核率之间存在显著的剂量—效应关系，通过微核率的大小可以反映污染物质对细胞的损伤程度，并用于评价水环境的污染水平。
高等植物有丝分裂主要发生在根尖、茎尖生长点及幼叶等器官的分生组织(分生区)，而蚕豆是经典的遗传学研究材料，细胞中的DNA含量高，染色体数目少且大，其遗传物质对环境污染物较为敏感，微核效应易于观察。因此，蚕豆根尖是最常用的微核试验材料。
三、实验材料、试剂与仪器
（一）材料
选取敏感性、稳定性都好的蚕豆品种松滋青皮豆(Vicia faba,2n=2x=12)。
（二）试剂
1、模拟含镉废水：准确称取0.0203g分析纯氯化镉（CdCl2·2.5H2O，MW=228.4，含镉量49.21%），在少量蒸馏水中溶解，然后定容到1000ml，得到Cd2+浓度为10.0000mg·L-1的储备液。使用前，将此储备液用蒸馏水依次稀释为浓度分别为0.10、0.25、0.50、1.00和2.00mg·L-1的模拟废水各100ml。
2、卡诺氏固定液（3份甲醇∶1份冰乙酸）：将75ml甲醇和25ml冰乙酸充分混合，现配现用。
3、0.1%升汞溶液：称取1g HgCl2，加入1000ml蒸馏水中，溶解混匀。该溶液应装在棕色玻璃瓶中贮存。
4、95％乙醇。
5、70％乙醇：将75ml的95%乙醇与25ml蒸馏水混合。
6、1mol/L HCl溶液：吸取密度1.18g/ml、含HCl37.0%(g/g)的盐酸（M HCl= 36.46g/mol）83.5ml到1000ml量筒中，加入蒸馏水到刻度线，混匀。
7、改良石炭酸品红染液：先配成三种原液，再配成染色液。
原液A：3g碱性品红溶于100ml70%酒精中。
原液B：取原液A10ml加入到90ml5%石炭酸水溶液中。
原液C：取原液B55ml，加入6ml冰醋酸和6ml福尔马林（38%的甲醛）。
染色液：取C液10~20ml，加45％冰醋酸80~90ml，再加山梨醇1~1.8g，配成浓度10%~20%的石炭酸品红液，放置两周后使用，效果显著。若立即用，则着色能力差。（注意：原液A和原液C可长期保存，原液B限两周内使用）（三）器皿
1、仪器：显微镜、恒温培养箱、水浴锅。
2、工具：计时器、培养皿、50ml烧杯、10ml试管、载玻片、盖玻片、镊子、剪刀、胶头滴管、解剖针、吸水纸、纱布、标签、带橡皮头的铅笔等常用工具。
四、实验步骤
1、发根
将一定数量的蚕豆种子置于培养皿中，加入0.1％升汞消毒10min，经流水冲洗，温水浸种浸泡1~2d后，置25℃恒温箱中发根。待主根长到2cm左右时剪去主根（须根系植物的种子发出的主根不需剪掉），让其充分长出侧根。待侧根长到1~2cm时，于适宜时间用蒸馏水洗净，将水吸干，剪取根尖0.5~1cm进行预处理。为获得尽可能多的分裂相，蚕豆根尖以上午9~10时剪取为宜。
2、预处理
将剪下的根尖分成6份，投入6个50ml烧杯中，立即分别加入镉浓度为0.10、0.25、0.50、1.00和2.00mg·L-1的模拟废水，以废水浸没根尖为度，处理3~4h。抑制和破坏纺锤丝的形成，使根尖细胞延迟其染色体的分离，增加中期分裂相，并使染色体分散于细胞中，以便观察计数。
3、固定
根尖经预处理后，用流水冲洗，转入5ml小试管中，加入卡诺液（3份甲醇∶1份冰乙酸）固定20~24h，用95％的乙醇洗两次，转入70％乙醇中保存备用。固定的目的是将材料迅速杀死，并使染色体形态、结构尽可能保持不变和便于染色。
4、解离
常用酸解法。从70％乙醇中取出固定好的根尖，流水冲洗3min后用吸水纸吸干，放入盛有适量1mol/L HCl溶液的小试管中，在60±0.5℃水浴保温解离10min。
5、染色
将解离后的材料水洗3min并吸干，取1/2个根尖的乳白色分生组织于载玻片上夹碎捣烂，滴加1~2滴改良石炭酸品红染液，染色10~15min，压片。
6、压片
在经染色的材料上加一滴改良石炭酸品红染液，盖上盖玻片，覆一层吸水纸，用带橡皮头的铅笔垂直敲打，或以拇指垂直紧压盖片(注意勿使盖片搓动)，使材料分散压平，便于观察。
7、镜检
通常染色清晰而又分散得很好的分裂相只是少数，因此压片后要认真仔细地进行镜检。
先在低倍镜下寻找有分裂相的视野，再用高倍镜仔细观察、记数或拍照。调节
可变光栏与反光镜，使光线明暗合适，视场亮度适中。注意观察有丝分裂全过程的染色体形态变化，找出染色体分散好的中期细胞进行染色体计数，对好的分裂图像作上标记，以便再观察。
8、观察记数微核率：每个浓度均镜检观察3条根尖，每根记数2000个间期细胞。每个浓度的微核千分率用3个平行测定结果的的（平均值±标准差）表示。
9、数据处理：用t 检验法比较各处理浓度的微核率平均值差异的显著性。
五、注意事项
1、解离前后要将酒精和解离液清洗干净，并认真吸干，否则影响染色效果。
2、染色10分钟是个参考时间，应以实际染色效果判断，不太长也不能太短。
3、镊子敲打时，应用力均匀，开始不要太重，避免细胞挤压在一起。用力太轻不易使细胞处于同一平面，故应适当控制敲打力度。
六、实验记录
表2-1
含镉废水对蚕豆根尖的微核效应实验记录实验日期：年月
日分析者计算者1)采用统计学公式计算的t 值；
2)P<0.05为差异显著；P<0.01为差异极显著；P>0.05为差异不显著。Cd 2+浓度（mg·L -1）
00.100.250.50 1.00 2.00平行1微核数
观察细胞数
MCN ‰
平行2微核数
观察细胞数
MCN ‰
平行3微核数
观察细胞数
MCN ‰
MCN ‰（平均值±标准差）
t 值1)
—P 2)
—
七、思考题
1、你的实验所得到的MCN‰与相应的废水镉的浓度之间是否存在相关性？如果相关系数较小，可能是什么原因造成的？
2、在微核监测技术中，除了利用微核率大小直接说明废水污染程度外，还可使用什么指标表示废水的污染程度？
八、参考文献
[1]王昱，朱宇熹。微核的研究及应用。重庆医学，2003，32（5）：617-619
[2]方满，刘东，匡毅。垃圾渗滤液对蚕豆根尖细胞微核效应的研究。应用与环境生物学报，1999，5（6）：574-577
附：细胞分裂不同时期的镜检特征
间期前期
在光学显微镜下，只看到均匀一致的细胞核及许多的核内染色质逐渐浓缩为细长而卷曲的染色体，每一染丝状染色质。实质上间期的核是处于高度活跃的生理色体含有两个染色单体，它们具有一个共同的着丝点；生化代谢阶段，正为细胞分裂准备条件。核仁和核膜逐渐模糊不明显。
中期后期
核仁、核膜逐渐消失，各染色体排列在赤道板上，纺各染色体着丝点分裂为二，其每条染色单体也
锤丝与染色体的着丝点相连。染色体分散，易于鉴定相应地分开，并各自随着纺锤丝的收缩而移向
形态、数目。两极，每极有一组染色体，数目和原来的相同。
末期
分开在两极的染色体各自组成新的细胞核，在细胞质中央赤道板处形成新的
细胞壁，使细胞分裂为二，形成二个子细胞。这时细胞进入分裂间期。
实验三海水的生物毒性监测——发光细菌法
（类型：一般性实验）
一、实验目的
自上世纪七十年代国外学者提出水环境毒性检测的发光细菌法以来，发光细菌检测毒性物质的应用范围逐步扩大到水环境污染、土壤污染、空气污染、固体废弃物污染和食品安全检测等方面。上世纪九十年代，欧盟颁布了应用发光细菌的标准方法（Luminescent bacterist test）：The European Stadard EN ISO11348-3：1998，规定使用海洋细菌费氏弧菌；1995年，我国国家环保局公布了关于利用发光细菌法检测水质毒性的国家标准（GB/T15441-1995），规定使用明亮发光杆菌；1996年，亚特兰大奥运会采用美国SDI公司的Microtox系统作为快速检测食品和饮用水的重要手段；9·11以后，美国80多家水厂陆续采用基于发光细菌法的“Microtox test”进行水质监测，有26个州强制要求应用“Microtox test”。
通过本实验熟悉发光细菌法的基本原理和操作步骤，学习DXY-2型生物毒性测试仪的使用方法，掌握依据发光细菌相对抑光率求算半效应浓度（EC50）的方法。
二、实验原理
发光细菌在生长良好时能发出蓝绿色的光，峰值约为475~485nm，发光反应方程式为：
细菌荧光酶
FMNH2+RCHO+O2—————→FMN+RCOOH+H2O+hν
（最大发射波长490nm）式中：
FMNH2和FMN分别是黄素单核苷酸还原型和氧化型；
RCHO是长链脂肪醛（C8以上）；
RCOOH是由醛氧化而成的相应的脂肪酸；
hν代表光子。
在细菌代谢正常的情况下，细菌的发光强度恒定，可以维持相当长的时间，但
是一旦遇到毒性物质等不利因素，影响到发光菌的代谢时，就会立即影响其发光，通常表现为发光的光强度减弱，即表现为发光受到抑制，其抑制的程度常与有毒物质的浓度大小呈正相关，可以由此估算毒物的毒性大小。
三、实验材料、试剂与仪器
（一）材料
1、菌种：明亮发光杆菌冻干粉。
2、水样：3个，分别采自青岛市栈桥附近海域、胶州湾墨水河入海口附近海域、李村河污水处理厂附近海域。
（二）试剂
1、2%NaCl溶液（复苏液）：称取2g固体NaCl加入100ml蒸馏水中，混匀。
2、3%NaCl溶液（稀释液）：称取3g固体NaCl加入100ml蒸馏水中，混匀。
3、5%HNO3溶液：在烧杯中加入5ml HNO3，用蒸馏水稀释到100ml。
4、HgCl2标准溶液：称取0.0677g HgCl2，用5%的HNO3溶解，转移到1L容量瓶中，用5%的HNO3稀释到标线，摇匀。此溶液的Hg2+浓度为0.05mg/L。
（三）仪器
DXY-2型生物毒性测试仪，10μl、100μl、5000μl微量移液器，5ml和10ml 试管。
四、实验步骤
1、配制菌悬液：在冰浴中，将发光杆菌冻干粉和0.5ml的冷2%NaCl溶液加入5ml小试管中，摇匀，复苏2min。
2、初始发光度测定：分别准确吸取4.99ml3%NaCl溶液和10μl菌悬液，加入10ml 试管中，摇匀后，在DXY-2型生物毒性测试仪上测定发光强度。如果测定值大于800mV，可进行以下实验；如果小于800mV，则需要更换发光杆菌冻干粉。
3、抑光反应：对于每种废水，在6支10ml试管中，按照表3-1的数值依次加入海水样品和稀释液，最后加入菌悬液，使每个管中的混合液总体积为5.00ml，充分混合均匀。准确作用15min，依次测定发光强度L。根据下式计算每个浓度组的相对抑光率（T%）。
表3-1
海水样品抑光实验中的混合体系组成
4、绘制海水浓度对数——相对抑光率关系曲线：以海水浓度（体积比）的对数为横坐标，以相对抑光率为纵坐标，绘制关系曲线。根据相对抑光率50%查曲线，得到浓度对数，求算反对数，即为该海水样品的EC 50。
5、海水样品相当于参比毒物的毒性水平：在6支10ml 试管中，按照表3-2的数值依次加入HgCl 2标准溶液和稀释液，最后加入菌悬液，使每个管中的混合液总体积为5.00ml ，充分混合均匀。准确作用15min ，依次测定发光强度L ，并计算相对抑光率。建立参比毒物浓度—相对抑光率回归方程，将步骤3的海水样品相对抑光率代入方程，计算得到相当于多少浓度Hg 2+的毒性水平。
表3-2参比毒物抑光实验中的混合体系组成
五、实验记录测试管编号
123456稀释液（ml ）
4.99 4.89 4.81 4.67 4.43 3.99海水样品（ml ）
0.000.100.180.320.56 1.00发光菌悬液（ml ）0.010.010.010.010.010.01
混合液中海水浓度（%）0
2.0
3.6 6.411.220.0测试管编号
123456稀释液（ml ） 4.99 4.94 4.84 4.69 4.54 4.39
Hg 2+溶液（ml ）
0.000.050.150.300.450.60发光菌悬液（ml ）0.010.010.010.010.010.01
Hg 2+浓度（μg·L -1）00.50 1.50 3.00 4.50 6.00
表3-3海水样品生物毒性测定结果
实验日期：年月日分析者计算者
测试管编号123456
混合液中海水浓度（%）0 2.0 3.6 6.411.220.0
发光强度L（mV）
相对抑光率（T%）—
T%相当的Hg2+浓度（μg·L-1）
表3-4参比毒物生物毒性测定结果
实验日期：年月日分析者计算者
测试管编号123456
Hg2+浓度C（μg·L-1）00.50 1.50 3.00 4.50 6.00
发光强度L（mV）
相对抑光率（T%）—
C—T%回归方程
六、注意事项
参比毒物（HgCl2标准溶液）的浓度宜控制在0.02?0.24mg·L-1之间。当待测样品毒性较大时，应配制浓度较高的HgCl2标准溶液；反之，则应配制浓度较低的HgCl2标准溶液。
七、思考题
1、如何根据发光细菌试验结果判断样品的毒性级别？
2、除了明亮发光杆菌以外，还有哪些发光细菌可用于样品的生物毒性监测？
八、参考文献
[1]朱文杰，郑天凌，李伟民。发光细菌与环境毒性检测。北京：中国轻工业出版社，2009，103-137
微生物技术在水体污染治理的应用现状
微生物技术在水体污染治理的应用现状 李嘉靓 (西南大学动物科技学院水产养殖一班，222014328220240) 摘要：如今全球性水体环境污染日益严峻，水体微生物修复的研究已成为学术界广泛关注的热点问题，正处于相当活跃的发展时期。本文介绍了微生物在在水体污染治理过程中的应用现状，并对微生物在水体环境保护中的优势和缺点进行了讨论。 关键词：微生物技术水体环境污染治理应用现状 The application of the microbial technology in the water body pollution treatment Li Jialiang (aquaculture, veterinary science college, Southwest University2220143282202400) Abstract: Now, global aquatic environment pollution is becoming more and more serious, the research on microbial technology in the water body pollution treatment has become a hot issue in the academic community. This paper introduce the microorganism in all aspects the water body pollution manages applied present condition in the process. Combined to carried on the discussion to the microorganism in the advantage and the disadvantage in the environmental protection trend. Key words: microbial technology aquatic environment pollution treatment application 随着经济的发展和社会的进步，人类不断的向水体中排放污染物，造成了全球性的水体环境破坏和污染，现在治理环境污染的方法很多。其中物理化学方法虽可清除部分污染物，但效率普遍较低，且易造成二次污染。而生物技术和基因工程正突飞猛进地发展，研发高效率、低能耗、易普及的特种生物和特殊工艺已成为环境治理技术的热点。目前世界上广泛应用的生物技术主要指微生物技术，本文就近年来发展的微生物技术对水体环境治理进行一些的概述。 1.微生物技术在水体污染治理方面的应用 1.1水体修复技术 水体修复包括原位修复和异位修复。原位是指在原有水体进行修复。原位修复要投加物质：(1)投加菌种，这些菌种可以利用水体中的有机物从而降低水体污染，从而对水体恢复能力和自净能力的一种强化。(2)投加营养盐，这些营养物激活剂可以提高微生物的代谢能力，从而强化水体修复。异位指将水体移到反应器处理后再送回河道。异位修复有调控和优化处理的特点，但这种运输可能会增加费用，导致修复成本提高。目前，大多水体修复采取的是原位修复，而异位修复多用在污染特别严重的黑臭河水的净化处理上。 河流对于外来的污染物有一定的自净作用，这种自净作用主要是通过河流中的土著微生物的降解作用来实现的，当然微生物的降解能力是有限的，当外界的污染物来源太多超过了微生物的降解能力，河流的水质就会变差，甚至变成黑臭河流，微生物也不适合这种环境下生存，会导致微生物活性降低，严重的会导致微生物群落大量消失，这就更加不利河流的自我恢复。面对这种情况，在工程技术上一般采用两条途径来改善污染现状，一是向水
浅论水污染生物监测和检测方法
浅论水污染生物监测和检测方法 发表时间：2011-05-26T11:02:45.390Z 来源：《魅力中国》2011年4月上作者：牛秋慧[导读] 生物监测是系统地利用生物反应来评价环境的变化，并应用于环境质量控制程序中的科学。牛秋慧 （河南省西华县环境监测站河南周口 466600）中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1673-0992（2011）04-0000-01 生物监测是系统地利用生物反应来评价环境的变化，并将其信息应用于环境质量控制程序中的一门科学。生物监测的目的是希望在有害物质还未达到受纳系统之前，在工厂或现场就以最快的速度把它检测出来，以免破坏受纳系统的生态平衡；或是能侦察出潜在的毒性，以免酿成更大的公害。 生物监测是理化监测的重要补充，对于评价环境质量状况有着十分重要的作用。理化监测一般只考虑瞬时污染状况，要做到长期连续监测，在经济上往往是不合适的。要了解污染的累积效应，采用生物监测更合适。同时，仅利用污染物质的浓度值来反映污染程度及危害也是不全面的，因为某些污染物质在环境中的含量极微不等于毒性极微，反之亦然。用生物监测进行配合，充分利用指示生物对污染物毒性反应的敏感性，便能较准确地反映真实的污染状况。 在一定条件下，水生生物群落和水环境之间互相联系、互相制约，保持着自然的、暂时的相对平衡关系。水环境中进入的污染物质，必然作用于生物个体、种群和群落，影响生态系统中固有生物种群的数量、物种组成及其多样性、稳定性、生产力以及生理状况，使得一些水生生物逐渐消亡，而另一些水生生物则能继续生存下去，个体和种群的数量逐渐增加。水污染生物监测就是利用这些变化来表征水环境质量的变化。 同理化监测相比，生物监测有自己的特点：生物监测能反映各种污染物的综合影响；理化监测是定期采样，结果不能反映采样前、后的情况，而水中生物，汇集了整个生长期环境因素改变的情况；有些水生生物对污染物很敏感，有些连精密仪器都测不出的微量元素的浓度，却能通过“生物放大”作用在生物体内积累而被测出。 生物监测也有自己的不足之处：生物监测不能定性和定量地测定水质污染；检测的灵敏性和专一性方面不如理化检测；某些生物检测需时较长。 许木启利用白洋淀水体中浮游动物群落优势种的变化来判断水体的污染程度和自净程度。结果表明，府河—白洋淀水体从上游至下游，浮游动物耐污种类逐渐减少，广布型种类逐渐出现较多，在下游许多正常水体出现的种类均有分布；同时，原生动物由上游的鞭毛虫至中游出现纤毛虫，在下游则发现很多一般分布在清洁型水体的种类，表明府河—白洋淀水体从上游到下游水体的污染程度不断减轻，水体具有明显而稳定的自净功能。好奇的朋友用底栖动物的变化趋势评价湘江水质污染，结果发现湘江干流底栖大型无脊椎动物种类数和物种的多样性指数从上游到下游呈减少趋势，表明毒杀生物的有毒物质对湘江的污染较为明显，并且可根据湘江干流各断面种类数的减少程度判断出各断面的污染程度；同时也观察到，随着时间的推移，底栖大型无脊椎动物种类数和多样性指数也呈减少趋势，说明这种有毒污染仍在发展之中。水污染的生物测试是利用水生生物受到污染物质的毒害所产生的生理机能的变化，测试水质污染状况。根据鱼的呼吸变化指示有毒环境，在有污染物存在的情况下，鱼腮呼吸加快且无规律。 近几年来，应用生物监测环境技术的研究广泛开展，出现了一些新方法、新材料和新的监测物，提高了生物检测的灵敏性。以前生物监测的研究重点多放在分类和结构方面。然而，生物系统的结构变化并非总与生物系统的其它变化相关联，仅以某个种类、某个种群构成的生物反应系统的变化来评价一个水生生态系统，其偏差较大。因此，为掌握水生生态系统对环境污染的完整反应，要求我们在生物系统（细胞、组织、个体、种群、群落、生态系统）中选择超出单一种类水平即群落或生态系统来作为生物监测的生物反应系统，并对该系统的结构和功能变化均进行研究。美国Cains 创建了用聚氨酯泡沫塑料块（简写为PFU）测定微型生物群落的结构和功能参数，进而进行监测预报的新方法。中科院水生所沈韫芬研究员把PFU应用到生物监测中，并使PFU法成为我国生物监测的一种标准方法。PFU法适用于原生动物、藻类对水质的检测。此方法可以鉴别水体是有机污染还是毒性污染。由于潮汐流和环流的影响，PFU法用于海水水质监测的有效性不如在淡水中监测。Kuidong Xu等用一种改良的PFU法—瓶装聚氨酯泡沫塑料块（BPFU）法进行海水的生物监测。BPFU法是将2块聚氨酯泡沫塑料块装入1个圆柱形塑料瓶中，塑料瓶有4道裂缝，用于保护聚氨酯泡沫塑料块不受粗糙条件的干扰，同时便于微生物群落进入聚氨酯泡沫塑料块，达到平衡。BPFU法比传统的PFU法在海水生物监测中的优越性体现在：⑴取样稳定；⑵海水生物评价结构和功能的精确性；⑶定量比较时可以保持水体积的稳定性。实验结果表明，用BPFU法进行海水生物监测比PFU法更加有效。通过BPFU法聚集的物种数量随污染物强度的增大而减少，减少程度大于PFU法。由BPFU法计算出的多样性指数同样也高于PFU法。 随着社会的进步，生物技术也在不断地发展，在此基础上逐步形成了分子生态毒理学。分子生态毒理学采用现代分子生物学方法与技术，研究污染物及代谢产物与细胞内大分子，包括蛋白质、核酸、酶的相互作用，找出作用的靶位或靶分子，并揭示其作用机理，从而能对在个体、种群、群落或生态系统水平上的影响作出预报，具有很大的预测价值。目前最常用的是把腺三磷酶作为生物学标志，方法是测定体内三磷酸腺苷酶ATPase的活性，并以其活性强弱作为多种污染物胁迫的指标[15]。近年来，生物体内胆碱脂酶活性的测定已经成为海水和淡水水体污染的一种监测工具。由于环境中的有机磷农药和氨基甲酸盐杀虫剂与底物乙酰胆碱的分子形状类似，能与酶酯基的活性中心发生不可逆的键合从而抑制酶活性，因此它可以用来评价有机体在杀虫剂和毒害神经的污染物质（如重金属）中的暴露程度。Mohamed Dellali等用蛤和贻贝监测泻湖的水体污染，结果表明，蛤和贻贝体内乙酰胆碱脂酶的活性能很好地反映当地水体的污染状况。 水资源的不断短缺，水体污染的不断恶化，要求水污染监测技术不断完善。而利用水生生物监测水体，能真实地反映水环境质量状况，且具有对毒物灵敏度高、所需仪器简单等优点。目前，水污染生物监测的方法和监测物正不断更新，其灵敏度也越来越高。某些方法能够对特定某种或某几种污染物质的存在作出响应，可以实现传统生物监测方法无法实现的水体中某种物质的定性检测。由于现有的水生生物监测技术仍然难以确定水体中污染物的种类组成和含量，因此，在条件许可的情况下，应采取多种方法进行综合监测，以确保监测结果的准确性和完整性。
水污染实验
实验一 颗粒自由沉淀实验 一、实验目的 加深对自由沉淀、基本概念以及沉淀规律的理解。掌握颗粒自由沉淀实验的方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗粒自由沉淀曲线。 二、实验原理 沉淀是指从液体中借重力作用去除固体颗粒的一种过程。根据液体中固体物质的浓度和性质，可将沉淀过程分为自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀等四类。当废水中的悬浮物浓度不高时，在静沉过程中颗粒之间互不干扰、碰撞，呈单颗粒状态下沉，这种沉淀属于自由沉淀。 自由沉淀时颗粒是等速下沉，下沉速度与沉淀的高度无关，因而自由沉淀可在一般的沉淀柱内进行。为使沉淀颗粒不受器壁的干扰，沉淀柱的直径一般应不小于100mm 。 如果沉淀柱的有效水深为H ，如图1-1所示，通过不同的沉淀时间t ，可求得不同的沉速u ，u=H/t 。如沉淀时间为t ，相应的沉速为u 0，则颗粒的去除率由两部分构成：沉速u ≥u0颗粒能全部去除，去除率为E 1；所有沉速小于u 0的颗粒能部分去除，去除率为E 2，则E=E 1+E 2。设所有沉速小于u 0的颗粒占总颗粒数的百分数为P 0，其中某一种沉速为u i 的颗粒的去除百分数为u x /u 0，则所有沉速小于u 0的颗粒u i 的去除百分数即 E 2 沉速u ≥u0颗粒所占的百分数为1―P 0，E 1=1―P 0，则总去除率： 但沉速小于u0的颗粒占总颗粒数的百分数P 0不易统计，故E 2较难计算。实验中可按以下方法进行去除率的计算。 经研究，可以从有效水深内的上、中、下部取相同数量的水样混匀后求出有效水深内（污泥层以上）的平均悬浮物浓度。或者，为了简化，可以假定悬浮物浓度沿深度呈直线变化，这样，将取样口设在沉淀柱中部0.5H 处，则该处水样的悬浮物浓度可近似地代表整个有效水深内的平均浓度，据此计算出沉淀时间为t 时的沉淀效率。在不同的沉淀时间t 1、t 2、……分别从中部取样，测出其悬浮物浓度C 1、C 2……，并量出水深的变化H 、H1……（如沉淀柱直径足够大，则水深变化可忽略不计），可计算出u 1、u 2、……（等于H/t 1、H 1/t 2……），根据所测数据可绘制出时间~沉淀效率（t~E ）曲线、颗粒沉速~沉淀效率（u~E ）曲线。 三、实验设备及仪器 1. 沉淀实验筒：直径Ф100mm ，工作有效水深(由溢出口下缘到筒底的距离)1800mm 。 2. 浊度仪； 3. 秒表。 四、实验材料 高岭粘土配水。 五、实验步骤 1、称取一定量的高岭土，加入沉淀实验筒中，高岭土配制浓度为100mg/L ； 2、充气搅拌约5min ，使水样中悬浮物分布均匀； 3、 静置观察沉淀现象； 4、 分别在沉降0、10、20、30、4 5、60、90min 后，从实验筒中部H/2取样口取样，每次约100mL 左右(准确记下水样体积)。取水样前要先排出取样管中的积水约10mL 左右； 5、 测定水样中悬浮物浓度，以mg/L 计。测定每一沉淀时间的水样的悬浮物浓度方法如下：首先调烘箱至105±1℃，叠好滤纸放入称量瓶，打开盖子，将其放入105℃烘箱中至恒重，称取重量，然后将恒重好的滤纸取出放在玻璃漏斗中，过滤水样，并用蒸馏水冲净，00p i i u dp ?00000000 111p p i i i i u p (p )dp (p )u dp u u =-+=-+??
生物技术在环境污染治理中的应用研究进展剖析
北华大学 化学与生物学院 生物技术在环境污染治理中的应用研究进展 班级：生物10级2班17号 姓名：齐爽 指导教师：徐镜羚
生物技术在环境污染治理中的应用研究进展 摘要:日益严重的环境污染问题成为制约经济和社会发展的重要障碍。如何解决环境问题,是摆在政府与科技工作者面前的重要课题。随着环境生物技术的迅猛发展,生物技术在治理环境污染中的应用也越来越广泛。文章重点介绍了生物技术在环境污染治理中的应用。 1 前言由现代生物技术和环境工程技术相结合的环境生物技术,是20世纪80年代诞生于欧美地区[1]。环境生物技术是21世纪国际生物技术的一大热点领域,它已在环境治理上发挥着重要的作用. 环境生物技术产生、发展及演变与一系列的环境污染问题有着密切的联系.近年来,随着细胞融合技术、基因工程技术、分子生物技术等的发展,环境生物技术得到了进一步的发展[2]。因此生物技术在环境领域的应用有着深远的发展前景,特别是对于寻求用低成本解决环境问题的发展中国家具有极大潜力。 2 环境生物技术的产生和发展环境生物技术是一门现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科,主要由生物技术、工程学、环境学和生态学组成,涉及多种学科,它的产生和发展反映了科学研究的最新成果,同时也体现了工程科学开拓出来的新技术和新工艺,代表了环境工程技术的发展方向[3]。在环境工程研究领域,一般将19 世纪末生物滤池的出现和1914年w. T. Locket t 和E. Arden
发明“活性污泥法”作为环境生物技术的开端。20世纪50～60 年代,随着工农业的快速发展所带来的环境污染,尤其是水污染的加剧,直接刺激和促进了环境生物技术的发展;70 代,Chakrabaty 等人成功构建了含有多种降解质粒的“超级细菌”,为80 年代环境生物技术的发展奠定了基础;1981 年,欧洲生物技术联盟(EFB) 首次将环境生物技术用于设立环境生物技术专门机的名称,并将控制污染的生物技术概称为环境生物技术;1983年,美国在西雅图召开了首届“利用基因控制污染”的环境生物技术专题会议。进入90年代以后,环境生物技术更是引起了更多的注意并得到了充分的发展。1994年美国生物工业组织(BIO) 和白宫国家科学技术委员会共同组织的可持续环境中生物技术大会上提出了基因工程微生物、优选微生物和生物传感技术中可利用菌类等3大最新发展技术领域;1995 年,美国国家科学和技术委员会发表的为《2l 世纪生物技术新方向》的蓝皮报告中将环境保护和环境生物技术列在了很重要的地位;1996 年在美国和2000 年在日本召开的两届国际环境生物技术大会上,也都充分展现了界各国对环境保护和环境生物技术研究的重视[4.5]。 3 环境生物技术的研究内容与特点国外学者认为生物技术中的三个部分属于环境生物技术范畴:一是在环境中应用的生物技术,二是涉及到环境中的某些可看作为一个生物反应器部分的生物技术,三是作用于一些必定要进入环境的材料的生物技术。从国内外的研究可以发现,目前环境生物技术的主要研究内容包括四个方面:降解污染物的工程菌和抗污染型转基因植物的相关研究;环境友好
水污染控制工程实验报告
水污染控制工程 实验报告 （环境工程专业适用） 2014年至2015 年第 1 学期 班级11环境1班 姓名吴志鹏 学号1110431108 指导教师高林霞 同组者汤梦迪刘林峰吴渊田亚勇李茹茹 程德玺
2014年4月
目录 实验一曝气设备充氧性能的测定 -------------------------------------------------- 1实验二静置沉淀实验----------------------------------------------------------------- 5实验三混凝实验---------------------------------------------------------------------- 8一、实验目的 ------------------------------------------------------------------------- 15
实验一曝气设备充氧性能的测定 一、实验目的 1.掌握表面曝气叶轮的氧总传质系数和充氧性能测定方法 2.评价充氧设备充氧能力的好坏。 二、实验原理 曝气是指人为地通过一些机械设备,如鼓风机、表面曝气叶轮等,使空气中的氧从气相向液相转移的传质过程。氧转移的基本方程式为： d/dt=K La（s-）（1）式中d/dt：氧转移速率，mg/（Lh）； K La：氧的总传质系数，h-1； s：实验条件下自来水（或污水）的溶解氧饱和浓度，mg/L； ：相应于某一时刻t的溶解氧浓度mg/L， 曝气器性能主要由氧转移系数K La、充氧能力OC、氧利用率E A、动力效率Ep四个主要参数来衡量。下面介绍上述参数的求法。 （1）氧转移系数K La 将（1）式积分，可得 1n(s—)＝一K La t+ 常数（2）此式子表明，通过实验测定s和相应与每一时刻t的溶解氧浓度后，绘制1n(s—)与t关系曲线，其斜率即为K La。另一种方法是先作-t曲线，再作对应于不同值的切线，得到相应的d/dt，最后作d/dt与的关系曲线，也可以求出。 （2）充氧性能的指标 ①充氧能力（OC）：单位时间内转移到液体中的氧量。 表面曝气时：OC（kg/h）= K La t（20℃）s （标）V （3） K La t（20℃）= K La t 1.02420T(T: 实验时的水温) s （标）=s （实验） 1.013105/实验时的大气压(Pa) V：水样体积 ②充氧动力效率（Ep）：每消耗1度电能转移到液体中的氧量。该指标常被用以比较各种曝气设备的经济效率。 Ep（kg/kW·h）=OC/N （4） 式中：理论功率，采用叶轮曝气时叶轮的输出功率（轴功率, kW）。 ③氧转移效率（利用率，E A）：单位时间内转移到液体中的氧量与供给的氧量之
水污染治理技术综述教案资料
水污染治理技术综述
水污染治理技术综述 四川大学电子信息学院摘要： 水是人类生产生活必不可少的物质，但自工业革命以来的数百年内，由于人类对于自然无节制的开发，许多生态环境遭到破坏，水污染问题也越来越严重。为了治理人类对生态环境所造成的破坏，水污染治理技术应运而生，也获得了日新月异的发展。本文试从水污染的物理处理、化学处理、生物处理三个方面进行简单介绍。 正文： 我国的水资源总量在世界范围内较为丰富，但人均占有量却比较少。改革开放以来，中国的经济飞速增长，然而飞速增加的代价却是对自然环境难以修复的破坏。目前我国的水污染问题已经处于一个相当严重的局面，全国主要流域的I~III类水质断面占64.2%，劣V类占17.2%，其中，海河流域为重度污染，黄河、淮河、辽河流域为中度污染。除了地上水，我国各个地区的地下水也处于不同程度的污染中。 一、水污染类型 按照污染物的不同，水污染大体上是由以下几种污染物所引起的： 1.病原体污染
这类污染通常是由生活污水、医院污水、畜禽饲养场的污水所引起的，这类污水中常含有各种病菌、寄生虫，若不进行处理直接排放，容易造成痢疾、伤寒以及各式各样的传染病。 2.需氧型污染 蛋白质、油脂、碳水化合物、木质素等有机物在微生物对它们的分解过程中需要消耗水体中的溶解氧，使得水体含氧量减少，影响水中其他生物的生命活动。在生活用水、造纸和食品工业所造成的污水中，就有大量的这类有机物。 3.植物营养污染 许多工业污水、生活污水以及使用氮磷肥的农业废水中，含有大量的氮、磷、钾等营养物质，易引起藻类和一些浮游物质爆发性繁殖，造成赤潮。 4.石油污染 这类污染通常是由油轮泄露、海上采油厂泄漏等事故所引起的，这类泄漏防不胜防，通常难以处理。 5.剧毒污染 大量的重金属、氰化物和一些难以分解的有机物通过矿山、冶炼废水等途径富集在生物体内，通过食物链循环对人类对人类健康造成危害。 6.放射性污染 这是由于放射性物质泄漏所造成的，一般是核事故所造成的，虽然事故少但危害极大。
河湖水污染生物生态综合治理与修复技术
河湖水污染生物生态综合治理与修复技术 1我国地表水污染现状 随着经济社会的快速发展，水污染不断加剧,已成为制约我国经济社会可持续发展的重大“瓶颈”问题。 目前我国七大江河流域均已受到不同程度的污染，特别是在全国138个城市河段中，流经繁华区域的绝大部分水体均污染严重，其中低于国家《地表水环境质量标准》V类水体的占38%。 2012全年共监测地表水五大水系88条河段，长2048.2公里，IV类、V类水质河长占监测总长度的4.3%;劣V类水质河长占监测总长度的42.1%。 河湖水体治理修复，是社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。 2河湖水污染生态修复技术 目前，国内已广泛使用的河湖污染水体生态治理技术主要有五项：生物膜修复技术、人工湿地技术、生态浮岛技术、固定化生物酶技术以及曝气增氧技术。 生物膜修复技术核心在于微生物生境载体材料的选择。生物膜修复材料一般分为孔性材料、聚合物膜材料、有机/无机凝絮剂、光催化材料、氧化剂五大类，市面上常见的有仿水草式填料、辨带式填料、环状悬浮式填料、悬浮球状填料、复合式填料等。 人工湿地技术主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。 生态浮岛技术是利用植物生态原理来降解水中的COD、氮、磷的含量。它能使水体透明度大幅度提高，同时水质指标也得到有效的改善，特别是对藻类有很好的抑制效果，同时浮岛植物也营造了水面的景观。 固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选证的载体上，使其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖的生物技术。 固定化酶技术是用载体把酶约束在一定的区域中进行催化反应，使反应后的酶可以反复使用的一项技术。
水污染生物监测和检测方法及其研究进展
水污染生物监测和检测方法及其研究进展 陈鸣达良俊（华东师范大学环境科学系，上海200062） 摘要扼要介绍了生物监测的理论、方法和特点。综述了近年来水污染生物监测的发展趋势及其研究动态与方向。阐述了水污染生物监测近期研究方向。 关键词：水污染生物监测研究进展 1 引言 生物监测是系统地利用生物反应来评价环境的变化，并将其信息应用于环境质量控制程序中的一门科学。生物监测的目的是希望在有害物质还未达到受纳系统之前，在工厂或现场就以最快的速度把它检测出来，以免破坏受纳系统的生态平衡；或是能侦察出潜在的毒性，以免酿成更大的公害[1]。 生物监测是理化监测的重要补充，对于评价环境质量状况有着十分重要的作用。理化监测一般只考虑瞬时污染状况，要做到长期连续监测，在经济上往往是不合适的。要了解污染的累积效应，采用生物监测更合适。同时，仅利用污染物质的浓度值来反映污染程度及危害也是不全面的，因为某些污染物质在环境中的含量极微不等于毒性极微，反之亦然。用生物监测进行配合，充分利用指示生物对污染物毒性反应的敏感性，便能较准确地反映真实的污染状况。 2水污染的生物监测 2.1 水污染生物监测的理论依据 在一定条件下，水生生物群落和水环境之间互相联系、互相制约，保持着自然的、暂时的相对平衡关系。水环境中进入的污染物质，必然作用于生物个体、种群和群落，影响生态系统中固有生物种群的数量、物种组成及其多样性、稳定性、生产力以及生理状况，使得一些水生生物逐渐消亡，而另一些水生生物则能继续生存下去，个体和种群的数量逐渐增加。水污染生物监测就是利用这些变化来表征水环境质量的变化[2]。 2.2 水污染生物监测的特点 同理化监测相比，生物监测有自己的特点：生物监测能反映各种污染物的综合影响；理化监测是定期采样，结果不能反映采样前、后的情况，而水中生物，汇集了整个生长期环境因素改变的情况；有些水生生物对污染物很敏感，有些连精密仪器都测不出的微量元素的浓度，却能通过“生物放大”作用在生物体内积累而被测出[2]。 生物监测也有自己的不足之处：生物监测不能定性和定量地测定水质污染；检测的灵敏性和专一性方面不如理化检测；某些生物检测需时较长。 2.3 水污染生物监测的方法 2.3.1利用指示生物在水体中的出现或消失、数量的多少来监测水质 许木启[3]利用白洋淀水体中浮游动物群落优势种的变化来判断水体的污染程度和自净程度。结果表明，府河—白洋淀水体从上游至下游，浮游动物耐污种类逐渐减少，广布型种类逐渐出现较多，在下游许多正常水体出现的种类均有分布；同时，原生动物由上游的鞭毛虫至中游出现纤毛虫，在下游则发现很多一般分布在清洁型水体的种类，表明府河—白洋淀水体从上游到下游水体的污染程度不断减轻，水体具有明显而稳定的自净功能。 2.3.2利用水生生物群落结构的变化来监测水质 蒋昭凤等[4]用底栖动物的变化趋势评价湘江水质污染，结果发现湘江干流底栖大型无脊椎动物种类数和物种的多样性指数从上游到下游呈减少趋势，表明毒杀生物的有毒物质对湘江的污染较为明显，并且可根据湘江干流各断面种类数的减少程度判断出各断面的污染程度；同时也观察到，随着时间的推移，底栖大型无脊椎动物种类数和多样性指数也呈减少趋势，说明这种有毒污染仍在发展之中。 2.3.3水污染的生物测试 水污染的生物测试是利用水生生物受到污染物质的毒害所产生的生理机能的变化，测试水质污染状况。 Belding[5]根据鱼的呼吸变化指示有毒环境，在有污染物存在的情况下，鱼腮呼吸加快且无规律。德国[6]从1977年开始研究利用鱼的正趋流性开展生物监测，在下游设强光区或适度电击，控制健康鱼向下游的活动；或间歇性提高水流速度，迫使鱼反应。如果鱼不能维持在上游的位置，则表明污染产生了危害。 3国内外水污染生物监测的研究进展 近几年来，应用生物监测环境技术的研究广泛开展，出现了一些新方法、新材料和新的监测物，提高了生物检测的灵敏性。 3.1 水污染生物监测及其检测的新方法 3.1.1 利用遗传毒理学监测水体污染
水污染控制工程试卷A及答案
《水污染控制工程》试题 一、名词解释 1．气固比 2．氧垂曲线 3．吸附再生法 4．剩余污泥 5．@ 6．折点加氯消毒法 7．回流比 8．生物膜法 9．活性污泥法 10．生物脱氮 11．泥龄 12．BOD5 13．COD 14．} 15．水体自净 16．污泥指数 17．剩余污泥 18．破乳 19．大阻力配水系统 20．小阻力配水系统 二、问答题 1.试说明沉淀有哪几种因型各有何特点，并讨论各种类型的内在联系与区别， 各适用在哪些场合 2.{ 3.设置沉砂池的目的和作用是什么曝气沉砂池的工作原理与平流式沉砂池有 何区别 4.水的沉淀法处理的基本原理是什么试分析球形颗粒的静水自由沉降（或浮 上）的基本规律，影响沉淀或浮上的因素有哪些 5.加压溶气浮上法的基本原理是什么有哪，几种基本流程与溶气方式各有何 特点在废水处理中，浮上法与沉淀法相比较，各有何缺点 6.污水的物理处理方法和生物处理法的目的和所采用的处理设备有何不同
7.微生物新陈代谢活动的本质是什么它包含了哪些内容 8.在生化反应过程中，酶起了什么作用酶具有哪些特性 9.影响微生物的环境因素主要有哪些为什么说在好氧生物处理中，溶解氧是 一个十公重要的环境因素 10.什么叫生化反应动力学方程式在废水生物处理中，采用了哪两个基本方程 式它们的物理意义是什么 11.； 12.建立生物下理过程数学模式的实际意义是什么在废水生物处理中，这个基 本数学模式是什么它包含了哪些内容试述好氧塘、兼性塘和厌氧塘净化污水的基本原理。 13.好氧塘中溶解氧和pH值为什么会发生变化 14.污水土地处理有哪几种主要类型各适用于什么场合 15.试述土地处理法去除污染物的基本原理。 16.土地处理系统设计的主要工艺参数是什么选用参数时应考虑哪些问题 17.试述各种生物膜法处理构筑物的基本构造及其功能。 18.生物滤池有几种形式各适用于什么具体条件 19.影响生物滤池处理效率的因素有哪些它们是如何影响处理效果的曝气设备 的作用和分类如何，如何测定曝气设备的性能 20.》 21.活性污泥有哪些主要的运行方式，各种运行方式的特点是什么促使各种运 行方式发展的因素是什么 22.曝气池设计的主要方法有哪几种，各有什么特点 23.曝气池和二沉池的作用和相互联系是什么 24.产生活性污泥膨胀的主要原因是什么
治理水体污染的措施
治理水体污染的措施 近年来，随着工业化进程的不断发展，各种工业废水、废气急剧增加，重大污染事故时有发生，大气、河流、海洋的污染日益严重，森林在萎缩，沙漠在扩大，生物物种在减少，臭氧层正出现越来越大的空洞……人类的共同家园已千疮百孔，生态环境正在加速恶化，高温、洪涝、干旱、台风、寒害等极端天气频繁发生，这些既是大自然给人类的惩罚，也是大自然向人类敲响的一次次警钟。 “一些工厂和企业经营业主环保意识和法律观念淡薄，为了追逐自己的短期经济效益，不惜以牺牲环境为代价，有的甚至将违法排放废水废气作为降低成本、追求利润的捷径。”据该案二审承办法官季金华介绍，环境保护法、环境影响评价法、建设项目环境保护管理条例都规定了建设项目实行环境影响评价制度，其中环境保护法第二十四条规定：“产生环境污染和其他公害的单位，必须把环境保护工作纳入计划，建立环境保护责任制度；采取有效措施，防治在生产建设或者其他活动中产生的废气、废水、废渣、粉尘、恶臭气体、放射性物质以及噪声、振动、电磁波辐射等对环境的污染和危害。”同时，环境保护法第二十六条第一款规定：“建设项目中防治污染的设施，必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。防治污染的设施必须经原审批环境影响报告书的环境保护行政主管部门验收合格后，该建设项目方可投入生产或者使用。”本案中，资源再生厂经营业主隋某在增加工艺流程、产品类别、新生废物的情况下，应依法重新报批环境影响评价文件，但隋某在未获得批准的情况下依然坚持生产，其行为违反了排污申报登记等相关法律规定，对环境造成了污染，环保局作出的处罚决定适用法律、法规正确，符合法定程序，应予以支持。 “人类的生存与发展离不开良好的生态环境。”季金华法官提醒，各级环保主管部门要切实履行好环保监测职责，依法严惩污染环境的行为；广大生产企业要严格遵守环保法律法规，从思想上提高环境保护意识，共同保护人类赖以生存的环境，还地球一个碧水蓝天 对于污水采取的措施主要有： 1：资金、行政、法律保障措施
我国水污染现状及治理对策
我国水污染现状及治理对策 摘要：由于对保护水资源认识不足，执法不严及有关水的法制不健全等原因，我国水污染情况相当严重。应从调控农村面源污染、控制点源污染、实行排污总量控制、加大对水污染治理投资、建立健全法律法规、进行水环境质量规划、推行清洁生产、倡导节水型产业等方面进行综合治理。 关键词：水污染；排污总量控制；水环境质量规划；清洁生产；节水型产业 0 引言 水是生命之源，是人类赖以生存和发展的重要物质，没有水就没有生命。1997 年联合国水会议向世界发出“水不久将成为一个严重的社会危机”的警告，时至今日水资源危机已经日益显露出来，其中以水污染最为严重。在我国，82％的河流受到不同程度的污染，有42％的城市饮用水源受到严重污染，农村有70％的饮用水不符合卫生标准。水污染问题已经影响到人们的正常生活，成为一个急需解决的热点问题。 1我国水污染现状 水污染的根源来自工业排放的废水、污水、城镇生活污水以及农业化肥、农药流失等。据统计，从1998 年起，我国生活污水排放量已经超过了工业废水排放量，大部分未经处理的生活污水直接排入水体中，增加了水污染。又由于农业方面的化肥、农药的低效利用，使大量营养物质随地表径流进入水体，更加重了水体污染。 1.1工业排污及废弃物引起水污染 工业废水是我国水源污染的主要原因之一。近20 年来，虽然我国污水的处理率在不断提高，但污水的年排放量仍在大幅度增加。1999 年全国工业和城市生活废水排放总量为401亿吨，比1998年增加 6 亿吨。其中工业废水排放量197亿吨，比上年减少4亿吨；生活污水排放量204 亿吨，比上年增加10亿吨；生活污水排放量超过工业废水排放量。工业废水排放量中，乡镇企业排放量为29.2 亿吨，占工业排放总量的14.5％。由于乡镇企业的废水废气处理率、处理达标率和符标率等3项指标很低，导致农村生态环境的污染。同时，工业固体废物的排放堆存不仅占用大量土地，并对空气、地表水和地下水产生二次污染，而且使江湖面积缩小，影响水资源的利用。固体废物中所含有害成分经雨水淋洗会污染地表水、地下水和土壤，造成农、渔类产品污染。 1.2农业面源污染引起水污染 随着点源污染的控制，农业面源的污染已成为水环境污染、湖泊库富营养化的主要
生物技术与水污染的防治
生物技术与水污染的防治 姓名：文飞学院：生命科学学院专业：生物工程学号：2013316047 摘要：就饮用水中的有机物去除和控制而言，生物稳定性和净水工艺衡量和影响它的两个重要因素。试图以饮用水中的有机物为研究对象，从生物稳定性和净水工艺两个角度，对有机物的衡量指标、去除机制及规律展开论述。 关键词：生物有机物细菌水污染 前言：随着社会经济的高速发展与城市化进程的加速，水资源危机已经成为继石油危机之后人类所面临的第二大危机。目前在我国，随着工业，特别是有机化工、石油化工、医药、农药、杀虫剂及除草剂等生产工业的迅速发展，有机化合物的产量和种类不断增加，各种生产废水和生活污水未达到排放标准就直接进入水体，水源水质污染问题日趋严重。然而，现有条件下的水厂广泛使用的传统制水工艺已很难达到日益提高的水质标准的要求，饮用水的安全性因而引起人们的普遍关注。 一、有机物的来源、危害与生物稳定性的提出 我国是一个水资源短缺、水灾害频繁的国家，水资源总量居世界第六位，人均占有量只有2500立方米，约为世界人均水量的1/4，在世界排第110位，已被联合国列为13个贫水国家之一。 多年来，我国水资源质量不断下降，水环境持续恶化，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，不仅使工厂停产、农业减产甚至绝收，而且造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了社会的可持续发展，威胁了人类的生存。我国七大水系的污染程度以污染程度大小进行排序，其结果为:海河、淮河、黄河、松花江、长江，其中，辽河、海河、淮河污染最重。综合考虑我国地表水资源质量现状，符合《地面水环境质量标准》的Ⅰ、Ⅱ类标准只占32.2%（河段统计），符合Ⅲ类标准的占28.9%，属于Ⅳ、Ⅴ类标准的占38.9%，如果将Ⅲ类标准也作为污染统计，则我国河流长度有67.8%被污染，约占监测河流长度的2/3，可见我国地表水资源污染非常严重。从来源来看，水源水中的有机物的来源可分为两
生物强化技术及其在水污染治理中的应用 邱晨涛
生物强化技术及其在水污染治理中的应用邱晨涛 发表时间：2018-12-18T10:24:12.123Z 来源：《防护工程》2018年第26期作者：邱晨涛 [导读] 随着我国工业发展不断壮大，工业废水的排量逐渐增加，现阶段，工业废水已经成为了我国受污染水的主要组成部分江苏南京 210000 摘要：随着我国工业发展不断壮大，工业废水的排量逐渐增加，现阶段，工业废水已经成为了我国受污染水的主要组成部分。本文从含义以及实际应用情况两个方面入手，对生物强化技术在水污染治理当中的应用进行了分析以及探讨，并且给出了笔者自己的看法。 关键词：生物强化技术；水污染治理；应用情况 化工行业是我国重要的生产行业，随着我国经济的飞速发展，化工行业的发展也已经进入了一个新的阶段，各种化工厂在我国层出不穷，给人们的生活带来方便的同时，也在一定程度上造成了环境的污染，产生了大量的工业废水。同时也产生了很多难以降解的污染物，这对人们的身体健康会有很大影响。传统的生物处理方式已经很难起到效果，必须对其处理方式进行创新，要借助先进的生物技术以及降解方法，这样才能够有效的起到污染处理的效果。生物强化技术与传统的污水处理技术有很大的区别，无论是在方式方法上还是在实际操作的过程中，其区别都是非常明显的[1]。生物强化技术可以在一定程度上增加生物处理系统的稳定性，在未来的发展过程中，此项技术一定会得到更加广泛的推广以及应用。 一、生物强化技术的简介 （一）生物强化技术的含义 对于生物强化技术来说，诞生时间相对较晚，大概是在上世纪的90年代中期，也被称为污水投菌法，这种方法在现阶段的实际污水处理当中已经有较为广泛的应用，但是对于我国来说，还并没有全面的投入使用，仅仅是在局部地区有一定程度的应用，还远远没有形成规模。通常情况下，生物强化技术所指的是利用一定的渠道将有特定功能的微生物引入到传统的生物处理体系当中，使其互相融合，从而在一定程度上提高上提高了微生物的浓度。当微生物的浓度达到一定程度之后其分解作用就可以得到充分的发挥，从而使一些难以降解的有机物被降解。当其对污水进行净化处理的时候，可以提升自然菌落的浓度，从而增强自然菌落的整体生存能力，这时后期新陈代谢能力就会得到有效的提升，从而也就达到了净化水质的目的。此项技术在实际应用的过程中成本较低，并且净化效果较为理想[2]。 （二）生物强化技术的主要优点体现 将生物强化技术在污水处理当中进行应用的时候，其优点主要体现在以下几个方面。首先，此项技术的操作成本相对较低，具有很明显的经济优势，在使用微生物选育技术的时候，不仅能够有效的防止自然菌群的退化，而且在实际操作的过程，其步骤也相对简单，并不需要反复的实验以及菌群的重加，这也就在很大程度上降低了整体操作的成本。其次，此项技术的适用范围相对较广，并且有较高的处理效率。生物强化技术的应用对于我国工程污水处理有非常明显的效果，随着此项技术的不断深入研究，生物强化技术保证了微生物自然菌落在高浓度的污水当中也能够为维持较为强大的活性，从而使污染物不会发生转移，这也就使其不会对水源造成二次污染，这在技术水平上是一次新的提升。此外，生物强化技术的应用周期相对较短，并不需要太长的时间就能够达到废水净化的效果，由于其处理时间消耗的相对较少，所以其处理效率也就变得更高。 二、现阶段我国生物强化技术的应用工艺 （一）直接作用 在对微生物进行筛选以及诱变的时候，会较为有效的获取到新陈代谢能力较强的微生物，这些微生物通常会具有较强的复制能力，利用这些微生物可以有效的起到分解污水当中污染物的作用。同时，直接作用也是现阶段最为普遍的一种应用方法，工作人员将得到的目标物，即碳源，将其与能量较高的降解微生物一起投入水中，这些微生物就会以游离的状态分布在水中，从而起到降解污染物的效果[3]。 （二）共代谢的作用 当生物强化技术对污水进行直接处理的时候，会有一些微生物不能够被完全的降解，这与其自身的结构有很大的关系。由于水中还存在着其它的底物，这时候还可以向水中加入微生物，从而使这些污染物的化学机构发生一定的改变，当其化学机构发生改变之后，在对其进行降解处理就会相对容易一些。相关工作人员还可以选择在其中投入一些辅助的营养物质，从而使其反应的速度得到提升，促进整体降解的效率。通常，可以向污水当中添加酚、氨、乙烷以及乙酸等等，从而使水中污染物的结构发生一定的改变，提高整体的降解效率。 三、生物强化技术在水污染治理过程中的应用效果评价 当生物强化技术在水污染当中进行应用之后，明显的提高了去除的效果。生物强化技术主要是对污染物进行降解，并且可以通过添加一些营养物来提升整体降解的速率，这在传统的生物系统应用过程中是很难做到的。同时，使用生物强化技术对水污染进行处理的时候，也在很大程度上改善了污泥的性能，可以较为有效的在污泥处理的过程中解决污泥膨胀的难题，从而提升了污泥的沉降性能，这也就减少了污泥的产量。最后，生物强化技术还增强了系统的整体稳定性。经过研究之后发现，如果只是单纯的用活性污泥驯化的方式来进行脱泥处理，很难达到理想的效果。 结束语 只有充分的了解生物强化技术的内容以及优势之后，才能够对其进行精准的把握，更加有效的对污水进行处理，从而保证了生态环境的稳定以及人们的用水安全。 参考文献 [1]熊贵琍,陈瑾,叶文衍.生物强化技术及其在水污染治理中的应用[J].环境科学与管理,2013,7(4):82-86. [2]程悦.三菌株及其生物强化技术在水污染治理中的应用现状[J].山东工业技术,2017,22(3):4. [3]栾晓丽,曲媛媛.浅谈生物强化技术及其在水污染治理中的应用[J].资源节约与环保,2016,5(2):38-39.
水体中重金属污染现状及处理方法研究进展
研究生课程考核试卷 （适用于课程论文、提交报告） 科目：水体中重金属研究现状教师：方芳姓名：夏克非学号：20151702012t 专业：环境科学类别：（学术） 上课时间：20 15年10月至20 15年12月考生成绩： 阅卷评语： 阅卷教师(签名) 重庆大学研究生院制
水体重金属污染现状及处理方法研究进展 摘要：由于现代工业的发展，煤、矿物油的燃烧以及固体废弃物的堆置等导致大量 重金属进入河流，使水体重金属污染成为世界范围内的环境问题。水体重金属污染 治理包括外源控制和内源控制两方面。外源控制主要是对采矿、电镀、金属熔炼、 化工生产等排放的含重金属的废水、废渣进行处理,并限制其排放量;内源控制则是 对受到污染的水体进行修复。本文介绍现常用的各种重金属废水的处理技术研究现 状，及生物淋滤技术和湿地系统修复重金属污染河流底泥研究进展。 关键词：重金属污染，吸附法，生物淋滤法，湿地系统 重金属污染是危害最大的水污染问题之一。重金属通过矿山开采、金属冶炼、金属加工及化工生产废水、化石燃料的燃烧、施用农药化肥和生活垃圾等人为污染源,以及地质侵蚀、风化等天然源形式进入水体[1],加之重金属具有毒性大、在环境中不易被代谢、易被生物富集并有生物放大效应等特点[2],不但污染水环境,也严重威胁人类和水生生物的生存。目前,人们对水体重金属污染问题已有相对深入的研究,同时采取了多种方法对重金属废水和污染的水体进行处理和修复。本文主要对水体重金属污染现状及治理方法研究进展进行介绍。 1水体重金属污染现状 由于现代工业的发展，煤、矿物油的燃烧以及固体废弃物的堆置等导致大量重金属进入河流，其中99%的重金属沉积进入水体底泥，使水体底泥重金属污染成为世界范围内的环境问题［3-5］。2003年黄河、淮河、松花江、辽河等十大流域的流域片重金属超标断面的污染程度均为超Ⅴ类[6]。2004年太湖底泥中总铜、总铅、总镉含量均处于轻度污染水平[7]。黄浦江干流表层沉积物中Cd超背景值2倍、Pb超1倍、Hg含量明显增加;苏州河中Pb全部超标、Cd为75%超标、Hg为62.5%超标[8]。城市河流有35.11%的河段出现总汞超过地表水Ⅲ类水体标准,18.46%的河段面总镉超过Ⅲ类水体标准,25%的河段有总铅的超标样本出现[9]。葫芦岛市乌金塘水库钼污染问题严重,钼浓度最高超标准值13.7倍。由长江、珠江、黄河等河流携带入海的重金属污染物总量约为3.4万t,对海洋水体的污染危害巨大。全国近岸海域海水采样品中铅的超标率达62.9%,最大值超一类海水标准49.0倍;铜的超标率为25.9%,汞和镉的含量也有超标现象[10]。大连湾60%测站沉积物的镉含量超标,锦州湾部分测站排污口邻近海域沉积物锌、镉、铅的含量超过第三类海洋沉积物质量标准[11]。波兰由采矿和冶炼废物导致约50%的地表水达不到水质三级标准[12]。重金属污染危害儿童和成人的身体健康乃至生命[13]。如人体若摄取了过多的钼元素会导致痛风样综合症、关节痛及畸形、肾脏受损,并有生长发育迟缓、动脉硬化、结蒂组织变性等病症[14]。当前,儿童铅中毒、重金属致胎儿畸形、砷中毒等事件也屡有发生,使重金属污染成为关系到人类健康和生命的重大环境问题。