第八章-生物對(duì)受損環(huán)境的監(jiān)測(cè)-環(huán)境生物學(xué)課件

1、第八章 生物對(duì)受損環(huán)境的監(jiān)測(cè)第八章 生物與環(huán)境是一個(gè)有機(jī)互動(dòng)的整體，當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，生物也將進(jìn)行調(diào)整使之與環(huán)境保持協(xié)調(diào)和一致，當(dāng)環(huán)境受損時(shí)，生物自然也將在其生命活動(dòng)中產(chǎn)生異常反應(yīng)。在一定條件下，這種反應(yīng)與受損環(huán)境的性質(zhì)特征、產(chǎn)生強(qiáng)度，甚至作用時(shí)間都呈高度的相關(guān)性。這樣，就可以利用生物的這些反應(yīng)來(lái)指示環(huán)境的變化。生物與環(huán)境是一個(gè)有機(jī)互動(dòng)的整體，當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，生物也將進(jìn)生物對(duì)受損環(huán)境產(chǎn)生的響應(yīng)，可以發(fā)生在生物系統(tǒng)的基因、細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)等各層次。利用這些不同層次的生物學(xué)屬性的變化，就可以對(duì)各種不同類型的污染環(huán)境和退化環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警。生物對(duì)受損環(huán)境產(chǎn)生的響應(yīng)，可

2、以發(fā)生在生物系統(tǒng)的基因、細(xì)胞、組第一節(jié) 生物監(jiān)測(cè)概述第二節(jié) 生物對(duì)污染環(huán)境的監(jiān)測(cè)與指示第三節(jié) 環(huán)境預(yù)警與生物監(jiān)測(cè)第四節(jié) 生態(tài)監(jiān)測(cè)第一節(jié) 生物監(jiān)測(cè)概述 生物監(jiān)測(cè)是利用生物分子、細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體、種群和群落及生態(tài)系統(tǒng)等層次上的變化對(duì)人為脅迫的生物學(xué)響應(yīng)來(lái)闡明環(huán)境狀況。即用生物作指標(biāo)對(duì)環(huán)境質(zhì)量變化進(jìn)行指示，從生物學(xué)的角度對(duì)環(huán)境質(zhì)量變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)提供依據(jù)。一、生物監(jiān)測(cè)的基本概念 生物監(jiān)測(cè)是利用生物分子、細(xì)胞、組織、器官、利用金絲雀、老鼠來(lái)監(jiān)測(cè)地下礦區(qū)瓦斯含量魚兒在受到外界環(huán)境的不良刺激時(shí)會(huì)“咳嗽”。攻擊伊拉克時(shí)，美國(guó)除配備世界上最先進(jìn)的化學(xué)偵測(cè)儀器外，養(yǎng)了一些小雞，以便在遇到毒氣

3、時(shí)盡早得到報(bào)警。 利用金絲雀、老鼠來(lái)監(jiān)測(cè)地下礦區(qū)瓦斯含量借助于各種先進(jìn)檢測(cè)儀器和分析手段的理化監(jiān)測(cè)方法，雖然能精確測(cè)定環(huán)境污染物的瞬時(shí)濃度，但不能反映各種污染物混合作用于生物系統(tǒng)的長(zhǎng)期影響。借助于各種先進(jìn)檢測(cè)儀器和分析手段的理化監(jiān)測(cè)方法，雖然能精確測(cè)生物監(jiān)測(cè)，反映的是各種影響因子對(duì)生物綜合作用的結(jié)果，是對(duì)整個(gè)環(huán)境的生物學(xué)操作后果的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。與現(xiàn)代監(jiān)測(cè)方法相互補(bǔ)充，就能夠幫助人們即時(shí)獲取有關(guān)環(huán)境質(zhì)量狀況及其變化的綜合信息，為環(huán)境控制管理提供依據(jù)生物監(jiān)測(cè)，反映的是各種影響因子對(duì)生物綜合作用的結(jié)果，是對(duì)整個(gè)生物監(jiān)測(cè)的發(fā)展 從傳統(tǒng)的生物種類、數(shù)量和行為的描述發(fā)展到現(xiàn)代化驗(yàn)室自動(dòng)分析; 從單純的生態(tài)學(xué)

4、方法擴(kuò)展到與生理生化、毒理學(xué)和生物體殘留量分析等自動(dòng)分析等領(lǐng)域相結(jié)合的研究。生物監(jiān)測(cè)的發(fā)展二、監(jiān)測(cè)生物的選擇并非任何一種生物都適用于對(duì)環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)。 唐昌蒲的敏感品種白雪公主暴露在1010-9的氟化氫中20h便出現(xiàn)明顯的受害癥狀，而泡桐吸氟量高達(dá)1.0610-5卻沒(méi)有受害癥狀出現(xiàn)。 二、監(jiān)測(cè)生物的選擇并非任何一種生物都適用于對(duì)環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)生物選擇應(yīng)遵循的原則：（1）選擇對(duì)人為脅迫敏感并具有特異性反應(yīng)的生物（2）選擇遺傳穩(wěn)定、對(duì)人為脅迫反應(yīng)個(gè)體差異小、發(fā)育正常的健康生物（3）選擇易于繁殖和管理的常見(jiàn)生物（4）盡量選擇既有監(jiān)測(cè)功能又兼有其它功能的生物監(jiān)測(cè)生物選擇應(yīng)遵循的原則：（1）選擇對(duì)

5、人為脅迫敏感并具有特異三、生物預(yù)警和監(jiān)測(cè)環(huán)境變化的機(jī)理在人為脅迫條件下，生物系統(tǒng)會(huì)對(duì)受損環(huán)境發(fā)生一些在自然條件下沒(méi)有或罕見(jiàn)的生物反應(yīng)，這種反應(yīng)可以發(fā)生在生物系統(tǒng)的基因、細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體、種群、群落及生態(tài)系統(tǒng)等各個(gè)層次。反應(yīng)強(qiáng)度與環(huán)境受損程度存在著相關(guān)性。三、生物預(yù)警和監(jiān)測(cè)環(huán)境變化的機(jī)理在人為脅迫條件下，生物系統(tǒng)會(huì)個(gè)體水平種群及群落生態(tài)系統(tǒng) 反應(yīng) 個(gè)體水平反應(yīng) （一）個(gè)體水平的生物反應(yīng)個(gè)體是生物系統(tǒng)中最重要的組織層次，是器官、細(xì)胞和基因的整合單位，是環(huán)境變化的直接承受者。（一）個(gè)體水平的生物反應(yīng)個(gè)體是生物系統(tǒng)中最重要的組織層次，是1、細(xì)胞及分子水平的生物反應(yīng) 染色體結(jié)構(gòu)變異、數(shù)目變異，DN

6、A損傷及基因突變率等與污染物的種類、濃度存在著相關(guān)關(guān)系，即劑量一效應(yīng)關(guān)系。 當(dāng)一定濃度的環(huán)境污染物及其活性代謝產(chǎn)物進(jìn)入生物機(jī)體后，通過(guò)對(duì)生命活動(dòng)不可或缺的催化劑酶的抑制，將改變細(xì)胞膜的通透性，從而直接影響細(xì)胞的正常功能. （一）個(gè)體水平的生物反應(yīng)1、細(xì)胞及分子水平的生物反應(yīng)（一）個(gè)體水平的生物反應(yīng)2、組織、器官水平的生物反應(yīng) 如大氣環(huán)境受污染后，植物葉片會(huì)出現(xiàn)各種傷斑，甚至葉組織局部壞死，不同污染物對(duì)植物的傷害反應(yīng)癥狀不同。根據(jù)受害葉數(shù)、顏色深淺及傷斑大小與大氣中污染物種類及濃度的相關(guān)性，將污染傷害植物的程度同已知的環(huán)境污染物濃度聯(lián)系起來(lái)，就能憑借葉片的受害癥狀反映大氣中相應(yīng)污染物的濃度，從而

7、對(duì)大氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警。2、組織、器官水平的生物反應(yīng) 如大氣環(huán)境受污染后，2、組織、器官水平的生物反應(yīng) 如紫花苜蓿、棉花等葉片的葉脈間出現(xiàn)不規(guī)則的白色、黃色斑點(diǎn)或塊狀壞死，反映SO2污染，而煙草葉片出現(xiàn)的紅棕色斑點(diǎn)狀壞死則指示大氣中的O3污染。2、組織、器官水平的生物反應(yīng) 如紫花苜蓿、如美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員采用中子活化法分析樹(shù)木年輪中重金屬元素的含量變化。結(jié)果顯示20世紀(jì)中第一個(gè)十年的年輪含鐵量減少，1950s后汞含量增加，1950s早期至1960s銀含量增加，這與當(dāng)?shù)卦谕趦?nèi)煉鐵爐被淘汰、工業(yè)用汞量增加及在云中撒布碘化銀人工降雨等人類活動(dòng)導(dǎo)致的環(huán)境變化呈相關(guān)性。如美國(guó)賓夕法尼亞州立

8、大學(xué)的研究人員采用中子活化法分析樹(shù)木年輪（二）種群及群落的生物反應(yīng)污染物將從兩個(gè)方面影響種群：一方面，在污染作用下，種群中敏感個(gè)體死亡，種群的死亡率上升； 另一方面，污染脅迫會(huì)使軀體生長(zhǎng)率下降，如污染物通過(guò)降低植物的光合作用或動(dòng)物的合成代謝導(dǎo)致種群的軀體生長(zhǎng)率下降。（二）種群及群落的生物反應(yīng)污染物將從兩個(gè)方面影響種群：環(huán)境的受損將使正常環(huán)境條件下的群落物種組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。 1974年的英國(guó)Bantry海灣溢油事故使35km海灘受到污染?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明：齒緣墨角藻等藻類由于受害嚴(yán)重而大量死亡，而車葉藻等藻類由于對(duì)石油污染的抗性較強(qiáng)而成為優(yōu)勢(shì)種。其它油輪事故的調(diào)查也發(fā)現(xiàn)污染導(dǎo)致了群落結(jié)構(gòu)改變。環(huán)

9、境的受損將使正常環(huán)境條件下的群落物種組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。（三）生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)1、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化 敏感物種的消失使系統(tǒng)內(nèi)的物種數(shù)量顯著降低，竟?fàn)帯⒉妒?、寄生及共生等種間關(guān)系的改變，使群落的物種組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單化、食物鏈不完整、食物網(wǎng)簡(jiǎn)化。 種的目錄、多樣性指數(shù)、分布格局、密度、指示種類等物種水平分析及對(duì)非生物物質(zhì)的理化分析結(jié)合可以反映受損環(huán)境對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響。（三）生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)1、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化2、生態(tài)系統(tǒng)功能變化 由于污染物的毒害作用使初級(jí)生產(chǎn)者受到傷害，從而使食物鏈縮短，并通過(guò)對(duì)分解者的毒害作用使生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)循環(huán)受到影響，物質(zhì)分解和信息傳遞受阻，生態(tài)系統(tǒng)

10、的功能發(fā)生改變。2、生態(tài)系統(tǒng)功能變化 由于污染物的毒害作用使初級(jí)生產(chǎn)者受到傷通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)速率，即群落中種群的生產(chǎn)速率和呼吸速率；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)速率如受污染后物種恢復(fù)率，初級(jí)生產(chǎn)力等功能參數(shù)的變化與環(huán)境受損程度存在的相關(guān)性，可以反映環(huán)境的受損程度。通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)速率，即群落中種群的生產(chǎn)速率和呼吸速率；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)第一節(jié) 生物監(jiān)測(cè)概述第二節(jié) 生物對(duì)污染環(huán)境的監(jiān)測(cè)與指示第三節(jié) 環(huán)境預(yù)警與生物監(jiān)測(cè)第一節(jié) 生物監(jiān)測(cè)概述生物監(jiān)測(cè)優(yōu)點(diǎn)： 能直接反映出環(huán)境污染對(duì)生物個(gè)體乃至生態(tài)系統(tǒng)的影響；能全面綜合地反映環(huán)境污染狀況；監(jiān)測(cè)靈敏度高；材料方便易得，價(jià)格便宜；可以在很大范圍內(nèi)布點(diǎn)監(jiān)測(cè)，具有普遍適用性；可以長(zhǎng)期連續(xù)進(jìn)行監(jiān)

11、測(cè)。 生物監(jiān)測(cè)優(yōu)點(diǎn)： 能直接反映出環(huán)境污染對(duì)生物個(gè)體乃至生態(tài)系統(tǒng)的生物監(jiān)測(cè)分類 從生物層次來(lái)分:包括生理生態(tài)監(jiān)測(cè)、生物群落監(jiān)測(cè)、遺傳學(xué)監(jiān)測(cè)以及分子標(biāo)記方法；從不同種類生物來(lái)分:包括動(dòng)物監(jiān)測(cè)、植物監(jiān)測(cè)和微生物監(jiān)測(cè)；從環(huán)境介質(zhì)的不同來(lái)分:包括大氣污染監(jiān)測(cè)、水污染監(jiān)測(cè)和土壤污染監(jiān)測(cè)。 生物監(jiān)測(cè)分類 從生物層次來(lái)分:包括生理生態(tài)監(jiān)測(cè)、生物群落監(jiān)測(cè)一、形態(tài)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)動(dòng)物生病、死亡或遷移；植物葉片出現(xiàn)病變，植株生病、死亡；微生物種類和數(shù)量的變化等。 在此類監(jiān)測(cè)方法中，發(fā)展最成熟、應(yīng)用最廣的就是利用生物對(duì)大氣污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 一、形態(tài)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)動(dòng)物生病、死亡或遷移；植物葉片出現(xiàn)病變，植（一）SO2植物受SO2傷害

12、后的典型癥狀為：葉面微微失水并起皺，出現(xiàn)失綠斑，失綠斑漸漸失水干枯，發(fā)展為明顯的壞死斑，顏色可以從白色、灰白色、黃色到褐色、黑色不等。在低濃度時(shí)一般表現(xiàn)為細(xì)胞受損，不發(fā)生組織壞死。長(zhǎng)期暴露在低濃度環(huán)境中的老葉有時(shí)表現(xiàn)為缺綠，不同植物間存在較大差異。禾本科植物在中肋兩側(cè)出現(xiàn)不規(guī)則壞死，從淡棕色到白色；針葉植物從針葉頂端發(fā)生壞死，呈帶狀，紅棕色或褐色。監(jiān)測(cè)SO2的植物有苔鮮、地衣、紫花苜蓿、大麥、蕎麥、美國(guó)白蠟樹(shù)、歐洲白樺、南瓜、美洲五針?biāo)?、芥菜、荃菜等。（一）SO2第八章-生物對(duì)受損環(huán)境的監(jiān)測(cè)-環(huán)境生物學(xué)課件第八章-生物對(duì)受損環(huán)境的監(jiān)測(cè)-環(huán)境生物學(xué)課件（二）O3 植物受臭氧傷害后出現(xiàn)的癥狀為：闊

13、葉植物下表皮出現(xiàn)不規(guī)則的小點(diǎn)或小斑，部分下陷，小點(diǎn)變成紅棕色，后褪成白色或黃褐色；禾本科植物最初的壞死區(qū)不連接，隨后可以造成較大的壞死區(qū)；針葉樹(shù)針葉頂部發(fā)生棕色壞死，但棕色和綠色組織分布不規(guī)則 （二）O3監(jiān)測(cè)植物典型癥狀監(jiān)測(cè)植物典型癥狀美國(guó)白蠟 白色刻斑、紫銅色 松樹(shù) 燒尖、針葉呈雜色斑 菜豆古銅色、褪綠馬鈴薯灰色金屬狀斑點(diǎn)黃瓜白色刻斑菠菜灰白色斑點(diǎn)O3的監(jiān)測(cè)植物及其典型癥狀監(jiān)測(cè)植物典型癥狀監(jiān)測(cè)植物典型癥狀美國(guó)白蠟 白色刻斑、紫銅色 （三）PAN PAN誘發(fā)的早期癥狀是在葉背面出現(xiàn)水漬狀或亮斑。隨著傷害的加劇，氣孔附近的海綿葉肉細(xì)胞崩潰并為氣窩取代。葉片背面呈銀灰色，成褐色。這些癥狀出現(xiàn)在最幼

14、嫩的葉尖上，隨著葉片組織的逐漸生長(zhǎng)和成熟，受害部分就表現(xiàn)為許多“傷帶”，這是PAN誘發(fā)的一個(gè)最重要的受害癥狀。用于監(jiān)測(cè)PAN的植物有：長(zhǎng)葉萵苣、瑞士甜菜以及一年生早熟禾。（三）PAN（四）氟化氫 氟化氫對(duì)闊葉植物的傷害癥狀，一般是葉緣或葉片頂部出現(xiàn)壞死區(qū)，壞死區(qū)有明顯的有色邊緣。壞死組織可能分離、脫落，而葉片并不脫落。針葉樹(shù)首先從當(dāng)年的針葉葉尖開(kāi)始，然后逐漸向針葉基部蔓延。被傷害的部分逐漸由綠色變?cè)僮兂沙嗪稚?。?yán)重枯焦的針葉則發(fā)生脫落。新葉較老葉更易受到傷害。 監(jiān)測(cè)氟化氫的植物有杏樹(shù)、北美黃杉、美國(guó)黃松、唐菖蒲、小蒼蘭。（四）氟化氫（五）乙烯 乙烯對(duì)植物一般是影響植物的生長(zhǎng)及花和果實(shí)的發(fā)育，并

15、加速植物組織的老化。監(jiān)測(cè)乙烯的植物通常有蘭花、麝香石竹、黃瓜、番茄、萬(wàn)壽菊及皂角等。（五）乙烯監(jiān)測(cè)土壤污染 植物的根、莖、葉都可能產(chǎn)生影響，出現(xiàn)一定的癥狀。如鋅污染引起洋蔥主根肥大和曲褶；銅污染使大麥不能分粟， 受到污染的土壤使蛆身體蜷曲、僵硬、縮短和腫大，體色變暗，體表受傷甚至死亡，表明土壤受到了DDT和有機(jī)氯化物的污染。監(jiān)測(cè)土壤污染二、生理生化監(jiān)測(cè) 當(dāng)外界環(huán)境受到污染時(shí)，生物的某些生理生化指標(biāo)會(huì)隨之發(fā)生變化，而且比可見(jiàn)癥狀反應(yīng)更靈敏、精確。 二、生理生化監(jiān)測(cè) 當(dāng)外界環(huán)境受到污染時(shí)，指標(biāo)污染物變化過(guò)氧化物酶F2、HF、SO2增加多酚氧化酶SO2、NO2、碳?xì)浠衔镌黾庸劝彼崦摪泵窼O2、NO

16、x增加硝酸還原酶SO2，NOx減少光合作用非特異性減少 大氣污染物脅迫的生物化學(xué)和生理學(xué)指標(biāo)變化指標(biāo)污染物變化過(guò)氧化物酶F2、HF、SO2增加多酚氧化酶SO動(dòng)物:主要是利用魚來(lái)監(jiān)測(cè)水污染，魚的常用生理代謝指標(biāo)有：鰓蓋運(yùn)動(dòng)頻率、呼吸頻率、呼吸代謝、側(cè)線感觀機(jī)能、摻透壓調(diào)節(jié)、攝食量與能量轉(zhuǎn)換率、抗病力等。生化方面的指標(biāo)有：血液成分變化、血糖水平、酶活性變化、糖類及酯類代謝等。魚的血液對(duì)一些污染物很敏感，如鉛中毒會(huì)加速紅細(xì)胞的沉降、增加不成熟紅細(xì)胞的數(shù)量、使一般紅細(xì)胞溶解和退化而導(dǎo)致溶血性貧血。動(dòng)物:主要是利用魚來(lái)監(jiān)測(cè)水污染，魚的常用生理代謝指標(biāo)有：鰓蓋微生物也可以很好地監(jiān)測(cè)環(huán)境污染。例如大腸埃希菌

17、對(duì)光化學(xué)煙霧非常敏感，只要幾個(gè)ng/g就可以導(dǎo)致死亡。臭氧對(duì)大腸埃希菌也有毒害作用，使細(xì)胞表面氧化，造成內(nèi)含物滲出細(xì)胞而被毀。微生物也可以很好地監(jiān)測(cè)環(huán)境污染。例如大腸埃希菌對(duì)光化學(xué)煙霧非三、體內(nèi)污染物及其代謝產(chǎn)物監(jiān)測(cè) 可以通過(guò)分析生物體內(nèi)污染物的種類和含量來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)境的污染狀況。三、體內(nèi)污染物及其代謝產(chǎn)物監(jiān)測(cè) 可以通過(guò)分析地衣和苔鮮植物對(duì)于大氣污染物極為敏感，它們體內(nèi)的污染物質(zhì)含量與環(huán)境中污染物質(zhì)濃度及其沉降率之間有著良好的相關(guān)關(guān)系。地衣和苔鮮植物被廣泛地用于監(jiān)測(cè)大氣中重金屬、粉塵、SO2等污染物。地衣和苔鮮植物對(duì)于大氣污染物極為敏感，它們體內(nèi)的污染物質(zhì)含量高等植物葉片中的污染物含量也常常被用來(lái)

18、監(jiān)測(cè)大氣污染。 在污染地區(qū)選擇抗性好、吸污能力強(qiáng)、分布廣泛的一種或幾種監(jiān)測(cè)植物，分析葉片中某種或多種污染物質(zhì)含量；或者人工實(shí)地栽培監(jiān)測(cè)植物，也可以把盆栽監(jiān)測(cè)植物放到監(jiān)測(cè)點(diǎn)，經(jīng)歷一段時(shí)間后取葉片分析其中污染物質(zhì)含量，從而判斷當(dāng)?shù)丨h(huán)境污染情況。 高等植物葉片中的污染物含量也常常被用來(lái)監(jiān)測(cè)大氣污染。植物樹(shù)皮一年四季都能固定空氣中的污染物質(zhì)，它具有不受季節(jié)限制的優(yōu)點(diǎn)，所以可以把污染區(qū)植物樹(shù)皮中污染物質(zhì)含量與生長(zhǎng)在清潔區(qū)立地條件相類似的植物樹(shù)皮污染物含量相比較，用來(lái)監(jiān)測(cè)空氣污染的年度變化。植物樹(shù)皮一年四季都能固定空氣中的污染物質(zhì)，它具有不受季節(jié)限制水生生物體內(nèi)污染物質(zhì)進(jìn)行分析，同樣也可以了解水中污染物的

19、種類、相對(duì)含量和危害程度。水生生物體內(nèi)污染物質(zhì)進(jìn)行分析，同樣也可以了解水中污染物的種類人體健康監(jiān)測(cè)。比如環(huán)境中鉛污染可以通過(guò)人體血液和頭發(fā)中鉛含量來(lái)監(jiān)測(cè)，也可以通過(guò)血中游離原撲琳濃度和尿中-氨基乙酞丙酸濃度增加來(lái)監(jiān)測(cè)。再如根據(jù)人尿中馬尿酸濃度監(jiān)測(cè)空氣中甲苯濃度，根據(jù)人尿中有機(jī)溶劑的濃度來(lái)監(jiān)測(cè)空氣中有機(jī)溶劑的濃度等。人體健康監(jiān)測(cè)。比如環(huán)境中鉛污染可以通過(guò)人體血液和頭發(fā)中鉛含量四、遺傳毒理監(jiān)測(cè) 環(huán)境中許多污染物能夠引起生物體的遺傳物質(zhì)發(fā)生基因結(jié)構(gòu)變化，這些物質(zhì)稱為致突變物。生物體的遺傳物質(zhì)發(fā)生了基因結(jié)構(gòu)的變化稱為突變。突變可分為基因突變和染色體畸變兩大類。四、遺傳毒理監(jiān)測(cè) 環(huán)境中許多污染物能夠引起

20、生物體基因突變 （Gene mutation） 在化學(xué)致突變物作用下細(xì)胞DNA中堿基對(duì)的排列順序發(fā)生變化。 基因突變只涉及染色體的某一部分的改變，且不能用光學(xué)顯微鏡直接觀察。染色體畸變則可涉及染色體的數(shù)目或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，可以用光學(xué)顯微鏡直接觀察。 基因突變 （Gene mutation）（一）體外基因突變?cè)囼?yàn)（二）體內(nèi)基因突變?cè)囼?yàn)（三）染色體畸變?cè)囼?yàn)（四）微核試驗(yàn)（五）姐妹染色單體交換試驗(yàn)（一）體外基因突變?cè)囼?yàn)（一）體外基因突變?cè)囼?yàn)1、鼠傷寒沙門氏菌/哺乳動(dòng)物微粒體酶試驗(yàn)法 鼠傷寒沙門氏菌的組氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株，在含微量組氨酸的培養(yǎng)基中，除極少數(shù)自發(fā)回復(fù)突變的細(xì)胞外，一般只能分裂幾次，形成在顯

21、微鏡下才能見(jiàn)到的微菌落。受誘變劑作用后，大量細(xì)胞發(fā)生回復(fù)突變，自行合成組氨酸，發(fā)育成肉眼可見(jiàn)的菌落。據(jù)此來(lái)檢定受試物是否具有致突變作用。某些致突變物需要代謝活化后才能引起回復(fù)突變， 故需加入經(jīng)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)的大鼠肝制備的S9混合液。（一）體外基因突變?cè)囼?yàn)1、鼠傷寒沙門氏菌/哺乳動(dòng)物微粒體酶試2、哺乳動(dòng)物體細(xì)胞株突變?cè)囼?yàn) 利用哺乳動(dòng)物突變細(xì)胞株發(fā)生回復(fù)突變，從而確定受試物是否具有致突變性。2、哺乳動(dòng)物體細(xì)胞株突變?cè)囼?yàn)（二）體內(nèi)基因突變?cè)囼?yàn)1、顯性致死突變?cè)囼?yàn) 哺乳動(dòng)物生殖細(xì)胞染色體發(fā)生突變時(shí)，往往不能與異性生殖細(xì)胞結(jié)合，或使受精卵在著床前死亡和胚胎早期死亡。 檢測(cè)外來(lái)化合物對(duì)動(dòng)物生殖細(xì)胞染色體的致突

22、變作用。（二）體內(nèi)基因突變?cè)囼?yàn)1、顯性致死突變?cè)囼?yàn) 選用健康雄性成年鼠，預(yù)先接觸受試物，再進(jìn)行交配。交配用的成年雌鼠，不接觸受試物。以雌雄鼠同籠日算起第1517天，采用頸椎脫臼法處死雌鼠后，立即剖腹取出子宮，仔細(xì)檢查、計(jì)數(shù)，分別記錄每一雌鼠的活胎數(shù)、早期死亡胚胎數(shù)與晚期死亡胚胎數(shù)。 選用健康雄性成年鼠，預(yù)先接觸受試物，再進(jìn)行交配。2、果蠅伴性隱性致死試驗(yàn) F1 X X X0 YXX0XYXXXYX0XX0Y2、果蠅伴性隱性致死試驗(yàn)F1 X X X0（三）染色體畸變?cè)囼?yàn)染色體畸變?cè)囼?yàn)可以在體細(xì)胞進(jìn)行，也可以在生殖細(xì)胞進(jìn)行，可以在體外，也可以在體內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)化學(xué)物質(zhì)作用于細(xì)胞周期時(shí)，誘發(fā)染色體型畸變

23、，在顯微鏡下觀察染色體數(shù)目和形態(tài)。染色體發(fā)生數(shù)目和結(jié)構(gòu)變化的情況。染色體畸變率越高，說(shuō)明污染越嚴(yán)重。（三）染色體畸變?cè)囼?yàn)染色體畸變?cè)囼?yàn)可以在體細(xì)胞進(jìn)行，也可以在（四）微核試驗(yàn)活細(xì)胞內(nèi)染色體受到誘變發(fā)生斷裂，紡錘絲和中心粒受損，在細(xì)胞分裂后期，仍然遺留在細(xì)胞質(zhì)中。末期之后，單獨(dú)形成一個(gè)或幾個(gè)規(guī)則的次核，被包含在子細(xì)胞的胞質(zhì)內(nèi)，比主核小，故稱微核。凡能使染色體發(fā)生斷裂或使染色體和紡錘體聯(lián)結(jié)損傷的化學(xué)物，都可用微核試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)。在一定污染物濃度范圍內(nèi)，污染物與微核率有很好的劑量一效應(yīng)關(guān)系，而且靈敏度高、簡(jiǎn)便、可靠，近年來(lái)，已成為一種常用的污染監(jiān)測(cè)方法。（四）微核試驗(yàn)活細(xì)胞內(nèi)染色體受到誘變發(fā)生斷裂，紡錘

24、絲和中心粒 來(lái)自一個(gè)染色體的兩條單體之間同源片斷的互換稱為姐妹染色單體互換（sister-chromatid exchange,簡(jiǎn)稱SCE）。這種互換是完全的，對(duì)稱的。由于姐妹染色單體染色上的明顯差異，如果姐妹染色單體間在某些部位發(fā)生互換，則在互換處可見(jiàn)有一界限明顯、顏色深淺對(duì)稱的互換片段，故SCE易于計(jì)數(shù)，即使在一定距離內(nèi)發(fā)生多次互換，也可被檢測(cè)出來(lái)。 （五）姐妹染色單體交換試驗(yàn) 來(lái)自一個(gè)染色體的兩條單體之間同源片斷的互SCE反映了DNA的損傷，可以使用SCE作為哺乳類動(dòng)物突變形成的指標(biāo)。由于SCE分析方法比觀察染色體畸變更簡(jiǎn)便、迅速、敏感，并表現(xiàn)出很好的劑量效應(yīng)關(guān)系，因此，目前已將此法列為

25、檢測(cè)誘變劑或致癌物的常規(guī)指標(biāo)之一。 SCE反映了DNA的損傷，可以使用SCE作為哺乳類動(dòng)物突變形五、分子標(biāo)記分子標(biāo)記是遺傳標(biāo)記的一種，是在基因水平上的標(biāo)記，是直接在DNA分子上檢測(cè)遺傳變異。指能反映生物個(gè)體或種群間基因組中某種差異的特異性DNA片段。分子標(biāo)記能對(duì)不同發(fā)育時(shí)期的個(gè)體、任何組織器官甚至細(xì)胞作檢測(cè)，數(shù)量極多，遍及整個(gè)基因組，多態(tài)性高,遺傳穩(wěn)定.五、分子標(biāo)記分子標(biāo)記是遺傳標(biāo)記的一種，是在基因水平上的標(biāo)記六、生物群落監(jiān)測(cè)法生物群落監(jiān)測(cè)法是通過(guò)研究在污染環(huán)境下，生物群落種類、組成和數(shù)量的變化來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)境污染狀況。環(huán)境污染的最終結(jié)果之一是敏感生物消亡，抗性生物旺盛生長(zhǎng)，群落結(jié)構(gòu)單一。六、生物群

26、落監(jiān)測(cè)法生物群落監(jiān)測(cè)法是通過(guò)研究在污染環(huán)境下，生 (一)水污染指示生物法水污染指示生物是指能對(duì)水體中污染物產(chǎn)生各種定性、定量反應(yīng)的生物。浮游生物：懸浮在水體中的生物，可分為浮游動(dòng)物（原生動(dòng)物），浮游植物（藻類）兩大類。多數(shù)個(gè)體小，游泳能力弱或完全沒(méi)有游泳能力，過(guò)著隨波逐流的生活。是水生食物鏈的基礎(chǔ)，它們對(duì)環(huán)境變化反應(yīng)很敏感。 (一)水污染指示生物法2、著生動(dòng)物：指附著于長(zhǎng)期浸沒(méi)于水中的各種基質(zhì)（動(dòng)物、植物、石頭、人工）表面上的有機(jī)體群落，如細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物、輪蟲(chóng)、甲殼蟲(chóng)甚至魚卵和幼魚，它們對(duì)水體污染的反應(yīng)很敏感。 3、底棲動(dòng)物：指棲息在水體底部淤泥內(nèi)、石塊或礫石表面及其間隙中，以及附

27、著在水生植物之間的肉眼可見(jiàn)的水生無(wú)脊椎動(dòng)物，其體長(zhǎng)超過(guò)2mm。它們的移動(dòng)能力差，故在正常的環(huán)境下比較穩(wěn)定的水體中，種類比較多，每個(gè)種的個(gè)體、數(shù)量適當(dāng)，群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。當(dāng)水體受污染時(shí)，其群落結(jié)構(gòu)便發(fā)生變化。嚴(yán)重的有機(jī)污染和毒物污染會(huì)使多數(shù)較為敏感的種類和不適應(yīng)缺氧的種類逐漸消滅，而耐污染的種類成為優(yōu)勢(shì)種。 4、魚類：魚類對(duì)水體受污染的反應(yīng)，比上述生物可能更敏感，所以魚類品種的變化、及個(gè)體數(shù)量的變化，能夠全面的反映水體的總體質(zhì)量2、著生動(dòng)物：指附著于長(zhǎng)期浸沒(méi)于水中的各種基質(zhì)（動(dòng)物、植物、污水生物系統(tǒng)法將受有機(jī)物污染的河流，按污染程度和自凈過(guò)程自上游向下游劃分為四個(gè)相互連續(xù)的污染帶，每一帶都有自己的物

28、理化學(xué)和生物特征，生存著各自獨(dú)特的生物（指示生物）微型生物群落監(jiān)測(cè)法（簡(jiǎn)稱PFU法，PFU是聚氨酯泡沫塑料塊的簡(jiǎn)稱）把聚氨酯泡沫塑料作為人工基質(zhì)沉入水中，經(jīng)一定時(shí)間后，水體中大部分微型生物均可群集到PFU內(nèi)，達(dá)到種類平衡，通過(guò)觀察和測(cè)定PFU上的微型生物的種群結(jié)構(gòu)與功能的各種參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況。 污水生物系統(tǒng)法 (二)植物群落檢測(cè)法先通過(guò)調(diào)查試驗(yàn)，確定污染區(qū)植物群落中不同種植物對(duì)污染物的抗性等級(jí)，將其分敏感，抗性中等和抗性強(qiáng)三類。再觀察植物群落受到污染后，用各種植物的反應(yīng)來(lái)評(píng)價(jià)空氣污染狀況。 (二)植物群落檢測(cè)法（三）利用動(dòng)物監(jiān)測(cè)在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，利用動(dòng)物種群數(shù)量的變化，特別是對(duì)污染物敏感動(dòng)物種群

29、數(shù)量及個(gè)體數(shù)目的變化來(lái)評(píng)價(jià)空氣污染狀況。（三）利用動(dòng)物監(jiān)測(cè)（四）大氣微生物監(jiān)測(cè)法空氣中微生物總量的測(cè)定是評(píng)價(jià)地區(qū)性環(huán)境質(zhì)量的一個(gè)依據(jù)，測(cè)定方法可以有：沉降平皿法、吸收管法、撞擊平皿法和濾膜法。評(píng)價(jià)空氣微生物污染狀況的指標(biāo)可以用細(xì)菌總數(shù)和鏈球菌總數(shù)，一般當(dāng)空氣中細(xì)菌總數(shù)超過(guò)5001000個(gè)/m3時(shí)，認(rèn)為空氣發(fā)生了污染。表8-3中的指標(biāo)可以作為一般室內(nèi)空氣衛(wèi)生的標(biāo)準(zhǔn)，但是不適合室外或通風(fēng)良好的室內(nèi)空氣的衛(wèi)生評(píng)定。（四）大氣微生物監(jiān)測(cè)法（五）微宇宙法微宇宙（Microcosm）法是研究污染物在生物種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和生物圈水平上的生物效應(yīng)的一種方法，又被稱為模型生態(tài)系統(tǒng)（Model Ecosyst

30、em）法。微宇宙是生態(tài)系統(tǒng)的一部分，包含有生物和非生物的組成及其過(guò)程，能提供生態(tài)系統(tǒng)的群落結(jié)構(gòu)和功能，但又不完全等同于生態(tài)系統(tǒng)，沒(méi)有自然生態(tài)系統(tǒng)龐大和復(fù)雜，不能包含自然生態(tài)系統(tǒng)的所有組成，也不能包含自然生態(tài)系統(tǒng)的所有過(guò)程。微宇宙既可被應(yīng)用于研究自然生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，也可被應(yīng)用于污染生態(tài)系統(tǒng)。（五）微宇宙法微宇宙（Microcosm）法是研究污染物在生（1）標(biāo)準(zhǔn)化水生微宇宙1.每個(gè)微宇宙系統(tǒng)中生物的類型和數(shù)量藻類（起始的每種藻濃度為103 cell）魚腥藻Anabaene cylindrical 纖維藻Ankistrodesmus sp.萊哈衣藻Chlamydomonas reinhardi

31、 小球藻Chlorella vullgaris L.菱形藻Nitzschia kutzigiana 柵列藻Scenedesmus obliquus羊角月牙藻Selenastrum capricormutum毛枝藻Stigoclonium sp. 絲藻Ulothrix sp.動(dòng)物（在第4天加入，起始的數(shù)量在每種后括號(hào)內(nèi)）大型蚤Daphnia magna（16/每個(gè)微宇宙）Hyalella azteca（12/每個(gè)微宇宙）Cypridopsis或Cyprinotus sp.（6/每個(gè)微宇宙）Hypotrichs（0.1/ml）（1）標(biāo)準(zhǔn)化水生微宇宙1.每個(gè)微宇宙系統(tǒng)中藻類（起始的每種藻Philod

32、ina sp.（0.03/ml）2.試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)容器類型和大小38L的玻璃廣口瓶，直徑為16.0cm，25.0cm高，瓶口大小為10.6cm培養(yǎng)液體積500ml/容器重復(fù)組數(shù)6個(gè)試驗(yàn)濃度組數(shù)4個(gè)取樣頻率每周2次直至試驗(yàn)結(jié)束試驗(yàn)期63d試驗(yàn)毒物加入在第7d，或者每次取樣后加入3.物理、化學(xué)參數(shù)溫度2025試驗(yàn)工作臺(tái)至少2.6m0.85m光質(zhì)量暖型日光光強(qiáng)度79.2Em2S1PhAR光照周期12h光照/12h黑暗微宇宙培養(yǎng)液T82MV沉積物200g二氧化硅沙和0.5g土壤幾丁質(zhì)pH調(diào)至pH為7Philodina sp.（0.03/ml）2.試驗(yàn)設(shè)計(jì)試土壤核心微宇宙1.試驗(yàn)生物多樣化，根據(jù)土壤核心采

33、集場(chǎng)所不同而不同2.試驗(yàn)設(shè)計(jì)微宇宙大小和類型60cm深和17cm直徑的高密度塑料管，一端覆蓋一層玻璃布，由部為土壤核心土壤20cm深的表層土壤重復(fù)組數(shù)68個(gè)濃度組數(shù)3個(gè)淋洗加入受試物質(zhì)前，每周1次，加入受試物質(zhì)后，每2周12次試驗(yàn)期12周或更長(zhǎng)3.物理、化學(xué)參數(shù)溫度根據(jù)試驗(yàn)季節(jié)進(jìn)行同步溫度控制光照根據(jù)試驗(yàn)區(qū)域季節(jié)控制光照澆水根據(jù)試驗(yàn)區(qū)域的歷史資料，用實(shí)驗(yàn)室用水或過(guò)濾收集的雨水澆水4.測(cè)定終點(diǎn)多種多樣土壤核心微宇宙1.試驗(yàn)生物多樣化，根據(jù)土壤核心采集場(chǎng)所不同而第三節(jié) 環(huán)境預(yù)警與生物監(jiān)測(cè)環(huán)境預(yù)警:通過(guò)一些重要的自然狀態(tài)指標(biāo)，對(duì)大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈的環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)提供環(huán)境危險(xiǎn)信號(hào)的

34、警示報(bào)告。第三節(jié) 環(huán)境預(yù)警與生物監(jiān)測(cè)環(huán)境預(yù)警:通過(guò)一些重要的自然狀生物監(jiān)測(cè)在環(huán)境預(yù)警中的應(yīng)用 （一）水體污染的預(yù)警體系（二）陸地環(huán)境退化的預(yù)警生物監(jiān)測(cè)在環(huán)境預(yù)警中的應(yīng)用 （一）水體污染的預(yù)警體系 生物監(jiān)測(cè)表明外源性化學(xué)物質(zhì)影響生物種或生物調(diào)控過(guò)程的細(xì)微變化。采用生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，可連續(xù)監(jiān)測(cè)污染物及其產(chǎn)生的微小擾動(dòng)，而這些變化可能為常規(guī)化學(xué)分析錯(cuò)過(guò)。 生物監(jiān)測(cè)靈敏，可能在數(shù)分鐘內(nèi)對(duì)污染物的存在作出反應(yīng)。此外，生物監(jiān)測(cè)整合了污染物的時(shí)空變化，將污染物間、污染物與環(huán)境條件的相互作用考慮在內(nèi)，因而綜合反映了污染物對(duì)生物和生態(tài)系統(tǒng)的危害 生物監(jiān)測(cè)表明外源性化學(xué)物質(zhì)影響生物種或生物調(diào)控過(guò)目前，生物監(jiān)測(cè)的成功范

35、例還不是很多，主要是生物反應(yīng)過(guò)于復(fù)雜，難以確定其與化學(xué)物質(zhì)污染的定量關(guān)系。此外，急性致死或慢性中毒試驗(yàn)等生物監(jiān)測(cè)的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，不適合開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)或用于預(yù)防性監(jiān)測(cè)目的。目前，生物監(jiān)測(cè)的成功范例還不是很多，主要是生物反應(yīng)過(guò)于復(fù)雜，水生生物早期警報(bào)系統(tǒng) 生物早期警報(bào)系統(tǒng)是將活生物置于監(jiān)測(cè)室內(nèi)，建立生物信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)生物個(gè)體的異常生理或行為參數(shù)變化警報(bào)污染事件，主要用于監(jiān)測(cè)污染物毒性在短期內(nèi)的變化。系統(tǒng)的基本特征包括：(1)生物生活在受控制的實(shí)驗(yàn)室或野外；(2)水體處于連續(xù)或半連續(xù)流動(dòng)狀態(tài)；(3)通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置監(jiān)視生物個(gè)體的生理或行為參數(shù)，當(dāng)參數(shù)檢測(cè)值高于或低于預(yù)設(shè)值后發(fā)出警報(bào)信息。水生生物早

36、期警報(bào)系統(tǒng) 將用作傳感器的水生生物置于連續(xù)水流中。反應(yīng)變量以電信號(hào)形式檢出，或用測(cè)量變換器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。在有污染物檢出的情況下發(fā)出警報(bào)信號(hào)。 建立生物早期警報(bào)系統(tǒng)需要獲得豐富的生物生理和行為信息。只有全面掌握了傳感生物的行為和生理特征，才能形成有效的信號(hào)收集系統(tǒng)。適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)算法有助于提高檢測(cè)的可*性和靈敏度。一般的處理方式是建造模型，將檢測(cè)信號(hào)輸入后，比較當(dāng)前狀態(tài)與本底水平，以此發(fā)現(xiàn)微小變化。 將用作傳感器的水生生物置于連續(xù)水流中 生物早期警報(bào)系統(tǒng)的類型 多種不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物都可用作生物早期警報(bào)系統(tǒng)的傳感器。選擇傳感生物主要依據(jù)包括 (1)生態(tài)重要性，對(duì)水生態(tài)系的營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化和能量傳遞具有重要意義

37、；(2)分布廣泛，檢測(cè)結(jié)果具有可比性； (3)易實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)、繁殖，可長(zhǎng)期獲得基因穩(wěn)定的均質(zhì)種群；(4)對(duì)多種污染物敏感，反應(yīng)穩(wěn)定；(5)生活周期較長(zhǎng)，飼養(yǎng)、替換等維持工作少，能較長(zhǎng)時(shí)間保持運(yùn)動(dòng)活力，表觀無(wú)明顯變化；(6)具有易被檢出的指標(biāo)，背景干擾少，而預(yù)設(shè)反應(yīng)易判斷；(7)有關(guān)基礎(chǔ)資料豐富；(8)考慮物種的經(jīng)濟(jì)重要性，抗疾病、寄生蟲(chóng)病和物理?yè)p傷，對(duì)環(huán)境水質(zhì)，如水溫、溶解氧和渾濁度等的耐受，形體大小，適應(yīng)在流體系統(tǒng)內(nèi)生活等因素。 生物早期警報(bào)系統(tǒng)的類型 多種不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物都 魚早期警報(bào)系統(tǒng)發(fā)展魚生物監(jiān)測(cè)的努力始于1929年。其時(shí)，Bdding根據(jù)魚的呼吸變化指示有毒環(huán)境。后來(lái)，魚的游泳行為、

38、正趨流性、選擇行為等相繼得到應(yīng)用。Cairns及其同事對(duì)發(fā)展魚的自動(dòng)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的貢獻(xiàn)尤其大。德國(guó)、法國(guó)、日本和英國(guó)等國(guó)已出現(xiàn)魚早期警報(bào)系統(tǒng)專利。 隆頭魚(Salmo gairdneri)，大鱗大麻哈魚 (Oncorhynchus tshawytscha)、虹蝤(Poecilia reticulata)，銅吻鱗鰓太陽(yáng)魚等淡水和海洋魚常用于早期警報(bào)系統(tǒng)。對(duì)它們的監(jiān)測(cè)方法有多種. 魚早期警報(bào)系統(tǒng)發(fā)展魚生物監(jiān)測(cè)的努力始于1929年。其時(shí)，B1 .以魚死亡為終點(diǎn)的早期警報(bào)系統(tǒng) 嚴(yán)重的污染事故，如石油、有毒化學(xué)物質(zhì)泄漏，導(dǎo)致魚在短期內(nèi)因氧氣缺乏或神經(jīng)損傷等原因死亡。死亡現(xiàn)象的發(fā)生表明水質(zhì)急劇惡化，應(yīng)盡快查

39、明污染源并控制污染擴(kuò)散。1 .以魚死亡為終點(diǎn)的早期警報(bào)系統(tǒng)2.腮呼吸早期警報(bào)系統(tǒng) 腮呼吸對(duì)污染物敏感，0.5h內(nèi)可檢出接近半致死濃度的污染物，亞致死濃度(20 50LC50)的污染物也可在24h內(nèi)檢出，但對(duì) 10LC50濃度的污染物不發(fā)生反應(yīng)。 在有污染物存在的情況下，魚腮呼吸加快且無(wú)規(guī)律。系統(tǒng)研制初期，將檢測(cè)電極直接安裝在魚腮上，監(jiān)視當(dāng)前呼吸頻率并將之與前1或2h的平均呼吸頻率比較，如果出現(xiàn)明顯差異，則表明發(fā)生了污染?，F(xiàn)在發(fā)展是在容器壁上安裝雙電極，不僅可以測(cè)呼吸頻率，同時(shí)還獲得呼吸強(qiáng)度、心跳速度等信息，但信號(hào)較弱。2.腮呼吸早期警報(bào)系統(tǒng)3 正趨流性早期警報(bào)系統(tǒng) 很多生活在流水環(huán)境中的魚都表

40、現(xiàn)出一種獨(dú)特的位移行為，即總是逆水游動(dòng)，定義為正趨流性。水體污染物可使魚的正趨流能力被破壞，魚失去逆游能力而順?biāo)畡?dòng)。 德國(guó)從1977年開(kāi)始研究利用魚的正趨流性開(kāi)展生物監(jiān)測(cè)。在下游設(shè)強(qiáng)光區(qū)或適度電擊，控制健康魚向下游的活動(dòng)，或間歇性提高水流速度，迫使魚反應(yīng)。如果魚不能維持在上游的位置，則表明污染產(chǎn)生了危害。3 正趨流性早期警報(bào)系統(tǒng)4 選擇行為早期警報(bào)系統(tǒng) 魚類能夠憑借其強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)能力逃避不利環(huán)境。設(shè)計(jì)選擇裝置，使?jié)崈羲褪茉囁謩e流入，在出口處混合，形成污染物濃度梯度，魚在二個(gè)極端間選擇停留位置。如果大多數(shù)魚集中在潔凈水一端，則受試水遭受了污染。4 選擇行為早期警報(bào)系統(tǒng)5 弱電脈沖早期警報(bào)系統(tǒng)

41、Mormyriden和Gymnotiden等科的魚周期性發(fā)出弱電脈沖。脈沖頻率與種類有關(guān)，20-30C溫度范圍內(nèi)11600S-1”。尼羅河狗魚(Gnatonemus Petersi)的正常脈沖頻率為C.18S”，但在污染達(dá)到一定程度后，魚體運(yùn)動(dòng)和弱電脈沖頻率均下降。根據(jù)這種變化預(yù)警污染事件。5 弱電脈沖早期警報(bào)系統(tǒng)6 游泳活動(dòng)早期警報(bào)系統(tǒng) 污染物提高或降低魚的游泳能力，用光電技術(shù)連續(xù)或半連續(xù)確定魚的位置變化，通過(guò)比較魚的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)與歷史記錄檢出污染物6 游泳活動(dòng)早期警報(bào)系統(tǒng)雙殼類軟體動(dòng)物早期警報(bào)系統(tǒng)水溞早期警報(bào)系統(tǒng)雙殼類軟體動(dòng)物早期警報(bào)系統(tǒng)生物早期警報(bào)系統(tǒng)與理化檢測(cè)相結(jié)合 生物警報(bào)的最大困難在于

42、生物個(gè)體對(duì)化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)的不確定性。在實(shí)驗(yàn)室受控條件下，生物個(gè)體表現(xiàn)出良好的線性反應(yīng)，但引入實(shí)際環(huán)境中，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可能極度分散，干擾結(jié)果分析。 生物早期警報(bào)系統(tǒng)只能獲得毒性信息，而不能表明污染物性質(zhì)。因此，在確認(rèn)污染事件時(shí)，生物警報(bào)必須與理化檢測(cè)結(jié)合，通過(guò)理化檢測(cè)鑒定污染物類型。此外，可根據(jù)待檢水體的性質(zhì)選擇對(duì)出現(xiàn)概率較大的污染物敏感的傳感生物開(kāi)展特異性監(jiān)測(cè)。生物早期警報(bào)系統(tǒng)與理化檢測(cè)相結(jié)合 生物早期警報(bào)系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展 計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用提高了處理檢測(cè)數(shù)據(jù)的能力，而遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的發(fā)展為生物早期警報(bào)系統(tǒng)的在線運(yùn)行提供了強(qiáng)大支持。 未來(lái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的野外工作性能將得到顯著改善，并逐步發(fā)展成便攜式。 生

43、物早期警報(bào)系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展第四節(jié) 生態(tài)監(jiān)測(cè) 生態(tài)監(jiān)測(cè)(EcologicalMonitoring)是以生態(tài)學(xué)原理為理論基礎(chǔ),運(yùn)用可比的和較成熟的方法,在時(shí)間和空間上對(duì)特定區(qū)域范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)組合體的類型,結(jié)構(gòu)和功能及其組合要素進(jìn)行系統(tǒng)地測(cè)定,為評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響,為合理利用資源,改善生態(tài)環(huán)境提供決策依據(jù).第四節(jié) 生態(tài)監(jiān)測(cè) 生態(tài)監(jiān)測(cè)(EcologicalMo生態(tài)監(jiān)測(cè)的基本任務(wù) 對(duì)生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀以及因人類活動(dòng)所引起的重要生態(tài)問(wèn)題進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè);對(duì)破壞的生態(tài)系統(tǒng)在人類的治理過(guò)程中生態(tài)平衡恢復(fù)過(guò)程的監(jiān)測(cè);通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的集積,研究上述各種生態(tài)問(wèn)題的變化規(guī)律及發(fā)展趨勢(shì),建立數(shù)學(xué)模型,為預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和影響評(píng)價(jià)打下基礎(chǔ);支持國(guó)際上一些重要的生態(tài)研究及監(jiān)測(cè)計(jì)劃,如GEMS