《环境监测》PPT课件.ppt

第六章 生物监测与生物污染监测,61 水环境污染生物监测 611 生物群落监测方法 612 叶绿素a的测定 613 细菌学检验法 62 空气污染生物监测 621 利用植物监测 622 利用动物监测,2019/8/8,第六章 生物监测与生物污染监测,63 生物污染监测 631 生物对污染物的吸收及在体内分布 632 生物样品的采集和制备 633 生物样品的预处理 634 污染物的测定 64 土壤污染物的生物监测 641 土壤污染物的植物监测法 642 土壤污染物的动物监测法 643 土壤污染的微生物监测,2019/8/8,本章目的、要求,通过学习，使学生掌握水环境污染生物监测和空气污染生物监测的基本原理和方法；生物对污染物的吸收及在体内的分布；了解生物样品的采集、制备和预处理方法；生态环境监测的类型及内容。,2019/8/8,本章重点,本章教学重点为水环境污染生物监测，空气污染生物监测的基本原理和方法。,2019/8/8,本章难点,难点是生物样品的采集和制备。,2019/8/8,第六章 生物监测与生物污染监测,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，称为生物监测。 生物监测与大气污染监测、水体污染监测、土壤污染监测相比，最大的差异在于分析对象的特殊性。,2019/8/8,第六章 生物监测与生物污染监测,生物监测方法： 1. 生态（群落生态和个体生态 ）监测 2. 生物测试(毒性测定、致突变测定) 3. 生物的生理、生化指标测定 4. 生物体内污染物残留量测定,2019/8/8,第六章 生物监测与生物污染监测,生物监测的特点： 长期性：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物，能把一定时间内环境变化情况反映出来。,2019/8/8,第六章 生物监测与生物污染监测,综合性：由于污染物成份复杂，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、多组分综合作用的结果，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，更需要用生物监测来评价。,2019/8/8,富集性：它能够通过各种方式从环境中富集某些元素。如水中DDT农药: 水中浓度为0.000003mgL 浮游生物（富集7.3万倍） 小鱼 (富集14.3万倍) 大鱼 （富集858万倍） （ 人食用水后富集1000万倍）。,第六章 生物监测与生物污染监测,61 水环境污染生物监测,主要目的: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。 采样断面和采样点的布设原则： 断面要有代表性。 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。,2019/8/8,611 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，这是生物群落监测法的理论依据。,2019/8/8,（1）水污染指示生物法：通过水体中指示生物的种类和数量变化来评断水体污染程度。,2019/8/8,水污染指示生物,浮游生物：原生动物、轮虫枝角类和桡足类及藻类。在水污染调查中被列为主要研究对象。,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。对河流水质的评价尤佳。,底栖动物：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。,鱼类：可以起到监测水质的作用。,微生物：可以反映水体被有机物污染的程度。,（1）水污染指示生物法,（2）生物指数监测法,贝克生物指数：贝克提出从采样点采到的底栖大型无脊椎动物。 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。 当BI10时，为清洁水域；BI为16时，为中等污染水域；BI=0时，为严重污染水域。,2019/8/8,（2）生物指数监测法,贝克-津田生物指数：津田松苗在对贝克指数进行多次修改的基础上，提出不限在采样点采集，尽量把在监测河段的大型无脊锥动物采集完全，再用贝克生物指数公式计算。 当BI20，为清洁水区；10BI20，为轻度污染水区；6BI10，为中等污染水区；0BI6，为严重污染水区 。,2019/8/8, 生物种类多样性指数：,种类多样性指数； N 单位面积样品中收集到的各类动物的总个 ni 单位面积样品中第i种动物的个数； S 收集到的动物种类数。 动物种类越多，指数越大，水质越好；种类越少 指数越小，水体污染越严重。1.0：严重污染; 在1.03.0之间：中等污染； 3.0：清洁。,（2）生物指数监测法,硅藻生物指数：,硅藻指数 = A不耐污染藻类的种类数 B广谱性藻类的种类数 C仅在污染水域才出现的藻类种类 硅藻指数050为多污带；硅藻指数50100为 -中污带；硅藻指数100150为-中污带；硅藻 指数150200为轻污带。,（2）生物指数监测法,（3）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程，自上游向下游划分为四个相互连续的河段，即多污带段、-中污带段、-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。根据这些特征进行判断。,2019/8/8,表6.1 污水系统的部分生物学、化学特征,（4）PFU微型生物群落监测法（简称PFU法）,根据生物地理平衡模型及微型生物在PFU（聚氨酯泡沫塑料块）上群集的过程，提出了3个功能参数： 平衡时的物种数量Seq； 群集曲线的斜率(或称群集常数)G； 达到90Seq所需要的时间T90。 如果环境受到污染影响，原来的平衡遭到破，这3个参数将发生改变。,2019/8/8,（4）PFU微型生物群落监测法（简称PFU法）,利用微型生物在PFU上的群集过程中3个参数的变化，可以评价水质和监测水污染。 在严重污染的水体中：平衡时物种数Seq会减少，集群速度G也减小，达到90Seq所需时间T90%将延长。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，大多数种类不能耐受而消失。,2019/8/8,612 叶绿素a的测定,叶绿素a是将光合作用的光能传递给化学反应系统的唯一色素，叶绿素b、c、d等吸收的光能是通过叶绿素a传递给化学反应系统。 试验表明：当叶绿素a的质量浓度升10mg/m3以上并有迅速增加的趋势时，就可以预测水体即将发生富营养化。 叶绿素a的测定方法有高效液相色谱、分光光度法和荧光光谱法。,2019/8/8,613 细菌学检验法,细菌学检验法：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、粪链球菌、肠道病毒等，来间接判断水的卫生学质量。水污染的两项常用的细菌指标为细菌菌落总数和大肠菌群数。 （1）细菌总数的测定 （2）总大肠菌群的测定。,2019/8/8,62 空气污染生物监测,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，以确定大气的环境质量水平。,2019/8/8,621 利用植物监测,植物监测：植物能以庞大的叶面积与空气接触，进行活跃的气体交换;植物缺乏动物的循环系统来缓冲外界的影响;植物固定生长的特点使其无法避开污染物的伤害。 利用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行监测。,2019/8/8, 二氧化硫指示植物,堇菜,苔藓,白蜡树,云杉,地衣,棉花,白杨, 光化学氧化物指示植物,矮牵牛花,葡萄,菠菜,黄瓜,马铃薯,洋葱,雪松,葡萄,金钱草,杏树,慈竹,郁金香, 氟化物指示植物,乙烯的指示植物,万寿菊,皂荚树,黄瓜,番茄,兰花, 氮氧化物指示植物,向日葵,菠菜,秋海棠,番茄,烟草,（2）监测方法, 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。,1.气泵；2.针型阀；3.流量计；4.活性炭净化器；5.盆栽指示植物,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。, 植物群落监测法,排放SO2的某化工厂附近植物群落受害情况,622 利用动物监测,（1）利用动物个体的异常反应：,对矿井内瓦斯毒气敏感的动物,金丝雀,金翅雀,鸡,老鼠,对SO2敏感的动物,敏感性水平：,本鸟 最高,俺狗狗第二,金丝雀,狗,家禽,耐受力最好的 当属我们家禽了, 大型哺乳动物、鸟类、昆虫等迁移,受不了啦，快跑吧！,（2）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、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的必要前提。 室内空气微生物监测： 室外空气微生物监测：,2019/8/8,63 生物污染监测,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。 生物污染监测的步骤：,2019/8/8,生物样品的采集 生物样品制备预处理污染物的测定。,生物样品的采集 生物样品制备预处理污染物的测定。,生物样品的采集 生物样品制备 预处理 污染物的测定。,631生物对污染物的吸收及在体内分布,（1）生物对污染物的吸收 植物对污染物的吸收及在体内分布: 空气污染物主要通过粘附、从叶片气孔或茎部皮孔侵入方式进入植物体；植物通过根系从土壤或水体中吸收水溶态污染物。,2019/8/8,。成熟期水稻各部位中的含镉量,氟污染区蔬菜不同部位的含氟量 ( g/g),农药在稻谷中的蓄积情况,农药在水果中的蓄积情况,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;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;脂溶性污染物质通过皮肤吸收后进入动物肌体。,呼吸道,消化道,皮肤吸收,图6.15 动物对污染物的吸收方式, 动物对污染物的吸收及在体内分布,632 生物样品的采集和制备,(1)植物样品的采集和制备 植物样品的采集： 采样要求、采样方法 植物样品的制备： 鲜样的制备、干样的制备。 分析结果表示方法 （2）动物样品的采集和制备,2019/8/8,633 生物样品的预处理,常用的预处理方法有湿法消解法、灰化法提取、分离和浓缩法等。 （1）消解和灰化 （2）提取、分离和浓缩 （3）浓缩方法：蒸馏法、K-D浓缩器、蒸发法等。,2019/8/8,634 污染物的测定,生物样品中主要污染物有汞、镉、铅、铜、铬、砷、氟等无机化合物和农药（六六六、滴滴涕、有机磷等）、多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（ PCBs）、激素等有机化合物。 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。,2019/8/8,64 土壤污染物的生物监测,土壤中常见的污染物有重金属（镉、铜锌、铅）、石油类、农药和病原微生物等。土壤受到污染后，生活在其中的生物的活力、代谢特点、行为方式种类组成、数量分布、体内污染物及其代谢产物等均会受到影响。因此。根据土壤中生物的这些特征