生物污染監(jiān)測(cè)

1、生物(shngw)污染監(jiān)測(cè) 劉晶2011/11/共四十七頁(yè) 生物污染監(jiān)測(cè)就是應(yīng)用各種檢測(cè)手段測(cè)定生物體內(nèi)的有害物質(zhì)，及時(shí)掌握被污染的程度(chngd)，以便采取措施，改善生物生存環(huán)境，保證生物食品的安全。共四十七頁(yè)生物(shngw)污染監(jiān)測(cè)污染物在生物體內(nèi)的吸收和分布生物樣品(yngpn)的采集和制備生物樣品的預(yù)處理污染物的測(cè)定共四十七頁(yè)一、污染物在生物體內(nèi)的吸收(xshu)和分布生物污染的途徑 表面附著 生物吸收 生物濃縮 污染物在生物體內(nèi)的分布 污染物在植物體內(nèi)(t ni)的分布 污染物在動(dòng)物體內(nèi)的分布共四十七頁(yè)生物污染的途徑表面(biomin)附著即污染物附著在生物體表面的現(xiàn)象。農(nóng)藥以物

2、理方式附在作物表面，附著量與表面積大小及表面性質(zhì)(xngzh)有關(guān)。氟化物、農(nóng)藥等 污染物 植物對(duì)氣態(tài)污染物的吸收 植物從土壤或水體中吸收污染物共四十七頁(yè)生物污染(shn w w rn)的途徑生物吸收 大氣、水體和土壤中的污染物，可以經(jīng)過(guò)主動(dòng)吸收(xshu)和被動(dòng)吸收(xshu)進(jìn)入生物體。植物吸收 大氣中的氣體污染物/粉塵污染物，可通過(guò)植物葉片的氣孔呼吸，經(jīng)細(xì)胞間隙抵達(dá)導(dǎo)管，然后運(yùn)送到其他部位。動(dòng)物吸收 環(huán)境中的污染物質(zhì)，可通過(guò)呼吸道、消化道和皮膚吸收等途徑進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)。共四十七頁(yè)生物污染(shn w w rn)的途徑生物濃縮生物機(jī)體或處于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)上的許多生物種群，從周?chē)沫h(huán)境中蓄積某種元

3、素或難分解的化合物，使生物體內(nèi)該物質(zhì)(wzh)的限度超過(guò)環(huán)境中濃度的現(xiàn)象，稱(chēng)為生物濃縮。 該過(guò)程通過(guò)食物鏈進(jìn)行，一般食物鏈越長(zhǎng)，生物濃縮現(xiàn)象就越嚴(yán)重。水 浮游生物 小魚(yú) 大魚(yú) 人（0.000003mgL） （7.3萬(wàn)倍） （14.3萬(wàn)倍） （858萬(wàn)倍）（1000萬(wàn)倍）共四十七頁(yè) 美國(guó)加州的明湖和下克拉馬斯保護(hù)區(qū)的環(huán)境及生物污染情況進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)果表明：醍醐鳥(niǎo)體內(nèi)(t ni)脂肪中DDT含量比湖水高出765833倍。共四十七頁(yè)鵜鶘(t h)（塘鵝） 特征為大而具有彈性的喉囊。棲息于全世界許多地區(qū)的湖泊、河流和海濱。某些種體長(zhǎng)可達(dá)180公分(70吋 )，翅展可達(dá)3公尺(10呎)，體重可達(dá)13公

4、斤(30磅)，是現(xiàn)存鳥(niǎo)類(lèi)中個(gè)體最大者之一鵜鶘用像小撈網(wǎng)似的大喉囊捕魚(yú)而食。褐鵜鶘即西方鵜鶘從空中撲入水中捕魚(yú)，動(dòng)作十分壯觀。但其他鵜鶘編成隊(duì)形而游泳，將小魚(yú)群驅(qū)向淺水處，在該處用喉囊捕魚(yú)。 每窩通常產(chǎn)14枚卵，卵呈藍(lán)白色，產(chǎn)在由樹(shù)枝構(gòu)成的巢中，孵化期約1個(gè)月。幼雛將嘴伸進(jìn)親鳥(niǎo)的食道取食親鳥(niǎo)回吐的食物，34歲成熟。鵜鶘在陸上動(dòng)作很笨拙，但飛翔姿勢(shì)優(yōu)美。通常成小群飛行(fixng)，在高空翱翔并經(jīng)常一齊拍動(dòng)翅膀。兩性外形相似，但雄鳥(niǎo)稍大。鵜鶘是分布在除南極以外所有大陸的大型水鳥(niǎo) 共四十七頁(yè)污染物在物體內(nèi)的分布(fnb)污染物在動(dòng)物體內(nèi)的分布 動(dòng)物吸收污染物質(zhì)后，主要通過(guò)血液和淋巴系統(tǒng)傳輸?shù)饺砀鹘M

5、織發(fā)生危害。水溶性較小的氣態(tài)物質(zhì)和直徑5um的氣溶膠，絕大部分可到達(dá)肺部水和土壤中的污染物質(zhì)主要通過(guò)飲用水和食物攝入，經(jīng)消化道被吸收。整個(gè)消化道都有吸收作用，但主要吸收部位是小腸皮膚是保護(hù)肌體的有效(yuxio)屏障，但具有脂溶性的污染物可通過(guò)皮膚吸收后進(jìn)入動(dòng)物肌體共四十七頁(yè)依污染物性質(zhì)(xngzh)和進(jìn)入動(dòng)物組織的類(lèi)型不同，有如下5種分布規(guī)律：共四十七頁(yè)污染物在物體內(nèi)的分布(fnb)污染物在植物體內(nèi)的分布 污染物進(jìn)入植物體后，在各部位分布和積累、污染物的性質(zhì)及其作用時(shí)間等情況(qngkung)與吸收污染物的途徑、植物品種因素有關(guān)。 從土壤和水體中吸收污染物的植物一般分布規(guī)律是：根莖葉穗殼種子

6、。 從空氣中吸收污染物的植物，一般葉部殘留最大。共四十七頁(yè)植株部位放射性計(jì)數(shù)/脈沖（ming干樣）含鎘量/(g （ g干樣)分配百分?jǐn)?shù)/%不同部位合計(jì)地上部位葉、葉鞘莖 桿穗 軸穗 殼糙 米1483754437350.671.700.200.160.153.59.01.10.80.815.2根系部分354016.1284.484.8成熟期水稻(shudo)各部位中的含鎘量 根莖葉穗殼種子(zhng zi)共四十七頁(yè)氟污染區(qū)蔬菜不同(b tn)部位的含氟量 單位：g/g 品 種葉 片根莖果 實(shí)番 茄茄 子黃 瓜菜 豆菠 菜青蘿卜胡蘿卜14910711016457.034.063.032.031.

7、050.018.73.82.419.59.033.07.32.53.83.617.0從空氣吸收(xshu)污染物的植物，一般也不殘留量最大共四十七頁(yè)不同農(nóng)藥在水果(shugu)中的殘留情況農(nóng)藥品種果皮中殘留比例/果肉中殘留比例/P,p-DDT蘋(píng)果973西維因蘋(píng)果2278敵菌丹蘋(píng)果973倍硫磷桃7030異狄氏劑柿子964殺螟松葡萄982樂(lè)果橘子8515殘留分布情況也與污染(wrn)物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)共四十七頁(yè)二、生物樣品(yngpn)的采集和制備 進(jìn)行生物污染監(jiān)測(cè)和對(duì)其他環(huán)境樣品監(jiān)測(cè)一樣，首先也要根據(jù)監(jiān)測(cè)目的忽然及監(jiān)測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)，在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，知道監(jiān)測(cè)方案，確定布點(diǎn)采樣方法、采樣時(shí)間和頻率，采

8、集具有代表性的樣品，選擇適宜的樣品制備(zhbi)、處理和分析測(cè)定方法。植物樣品的采集和制備動(dòng)物樣品的采集和制備共四十七頁(yè)植物(zhw)樣品的采集(1)樣品采集原則：a.代表性。選擇一定數(shù)量能符合大多數(shù)情況的植株為樣品 b.典型性。采樣的部位要能充分反映所要了解的情況 c.適時(shí)性。在植物不同生長(zhǎng)發(fā)育階段（施藥、施肥前后）適時(shí)(shsh)采樣監(jiān)測(cè)，以掌握不同時(shí)期的污染狀況和對(duì)植物生長(zhǎng)的影響 共四十七頁(yè)(2)采樣(ci yn)點(diǎn)的布設(shè) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和搜集的資料，先選擇好采樣區(qū)，然后進(jìn)行采樣點(diǎn)的布設(shè)。常采取梅花形布點(diǎn)法或平行(pngxng)交叉間隔布點(diǎn)法確定有代表性的植株。共四十七頁(yè)(3)采樣(ci

9、 yn)工具、數(shù)量和方法采樣工具：剪刀、鐵鏟、枝剪、布袋或聚乙烯袋、標(biāo)簽、細(xì)繩、登記表、記錄簿等。采樣數(shù)量(shling)和方法：在每個(gè)采樣小區(qū)內(nèi)的采樣點(diǎn)上分別采集5-10處植株的根、莖、葉、果實(shí)等，將同部位樣混合，組成一個(gè)混合樣；采集樣品量要能滿足需要，一般經(jīng)制備后，至少有20-50g干重樣品。新鮮樣品可按含水80-90的水分計(jì)算所需樣品量。共四十七頁(yè)(4)樣品(yngpn)保存 將樣品裝入布袋或聚乙烯塑料袋，貼好標(biāo)簽，注明編號(hào)、采樣地點(diǎn)、植物(zhw)種類(lèi)、分析項(xiàng)目，并填好采樣登記表。 植物樣品采集登記表樣品編號(hào)樣品名稱(chēng)采集地點(diǎn)采樣日期采集部位土壤類(lèi)別物候期 污染情況次數(shù) 成分 濃度分析項(xiàng)

10、目分析單位采集人共四十七頁(yè)(4)樣品(yngpn)保存如測(cè)定新鮮樣品，應(yīng)立即處理和分析。當(dāng)天不能分析完的樣品暫時(shí)放于冰箱中保存，其保存時(shí)間的長(zhǎng)短，視污染物的性質(zhì)及在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)和分析測(cè)定要求而定。如測(cè)定干樣品，則將鮮樣放在干燥通風(fēng)處晾干(lin n)或與鼓風(fēng)干燥箱中烘干。共四十七頁(yè)植物樣品(yngpn)的制備(1)鮮樣的制備 測(cè)定植物內(nèi)容易揮發(fā)、轉(zhuǎn)化或降解的污染物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分，以及多汁的瓜、果、蔬菜樣品，應(yīng)制備成新鮮樣品。用清水、去離子水洗凈，晾干或擦干將鮮樣切碎、混勻，稱(chēng)1000g于電動(dòng)高速組織搗碎機(jī)加適量水，開(kāi)機(jī)搗碎1-2分鐘，對(duì)于纖維組織較多或較硬的，用不銹鋼刀剪刀(jindo)切

11、/剪成小片或小塊，混勻后置于研缽中研磨共四十七頁(yè)植物(zhw)樣品的制備(2)干樣的制備 分析植物中穩(wěn)定的污染物，如某些金屬或非金屬元素、有機(jī)農(nóng)藥等，一般用風(fēng)干樣品。將鮮樣盡快放在干燥通風(fēng)處，若陰雨天氣可放于40-60鼓風(fēng)干燥箱中烘干將干樣取出塵土、雜物(z w)，剪碎后放于磨碎機(jī)磨碎，谷物種子樣品脫殼后再粉碎粉碎后的樣品過(guò)篩，一般情況通過(guò)1mm孔徑篩即可，有的分析項(xiàng)目需通過(guò)0.25mm孔徑篩，置于磨口玻璃廣口瓶或聚乙烯廣口瓶中備用需測(cè)定金屬含量的樣品，最好使用瑪瑙研缽磨碎，尼龍篩過(guò)篩，聚乙烯瓶保存共四十七頁(yè)植物樣品的制備(3)樣品測(cè)定結(jié)果(ji gu)表示 常以干重為基礎(chǔ)表示（mg/kg干重

12、），但含水量高的蔬菜(shci)、水果等，以鮮重表示計(jì)算結(jié)果為好。 含水量常用重量法測(cè)定，一定量的樣品于100 105烘干至恒重，根據(jù)失重計(jì)算含水量。共四十七頁(yè)動(dòng)物(dngw)樣品的采集和制備 動(dòng)物的尿液、血液、唾液、胃液(wiy)、乳液、糞便、毛發(fā)、指甲、骨骼和組織等均可作為檢驗(yàn)樣品。共四十七頁(yè)動(dòng)物(dngw)樣品的采集和制備（1） 尿液在臨床醫(yī)學(xué)中應(yīng)用廣泛器具應(yīng)先用稀硝酸浸泡洗凈(x jn)，再依次用自來(lái)水、蒸餾水清洗，烘干備用尿液中的排泄物一般早晨濃度最高，可一次收集；亦可收集8h或24h的尿樣，測(cè)定結(jié)果為收集時(shí)間內(nèi)尿液污染物的平均水平共四十七頁(yè)動(dòng)物樣品的采集和制備(zhbi)（2） 血

13、液檢驗(yàn)(jinyn)血液中的重金屬及非金屬毒物（Pb、Hg、F、酚等），對(duì)判斷動(dòng)物受危害情況具有重要意義用注射器抽取10ml血樣于具塞試管中，冷藏備用，有時(shí)需加入抗凝劑（如二溴酸鹽）共四十七頁(yè)動(dòng)物(dngw)樣品的采集和制備（3） 毛發(fā)和指甲 蓄積在毛發(fā)和指甲中的污染物質(zhì)殘留時(shí)間較長(zhǎng)，即使已脫離與污染物接觸或停止攝入污染食物，血液和尿液中污染物含量已經(jīng)下降，而在毛發(fā)和指甲中仍容易檢出。頭發(fā)中的Hg、As等含量較高，樣品容易采集和保存，故在醫(yī)學(xué)和環(huán)境(hunjng)分析中應(yīng)用廣泛人發(fā)樣品一般采集2-5g，男性采集枕部發(fā)，女性原則上采集短發(fā)。樣品用中性洗滌劑洗滌，去離子水沖洗，最后用乙醚或丙酮洗凈

14、，室溫下充分晾干后，保存?zhèn)溆霉菜氖唔?yè)拿破倫死因(s yn)之迷 上個(gè)世紀(jì)50年代，瑞典牙醫(yī)和毒藥專(zhuān)家佛舒伍德發(fā)現(xiàn)了一本重要日記。這本日記是隨拿破侖一起流放到圣赫勒拿島的仆人寫(xiě)的。他在日記中寫(xiě)道，拿破侖去世前“經(jīng)常失眠，腿部腫脹無(wú)力，掉頭發(fā)，偶爾抽搐，總是(zn sh)覺(jué)得口渴”。專(zhuān)家在對(duì)日記進(jìn)行仔細(xì)研究后認(rèn)定，以上癥狀均與人服食砒霜后的病癥相似。一般人頭發(fā)中含砷量極低，因?yàn)樯槭且环N有毒的化學(xué)元素，而它的化合物-三氧化二砷就是砒霜，砒霜是劇烈的毒藥。拿破侖頭發(fā)中的含砷量比正常人頭發(fā)的含量高出40多倍。后來(lái)，美國(guó)聯(lián)邦調(diào)查局和法國(guó)巴斯德大學(xué)又對(duì)拿破侖一根頭發(fā)進(jìn)行了分析，并從中發(fā)現(xiàn)了相當(dāng)數(shù)量的砒霜。

15、這一結(jié)果再次證實(shí)了拿破侖“中毒”的說(shuō)法。共四十七頁(yè)動(dòng)物樣品的采集和制備（4） 組織(zzh)和臟器 采用動(dòng)物(dngw)的組織和臟器作為檢驗(yàn)樣品，對(duì)調(diào)查研究環(huán)境污染物在肌體內(nèi)的分布與蓄積，以及開(kāi)展環(huán)境毒理學(xué)研究等具有重要意義。采集樣品后，應(yīng)放在組織搗碎機(jī)中搗碎、混勻，制成漿狀鮮樣備用共四十七頁(yè)動(dòng)物(dngw)樣品的采集和制備（5） 水產(chǎn)食物魚(yú)、蝦、貝類(lèi)等水產(chǎn)品是人們常吃的食物，也是水污染物進(jìn)入人體的途徑之一一般只取水產(chǎn)品的可食部分進(jìn)行檢測(cè)。用組織(zzh)搗碎機(jī)搗碎成糊狀，立即分析或貯存于樣品瓶中，置于冰箱內(nèi)備用共四十七頁(yè)三、生物(shngw)樣品的預(yù)處理 由于生物樣品中含有大量有機(jī)物（母質(zhì)）

16、，且所含有害物質(zhì)一般都在痕量(hn lin)或超痕量(hn lin)級(jí)范圍，因此測(cè)定前必須對(duì)樣品進(jìn)行分解，對(duì)預(yù)測(cè)組分進(jìn)行富集和分離，或?qū)Ω蓴_組分進(jìn)行掩蔽共四十七頁(yè)三、生物(shngw)樣品的預(yù)處理的預(yù)處理(一)消解(xioji)和灰化濕法消解灰化法提取方法分離方法液-液萃取法蒸餾法層析法：磺化法和皂化法氣提法和液上空間法低溫冷凍法振蕩浸取法組織搗碎提取法脂肪提取器提取直接球磨提取法(二) 提取、分離和濃縮 濃縮方法蒸餾法K-D濃縮器蒸發(fā)法等 共四十七頁(yè)三、生物樣品的預(yù)處理（1）消解(xioji)處理 測(cè)定生物樣品中的微量金屬和非金屬元素時(shí)，通常都要將其大量有機(jī)物基體分解，然后進(jìn)行測(cè)定，分解有機(jī)

17、物的方法有濕法分解和干法(n f)灰化。濕式消解法/濕灰化法 將生物樣品與一種或兩種以上的強(qiáng)酸共煮，從而將有機(jī)物分解為二氧化碳和水除去。常加入雙氧水、高錳酸鉀或五氧化二釩等氧化劑。 常用的消解試劑體系有：硝酸高氯酸、硝酸硫酸、硫酸過(guò)氧化氫、硫酸高錳酸鉀、硝酸硫酸五氧化二釩等共四十七頁(yè)三、生物樣品的預(yù)處理（1）消解(xioji)處理灰化法/燃燒法/高溫分解法 根據(jù)樣品和待測(cè)組分的不同要求(yoqi)，選用鉑、石英、銀、鎳、鐵、聚四氟乙烯或瓷質(zhì)坩堝放置樣品。在高溫爐中控制400-500 溫度，加熱使樣品完全灰化，殘?jiān)?jīng)硝酸或鹽酸溶解后，測(cè)定各種元素成分。 輔助灰化劑：共四十七頁(yè)三、生物(shngw

18、)樣品的預(yù)處理（2）提取、分離和濃縮 測(cè)定生物樣品中農(nóng)藥、甲基汞、酚等有機(jī)污染物時(shí)，需要用試劑將預(yù)測(cè)組分中提取出來(lái)，提取效率的高低直接影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。若存在雜質(zhì)干擾和待測(cè)組分濃度低于分析方法的最低測(cè)試濃度時(shí)，還需進(jìn)行凈化和濃縮(nn su)。提取方法震蕩浸取法 蔬菜、水果、糧食組織搗碎提取 動(dòng)物組織中提取有機(jī)污染物索氏提取器提取/脂肪提取器 生物、土壤樣品中的農(nóng)藥、石油類(lèi)、苯并【a】芘等有機(jī)污染 共四十七頁(yè)共四十七頁(yè)三、生物(shngw)樣品的預(yù)處理（2）提取、分離和濃縮 直接(zhji)球磨提取法 采用正己烷作提取劑，直接將樣品在球磨機(jī)中粉碎和提取，可用于小麥等糧食中有機(jī)氯及有機(jī)磷農(nóng)藥

19、提取實(shí)驗(yàn)室用攪拌球磨機(jī)實(shí)物照片共四十七頁(yè)分離(fnl)方法萃取(cuq)法 依據(jù)物質(zhì)在不同溶劑中分配系數(shù)的差異實(shí)現(xiàn)分離的層析法 分為柱層析法、薄層層析法、紙層析法等。其中柱層析法用的最多磺化法和皂化法 磺化法是利用提取液中的干擾物質(zhì)能與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)磺酸基化合物，隨硫酸層分離，而達(dá)到分離的目的 皂化法是利用油脂等能與強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)生成脂肪酸鹽將其分離低溫冷凍法 利用不同物質(zhì)在同一溶劑中的溶解度隨溫度不同而不同的原理進(jìn)行分離的，有機(jī)化合物在分離過(guò)程中不發(fā)生變化，分離效果好共四十七頁(yè)（3）濃縮(nn su) 生物樣品的提取液經(jīng)過(guò)分離凈化后，其中被測(cè)組分濃度往往太低，達(dá)不到分析方法的要求，需要進(jìn)行

20、濃縮后方(hufng)可測(cè)定。常用的濃縮方法有蒸餾法或減壓蒸餾法、K-D濃縮器法等 。其中濃縮有機(jī)污染物最常用的方法是K-D濃縮器法 生物樣品中的微量農(nóng)藥、苯并a芘等極毒、致癌性有機(jī)污染物的提取液，經(jīng)分離凈化后，可采用此方法濃縮后測(cè)定共四十七頁(yè)四、污染物的測(cè)定(cdng)生物樣品中的主要污染物有汞、鉻、鉛、銅、砷、氟等無(wú)機(jī)化合物和農(nóng)藥（六六六、滴滴涕、有機(jī)磷等）、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、激素等有機(jī)化合物測(cè)定方法主要有分光光度法、原子吸收光譜(x shu un p)法、熒光分光光度法、色譜法、質(zhì)譜法和聯(lián)機(jī)法等。共四十七頁(yè)血鉛分析(fnx)農(nóng)村居民群體（尤其是兒童）的血液中鉛含量與當(dāng)?shù)厥褂煤U汽油的汽

21、車(chē)數(shù)量有一定的關(guān)系(gun x)。經(jīng)常對(duì)人體血鉛的分析測(cè)定來(lái)判斷人體受鉛污染的程度。對(duì)鉛做分析可采用極譜法、可見(jiàn)光分光光度法、原子吸收分光光度法等方法，但最常用的是原子吸收分光光度法，該方法操作簡(jiǎn)單、選擇性好、靈敏度高。對(duì)血鉛分析時(shí)，一般用注射器抽取血樣10mL（有時(shí)需加抗凝劑如二溴酸鹽），放入試管備用。血鉛的預(yù)處理工程比較簡(jiǎn)單，常用的方法有濕式消解法、灰化法、萃取、加酸沉淀蛋白質(zhì)、加水稀釋?zhuān)踔羶H將血樣在電熱板上烘干后，直接引入原子吸收分光光度儀進(jìn)行測(cè)定共四十七頁(yè)糧食作物中有害金屬(jnsh)的測(cè)定糧食作物中汞、鉻、鉛、銅、砷的測(cè)定方法可以概括為：首先從前面介紹(jisho)的植物樣品采集和制備方法中選擇適宜的方法采集和制備樣品，然后用濕式消解法或干灰法制備樣品溶液，