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文檔簡介

1、.利用生物的組分、個體、種群或群利用生物的組分、個體、種群或群落對環(huán)境污染或環(huán)境變化所產(chǎn)生的反應(yīng),落對環(huán)境污染或環(huán)境變化所產(chǎn)生的反應(yīng),從生物學(xué)的角度,為環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測和從生物學(xué)的角度,為環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測和評價提供依據(jù),稱為生物監(jiān)測。評價提供依據(jù),稱為生物監(jiān)測。生物監(jiān)測方法:生物監(jiān)測方法:1. 生態(tài)(群落生態(tài)和個體生態(tài)生態(tài)(群落生態(tài)和個體生態(tài) )監(jiān)測)監(jiān)測2. 生物測試生物測試(毒性測定、致突變測定毒性測定、致突變測定)3. 生物的生理、生化指標測定生物的生理、生化指標測定4. 生物體內(nèi)污染物殘留量測定生物體內(nèi)污染物殘留量測定.以上過程,只有通以上過程,只有通過生物監(jiān)測手段,通過過生物監(jiān)測手段,通

2、過食物鏈放大了的各營養(yǎng)食物鏈放大了的各營養(yǎng)級進行分析,才能對水級進行分析,才能對水體進行全面評價。體進行全面評價。.一、生物群落監(jiān)測方法一、生物群落監(jiān)測方法二、生物測試法二、生物測試法三、細菌學(xué)檢驗法三、細菌學(xué)檢驗法.未受污染的環(huán)境水體中生活著多種多樣的水未受污染的環(huán)境水體中生活著多種多樣的水生生物,這是長期自然發(fā)展的結(jié)果,也是生態(tài)系生生物,這是長期自然發(fā)展的結(jié)果,也是生態(tài)系統(tǒng)保持相對平衡的標志。當(dāng)水體受到污染后,水統(tǒng)保持相對平衡的標志。當(dāng)水體受到污染后,水生生物的群落結(jié)構(gòu)和個體數(shù)量就會發(fā)生變化,使生生物的群落結(jié)構(gòu)和個體數(shù)量就會發(fā)生變化,使自然生態(tài)平衡系統(tǒng)被破壞,最終結(jié)果是敏感生物自然生態(tài)平衡

3、系統(tǒng)被破壞,最終結(jié)果是敏感生物消亡,抗性生物旺盛生長,群落結(jié)構(gòu)單一,這是消亡,抗性生物旺盛生長,群落結(jié)構(gòu)單一,這是生物群落監(jiān)測法的理論依據(jù)。生物群落監(jiān)測法的理論依據(jù)。:附著于長期浸沒水中附著于長期浸沒水中的各種基質(zhì)表面上的有機體群落。的各種基質(zhì)表面上的有機體群落。棲息在水體底部淤泥棲息在水體底部淤泥內(nèi)、石塊或礫石表面及其間隙中內(nèi)、石塊或礫石表面及其間隙中的肉眼可見的水生無脊椎動物。的肉眼可見的水生無脊椎動物。原生原生動物、輪蟲、枝動物、輪蟲、枝角類和橈足類角類和橈足類.(一)生物指數(shù)監(jiān)測法(貝克生物指數(shù)(一)生物指數(shù)監(jiān)測法(貝克生物指數(shù) 、貝克、貝克-津田生物指數(shù)津田生物指數(shù) 、生物種類多樣性

4、指數(shù)、生物種類多樣性指數(shù) 、硅藻生物指數(shù)硅藻生物指數(shù) ) (二)污水生物系統(tǒng)法(二)污水生物系統(tǒng)法 (三)(三) PFU微型生物群落監(jiān)測法(簡稱微型生物群落監(jiān)測法(簡稱PFU法)法) .1.1.貝克生物指數(shù)和貝克貝克生物指數(shù)和貝克- -津田生物指數(shù)津田生物指數(shù)NnNndisii12logdddd.10022CBACBA.表表6.1 污水系統(tǒng)的部分生物學(xué)、化學(xué)特征污水系統(tǒng)的部分生物學(xué)、化學(xué)特征. PFU法是以聚氨酯泡沫塑料塊(法是以聚氨酯泡沫塑料塊(PFU)作為人工)作為人工基質(zhì)沉入水體中,經(jīng)一定時間后,水體中大部分微型基質(zhì)沉入水體中,經(jīng)一定時間后,水體中大部分微型生物種類均可群集到生物種類均可

5、群集到PFU內(nèi),達到種數(shù)平衡,通過觀內(nèi),達到種數(shù)平衡,通過觀察和測定該群落結(jié)構(gòu)與功能的各種參數(shù)來評價水質(zhì)狀察和測定該群落結(jié)構(gòu)與功能的各種參數(shù)來評價水質(zhì)狀況。況。 根據(jù)水環(huán)境條件確定采樣時間,一般在靜水中采根據(jù)水環(huán)境條件確定采樣時間,一般在靜水中采樣約需四周,在流水中采樣約需兩周;采樣結(jié)束后,樣約需四周,在流水中采樣約需兩周;采樣結(jié)束后,帶回實驗室,把帶回實驗室,把PFU中的水全部擠于燒杯內(nèi),用顯微中的水全部擠于燒杯內(nèi),用顯微鏡進行微型生物種類觀察和活體計數(shù)。鏡進行微型生物種類觀察和活體計數(shù)。.污染較輕的情況下,隨著污染加重,集群速度污染較輕的情況下,隨著污染加重,集群速度G G、平衡時的物種數(shù)

6、、平衡時的物種數(shù)S Seqeq都會增大,達到都會增大,達到9090S Seqeq的時的時間間T T90%90%將縮短。從生態(tài)學(xué)觀點看,此時營養(yǎng)水平適將縮短。從生態(tài)學(xué)觀點看,此時營養(yǎng)水平適合大多數(shù)原生動物的生長,因此,種類多,豐度也合大多數(shù)原生動物的生長,因此,種類多,豐度也大;大;但隨著污染程度進一步加重,平衡時物種數(shù)但隨著污染程度進一步加重,平衡時物種數(shù)S Seqeq會減少,達到會減少,達到9090S Seqeq所需時間所需時間T T90%90%將延長,集群速將延長,集群速度度G G也減小。從生態(tài)學(xué)觀點看,重污染和嚴重污染也減小。從生態(tài)學(xué)觀點看,重污染和嚴重污染已超出大多數(shù)原生動物的耐受限度

7、,在這惡劣的環(huán)已超出大多數(shù)原生動物的耐受限度,在這惡劣的環(huán)境中,大多數(shù)種類不能耐受而消失。境中,大多數(shù)種類不能耐受而消失。.按水流方式:靜水式和流水式按水流方式:靜水式和流水式按按測試時間分類測試時間分類:急性試驗和慢性試驗:急性試驗和慢性試驗按按受試活體受試活體:水生生物和發(fā)光細菌等:水生生物和發(fā)光細菌等.(一)水生生物毒性試驗(一)水生生物毒性試驗金魚金魚綠藻綠藻褐藻褐藻蝴蝶魚蝴蝶魚圖圖6.1 可用于水生生物毒性試驗的部分魚類和藻類可用于水生生物毒性試驗的部分魚類和藻類.n每一種濃度的試驗溶液為一組,每組至少每一種濃度的試驗溶液為一組,每組至少10尾魚尾魚試驗容器用容積約試驗容器用容積約1

8、0L的玻璃缸,保證每升水中魚的玻璃缸,保證每升水中魚重不超過重不超過2g。n試驗溶液的溫度要適宜,對冷水魚為試驗溶液的溫度要適宜,對冷水魚為1228,對溫水魚為對溫水魚為2028。同一試驗中,溫度變化為。同一試驗中,溫度變化為2。n試驗溶液中不能含大量耗氧物質(zhì),要保證有足夠試驗溶液中不能含大量耗氧物質(zhì),要保證有足夠的溶解氧,對于冷水魚不少于的溶解氧,對于冷水魚不少于5mg/L,對于溫水魚,對于溫水魚不少于不少于4mg/L。n試驗溶液的試驗溶液的pH值通??刂圃谥低ǔ?刂圃?.78.5之間。之間。n配制試驗溶液和馴養(yǎng)魚用水應(yīng)是未受污染的河水配制試驗溶液和馴養(yǎng)魚用水應(yīng)是未受污染的河水或湖水。如果使

9、用自來水,必須經(jīng)充分曝氣才能或湖水。如果使用自來水,必須經(jīng)充分曝氣才能使用。不宜使用蒸餾水。使用。不宜使用蒸餾水。.確定試驗溶液的濃度范圍確定試驗溶液的濃度范圍記錄不同時間的金魚成活數(shù)記錄不同時間的金魚成活數(shù)毒性判定毒性判定計算半數(shù)忍受限度(計算半數(shù)忍受限度(TLmTLm)通常選七個濃度通常選七個濃度(至少五個至少五個).半數(shù)忍受限度(半數(shù)忍受限度(TLmTLm),即半數(shù)存活濃度。求),即半數(shù)存活濃度。求TLmTLm值的簡便方法是將試驗魚存活半數(shù)以上和半數(shù)值的簡便方法是將試驗魚存活半數(shù)以上和半數(shù)以下的數(shù)據(jù)與相應(yīng)試驗液毒物(或污水)濃度繪于以下的數(shù)據(jù)與相應(yīng)試驗液毒物(或污水)濃度繪于半對數(shù)坐標紙

10、上(對數(shù)坐標表示毒物濃度,算術(shù)坐半對數(shù)坐標紙上(對數(shù)坐標表示毒物濃度,算術(shù)坐標表示存活率),用直線內(nèi)插法求出。標表示存活率),用直線內(nèi)插法求出。表表6.2 某毒物實驗結(jié)果某毒物實驗結(jié)果.安全濃度=2Lm)(24TLm/48T0.348TLm安全濃度=48TLm0.1圖6.2 用直線內(nèi)插法求TLm點擊此處觀看:點擊此處觀看:“金魚毒性實驗金魚毒性實驗”.(二)發(fā)光細菌法(二)發(fā)光細菌法發(fā)光細菌是一類能自發(fā)發(fā)光的細菌,其發(fā)光機制發(fā)光細菌是一類能自發(fā)發(fā)光的細菌,其發(fā)光機制是由于菌體內(nèi)有一種熒光素酶,通過酶催化不飽和脂是由于菌體內(nèi)有一種熒光素酶,通過酶催化不飽和脂肪酸反應(yīng),而向外界輻射藍綠色的熒光,發(fā)

11、光光譜范肪酸反應(yīng),而向外界輻射藍綠色的熒光,發(fā)光光譜范圍在圍在435435630nm630nm,有單一最大發(fā)射峰,有單一最大發(fā)射峰(maxmax=475nm).=475nm).它是生物自身的正常生理代謝過程它是生物自身的正常生理代謝過程. .由于發(fā)光細由于發(fā)光細菌有易培養(yǎng)、增殖速度快、發(fā)光易受外界環(huán)境的影響菌有易培養(yǎng)、增殖速度快、發(fā)光易受外界環(huán)境的影響且反應(yīng)迅速、靈敏等特點。近年來國內(nèi)外較多地將發(fā)且反應(yīng)迅速、靈敏等特點。近年來國內(nèi)外較多地將發(fā)光細光細菌應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測,菌應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測,BeckmanBeckman公司依據(jù)發(fā)光細菌公司依據(jù)發(fā)光細菌的發(fā)光原理的發(fā)光原理, ,已推出用于環(huán)境監(jiān)測的生物

12、毒性檢測儀已推出用于環(huán)境監(jiān)測的生物毒性檢測儀MicrotoxMicrotox。.圖圖6.8 植物監(jiān)測器示意圖植物監(jiān)測器示意圖1.氣泵;氣泵;2.針型閥;針型閥;3.流量計;流量計;4.活性活性炭凈化器;炭凈化器;5.盆栽指示植物盆栽指示植物.表表6.3 排放排放SO2的某化工廠附近植物群落受害情況的某化工廠附近植物群落受害情況.(一)利用動物個體的異常反應(yīng)對礦井內(nèi)瓦斯毒氣敏感的動物金絲雀 金翅雀雞老鼠.本鳥最高本鳥最高俺狗狗第二俺狗狗第二耐受力最好的當(dāng)屬我們家禽了耐受力最好的當(dāng)屬我們家禽了金絲雀金絲雀狗狗家禽家禽.大型哺乳動物、鳥類、昆蟲等遷移.潛葉蛾癭蚊紅蠟蚧.某醫(yī)院的空氣微生物監(jiān)測某醫(yī)院的

13、空氣微生物監(jiān)測163份標本,合格份標本,合格88份,合格率僅份,合格率僅54;表明空氣微生物的污染與醫(yī)院;表明空氣微生物的污染與醫(yī)院感染密切相關(guān),加強消毒隔離措施、合理使用抗生感染密切相關(guān),加強消毒隔離措施、合理使用抗生素,控制醫(yī)院感染是十分重要的。素,控制醫(yī)院感染是十分重要的。.生物樣品的采集預(yù)處理污染物的測定生物樣品制備.氟化物、農(nóng)藥等氟化物、農(nóng)藥等污染物污染物.表6.4 成熟期水稻各部位中的含鎘量表6.5 氟污染區(qū)蔬菜不同部位的含氟量 單位:g/g .表表6.6 農(nóng)藥在稻谷中的農(nóng)藥在稻谷中的蓄積蓄積情況情況表表6.7 農(nóng)藥在水果中的蓄積情況農(nóng)藥在水果中的蓄積情況.呼吸道消化道皮膚吸收圖6

14、.15 動物對污染物的吸收方式. (3) 采樣方法:在每個采樣小區(qū)內(nèi)的采樣點上分采樣方法:在每個采樣小區(qū)內(nèi)的采樣點上分別采集別采集510處植株的根、莖、葉、果實等,將同部處植株的根、莖、葉、果實等,將同部位樣混合,組成一個混合樣;采集樣品量要能滿足位樣混合,組成一個混合樣;采集樣品量要能滿足需要,一般經(jīng)制備后,至少有需要,一般經(jīng)制備后,至少有2050g干重樣品。干重樣品。圖6.16 采樣點布設(shè)方法.濕法消解濕法消解灰化法灰化法提取方法提取方法分離方法分離方法液液-液萃取法液萃取法蒸餾法蒸餾法層析法:層析法:磺化法和皂化法磺化法和皂化法氣提法和液上空間法氣提法和液上空間法低溫冷凍法低溫冷凍法振蕩

15、浸取法振蕩浸取法組織搗碎提取法組織搗碎提取法脂肪提取器提取脂肪提取器提取直接球磨提取法直接球磨提取法蒸餾法蒸餾法K-D濃縮器濃縮器蒸發(fā)法等蒸發(fā)法等.圖圖6.17 高頻電場激發(fā)灰化裝置示意圖高頻電場激發(fā)灰化裝置示意圖圖圖6.18 氧瓶燃燒灰化裝置示意圖氧瓶燃燒灰化裝置示意圖.表表6.8 硅酸鎂硅酸鎂-乙醚乙醚-石油醚層析體系分離農(nóng)藥石油醚層析體系分離農(nóng)藥.(四)生態(tài)監(jiān)測指標選擇(四)生態(tài)監(jiān)測指標選擇自然指標自然指標:自然景觀、自然狀況、自然因素:自然景觀、自然狀況、自然因素人為指標人為指標:人文景觀、人為因素:人文景觀、人為因素一般性監(jiān)測指標一般性監(jiān)測指標:重點生態(tài)監(jiān)測指標、常規(guī)生態(tài):重點生態(tài)監(jiān)

16、測指標、常規(guī)生態(tài)監(jiān)測指標監(jiān)測指標應(yīng)急監(jiān)測指標應(yīng)急監(jiān)測指標:自然力和人為因素造成的緊急生:自然力和人為因素造成的緊急生態(tài)問題監(jiān)測態(tài)問題監(jiān)測.(1)監(jiān)測目的;)監(jiān)測目的;(2)監(jiān)測的方法及使用設(shè)備;)監(jiān)測的方法及使用設(shè)備;(3)監(jiān)測場地描述:土壤類型、植被、海拔、經(jīng))監(jiān)測場地描述:土壤類型、植被、海拔、經(jīng)緯度、面積;緯度、面積;(4)監(jiān)測頻度;)監(jiān)測頻度;(5)監(jiān)測起止時間、周期;)監(jiān)測起止時間、周期;(6)數(shù)據(jù)的整理:觀測數(shù)據(jù)、實驗分析數(shù)據(jù)、統(tǒng))數(shù)據(jù)的整理:觀測數(shù)據(jù)、實驗分析數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、文字數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù),編制生態(tài)計數(shù)據(jù)、文字數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù),編制生態(tài)監(jiān)測項目報表;監(jiān)測項目

17、報表;(7)監(jiān)測人員及監(jiān)測要求。)監(jiān)測人員及監(jiān)測要求。(一)監(jiān)測方案的編制(一)監(jiān)測方案的編制.圖6.22 熱島現(xiàn)象研究遙感圖圖6.21 非洲地理圖像.圖6.23 地球遙感圖圖6.24 某地地理信息圖.表表6.9 陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標陸生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標.表表6.10 水生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標水生生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標.n地面監(jiān)測中獲得:降雨量、土壤濕度、小型動地面監(jiān)測中獲得:降雨量、土壤濕度、小型動物、動物殘余物(糞便、尿和殘余食物)等。物、動物殘余物(糞便、尿和殘余食物)等。n地面測量采樣線一般沿著現(xiàn)存的地貌,如小路、地面測量采樣線一般沿著現(xiàn)存的地貌,如小路、家畜和野獸行走的小道。家畜和野獸行走的小道。n收集數(shù)據(jù),包括植物物候現(xiàn)象、高度、物種、收集數(shù)據(jù),包括植物物候現(xiàn)象、高度、物種、物種密度、草地覆蓋以及生長階段、密度和木物種

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