第六章生物监测环境监测

1、1第六章第六章 环境污染生物监测环境污染生物监测2为什么做生物监测？为什么做生物监测？ 瞬时值瞬时值（化学监测）（化学监测） 环境变化环境变化（生物监测）（生物监测）3生物监测的定义和方法生物监测的定义和方法利用生物的组分、个体、种群或群落对环境利用生物的组分、个体、种群或群落对环境污染或环境变化所产生的反应，从生物学的污染或环境变化所产生的反应，从生物学的角度，为环境质量的监测和评价提供依据，角度，为环境质量的监测和评价提供依据，称为生物监测。称为生物监测。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（毒性测定、致突变测定）生

2、物测试（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4生物监测的特点生物监测的特点n长期性长期性环境污染物的含量和其它环境条件改变的强度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。物，能把一定时问内环境变化情况反映出来。5n 综合性综合性

3、 人类生产、生活所抛弃的废物，成份极其复杂。人类生产、生活所抛弃的废物，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。而生物是不能确切说明对生物有机体的影响。而生物是接受综合影想，不仅仅是个别离子的作用。生接受综合影想，不仅仅是个别离子的作用。生物监测能反映环境多因子、多成份综合作用的物监测能反映环境多因子、多成份综合作用的结果，能阐明整个环境的情况。符合排放标准结果，能阐明整个环境的情况。符合排放标准的废物，其长期影响环境的后果，更需要用生的废物，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。6n

4、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。如水中从环境中富集某些元素。如水中DDT农药农药:水中浓度为水中浓度为3 ng/L浮游生物（富集浮游生物（富集7.3万倍）万倍） 小鱼小鱼 (富集富集14.3万倍万倍) 大鱼大鱼 （富集（富集858万倍）万倍）人食用这些水中生物后人食用这些水中生物后 富集富集1000万倍万倍 以上过程，只有通过生物监测手段，通过食物以上过程，只有通过生物监测手段，通过食物链放大了的各营养级进行分析，才能对水体进行链放大了的各营养级进行分析，才能对水体进行全面评价。全面评价。7第二节第二节 空气污染生

5、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8第一节第一节 水环境污染生物监测水环境污染生物监测9p 了解污染对水生生物的危害状况了解污染对水生生物的危害状况p 判别和测定水体污染的类型和程度判别和测定水体污染的类型和程度p 为制定污染控制措施、保持水环境生态系统为制定污染控制措施、保持水环境生态系统 平衡平衡 提供依据提供依据主要目的主要目的10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 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

6、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 河流河流：根据长度，至少设上（对照）、中（污根据长度，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。水面宽、水深、生物分布特点等确定。湖泊（水库）湖泊（水库）：入湖（库）区、中心区、出口区、入湖（库）区、中心区、出口区、最深水区、清洁区等处设监测断面最深水区、清洁区等处设监测断面 11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12一、生物群落监测

7、方法一、生物群落监测方法多种水生生物生态系统平衡未污染水体敏感生物消亡抗性生物旺盛群落结构单一污染水体13着生生物（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） 栖息在水体底部淤泥内、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）浮游动物（原生动物、轮虫、枝角类和桡足类 ）浮游植物藻类水污染指示生物水污染指示生物14（一）生物指数监测法（一）生物指数监测法 贝克生物指数贝克生物指数 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微型生物群落监

8、测法生物群落监测方法生物群落监测方法15（一）生物指数监测法（一）生物指数监测法式中：A、B 分别为敏感底栖动物种类数和耐污底栖动物种类数。贝克生物指数：从采样点采到的底栖大型无脊椎动物贝克生物指数：从采样点采到的底栖大型无脊椎动物 BI10时，为清洁水域 BI为1-6时，为中等污染水域 BI=0时，为严重污染水域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贝克生物指数（贝克生物指数（BI）= 2A + B16 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大型无脊椎动物 BI20，为清洁水区 10BI20，为

9、轻度污染水区 6BI10，为中等污染水区 0BI6，为严重污染水区17 水生生物耐污值的确定水生生物耐污值的确定n对我国和北美地区共有的属，引用Lenat (1993)的数据；n亲缘关系最近或较近的属的耐污值；n同一生境中其它属的耐污值；n分布范围；n采集经验和感觉。 耐污值粗分为5档：很低 (耐污值大概为0-1.0) 低(1.0-3.0), 中等(3.0-5.0), 高(5.0-7.0)和很高 (7.0-10.0). 18 值值1.0: 严重污染严重污染; 值值1.03.0:中等污染；中等污染； 值值3.0: 清洁清洁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；

10、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单位面积样品中收集到的各类动物的 总个数；总个数；n ni i 单位面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。NnNndisii12logdddd193. 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不耐污染藻类的种类数；不耐污染藻类的种类数；B广谱性藻类的种类数；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。仅在污染水域才出现的藻类种类数。10022CBACBA 硅藻指数硅藻指数 050为多污带为多污带 50100为为-中污带中污带 1001

11、50为为-中污带中污带 150200为轻污带为轻污带20（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净过程，自上游向下游划分为四个相互连续的河段，即多污带段、河段，即多污带段、-中污带段、中污带段、-中污带中污带段和寡污带段，每个带都有自己的物理、化学段和寡污带段，每个带都有自己的物理、化学和生物学特征。根据这些特征进行判断。和生物学特征。根据这些特征进行判断。 21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

12、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22（三）（三）PFU微型生物群落监测法微型生物群落监测法沉入水体，达到平衡（两周四周）

13、（PFU）作为人工基质）作为人工基质结果表达结果表达将将PFU水分挤至烧杯、显微镜观察水分挤至烧杯、显微镜观察2324污染较轻的情况下，随着污染加重，集群速度污染较轻的情况下，随着污染加重，集群速度G、平衡时的物种数平衡时的物种数Seq都会增大，达到都会增大，达到90Seq的时间的时间T90%将缩短。从生态学观点看，此时营养水平适合将缩短。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；大多数原生动物的生长，因此种类多，丰度也大；随着污染程度进一步加重，平衡时物种数随着污染程度进一步加重，平衡时物种数Seq会减小，会减小，达到达到90Seq所需时间所需时间T90%将

14、延长，集群速度将延长，集群速度G也减也减小。从生态学观点看，重污染和严重污染已超出大小。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。多数种类不能耐受而消失。25利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生的反应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，确定毒或生理机能的变化，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。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

15、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：水生生物和发光细菌等：水生生物和发光细菌等26（一）水生生物毒性试验（一）水生生物毒性试验图图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27静水式鱼类急性毒性试验供试鱼的选择和驯养静水式鱼类急性毒性试验供试鱼的选择和驯养 n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、食欲和逆水性强、体长（不包括尾部）约体长（不包括尾部）约3cm的的同种和同龄的金鱼。同种和同龄的金鱼。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相似的生活

16、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7天以上；试验前天以上；试验前一天停止喂食；如果在试验前一天停止喂食；如果在试验前四天内发生死亡现象或发病的四天内发生死亡现象或发病的鱼高于鱼高于10%，则不能使用，则不能使用。28试验条件选择试验条件选择n每一种浓度的试验溶液为一组，每组至少每一种浓度的试验溶液为一组，每组至少10尾鱼尾鱼试验容器用容积约试验容器用容积约10L的玻璃缸，保证每升水中鱼的玻璃缸，保证每升水中鱼重不超过重不超过2g。n试验溶液的温度要适宜，对冷水鱼为试验溶液的温度要适宜，对冷水鱼为1228，对温水鱼为对温水鱼为2028。同一试验中，温度变化为。同一试验

17、中，温度变化为2。n试验溶液中不能含大量耗氧物质，要保证有足够试验溶液中不能含大量耗氧物质，要保证有足够的溶解氧，对于冷水鱼不少于的溶解氧，对于冷水鱼不少于5mg/L，对于温水鱼，对于温水鱼不少于不少于4mg/L。n试验溶液的试验溶液的pH值通常控制在值通常控制在6.78.5之间。之间。n配制试验溶液和驯养鱼用水应是未受污染的河水配制试验溶液和驯养鱼用水应是未受污染的河水或湖水。如果使用自来水，必须经充分曝气才能或湖水。如果使用自来水，必须经充分曝气才能使用。不宜使用蒸馏水。使用。不宜使用蒸馏水。29试验步骤试验步骤试验溶液浓度设计试验溶液浓度设计 通常选七个浓度通常选七个浓度(至少五个至少五

18、个)确定试验溶液的浓度范围确定试验溶液的浓度范围预试验预试验( (探索性试验探索性试验) ) 毒性判定毒性判定计算半数忍受限度计算半数忍受限度（TLm）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30半数忍受限度（半数忍受限度（TLm），即半数存活浓度。求），即半数存活浓度。求TLm值值的简便方法是将试验鱼存活半数以上和半数以下的数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）浓度绘于半对数坐标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，算术坐标表示存活纸上（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。率

19、），用直线内插法求出。表表6.2 某毒物实验结果某毒物实验结果毒物浓度（mg/L）每组鱼数（尾）试验鱼成活数24（h）48（h）96(h)10.07.55.64.23.22.4对照组1010101010101003891010100027910100012791031安全浓度=2Lm)(24TLm/48T0.348TLm安全浓度= 48 TLm0.1图6.2 用直线内插法求TLm32（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，其发光机制是由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肪酸于菌体内有一种荧光素酶，通过酶催化不饱和脂肪

20、酸反应，而向外界辐射蓝绿色的荧光，发光光谱范围在反应，而向外界辐射蓝绿色的荧光，发光光谱范围在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. .由于发光细菌有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且反易培养、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光细应迅速、灵敏等特点。近年来国内外较多地将发光细菌应用于环境监测，菌应用于环境监测，BeckmanBeckman公司依据发光细菌的发公司依据发光细菌的发光原理光原

21、理, ,已推出用于环境监测的生物毒性检测仪已推出用于环境监测的生物毒性检测仪MicrotoxMicrotox。n生物发光法是结合生命有机体的生物物理和生物生物发光法是结合生命有机体的生物物理和生物化学过程，检测的是处于环境中的生物，提供的化学过程，检测的是处于环境中的生物，提供的是一个综合的整体指标，因此比传统的检验方法是一个综合的整体指标，因此比传统的检验方法更迅速，直接反映环境污染对生物的影响。更迅速，直接反映环境污染对生物的影响。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

22、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的浓度。的浓度。 33n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、固氮水生植物中叶绿素含量、光合作用能力、固氮能力等指标的变化能力等指标的变化 n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 （三）

23、其他生物测试法（三）其他生物测试法34三、细菌学检验法三、细菌学检验法n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、检验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。判断水的卫生学质量。n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：n利用细菌的活动能力利用细菌的活动能力n利用用细菌生长抑制试验利用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35第二

24、节第二节 空气污染生物监测空气污染生物监测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。36一、利用植物监测一、利用植物监测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，其原因为其原因为: :植物能以庞大的叶面积与空气接触，进植物能以庞大的叶面积与空气接触，进行活跃的气体交换行活跃的气体交换; ;植物缺乏动物的循环系统来缓植物缺乏动物的循环系统来缓冲外界的影响冲外界的影响; ;植物

25、固定生长的特点使其无法避开植物固定生长的特点使其无法避开污染物的伤害。正因为植物对大气污染的反应敏污染物的伤害。正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，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行监测。大气污染的生物监测主要是利用植物进行监测。37（一）指示植物及其受害症状（一）指示植物及其受害症状n对大气污染反应灵敏，用以指示和反映大气污染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，称为大气污染的指示植物。状况的植物，称为大气污染的指示植物。n空气污染物一般通过叶面上的气孔或孔隙进入植空气污染物一般通过叶面上的气孔

26、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，物体内，侵袭细胞组织，并发生一系列生化反应，从而使植物组织遭受破坏，呈现受害症状。这些从而使植物组织遭受破坏，呈现受害症状。这些症状虽然随污染物的种类、浓度以及受害植物的症状虽然随污染物的种类、浓度以及受害植物的品种、曝露时间不同而有差异，但具有某些共同品种、曝露时间不同而有差异，但具有某些共同特点，如叶绿素被破坏、细胞组织脱水，进而发特点，如叶绿素被破坏、细胞组织脱水，进而发生叶面失去光泽，出现不同颜色（黄色、褐色或生叶面失去光泽，出现不同颜色（黄色、褐色或灰白色）的斑点，叶片脱落，甚至全株枯死等异灰白色）的斑点，叶片脱落，甚至全株枯死

27、等异常现象。常现象。 38n二氧化硫指示植物二氧化硫指示植物堇菜堇菜苔藓苔藓白蜡树白蜡树云杉云杉地衣地衣棉花棉花白杨白杨图图6.3 部分二氧化硫指示植物部分二氧化硫指示植物39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葡萄葡萄菠菜菠菜黄瓜黄瓜马铃薯马铃薯洋葱洋葱图图6.4 O3的指示植物的指示植物40氟化物指示植物氟化物指示植物41乙烯的指示植物乙烯的指示植物42氮氧化物指示植物氮氧化物指示植物43（二）监测方法（二）监测方法1 1、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培植，待生长到适宜大小时，移至

28、监测点观察培植，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。它们的受害症状和程度。 442 2、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染物的抗先通过调查和试验，确定群落中不同种植物对污染物的抗性等级，将其分为敏感、抗性中等和抗性强三类。如果敏性等级，将其分为敏感、抗性中等和抗性强三类。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害症状，表明空气已受到中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；当抗性中等植物出现明显受害症状，有些抗性强度污染；当抗

29、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分受害症状时，则表明已造成严重污染。的植物也出现部分受害症状时，则表明已造成严重污染。植 物受 害 情 况悬铃木、加拿大白杨桧柏、丝瓜向日葵、葱、玉米、菊、牵牛花、月季、蔷薇、枸杞、香椿、乌柏葡萄、金银花、枸树、马齿苋广玉兰、大叶黄杨、栀子花、腊梅80100%叶片受害，甚至脱落叶片有明显大块伤斑，部分植株枯死50%左右叶面积受害，叶片脉间有点、块状伤斑30%左右叶面积受害，叶脉间有轻度点、块状伤斑10%左右叶面积受害，叶片上有轻度点状斑无明显症状表6.3 排放SO2的某化工厂附近植物群落受害情况45二、利用动物监测二、利用动物监测（一）利用动

30、物个体的异常反应对矿井内瓦斯毒气敏感的动物：金丝雀 金翅雀鸡老鼠46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47（二）利用动物种群数量的变化 大型哺乳动物、鸟类、昆虫等迁移48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，下图为部分该类昆虫：体表有蜡质的蚧类增加，下图为部分该类昆虫：潜叶蛾瘿蚊红蜡蚧49三、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，它与气溶胶、空气微生物是空气污染的重要因子

31、，它与气溶胶、颗粒物等媒体一起散布并污染环境、左右疾病发生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作用与传播，监测空气微生物状况是掌握其活动和作用的必要前提。的必要前提。n室内空气微生物监测：室内空气微生物监测：50室外空气微生物监测：室外空气微生物监测：n沈阳市空气中微生物区系分布与环境质量关系研沈阳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辆流究表明：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多，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；郊区东陵公园和农其次

32、是交通路口，居民小区；郊区东陵公园和农村空气中细菌最少。村空气中细菌最少。n20012001和和20022002年青岛市空气微生物监测发现：青岛年青岛市空气微生物监测发现：青岛空气微生物检出率高，空气处于微生物中度污染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、居住区空气污染较重，南部、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。滨海区空气陆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。滨海与内陆区源细菌少于内陆区，真菌却较多。滨海与内陆区空气微生物含量相近，滨海区空气陆源微生物增空气微生物含量相近，滨海区空气陆源微生物增多，

33、意味两区空气污染有趋同现象。多，意味两区空气污染有趋同现象。51第三节第三节 生物污染监测生物污染监测52n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。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53一、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) )植物对污染物的吸植物对污染物的吸收及在体内分布收及在体内分布n空气污染物主要通过空气污染物主要通过粘附、从叶片气孔或粘附、从叶片气孔或茎部皮孔侵入方式进茎

34、部皮孔侵入方式进入植物体入植物体n植物通过根系从土壤植物通过根系从土壤或水体中吸收水溶态或水体中吸收水溶态污染物污染物 氟化物、农药等氟化物、农药等污染物污染物54植物内污染物的分布植物内污染物的分布植株部位放射性计数（脉冲/minlg干样）含 镉 量（g/lg干样）（%）%地上部位叶、叶鞘茎 杆穗 轴穗 壳糙 米1483754437350.671.700.200.160.153.59.01.10.80.815.2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14910711016457.034.0

35、63.032.031.050.018.73.82.419.59.033.07.32.53.83.617.0表6.5 氟污染区蔬菜不同部位的含氟量55表表6.6 农药在稻谷中的蓄积情况农药在稻谷中的蓄积情况农 药糠（%）米（%）农 药糠（%）米（%）PP-DDT六六六马拉硫磷704087306013苯硫磷乙拌磷倍硫磷80659420356表表6.7 农药在水果中的蓄积情况农药在水果中的蓄积情况农 药品种果皮（%）果肉（%）农 药品种果皮（%）果肉（%）PP-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桔子969885421556（二）动物对污染物的

36、吸收及在体内分布（二）动物对污染物的吸收及在体内分布n环境中的污染物一般通过呼吸道、消化道、环境中的污染物一般通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入动物体内。皮肤等途径进入动物体内。n水和土壤中的污染物质主要通过饮用水和食水和土壤中的污染物质主要通过饮用水和食物摄入，经消化道被吸收。物摄入，经消化道被吸收。n脂溶性污染物质通过皮肤吸收后进入动物肌脂溶性污染物质通过皮肤吸收后进入动物肌体体 呼吸道消化道皮肤吸收图6.15 动物对污染物的吸收方式57二、生物样品的采集和制备二、生物样品的采集和制备(一一) 植物样品的采集和制备植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

37、求：采集的植物样品要具有代表性、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。典型性和适时性。 (2) 布点方法：在划分好的采样小区内，常采用梅布点方法：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。花形布点法或交叉间隔布点法确定代表性的植株。 58 (3) 采样方法：在每个采样小区内的采样点上分别采样方法：在每个采样小区内的采样点上分别采集采集510处植株的根、茎、叶、果实等，将同部位处植株的根、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需样混合，组成一个混合样；采集样品量要能满足需要，一般经制备后，至少有要，一般经制备后，至少

38、有20g50g干重样品。干重样品。图6.16 采样点布设方法592、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，以及多汁的瓜、果、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。 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 常以干重为基础表示（常以干重为基础表示（mg/kg干重），但含水量干重），但

39、含水量高的蔬菜、水果等，以鲜重表示计算结果为好。高的蔬菜、水果等，以鲜重表示计算结果为好。 60(二二) 动物样品的采集和制备动物样品的采集和制备n动物的尿液、血液、唾液、胃液、乳液、粪动物的尿液、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便、毛发、指甲、骨骼和组织等均可作为检验样品。验样品。61 采集的钱塘江鱼类采集的钱塘江鱼类鲫鱼鲫鱼短吻舌鳎短吻舌鳎 三角鲂三角鲂黄颡鱼黄颡鱼刀鲚刀鲚鲳条鱼鲳条鱼鲻鱼鲻鱼白条鱼白条鱼蒙古红蒙古红鲌鲌花滑花滑翘嘴红翘嘴红鲌鲌鲶鱼鲶鱼62沙塘鳢沙塘鳢红耆鲌逆鱼逆鱼赤眼鳟赤眼鳟鲈鲈鱼鱼鲢鱼鲢鱼鲤鱼鲤鱼63ABCDEFGHIJ020406080

40、100120140 concentration, ng/g wwfish species HCH DDT OCP144 ng/g ww 钱塘江下游鱼类钱塘江下游鱼类OCP 浓度浓度A刀鱼刀鱼 B鲻鱼鲻鱼 C翘嘴红翘嘴红鲌鲌 D短短吻舌鳎吻舌鳎 E黄颡黄颡 F鳊鱼鳊鱼 G鲫鱼鲫鱼 H鲤鱼鲤鱼 I鲢鱼鲢鱼 J鲈鱼鲈鱼KLMNOPQR010203040 concentration, ng/g wwfish species HCH DDT OCP 钱塘江中游鱼类钱塘江中游鱼类OCP 浓度浓度K蒙古红蒙古红鲌鲌 L花滑花滑 M鲇鱼鲇鱼 N逆鱼逆鱼 O红鳍红鳍鲌鲌 P沙塘鳢沙塘鳢 Q赤眼鳟赤眼鳟 R青梢红

41、青梢红鲌鲌64 钱塘江不同食性的鱼类钱塘江不同食性的鱼类OCP 浓度浓度DDT/DDE1:DDT有新输入65 钱塘江鱼类各器官的钱塘江鱼类各器官的OCP浓度浓度A鲤鱼鲤鱼 B鲈鱼鲈鱼 C鳊鱼鳊鱼 D鲢鱼鲢鱼 f1肌肉肌肉 f2肝胰脏肝胰脏 f3肾脏肾脏 f4脑脑 f5脾脏脾脏 f6鳃鳃 f7心脏心脏 f8卵巢卵巢f1f2f3f4f5f6f7f8050100150200250300350 A B C Dconcentrationfish organ鲤鱼鲈鱼三角鲂鲢鱼鱼的内脏器官的OCP显著高于肌肉组织脑 292 ng/g ww66234567234567 Log fish/water BCFLo

42、g Kow fish D y = 0.53x +1.28, R=0.68DDE BCF 与与Kow的的相关性相关性短吻舌鳎短吻舌鳎234567012345 log fish/sediment BCFlog Kowfish D y =0.41x -0.56, r=0.67DDEB67秀丽白虾秀丽白虾中华绒螯蟹中华绒螯蟹 采集的钱塘江虾、蟹、贝与植物采集的钱塘江虾、蟹、贝与植物风眼莲采集贝类采集贝类-黄蚬黄蚬68A B A B A B C A BC A B C D A B A B0102030405060708090100shellfishHZWYFYFCJMCLXJH ng/g wwHCH DD

43、T OCP钱塘江贝类钱塘江贝类OCP的浓度水平的浓度水平A 河蚬B 梨形环棱螺C 中华圆田螺D 黄色蚶形无齿蚌16.9-78.6 ng/gDDTHCHother OCP69234567234567 A logBCFlogKowDDEshellfish A in HZ y=0.37 x+ 2.66 R=0.76 p=0.00267234567234567 BlogBCFlogKowDDEshellfish B in HZy=0.298x+3.44 R=0.80 p=0.00123BCF 与与Kow相关性相关性钱塘江贝类钱塘江贝类70 钱塘江各种水生生物钱塘江各种水生生物OCP浓度浓度71三、生物

44、样品的预处理三、生物样品的预处理( (一一) ) 消解和灰化液-液萃取法蒸馏法层析法：磺化法和皂化法气提法和液上空间法。低温冷冻法振荡浸取法组织捣碎提取法脂肪提取器提取直接球磨提取法蒸馏法K-D浓缩器蒸发法等72图6.17 高频电场激发灰化装置图6.18 氧瓶燃烧灰化装置73图6.19 索式提取器图6.20 实验室用搅拌球磨机74四、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。表表6.8 硅酸镁乙醚石油醚层析体系分离农药硅酸镁乙醚石油醚层析体

45、系分离农药吸附剂淋洗溶液能分离出来的农药硅酸镁6%乙醚-石油醚艾氏剂、六六六各种异构体、p,p-DDT、 o,p-DDT、p,p-DDD、p,p-DDE、七氯、多氯联苯等硅酸镁15%乙醚-石油醚狄氏剂、异狄氏剂、地亚农、杀螟硫磷、对硫磷、苯硫磷等硅酸镁50%乙醚-石油醚强碱农药，马拉硫磷等75第四节第四节 生态监测生态监测76 生态监测生态监测 在地球的全部或局部范围内观察和收集生命支持在地球的全部或局部范围内观察和收集生命支持能力的数据并加以分析研究，以了解生态环境的能力的数据并加以分析研究，以了解生态环境的现状和变化。现状和变化。77n 生态监测不同于环境监测。生态监测不同于环境监测。生态

46、监测是指预先制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定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生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。环境要素或指标进行连续观测的过程。 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，少则一个或几个生态变化周期，多则几十个、几百少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，多则几十年个生态变化周期。在时空上少则几年，多则几十年或更长一段时间。或更长一段时间。78生态监测的目的：生态监测的目

47、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。79一、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，最大范围对一个或若干个生态系统进行监测，最大范围可扩展至一个国

48、家、一个地区基至全球。主要可扩展至一个国家、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、面积及生态功能的动态变化。布、面积及生态功能的动态变化。80( (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素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、化学和生态学方面的监测。根据指标进行物理、化学和生态学方面的监测。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、治理性生态监测：、治理性生态监测： 3 3

49、、环境质量现状评价监测：、环境质量现状评价监测：81（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 农村生态环境系统农村生态环境系统 城市生态环境系统城市生态环境系统（四）生态监测指标选择（四）生态监测指标选择n自然指标：自然景观、自然状况、自然因素自然指标：自然景观、自然状况、自然因素n人为指标：人文景观、人为因素人为指标：人文景观、人为因素n一般性监测指标：重点生态监测指标、常规生态一般性监测指标：重点生态监测指标、常规生态监测指标监测指标n应急监测指标：自然力和人为因素造成的紧急生应急监测指标：自然力和人为因素造成的紧急生态问题监测态问题监测

50、82(五五) 我国优先监测的生态项目我国优先监测的生态项目n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；n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；n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；n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；n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；n人类活动对陆地生态系统（森林、草原、农田、荒漠等）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；结构和功能的影响；n

51、水环境污染对水体生态系统（湖泊、水库、河流和海洋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；等）结构和功能的影响；n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；n水土流失地、沙漠化地及草原退化地优化治理模式的生水土流失地、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；态平衡恢复过程；1.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。83二、生态监测方案二、生态监测方案（一）监测方案的编制：（1）监测目的

52、；（2）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、经纬度、面积；（4）监测频度；（5）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；（7）监测人员及监测要求。84（二）监测仪器的选择（二）监测仪器的选择n国家采用的生态监测仪器属大型监测设备，如：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、地理图像系统遥感、地理信息系统、地理图像系统1.1.常规生态监测选择小型仪器。一般的测试系统，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、数据应由传感器、中间

53、变换设备、传输设备、数据处理设备、显示纪录设备几部分组成。处理设备、显示纪录设备几部分组成。图6.21 热岛现象研究遥感图图6.22 大兴安岭火灾遥感图85图6.23 非洲地理图像图图6.24 某地地理信息图86（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n生态监测平台是宏观生态监测的工作基础，它以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计算机和遥感技术作支持，并具备容量足够大的计算机和宇航信息处理装置。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，它以完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，并具备计算机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。等信息处理系统。87（四）生态监测指标确定原则（四）生态监测指标确定原则n能反映生态系统的各个层次和主要生态环境问能反映生态系统的各个层次和主要生态环境问题，并以结构和功能指标为主；题，并以结构和功能指标为主；n筛选那些受外界条件影响大、改变快、具有综筛选那些受外界条件影响大、改变快