环境生物学 第四章2

第四章环境质量的生物监测与生物评价复习题第三章复习题单项选择题：1.生物监测是利用

产生的反应阐明环境污染状况。

A.基因、大分子和细胞；B.细胞、组织和器官；C.个体和种群；D.群落和生态系统；

E.上述所有层次。参考答案：E.上述所有层次第三章复习题单项选择题：2.地衣（lichen）是

和光合生物之间稳定而又互利的联合体。

A.放线菌；B.真菌；C.苔藓植物；D.昆虫；

E.原生动物。参考答案：B.真菌地衣（lichen）是真菌和光合生物之间稳定而又互利的联合体，真菌是主要成员。另一种定义把地衣看作是一类专化性的特殊真菌，在菌丝的包围下，与以水为还原剂的低等光合生物共生，并不同程度地形成多种特殊的原始生物体。第三章复习题单项选择题：3.对二氧化硫（SO2）敏感的植物是？

A.大麦和棉花；B.番茄和菠菜；C.烟草和燕麦；D.玉米和葡萄；

E.唐菖蒲和郁金香。参考答案：A.大麦和棉花第三章复习题单项选择题：4.对氟化氢（HF）敏感的植物是？

A.大麦和棉花；B.番茄和菠菜；C.烟草和燕麦；D.玉米和葡萄；

E.大豆和向日葵。参考答案：D.玉米和葡萄第三章复习题单项选择题：5.下列哪句对苔藓植物的描述是错误的？

A.多分布在潮湿的环境中；B.属于最低等的高等植物；C.无花、无种子，以孢子繁殖；D.由许多个虫和个虫外骨骼组成；

E.植株矮小。参考答案：D.由许多个虫和个虫外骨骼组成（苔藓动物）第三章复习题6.下列哪句对冬虫夏草的描述是错误的？

A.冬天是虫子，夏天是草；B.属于植物的根茎；C.为虫体与菌座相连而成；D.一种名贵滋补药材；

E.是昆虫与真菌的结合体。参考答案：B.属于植物的根茎第三章复习题7.下列哪句对底栖动物的描述是不严谨的？A.底栖生物中的动物的总称；B.生活史的全部或大部分时间生活于水体沉积物以及水中物体（包括生物体和非生物体）的动物；C.一个庞杂的生态类群；D.多数种类个体较大，易于辨认；E.具有区域性强，迁移能力弱等特点。参考答案：D.多数种类个体较大，易于辨认第三章复习题8.空气质量指数AQI（AirQualityIndex）比空气污染指数API（AirpollutionIndex）增加了哪3个指标？

A.SO2、O3和CO；

B.NO2、O3和CO；

C.PM2.5、NO2和SO2；

D.PM2.5、O3和CO；

E.PM10、O3和CO。参考答案：D.PM2.5、O3和CO二、水污染的生物监测与评价（一）水污染的生物监测法

1.水污染的细菌学监测大肠菌群常被作为水体受粪便污染的指标。也可以检测水中细菌总数来反映被细菌污染的状况。

（1）水污染的细菌学指标：我国现行饮用水卫生标准规定，细菌总数1ml自来水不得超过100个；大肠菌群数每升水中不得超过3个。（2）水样的采集与保存供细菌学检验用的水样必须按无菌操作的基本要求进行采样，并保证运送、保存过程中不受污染。（3）细菌总数的测定平皿法：细菌总数是指1mL水样接种于普通琼脂培养基中，在37℃

下培养24h计算所生长的菌落数。第四章第二节

水体受到粪便污染时，细菌总数和大肠菌群会相应增加。一般认为：污染水平细菌总数/1ml极清洁水10-100清洁水100-1000不太清洁水1000-10000不清洁水10000-100000极不清洁水多于100000第四章第二节二、水污染生物监测与评价平皿法测定细菌总数步骤：第四章第二节二、水污染生物监测与评价培养皿水样12对照加入15ml培养基1ml12对照37℃培养24h菌落计数培养基凝固后1、2平均1ml水样细菌总数1ml菌落计算方法与报告方式只有一个稀释度的平均菌落数在30~300之间，则以此平均数乘以稀释倍数报告之。若有两个稀释度的平均数均在30~300之间，则应按两者菌落总数比值来决定。比值小于2，应报告两者的平均数；若大于2，则报告其中较少的菌落数。若所有稀释度的平均数均大于30~300，则应按稀释度最高的平均数乘以稀释倍数报告。若有所有稀释度的平均数均小于30，则应按稀释度最低的平均数乘以稀释倍数报告。若有所有稀释度的平均数均不在30~300之间，则以最接近300或30的平均菌落数乘以稀释倍数报告。菌落总数在100内时报告实有数；大于100时采用两位有效数字，菌落数为无法计算时，应注明水样的稀释倍数。例次不同稀释度的平均菌落数两个稀释度菌落数之比菌落总数(个/ml)报告方式（个/ml）10-110-210-3a136016420-164001600或1.6×104b12760295461.6377503800或3.8×104b22890271602.2271002700或2.7×104c无法计数4651513-513000510000或5.1×105d27115-270270或2.7×102e无法计数30512-3050031000或3.1×104稀释度选择及菌落报告方式（4）大肠菌群的测定

大肠菌群：是指一群需氧及兼性厌氧的革兰氏阴性无牙孢杆菌，能在370C培养24h内使乳糖发酵产气者。基本包括了粪便内全部兼性需氧的革兰氏阴性杆菌，以埃希氏杆菌属为主。其检验方法有两种：多管发酵法和滤膜法。

多管发酵法分三步完成：

①初发酵即推测实验；

②平皿分离即验证实验；

③复发酵即完成实验。根据肯定有大肠菌群存在的初发酵管数目及实验所用水样，利用数理统计原理或查阅专用统计表，算出每升水中大肠菌群的可能数目。水样（或稀释水样）乳糖蛋白胨培养液37±1℃培养24±2h无气体产生有气体产生，再接种于伊红美蓝培养基37±1℃培养24±2h无菌落生长或无典型菌落有典型菌落革兰氏染色镜检革兰氏阳性或有芽孢杆菌报告为大肠菌群阴性革兰氏染色阴性无芽孢杆菌乳糖蛋白胨培养液37±1℃培养24±2h不产气产气报告为大肠菌群阳性总大肠菌群检验流程2.水污染的浮游生物监测

浮游生物：具有很少或没有克服水流的能力、随波逐流地生活于广阔水域或大洋的微型水生生物，包括浮游植物和浮游动物。浮游植物：以单细胞、群体或丝状体的形式存在，如硅藻等。浮游动物：原生动物、轮虫、枝角类、桡足类等。有些浮游生物种类对有机污染和化学污染非常敏感，可用作水指示生物。

清水指示种：冰岛直链藻、小球藻、锥囊藻属的一些种类。

污染指示种：谷皮菱形藻、铜锈微囊藻和水花束丝藻。由于浮游生物的不稳定性且常常集群分布，因而浮游生物作为水质指示生物的可靠性和准确性受到限制。原生动物

小眼虫

草履虫

变形虫

钟虫

单房簇虫(Monocystis)的生活史

鞭毛虫

浮游生物

桡足类

箭虫

枝角类

深海浮游生物

轮虫

中华哲水蚤

孔繁翔《环境生物学》浮游生物按直径可分为以下几类：

d.≥60µm网捞浮游生物

60~10µm微小浮游生物≤10µm微型浮游生物

《海洋生态学》按浮游生物大小分为以下6种类别：

(1)微微型浮游生物（picoplankton）：<2µm；

(2)微型浮游生物（nannoplankton）：2~20µm

；

(3)小型浮游生物（microplankton）：20~200µm

；

(4)中型浮游生物（mesoplankton）：200~2000µm

；

(5)大型浮游生物（macroplankton）：2000µm~20mm；

(6)巨型浮游生物（megaloplankton）：>20mm。海洋浮游生物监测内容：浮游植物的种类组成和数量分布。浮游动物的生物量、种类组成和数量分布。海洋浮游生物监测类型：现状调查。掌握调查海域浮游生物的种类组成、数量分布、季节变化等生态学现状，为海域的污染生态监测、评价提供背景资料。监测性调查。掌握污染海域，尤其是赤潮频发区的浮游生物的动态及其与环境的关系，通过长期资料积累，为环境和赤潮的预测、预报做好必要的准备工作。应急跟踪调查。是在突发性污染事故或发生赤潮时，所采取的应激性行动。调查、监测必需尽快赶赴现场取样，并持续到直观迹象消失。3、微型生物群落监测法微型生物：是生活在水中的微小生物，包括藻类、原生动物、轮虫、线虫、小型甲壳类等。聚氨酯泡沫塑料块法（PolyurethaneFoamUnit，PFU）：1969年由美国学者凯恩斯（Cairns）等人发展和创立的。凯恩斯等人认为，河流、湖泊、海洋等多种类型水体中的石子、泥石表面、沉水木块、人工基质（载玻片、PFU等）都可以认为是一个生态上的“岛”。微型生物在这个“岛”上集群速度和种类数可监测水环境质量变化。集群速度快，种类多，毒物浓度低；反之，毒物浓度高。4.底栖大型无脊椎动物监测法底栖大型无脊椎动物（孔繁翔）：是指栖息在水底或附着在水中植物和石块上肉眼可见的，大小不能通过孔眼为0.595mm（淡水）或1.0mm（海洋）的水生无脊椎动物，包括水生昆虫、大型甲壳类、软体类、环节动物、圆形动物、扁形动物及其他水生无脊椎动物。底栖动物（百度百科网页）：是指生活史的全部或大部分时间生活于水体底部的水生动物群。底栖动物（较完整的定义）：指生活史的全部或大部分时间生活于水体底部和水中物体（包括非生物体和生物体）以及水体沉积物为依托的动物。几种名称：底栖无脊椎动物（InvertebrateZoobenthos）；底栖动物（Zoobenthos或Benthicanimal）;原生底栖动物（primaryzoobenthos），是能直接利用水中溶解氧的种类，包括常见的蠕虫、底栖甲壳类、双壳类软体动物等。次生底栖动物（secondaryzoobenthos），是由陆地生活的祖先在系统发生过程中重新适应水中生活的动物，主要包括各类水生昆虫、软体动物中的肺螺类（Pulmata）如椎实螺Lymnea等。底栖生物单细胞植物海藻维管植物蓝藻细菌（蓝绿藻）、硅藻类（羽纹硅藻）绿藻类（如石莼、浒苔）褐藻类（如海带、马尾藻）红藻类（如紫菜、江蓠等）双子叶植物（如秋茄、桐花树等）单子叶植物（如大米草、喜盐草等）底栖生物的组成底栖动物底栖植物大型底栖动物：如多毛类、贝类、甲壳类等；小型底栖动物：如自由生活的海洋线虫、底栖猛水蚤等微型底栖动物：如纤毛纲的原生动物。海洋底栖生物潮间带生物潮下带底栖生物牡蛎、滨螺、红树拟蟹守螺、招潮蟹等；牡蛎、海参、海星、海胆等；海洋底栖生物的基本组成指那些生活于海洋底部以及海中物体（包括非生物体和生物体）为依托的生物类群。附着生物（污损生物）牡蛎、贻贝、藤壶、海鞘等底栖动物类型：海洋底栖动物根据其通过筛网的大小，可以分成大型底栖动物（macrofauna）：不能通过0.5mm的筛网小型底栖动物（meiofauna）：在0.042-0.5mm筛网之间微型底栖动物（microfauna）：能通过0.042mm的筛网大型底栖动物小型底栖动物微型底栖动物底栖动物类型：红树林湿地根据底栖动物所栖息的位置，可以分成底内动物（infauna）：是完全或部分生活在底质内的种类，如蛤类、多毛类；底上动物（epifauna）：是底上生活或附着在海底的动物，如珠带拟蟹守螺、泥螺、招潮蟹等。树栖动物(arborealfauna):如红树上的滨螺。多毛类寡毛类（蚯蚓）海

洋

寡

毛

类蜘蛛螺唐冠螺赤蛙螺石蟥指甲履螺金口

蝾螺

海兔软体动物1：紫贻贝2：寻氏肌蛤3：绢安乐贝4：短壳肠蛤5：脆壳肌蛤6：鞘偏顶蛤7：偏顶蛤8：翡翠贻贝甲壳动物棘刺锚参（二）水环境质量的生物学评价（孔繁翔P157）1.一般描述对比法——群落比较法比较某一水域污染前后群落结构上所产生的变化。如1975年，杭州湾北岸潮间带生物32-34种；上海石油化工总厂于1977年投产，1980年上述区域潮间带生物仅剩下18种。比较相似生境中群落结构上的不同。比较同样是泥质沉积物环境，或同样是红树林生境，如在深圳湾福田潮间带调查得知，生态公园（A断面）与凤塘河口（E断面）的大型底栖动物群落结构有明显差异。第四章第二节二、水污染生物监测与评价第四章第二节

（二）水环境质量的生物学评价（P157）2.利用指示生物进行评价指示生物：在水域中生活着浮游生物、底栖动物、鱼类和细菌等生物种类或类群，它们的数量变化能反映水质和底质的污染状况，这些生物称之为指示生物。细菌：游泳分歧菌、白色贝氏硫细菌等；底栖动物：多毛纲动物、寡毛纲动物、双壳纲动物等，如小头虫、沼蚓、贻贝等；浮游生物：硅藻、蓝藻、绿藻等；游泳生物：鱼类、头足类、虾类。对虾属于底栖动物还是游泳动物？细菌真

菌浮游生物大型底栖动物红

珊

瑚鱼类（二）水环境质量的生物学评价——利用指示生物进行评价利用小头虫等多毛类判断环境质量日本北森良之介根据底栖动物出现的种类及个体数量，结合底质状况，将濑户内海分成4个带，即正常带半污染带污染带严重污染带优势种躁索沙蚕短鳃才女虫小头虫无底栖动物H2S(ppm)0.04-1.122.01-4.7219.216.95-26.7COD(ppm)0.67-24.2617.8-77.695-115102-642第四章第二节

小头虫

Capitellacapitata（二）水环境质量的生物学评价——利用指示生物进行评价利用寡毛类（颤蚓）数量评价水质寡毛类的颤蚓普遍见于污染水体，在严重有机污染情况下，数量很多，但种类单纯。1955年美国有人在伊利湖西部污染调查的基础上提出以颤蚓类个体数作为评价水质的指标：颤蚓类个体数（个/米2）污染状况<100不污染100-999轻度污染1000-5000中度污染>5000严重污染（二）水环境质量的生物学评价——利用指示生物进行评价海洋线虫/桡足类比率的污染评价1981年，Raffaelli等人提出了用小型底栖动物海洋线虫/桡足类比率（N/C）作为污染的生物监测指标。在潮间带区域，若比率超过100可以认为是受了污染。即：N/C>100，

污染；N/C<100，没有污染。Warwick认为，在海滩有时比率小于100也可能已受到污染。即：细颗粒沉积物N/C>40；沙质N/C>40为污染。随着对海洋线虫研究的深入，自由生活海洋线虫也可分为耐污种和敏感种。寡毛类

的沼蚓寄生线虫细胞分裂图污染带有机物溶解氧BOD硫化氢化学过程高污带有大量高分子有机物全无很高较多因腐败现象引起的还原和分解作用明显开始α-中污带因高分子有机物分解产生胺酸有一些高减少水及底泥中出现氧化β-中污带矿化较多较低氧化作用显著到处进行氧化作用寡污带全分解很多低几乎没有因氧化使矿化作用达到完成阶段3.污水生物系统法（SaprobicSystem）

1908年和1909年，由克尔威茨（Kolkwitz）和马森（Marsson）提出。原理：河流自上游往下游形成不同污染程度的连续带和生物带。表4-6Kolkwitz和Marsson污水生物系统的化学特征污染带水中细菌藻类原生动物后生动物高污带大量存在，100万个/mL以上无硅藻、绿藻、接合藻以及高等植物有变形虫、纤毛虫、但无太阳虫、双鞭毛虫及吸管虫仅有少数轮虫、蠕形动物、昆虫幼虫出现α-中污带很多，10万个/mL以上有蓝藻、绿藻、接合藻及硅藻出现逐渐出现太阳虫、吸管虫，但无双鞭毛虫贝类、甲壳类、昆虫出现，鱼类中的鲤、鲫、鲶等可在此带栖息β-中污带10万个/mL以下鼓藻类多双鞭毛虫出现淡水绵、水螅、贝类、小型甲壳类、两栖动物、鱼类均可出现寡污带100个/mL以下着生藻类多仅有少数鞭毛虫和纤毛虫各种动物外，昆虫幼虫种类极多表4-6Kolkwitz和Marsson污水生物系统的生物特征4.生物指数（1）Beck生物指数法拜克（Beck）1955年提出。

IB=2nA+nB式中：IB——Beck生物指数；

nA——不耐有机污染的底栖大型无脊椎动物种类数；

nB——耐中等程度污染的底栖大型无脊椎动物种类数。判断标准：

IB>10，清洁；[2×12+4=28，清洁]IB在1~10之间，中度污染；

IB=0，重污染。4.生物指数（2）硅藻生物指数：式中：I—硅藻生物指数；

A—不耐污的种类数；

B—对有机污染无所谓的种类数；

C—在污染区内独有的种类数。

判断标准：I

值越大表示水体越干净，负值越大，表示水体污染越严重。实例：(A=4，B=6，C=3，则I=800/7=114）威尔姆提出的藻类污染指数值属名污染指数属名污染指数组囊藻Ancystis1微芒藻Microctinium1纤维藻Ankistrodesmus2舟形藻Navicula3衣藻`Chlamydomonas4菱形藻Nitzschia3小球藻Chlorella3颤藻Osciliatoria5新月藻Closterium1实球藻Pandirona1小环藻Cyclotella1席藻Phormidium1裸藻Euglena5扁裸藻Phacus2异极藻Comphonema1栅藻Scenedesmus4鳞孔藻Lepocinclis1毛枝藻Stigeoclonium2直链藻Melosira1针杆藻Synedra24.生物指数（3）颤蚓生物指数判断标准：

I

<60%，水质良好；

I

在60~80%之间，中度有机污染；

I

>80%，严重有机污染。此值越小表示污染越严重。不足之处：昆虫在地面，寡毛类在底内。（4）水生昆虫与寡毛类湿重的比值（5）特伦特（Trent）生物指数（孔繁翔P161）系一种经验的生物指数，评价淡水水域污染状况。

表4-7Trent生物指数关键生物及出现的种类数出现的生物类群总数0-12-56-1011-1516以上褶翅目昆虫蛹超过2种ⅦⅧⅨⅩ褶翅目Plecoptera仅1种ⅥⅦⅧⅨ蜉蝣目Ephemeroptera超过1种ⅥⅦⅧⅨ昆虫幼虫及蛹仅1种ⅤⅥⅦⅧ毛翅目Trichoptera超过1种ⅣⅤⅥⅦ昆虫幼虫及蛹仅1种ⅣⅣⅤⅥⅦ有钩虾Semmerus，上述种均无ⅢⅣⅤⅥⅦ有居栉水Asellus，上述种均无ⅡⅢⅣⅤⅥ有水蚯蚓或摇蚊幼虫，上述种均无ⅠⅡⅢⅣⅤ上述种均无，有不需溶氧的蜂蝇0ⅠⅡ4.生物指数（6）钱勒（Chandler）记分系统（P161）钱勒依据种类和多度随水质恶化而减少以至消失的次序来记分。多度分成5个级别（下表），对污染敏感性高的种类记分多，而耐性强的记分少。钱勒列出一个不同种类的详细记分表，然后计算调查地点内各类群生物的总分。总分为0，系没有大型无脊椎动物，表示严重污染；45-300为中等污染；300以上为轻度污染。级别出现少有普遍多非常多多度1-23-411-5051-100>1004.生物指数（7）污染评价均值：捷克的泽林卡（Zelinka）和马文（Marvin）于1961年提出，依据底栖生物群落的定性和定量资料计算污染评价均值。无论哪一种生物，其污染价的总和均为10。一种生物的污染价越是分散在各污染带，则它作为污染指标的价值就越低；反之，越高。

式中：hi——第i种生物在样本中的个数；

gi——第i种生物个体污染指示价；

di——第i种所在污染带内污染价；

n——调查所得标本的种类数。

（8）污染生物指数（BIP）：污染程度清洁水轻度污染水中度污染水重污染水

IBIP

0~88~2020~6060~100式中：A——有叶绿素微生物数；

B——无叶绿素微生物数。表4-8BIP污染指数分级王备新，杨莲芳。用河流生物指数评价秦淮河上游水质的研究，生态学报，2003，23（10）：2082-20915.种的多样性指数

多样性指数是生物群落中种类数与个体数的比值。

（1）格利森（Gleason)和马格列夫（Margalef)多样性指数：

式中：S——种类数；

N——总个体数。

d值越大表示水质越清洁。（2）沙农-威弗（Shannon-Weaver）种类多样性指