环境监测EnvironmentalMonitoring.ppt

环境监测，第六章环境污染的生物监测，生物监测，生物监测方法的定义：被污染的生物会在生态、生理和生化指标、体内污染物的行为等方面发生变化，并会出现不同的症状或反应。利用这些变化来反映和测量环境污染程度的方法叫做生物监测法。生物监测的特点是，生物监测反映了自然和综合的污染状况，可以直接反映环境质量对生态系统的影响，可以进行连续监测，不需要昂贵的仪器设备，可以选择性地富集某些污染物，可以作为早期污染的“报警器”，可以监测污染影响的发展趋势，可以在大面积或远距离密集布点，甚至可以在偏远地区布点，并可以进行分类生物监测。根据生物所处的环境介质，分为：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分为生物类：动物监测、植物监测和微生物监测分为生物类；生态监测(群落生态学和个体生态学)生物检测(毒性检测和致突变性检测)生物生理生化指标；生物体内残留污染物的测定方法分为以下几种：实验室生物监测、现场生物调查、第六章主要内容、第一节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(自学)、第四节生物污染监测、第五节生态监测(自学)、第一节节水环境污染生物监测，本节主要内容：介绍生物群落监测方法、生物检测方法等生物监测方法在水生物监测中的原理和简单操作方法。一、第一次节水环境污染生物监测，第一次水环境污染生物监测的目的，样品采集与监测项目2、水环境污染生物监测方法(1)污水生物系统方法(2)生物群落监测方法(3)生物检测方法(4)叶绿素a的测定(5)微囊藻毒素的测定(6)细菌学检测方法，第一次水环境污染生物监测的目的，样品采集与监测项目， 目的是了解污染对水生生物的危害，识别和测量水污染的类型和程度，为制定污染控制措施提供依据，以保持水环境生态系统的平衡，监测断面、监测项目、监测频率、监测断面和采样点尽可能与化学监测断面保持一致。 1.河流：根据流动区域的长度，取样点的数量取决于具体情况。根据断面宽度、水深和生物分布特征，确定至少三个上(对照)、中(对照)和下(还原)断面采样点。2.湖泊和水库：一般在入口区、中心区、出口区、最深水域和清洁区设置断面。3.海洋：监测点覆盖或代表被监测的海域，监测点的最少数量满足监测目的。表6-1河流、湖泊、水库淡水生物监测项目及频次、水环境污染状况评价、河流生物监测：以底栖动物和大肠杆菌监测为主，结合生物监测和浮游植物监测进行分析评价。河流水质评价采用香农多样性指数进行湖泊和水库生物监测：监测富营养化状况，以叶绿素a和浮游植物为主要指标，结合底栖动物种类、数量和大肠杆菌进行分析。湖泊水质评价方法采用(1)香农多样性指数(2)马尔加夫多样性指数(3)藻类密度标准海洋生物监测：浮游植物、浮游动物和底栖生物的物种组成、物种多样性、均匀度、丰度和栖息地密度作为评价参数。海洋浮游生物和底栖生物是定性的根据监测水体中生物种类的存在，划分污水生物系统，确定水体的污染程度。表6-2污水系统的生物和化学特征，试题，污水生物系统方法监测河流水质污染程度的原理的简要说明，(2)生物群落监测方法，水体被污染后，水生生物的群落结构和个体数量将发生变化，从而破坏自然生态平衡系统，最终结果是敏感生物的消失，抗性生物的旺盛生长和单一群落结构，这是生物群落监测方法的理论基础。(2)、生物群落监测法，1、水污染指示生物法，2、生物指标监测法，3、PFU微生物群落监测法(PFU法)，水污染生物监测法，利用水污染指示生物监测法，3)水污染生物检测法，即利用污染物对水生生物的毒性作用引起的生理功能变化，来确定水质的污染状况。(1)通过指示生物监测水污染。(2)利用水生群落结构的变化进行监测，利用生物物种的生物指数和生物多样性指数等数学手段简化监测方法。(1)水污染指示生物。浮游生物、浮游动物、底栖动物、鱼类和微生物等各种水生生物生活在生物群落中。因为它们的群落结构、种类和数量的变化能反映水质，所以它们被称为指示生物。详细自学。2.生物指标监测方法。生物指数的定义：用数学公式计算的数值，反映生物种群或群落结构的变化，以评价环境质量。(1)、贝克生物指数(2)、贝克-津田生物指数(3)、生物多样性指数(4)、硅藻生物指数(1)、贝克生物指数。从采样点采集的底栖大型无脊椎动物分为两类：(1)对有机污染没有抵抗力的敏感物种(2)对有机污染有抵抗力的抗污染物种。生物指数计算如下：贝克生物指数(BI)=2A BA-敏感底栖物种数；B-当耐污染底栖生物的数量为BI10时，这是一个清洁水域；当BI=1-6时，属于中度污染水域；当BI=0时，这是一个严重污染的水域，(2)。贝克-津田生物指数不限于在采集点采集，而是尽可能在待评价或监测的河段采集各种底栖大型无脊椎动物，然后用贝克公式计算。BI20是清水；当BI=10-20时，水被轻度污染。当BI=6-10时，属于中度污染水域；当BI=0-6时，为严重污染水域，(3)生物多样性指数、底栖大型无脊椎动物物种多样性指数、N-单位面积样品中采集的各种底栖大型无脊椎动物总数ni-单位面积样品中采集的物种数i-单位面积样品中采集的底栖大型无脊椎动物物种数S-单位面积样品中采集的底栖大型无脊椎动物物种数，动物物种越多，D越大，水质越好。D3.0清洁度，香农多样性指数，(4)，硅藻生物指数，A-非污染抗性藻类的种类数，B-广谱藻类的种类数，C-仅在污染水域中出现的藻类的种类数，0-50，多污染区，50-100，-中等污染区，100-150，-中等污染区，150-200，轻污染区，3，PFU微生物群落监测方法(PFU法)，(1)，方法原理(2)，测定点(自学)(3)，结果表示(3)它们之间有着复杂的相互作用，并在特定的栖息地形成特定的群落。群落结构特征与高等生物群落相似。当水环境受到污染时，群落平衡被破坏，物种数量减少，多样性指数下降。在PFU法中，聚氨酯泡沫塑料块(PFU)被用作人工基质沉入水体。经过一段时间后，水体中的大部分微生物可以聚集到PFU，实现物种平衡。水质状况由observin进行评估(3)结果(参数)和试题说明了生物群落法监测水污染的依据。哪些水生生物通常被用作通过群落方法监测水污染的指示生物？贝克的生物指数法和生物多样性指数法在评价水质方面有什么不同？PFU微生物群落监测法通过观察哪些指标来表征水污染程度？(3)生物试验方法，定义：利用生物受到污染物伤害或毒害后产生的反应或生理功能变化来评价水污染和确定毒物安全浓度的方法称为生物试验方法。生物试验方法分类，静水压生物试验把被测生物放在不流动的试验溶液中，确定污染物浓度与生物中毒反应的关系，从而确定污染物的毒性。流通生物测定法将被测生物置于连续或间歇流动的测试溶液中，以确定污染物浓度和生物反应之间的关系。短期急性毒性试验(不超过96h)、长期慢性毒性试验(月或年)、(3)、生物试验方法、1、水生毒性试验2、发光细菌方法3、突变和致癌物检测、1、水生毒性试验、水生毒性试验可与鱼类、藻类等一起进行。其中鱼类毒性试验被广泛使用。鱼对水环境的变化非常敏感。当水中的污染物达到一定浓度或强度时，它们会引起一系列毒性反应(行为异常、生理功能障碍、组织细胞增多和死亡)。鱼类毒性试验的目的是找出某些毒物或工业废水对鱼类的50%致死浓度和安全浓度，为水质标准和废水排放标准的制定提供科学依据。测试水体污染程度，检查废水处理效果，比较不同化学品的毒性。测试不同种类的鱼对毒物的相对敏感性；测试环境因素对废水毒性的影响等。1.水生生物毒性试验，(1)试验鱼的选择和金鱼的驯化，(2)试验条件的选择，(3)试验程序的自学，(2)发光细菌法。发光细菌是非致病性革兰氏阴性兼性厌氧微生物，在适当的条件下，可以发出肉眼可见的蓝绿色光(450纳米-490纳米)。当发光细菌(如发光杆菌)与水样中的有毒成分(如氯化汞)接触时，会影响或干扰细菌的新陈代谢，降低或消除细菌的发光强度。在一定浓度范围内，有毒物质的浓度与发光强度呈负线性相关，因此可以用生物发光光度计测量水样的相对发光强度来监测有毒物质的浓度。(4)叶绿素A的测定。叶绿素A是植物光合作用中一种重要的光合色素，有四种常见的叶绿素A、B、C和d。叶绿素A是唯一能把光合光能传递给化学反应系统的色素。叶绿素b、c、d吸收的光能通过叶绿素a传递给化学反应系统。通过测量叶绿素a，可以掌握水体的初级生产力，了解河流、湖泊和海洋中浮游植物的现存量。当叶绿素a10mg/m3快速增加时，可以预测富营养化。分析方法：分光光度法、荧光光谱法、1。分光光度法测定叶绿素a，(1)基本原理叶绿素a的最大吸收峰为663纳米，叶绿素b、c和提取液浊度的干扰可通过在645纳米、630纳米和750纳米的吸光度来校正。水中的浮游植物通过过滤富集，叶绿素通过有机溶剂(丙酮、甲醇、乙醇)提取。(2)测定方法及要点丙酮法(中国):90%丙酮乙醇提取(国际):90%体积分数热乙醇提取，丙酮法测定要点：用醋酸纤维滤膜过滤一定量的水样，将收集的浮游植物滤膜在冰箱中低温干燥6-8小时，然后放入组织粉碎机中，加入少量碳酸镁粉末和2-3毫升质量分数为90%的丙酮溶液，充分研磨。2.荧光光谱法测定叶绿素A原理：丙酮提取物经436nm紫外线照射后，叶绿素A发出670nm荧光，荧光强度与浓度成正比。该方法具有以下特点：(1)灵敏度高，比分光光度法高2个数量级，适用于藻类较少的富营养化湖泊或公海叶绿素a的测定。(2)分析过程容易受到其他颜料或颜料衍生物的干扰，不利于现场快速测定。(5)微囊藻毒素的测定。1.结构水体中微囊藻毒素和有毒藻类的毒性主要是蓝藻，如微囊藻、鱼腥藻等。微囊藻可产生肝毒素，引起腹泻、呕吐、肝和肾损害，并促进肿瘤和癌症。微囊藻毒素是由蓝藻产生的一种天然毒素。富营养化淡水中最常见的藻类毒素也是毒性最大、危害最大的一种。世界卫生组织、中国现行的生活饮用水卫生标准和地表水环境质量标准规定，生活饮用水中微囊藻毒素的限量为1微克/升。微囊藻毒素是一类生物活性单环七肽，相对分子量约为1000，基本结构为一个环(D-丙氨酸-L-X-D-赤-甲基-D-异天冬氨酸-L-Z-Adda-D-异谷氨酸-N-甲基脱氢丙氨酸)，如所示目前，已鉴定出70多种多氯联苯异构体，其中多氯联苯异构体和多氯联苯异构体最为常见且有毒，左旋和右旋分别代表亮氨酸和精氨酸。由于环状结构和共轭双键的存在，MCs在性质上是稳定的，并且对酸碱度的变化有抵抗力。具有热稳定性，加热沸腾后不失去活性，不挥发，能耐受300的高温；溶于水、甲醇或丙酮，不溶于非极性溶剂；它有生物浓缩。由于分子结构中含有羧基、氨基和酰胺基，分子在不同的酸碱度下有不同的电离倾向。2.微囊藻毒素的检测方法，生物试验方法：理化试验方法：高效液相色谱法，液相色谱-质谱表6-9，高效液相色谱法测定微囊藻毒素，(1)水样过滤：水样1L，用循环水真空泵通过0.45m醋酸纤维素滤膜减压过滤；(2)固相萃取柱的预活化：用10毫升甲醇对小型固相萃取柱进行预洗涤，开启真空泵，在负压下除去甲醇，然后用10毫升超纯水浸泡固相萃取柱，使其处于水溶性状态和活化状态，备用(注意：在活化操作过程中不能排空柱)；(3)待测组分的富集：向固相萃取装置中连续加入1000毫升水样，调节其流速开关，保持流速在8毫升/分钟，使水样均匀连续通过活化的固相萃取柱，富集微量元素，然后排水10分钟；(4)浸出：用10毫升10%的甲醇溶液以1毫升/分钟的浸出速度浸出萃取柱以除去杂质，浸出后用空气干燥萃取柱；(5)洗脱：取10毫升含0.1%TFA的甲醇，以1毫升/分钟的洗脱速率洗脱萃取柱；(6)浓缩定容：用氮气吹干仪吹干洗脱液，然后用100%甲醇定容至0.5毫升，放入进样瓶中，进行高效液相色谱检测和分析。agilentzorbaxaxleplacsexdb-C18高效液相色谱柱(4.6150mm，5m)，柱温35c；流动相甲为甲醇，流动相乙为水(含0.05%TFA)，体积比为55:45；流速为1毫升/分钟；检测波长为238纳米。参考波长为360纳米；样品采用自动进样器进样，进样量为20LL，MC-RR，MC-LR，第2节空气污染生物监测，本节主要内容：1)了解空气污染生物监测的基本原理、方法要点、优缺点。2)了解污染环境中植物损伤的症状，空气污染指示植物的选择和各种监测方法。第二节空气污染的生物监测，1。工厂监控，2。动物监测(自学)，3。微生物监测(自学)，1。植物监测，(1)、指示植物及其受害症状(1)、SO2指示植物及其受害症状(2)、氮氧化物指示植物及其受害症状(3)、氟化氢指示植物及其受害症状(4)、光化学氧化剂指示植物及其受害症状(5)、持久性有机污染物指示植物及其受害症状(2