第八章污染生態(tài)學(xué)81環(huán)境污染及其生態(tài)過程82污染生態(tài)效應(yīng)

1、第第 8 8 章章污染生態(tài)學(xué)污染生態(tài)學(xué) 8.1 環(huán)境污染及其生態(tài)過程環(huán)境污染及其生態(tài)過程 8.2 污染生態(tài)效應(yīng)及其評價污染生態(tài)效應(yīng)及其評價 8.3 污染生態(tài)診斷與監(jiān)測分析污染生態(tài)診斷與監(jiān)測分析 8.4 生態(tài)系統(tǒng)污染控制與污染生態(tài)工程生態(tài)系統(tǒng)污染控制與污染生態(tài)工程 8.5 生態(tài)系統(tǒng)污染的綜合整治生態(tài)系統(tǒng)污染的綜合整治8. 1 環(huán)境污染及其生態(tài)過程環(huán)境污染及其生態(tài)過程8.1.1 環(huán)境污染的概念與類型環(huán)境污染的概念與類型1. 環(huán)境的組成與結(jié)構(gòu)環(huán)境的組成與結(jié)構(gòu) 環(huán)境科學(xué)中，環(huán)境環(huán)境是以人類為主體的外部世界，即人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)條件的綜合體，包括自然環(huán)境和社會環(huán)境。自然環(huán)境自然環(huán)境是直接或間接影響

2、到人類的一切自然形成的物質(zhì)及其能量的總體。社會環(huán)境社會環(huán)境是人類在自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，通過長期有意識的社會勞動所創(chuàng)造的人工環(huán)境。 環(huán)境具有多層次、多結(jié)構(gòu)的特性。環(huán)境科學(xué)把環(huán)境作為一個整體進(jìn)行綜合研究。2. 環(huán)境污染的發(fā)生與環(huán)境問題環(huán)境污染的發(fā)生與環(huán)境問題 環(huán)境污染產(chǎn)生的原因，大都是資源的浪費和不合理使用，使有用的資源變?yōu)閺U物進(jìn)入環(huán)境而造成的。 環(huán)境問題主要是由于人類活動所引起的環(huán)境質(zhì)量下降，對人類及其他生物的正常生長和發(fā)育產(chǎn)生危害的現(xiàn)象。是因工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活向環(huán)境排放過量污染物質(zhì)而造成環(huán)境污染；是由于人們不合理地開發(fā)利用資源、而產(chǎn)生的環(huán)境破壞。 人類面臨的環(huán)境問題主要有3類：全球性的大氣環(huán)

3、境變化；大面積的生態(tài)破壞；突發(fā)性的嚴(yán)重污染事件。3. 環(huán)境污染物及其來源環(huán)境污染物及其來源 環(huán)境污染物環(huán)境污染物是指人們在生產(chǎn)生活過程中，排入大氣、水、土壤中并引起環(huán)境污染或?qū)е颅h(huán)境破壞的物質(zhì)。 （1）生產(chǎn)性污染物 工業(yè)生產(chǎn)所形成的“三廢” 。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長期使用的農(nóng)藥。 （2）生活性污染物 糞便、垃圾、污水等生活廢棄物。 （3）放射性污染物 核能工業(yè)排放的放射性廢棄物，醫(yī)用及工農(nóng)業(yè)用放射源，以及核武器生產(chǎn)及試驗所排放出來的廢棄物和飄塵。 4. 環(huán)境污染的類型與特征環(huán)境污染的類型與特征 （1）環(huán)境污染的類型 按環(huán)境要素可分為大氣污染、水體污染和土壤污染等； 按污染物的性質(zhì)可分為生物污染、化學(xué)污染

4、和物理污染等； 按污染物的形態(tài)可分為廢氣污染、廢水污染和固體廢物污染，以及噪聲污染、輻射污染等； 按污染產(chǎn)生的原因可分為生產(chǎn)污染和生活污染； 按污染物的分布范圍又可分為全球性污染、區(qū)域性污染和局部性污染等。 （2）環(huán)境污染的特征 1）影響范圍廣 2）作用時間長 3）污染情況復(fù)雜 4）污染清除難8.1.2 污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的遷移與轉(zhuǎn)化污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的遷移與轉(zhuǎn)化 1. 污染物在環(huán)境中的遷移污染物在環(huán)境中的遷移 （1）機(jī)械遷移 包括：水的機(jī)械遷移作用；大氣的機(jī)械遷移作用；重力的機(jī)械遷移作用。 （2）物理-化學(xué)遷移 污染物在環(huán)境中遷移的最重要的形式，這類遷移的結(jié)果決定了污染物在環(huán)境中的存在形式、

5、富集狀況和潛在危害程度。 （3）生物遷移 污染物通過生物的吸收、代謝、生長、死亡等過程所實現(xiàn)的遷移。選擇吸收和積累作用，降解作用，放大累積作用。2. 污染物在大氣中的轉(zhuǎn)化污染物在大氣中的轉(zhuǎn)化 以光化學(xué)氧化、催化氧化反應(yīng)為主。 大氣中的碳?xì)浠衔锖偷趸锏?，在陽光（紫外線）作用下發(fā)生光化學(xué)氧化反應(yīng)產(chǎn)生臭氧（O3）、過氧乙酰硝酸酯（PAN）等物質(zhì)。一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧稱為光化學(xué)煙霧。 二氧化硫，經(jīng)光化學(xué)氧化作用和金屬氧化物催化氧化后轉(zhuǎn)化為三氧化硫，與溶于大氣中的水形成硫酸或硫酸鹽，在空氣中形成硫酸霧，是形成酸雨的重要物質(zhì)之一。3. 污染物在水體中的轉(zhuǎn)化污染物在水體中的轉(zhuǎn)化

6、（1）氧化-還原作用 天然水體含有許多無機(jī)及有機(jī)氧化劑和還原劑，這些物質(zhì)對污染物的轉(zhuǎn)化起重要作用。 （2）絡(luò)合作用 天然水體中存在許多無機(jī)配位體和有機(jī)配位體，水體中各種配位體可以與污染物，特別是重金屬污染物進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)，影響污染物在水體中的發(fā)生、遷移、反應(yīng)和生物效應(yīng)等。 （3）生物降解作用 水體中的微生物，特別是底泥中的厭氧微生物，可使一些污染物發(fā)生轉(zhuǎn)化。4. 污染物在土壤中的轉(zhuǎn)化與殘留污染物在土壤中的轉(zhuǎn)化與殘留 污染物在土壤中的轉(zhuǎn)化及其行為，取決于污染物和土壤的理化性質(zhì)。 土壤是自然環(huán)境中微生物最活躍的場所，生物降解在這里起重要的作用。 土壤的pH、溫度、濕度、通氣和微生物種群等，是污染物轉(zhuǎn)

7、化的重要條件。 金屬的轉(zhuǎn)化受土壤pH的影響：pH小于7時，金屬溶于水呈離子狀態(tài)；pH大于7時，金屬易與堿性物質(zhì)化合呈不溶性鹽類。5. 污染物在生物體內(nèi)的富集與殘留污染物在生物體內(nèi)的富集與殘留 不易分解、脂溶性較強(qiáng)、與蛋白質(zhì)或酶有較高親和力的物質(zhì)，如DDT、有機(jī)氯化合物和一些重金屬，在生物體內(nèi)不易被降解。 生物個體或處于同一營養(yǎng)級的許多生物種群，從周圍環(huán)境中吸收并積累某種元素或難分解的化合物，導(dǎo)致生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中濃度的現(xiàn)象，叫做生物富集生物富集。生物積累生物積累是指同一生物個體在生長發(fā)育的不同階段生物富集系數(shù)不斷增加的現(xiàn)象；生物放大生物放大是指在同一食物鏈上，生物富集系數(shù)從低位營養(yǎng)

8、級到高位營養(yǎng)級逐級增大的現(xiàn)象。 影響生物富集的因素：生物的特性、污染物的性質(zhì)、濃度和作用時間以及環(huán)境特點。8.1.3 生物在污染生態(tài)過程中的作用生物在污染生態(tài)過程中的作用1. 植物對污染物的吸收與遷移植物對污染物的吸收與遷移 （1）植物對污染物的吸收 1）對氣態(tài)污染物的粘附和吸收 主要決定于植物表面積的大小和粗糙程度。 2）對水溶態(tài)污染物的吸收 水溶態(tài)的污染物到達(dá)根表面，主要通過擴(kuò)散和質(zhì)體流途徑（即污染物隨蒸騰拉力，在植物吸收水分時一起到達(dá)植物根部）。 （2）污染物在植物體內(nèi)的遷移 從根吸收的污染物，能進(jìn)入導(dǎo)管，隨蒸騰拉力向地上部移動。通過葉片吸收的污染物，可從地上部向根部運(yùn)輸。 環(huán)境中重金屬

9、元素濃度低時，以有機(jī)絡(luò)合物的形態(tài)遷移；濃度高時，以游離的離子態(tài)形式存在。2. 動物對污染物的吸收與遷移動物對污染物的吸收與遷移 （1）動物對污染物的吸收 1）呼吸吸收 部分污染物能穿過肺泡；部分污染物能在肺部長期停留，使肺部致敏纖維化或致癌；部分污染物運(yùn)至支氣管，刺激氣管壁產(chǎn)生反應(yīng)性咳嗽而排出。 2）消化道吸收 消化道是動物吸收污染物的主要途徑，腸道粘膜是吸收污染物的主要部位之一。 3）皮膚及其他途徑吸收 （2）污染物在動物體內(nèi)的遷移和排出 動物主要以糞便和尿的形式直接將污染物排出，或通過膽汁、乳汁、呼氣、毛發(fā)等將污染物排出。 3. 微生物對污染物的吸收與遷移微生物對污染物的吸收與遷移 微生物

10、對污染物有著很強(qiáng)的吸收和分解能力。大多數(shù)微生物的細(xì)胞壁都具有能結(jié)合和固定污染物的能力。 細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)在物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，不能區(qū)分電荷相同的物質(zhì)是否為代謝所需物質(zhì)，所以，一些污染物可能隨代謝必需物進(jìn)入微生物細(xì)胞。8. 2 污染生態(tài)效應(yīng)及其評價污染生態(tài)效應(yīng)及其評價 8.2.1 污染的生態(tài)效應(yīng)污染的生態(tài)效應(yīng) 當(dāng)污染物進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，參與生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，對生態(tài)系統(tǒng)的組分、結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生某些影響，在生態(tài)系統(tǒng)中由污染物引起的響應(yīng)即為污染污染生態(tài)效應(yīng)生態(tài)效應(yīng)。 1）生物個體污染效應(yīng) 指環(huán)境污染對生物的影響表現(xiàn)在生物個體層次上的反應(yīng)。 2）生物群落污染效應(yīng) 指環(huán)境污染在生物種群以上層次上的反應(yīng)。 3）生

11、態(tài)系統(tǒng)污染效應(yīng) 指環(huán)境污染對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的影響。1. 環(huán)境污染的生態(tài)響應(yīng)環(huán)境污染的生態(tài)響應(yīng) 種群內(nèi)對污染適應(yīng)程度不同的個體，在種群中的比率發(fā)生調(diào)整，伴隨抗性個體比例的升高，種群的遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這種遺傳變化在世代間的不斷積累，將提高種群對污染的適應(yīng)水平。 在進(jìn)化過程中，長期處于單一環(huán)境的生物，很難適應(yīng)這種環(huán)境的變遷，有的分布區(qū)退縮到偏僻的地帶，有的則會消失。 污染的選擇力大于“自然”環(huán)境的選擇力，大多數(shù)生物因此改變了進(jìn)化方向，以前主要是對“自然”環(huán)境的適應(yīng)，現(xiàn)在轉(zhuǎn)而對人類改變的污染環(huán)境的適應(yīng)。2. 環(huán)境污染的短期效應(yīng)環(huán)境污染的短期效應(yīng) （1）污染物對生物的毒害作用 生理、生化過程受阻，

12、生長發(fā)育停滯，最終導(dǎo)致死亡。 1）污染物對植物的影響 首先能影響植物根系對營養(yǎng)元素的吸收，其次能抑制植物根系的呼吸作用，再者對植物細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)、種子生活力以及植物生長、發(fā)育、生理生化諸方面的影響。 2）對動物和人體的影響 如重金屬對魚類的影響：首先重金屬能粘附在魚鰓的表面，造成鰓上皮和粘液細(xì)胞的營養(yǎng)失調(diào)，影響對氧的吸收，降低血液輸送氧的能力；其次重金屬還能降低血液中呼吸色素的濃度，使紅細(xì)胞減少。 （2）生物對污染物的抗性 生物對各種不良環(huán)境具有一定的適應(yīng)性和抵抗力，稱為生物的耐性或抗性。 生物對污染物的抗性機(jī)制是外部排斥（通過形態(tài)學(xué)機(jī)制、生理生化機(jī)制、生態(tài)學(xué)機(jī)制等將污染物阻擋于體外）和內(nèi)部忍

13、耐（通過結(jié)合固定、代謝解毒等過程，將污染物在體內(nèi)富集、解毒）的綜合結(jié)果。解毒是抗性的基礎(chǔ)，但不是抗性的全部。 生物抗性可概括為：拒絕吸收、結(jié)合鈍化、代謝轉(zhuǎn)化、排出體外、改變代謝途徑等。 對于生物本身來說，抗性是它們在逆境中得以生存和延續(xù)的保證，是污染環(huán)境中生物多樣性得以保持的基礎(chǔ)。3. 環(huán)境污染的長期效應(yīng)環(huán)境污染的長期效應(yīng) 環(huán)境污染的長期效應(yīng)，是生物多樣性的喪失和遺傳多樣性的喪失。環(huán)境污染引起的物種喪失程度，并不亞于生態(tài)破壞。 （1）遺傳多樣性的喪失 包括已有的遺傳基因庫的減少和新的遺傳變異來源的降低。 （2）物種多樣性的喪失 在過去的400多年間，地球上約有2% 的哺乳動物、1.2% 的鳥類

14、已經(jīng)滅絕；在未來的30年中，全世界將有6萬種植物可能滅絕。 （3）生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡單化、食物網(wǎng)簡化、食物鏈不完整、物質(zhì)循環(huán)路徑減少或不暢通、能量供給渠道減少、供給程度降低、信息傳遞受阻等。8.2.2 污染生態(tài)效應(yīng)評價的原則與污染生態(tài)效應(yīng)評價的原則與指標(biāo)體系指標(biāo)體系1. 污染生態(tài)效應(yīng)評價的指導(dǎo)思想污染生態(tài)效應(yīng)評價的指導(dǎo)思想 生物體與地球環(huán)境化學(xué)組成的同一性、污染物質(zhì)在生物組織中分布的選擇性、以及生物體對化學(xué)物質(zhì)的必需性，是污染生態(tài)效應(yīng)評價的指導(dǎo)思想。 評價污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的污染程度以及所引起的生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量變異，應(yīng)以生態(tài)環(huán)境條件及其組成成分變化為基礎(chǔ)，以污染物質(zhì)對人體、動物、植物以及微生物的個體

15、、種群的健康效應(yīng)及相關(guān)效應(yīng)為依據(jù)。2. 污染生態(tài)效應(yīng)評價的基本原則污染生態(tài)效應(yīng)評價的基本原則 （1）污染生態(tài)效應(yīng)的多樣性 直接與間接；線性關(guān)系與非線性關(guān)系，時滯效應(yīng)、反饋效應(yīng)、復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)等。 （2）污染生態(tài)效應(yīng)分析的全面性 污染物質(zhì)的產(chǎn)生和釋放機(jī)理，污染物質(zhì)在不同環(huán)境條件下的存在形態(tài)與轉(zhuǎn)化規(guī)律，污染物質(zhì)在不同環(huán)境介質(zhì)中的遷移規(guī)律及污染物質(zhì)作用于生物體的毒害機(jī)理等。 （3）污染生態(tài)效應(yīng)的綜合性 即復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)，包括協(xié)同作用、拮抗作用、加和作用、獨立作用等。 （4）生態(tài)系統(tǒng)抗沖擊能力的有限性 當(dāng)污染物濃度或者數(shù)量的變化，超出生態(tài)系統(tǒng)或者生命個體的適應(yīng)能力的上、下限時，才可能產(chǎn)生污染生態(tài)效

16、應(yīng)。3. 污染生態(tài)效應(yīng)評價指標(biāo)體系的建立污染生態(tài)效應(yīng)評價指標(biāo)體系的建立 （1）生物個體指標(biāo) 個體形態(tài)指標(biāo) ；生理生化指標(biāo) （2）生物種群指標(biāo) 種群密度和大??；種群結(jié)構(gòu)；種群數(shù)量 （3）生物群落指標(biāo) 群落的結(jié)構(gòu)；群落的生態(tài) ；群落的動態(tài)；群落的分布 （4）生物群落結(jié)構(gòu)指標(biāo) 物種多樣性指數(shù)；個體數(shù)量變化指標(biāo) （5）生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)效應(yīng)指標(biāo) 生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化；生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性；系統(tǒng)中的生產(chǎn)者、消費者和分解者與非生物環(huán)境的關(guān)系8.2.3 污染生態(tài)效應(yīng)評價的類型與方法污染生態(tài)效應(yīng)評價的類型與方法1. 污染生態(tài)效應(yīng)評價的主要類型污染生態(tài)效應(yīng)評價的主要類型 （1）短期效應(yīng)評價 指污染物對生物個體毒害作用的評價，包

17、括生物生理、生化過程受阻，生長發(fā)育停滯，最后可能導(dǎo)致死亡。 （2）長期效應(yīng)評價 指污染物對群落和生態(tài)系統(tǒng)影響的評價，包括遺傳多樣性的喪失、物種多樣性的喪失、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡單化等。2. 污染生態(tài)效應(yīng)評價的基本方法污染生態(tài)效應(yīng)評價的基本方法 生物學(xué)評價法和綜合評價法。 生物學(xué)評價法是指用生物學(xué)方法，按一定標(biāo)準(zhǔn)對一定范圍內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評定和預(yù)測，具體有：指示生物法、生物指數(shù)法和種類多樣性指數(shù)法等。 綜合評價法則包括重疊法、列表清單法與相關(guān)矩陣法和網(wǎng)絡(luò)法等。 （1）指示生物法 指示生物指示生物是指對某些物質(zhì)（進(jìn)入環(huán)境中的污染物）能夠產(chǎn)生各種反應(yīng)而被用來監(jiān)測和評價環(huán)境質(zhì)量的生物。 1）大氣污染指示植

18、物 作物、花卉、野生植物等均可用作指示植物。 2）水污染指示生物 浮游生物、水生微型動物、大型底棲無脊椎動物均可作為水污染的指示生物。 指示水體嚴(yán)重污染的生物，如顫蚓類、毛蠓、細(xì)長搖蚊幼蟲、綠色裸藻、小顫藻等。 指示水體中等程度污染的生物，主要有居櫛水虱、瓶螺、被甲柵藻、四角盤星藻、環(huán)綠藻、脆弱剛毛藻、蜂巢席藻等。 指示清水水體的生物，如紋石蠶、扁蜉、蜻蜓、田螺、簇生枝竹藻等。 靜水中主要采用底棲生物或著生生物。 （2）生物指數(shù)法 1）污染量指數(shù)法 污染量指數(shù)法（IPC）是以分析葉片中污染物含量為基礎(chǔ)，監(jiān)測大氣污染的一種方法。 2）生物指數(shù)法 評價水質(zhì)用的生物指數(shù)，主要是依據(jù)不利環(huán)境因素（如各

19、種污染物）對生物群落結(jié)構(gòu)的影響，用數(shù)學(xué)形式來表現(xiàn)群落結(jié)構(gòu)指示環(huán)境質(zhì)量的狀況。 污染量指數(shù)法：KIPC = Cm / CC 式中：Cm為監(jiān)測點指示植物葉片中污染物含量；CC為對照點同種植物葉片中污染物的含量。 根據(jù)IPC值，對各監(jiān)測點污染程度進(jìn)行分級： I級：清潔大氣（KIPC 3.0）。 Beck生物指數(shù)（ Beck ，1955）：IB = 2nA + nB 式中：IB是 生物指數(shù)；nA為不耐有機(jī)污染的種數(shù)； nB為耐中度有機(jī)污染的種數(shù)。 IB值= 0，表示水體受有機(jī)物嚴(yán)重污染； IB值110， 表示水體受有機(jī)物中度污染； IB值10 ，表示水體為清潔水體。 硅藻生物指數(shù) ： 用河流中硅藻的種

20、類數(shù)來計算 I = 式中：I 為硅藻生物指數(shù)； A為不耐污的種類數(shù)；B是對有機(jī)污染無所謂的種類數(shù)；C為在污染區(qū)內(nèi)獨有的種類數(shù)。10022CBACBA 生物指數(shù)法（Goodnight，1961）： 利用顫蚓類與全部底棲動物的比值生物指數(shù)= 100 若指數(shù)80%為嚴(yán)重有機(jī)污染。底棲類動物個體數(shù)顫蚓類個體數(shù) 水生昆蟲與寡毛類濕重的比值 (King,1964) 應(yīng)用這種方法無需將生物鑒定到種，將底棲動物中昆蟲和寡毛類檢出，分別稱重并按下式計算： I = 此值數(shù)值越小，表示污染越嚴(yán)重；反之，數(shù)值越大，表示水質(zhì)越清潔。100寡毛類濕重昆蟲濕重 污染生物指數(shù)（BIP） IBIP是指無葉綠素微生物占全部微生物

21、的百分比，其指數(shù)按下式計算： IBIP= 式中A為有葉綠素微生物數(shù)；B為無葉綠素微生物數(shù)。 指數(shù)08為清潔水，820為輕度污染水，2060為中度污染水，60100為嚴(yán)重污染水。 100 BAB （3）種類多樣性指數(shù) 生物群落中的種數(shù)與個體數(shù)的比值。 常用的指數(shù)有： Gleason豐富度指數(shù) Margalef 豐富度指數(shù) Shannon-Weaver 多樣性指數(shù) Simpson多樣性指數(shù)綜合評價法。綜合評價法。 （1）重疊法 做成一套復(fù)合圖，表示生態(tài)系統(tǒng)的特征，指明污染物在生態(tài)系統(tǒng)各部位的污染效應(yīng)的性質(zhì)和程度。 （2）列表清單法 可鑒別污染物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中不良的或有益的生態(tài)效應(yīng)，并表示其相對強(qiáng)弱

22、，但不能進(jìn)行定量計算。 （3）Leopold相關(guān)矩陣法 矩陣 “行”方向列出生態(tài)系統(tǒng)的生物與非生物因子，“列”方向列出污染物因子，對角線左上方標(biāo)出影響大小的分值，右下方標(biāo)出污染物影響的相對重要度。 （4）網(wǎng)絡(luò)法 利用影響樹表示出污染物對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的各種原發(fā)性效應(yīng)和繼發(fā)性效應(yīng)。8.2.4 污染生態(tài)效應(yīng)評價的內(nèi)容污染生態(tài)效應(yīng)評價的內(nèi)容 污染物的毒害效應(yīng) 遺傳多樣性的喪失 物種多樣性的喪失 生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化1. 污染物的毒害效應(yīng)污染物的毒害效應(yīng) 對生態(tài)系統(tǒng)中已經(jīng)存在或者即將存在的污染物的物理、化學(xué)與生物學(xué)特性進(jìn)行系統(tǒng)的研究分析，推測污染物的毒性。生態(tài)毒理學(xué)實驗確定污染物的急性與慢性毒性效應(yīng)。2.

23、 遺傳多樣性的喪失遺傳多樣性的喪失 污染條件下，種群的敏感性個體消失，從而使整個種群的遺傳多樣性水平降低；污染引起種群規(guī)模減小，降低了種群的遺傳多樣性水平； 使種群實現(xiàn)對污染完全適應(yīng)，并恢復(fù)到原來的種群數(shù)量，由于建立者效應(yīng)，造成遺傳來源單一，變異性的來源大大降低。3. 物種多樣性的喪失物種多樣性的喪失 污染引起物種多樣性降低的機(jī)理：污染物的直接毒害作用，使生物喪失生存或繁衍的能力；污染引起生境的改變，使生物喪失了生存的環(huán)境；生態(tài)系統(tǒng)中的富集和積累作用，使食物鏈后端的生物中毒而難以存活或繁育。4. 生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化 應(yīng)用生態(tài)學(xué)方法，對生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者、消費者、分解者以及非生

24、物環(huán)境進(jìn)行具體的調(diào)查分析，確定待評價生態(tài)系統(tǒng)中能量流動、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞的特定規(guī)律。8. 3 污染生態(tài)診斷與監(jiān)測分析污染生態(tài)診斷與監(jiān)測分析8.3.1 污染生態(tài)診斷污染生態(tài)診斷1. 污染生態(tài)診斷的概念污染生態(tài)診斷的概念 按照一套綜合會診程序和行之有效的檢驗方法（物理、化學(xué)、生物學(xué)以及生態(tài)毒理學(xué)方法等），對一定區(qū)域內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量進(jìn)行說明、評價和預(yù)測。 通過對污染源的全面調(diào)查，確定主要污染源和主要污染物及其排放特征，了解主要污染物的污染程度及范圍，研究污染物的分布和運(yùn)動規(guī)律，探討污染發(fā)生的機(jī)制，掌握生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的變化規(guī)律。2. 污染生態(tài)診斷的依據(jù)污染生態(tài)診斷的依據(jù) （1）生物對污染的適應(yīng) 對污染

25、引起的“自然”環(huán)境（外環(huán)境）及生物生理（內(nèi)環(huán)境）條件變化的適應(yīng)；對污染物自身的適應(yīng)。 （2）污染條件下的生物進(jìn)化 不能適應(yīng)污染的生物，種群衰退，物種消亡，引起生物多樣性的喪失；能夠適應(yīng)的生物，在污染條件下，將產(chǎn)生快速分化，形成高污染適應(yīng)性的進(jìn)化取向。8.3.2 污染生物監(jiān)測污染生物監(jiān)測 生物監(jiān)測是指利用生物個體、種群或群落對環(huán)境中污染物質(zhì)的反應(yīng)，即利用生物在各種污染環(huán)境下所發(fā)出的各種信息，來判斷環(huán)境污染狀況的一種手段，從生物學(xué)角度為環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測和評價提供依據(jù)。 生物監(jiān)測包括水污染監(jiān)測、土壤污染監(jiān)測和大氣污染監(jiān)測。1. 大氣污染生物監(jiān)測大氣污染生物監(jiān)測 利用生物對大氣污染物的反應(yīng)，監(jiān)測有害氣體

26、的成分和含量，以了解大氣環(huán)境質(zhì)量的狀況。大氣污染的生物監(jiān)測包括動物監(jiān)測和植物監(jiān)測。指示動物和指示植物 有些植物對大氣污染的反應(yīng)極為敏感，在污染物達(dá)到人和動物的受害濃度之前，它們就顯示出受害癥狀，如紫花苜蓿、貼梗海棠、香石竹、番茄、唐菖蒲等。 利用動物也能夠起到指示、監(jiān)測環(huán)境的作用。事實上，利用生物監(jiān)測環(huán)境污染是從動物開始的。 利用微生物生物區(qū)系組成及數(shù)量變化，監(jiān)測環(huán)境污染程度完全可行。 環(huán)境污染影響生物的組成和分布，生物的區(qū)系變化可用于監(jiān)測環(huán)境。2. 水體污染生物監(jiān)測水體污染生物監(jiān)測 以滇池為例，水生植被與水體污染程度的關(guān)系： 1）重污染 各種高等沉水植物全部死亡； 2）中度污染 敏感植物如海

27、菜花、輪藻等消失，篦齒眼子菜稀少，抗性強(qiáng)的如紅線草、狐尾藻等相當(dāng)繁茂； 3）輕度污染 海菜花、輪藻等漸趨消失，中等敏感植物和抗污植物均有生長； 4）無污染 各類植物包括輪藻、海菜正常生長。 水污染指示動物，采用底棲動物中的環(huán)節(jié)動物、軟體動物、固著生活的甲殼動物以及水生昆蟲等。 魚類可作為水體污染的監(jiān)測生物。魚的呼吸系統(tǒng)最敏感，利用魚類受毒害前后呼吸頻率的變化，可判斷污染物的毒性大小和污染程度。 微生物是有機(jī)污染物的良好監(jiān)測生物。3. 土壤污染生物監(jiān)測土壤污染生物監(jiān)測 利用一些對特定污染物較為敏感的植物，作為土壤污染物的預(yù)測和監(jiān)測指標(biāo)。一般來說，指示植物主要起到預(yù)警作用。 土壤動物是反映環(huán)境變化

28、的敏感指示生物，當(dāng)某些環(huán)境因素的變化發(fā)展到一定限度時，會影響到土壤動物的繁衍和生存，甚至死亡。 微生物種群數(shù)量變化、微生物酶活性變化等，都可以用作土壤受污染程度的監(jiān)測指標(biāo)。8.3.3 污染生態(tài)分析方法污染生態(tài)分析方法 1. 生物典型受害癥狀分析生物典型受害癥狀分析 通過肉眼觀察生物體受污染后發(fā)生的形態(tài)變化，如植物葉片傷害癥狀、動物器官畸形等來進(jìn)行環(huán)境污染的監(jiān)測。 處在大氣環(huán)境中的敏感植物受污染后，葉片會出現(xiàn)傷害癥狀。根據(jù)受害癥狀與大氣中污染物濃度的相關(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，能夠憑借葉片典型癥狀，反映大氣中相應(yīng)污染物的濃度。 在根據(jù)形態(tài)結(jié)構(gòu)變化監(jiān)測水體污染時，最

29、常見的生物材料是魚類。 土壤中的污染物對植物的根，莖、葉都可能產(chǎn)生影響，出現(xiàn)一定的癥狀。 2. 生物生理生化指標(biāo)分析生物生理生化指標(biāo)分析 生物受污染時某些生理生化指標(biāo)的變化靈敏、迅速，更適宜作環(huán)境監(jiān)測。 如：氨和銨離子使植物的6-磷酸葡萄糖脫氫酶、蘋果酸脫氫酶和過氧化物酶活性升高；過氧乙酰硝酸酯抑制6- 磷酸葡萄糖脫氫酶和蘋果酸脫氫酶的活性；植物對臭氧、二氧化硫、亞硫酸根離子、硫酸根離子、氨和銨離子都敏感，過氧化物酶活性會有所升高。 如：鰓蓋運(yùn)動頻率、呼吸頻率、呼吸代謝、側(cè)線感觀機(jī)能、滲透壓調(diào)節(jié)、攝食量與能量轉(zhuǎn)換率、抗病力、神經(jīng)內(nèi)分泌活動及血液成分變化、血糖水平、酶（如魚腦膽堿酯酶、轉(zhuǎn)氨酶、血

30、漿酶、ATP酶等）活性變化、糖類、酯類代謝等。3. 生物細(xì)胞遺傳學(xué)指標(biāo)分析生物細(xì)胞遺傳學(xué)指標(biāo)分析 采用細(xì)胞遺傳學(xué)的方法來篩選化學(xué)誘變因子，監(jiān)測環(huán)境中具有致癌、致畸、致突變的化學(xué)物質(zhì)。常用的方法主要有：微核測定法、染色體畸變分析、姐妹染色體交換率、非預(yù)定DNA合成等。 高等植物被認(rèn)為是進(jìn)行環(huán)境化學(xué)物質(zhì)的遺傳毒性效應(yīng)研究的極好材料，如紫露草和蠶豆。 在動物方面常用蝌蚪腸細(xì)胞、小鼠外周血淋巴細(xì)胞、蟾蜍血液細(xì)胞等為材料，觀察細(xì)胞染色體畸變情況、微核率、非預(yù)定DNA合成等指標(biāo)來監(jiān)測大氣和水污染。 4. 生物群落結(jié)構(gòu)分析生物群落結(jié)構(gòu)分析 以在昆陽磷肥廠附近氟污染林地的地衣調(diào)查結(jié)果為例： 嚴(yán)重污染：樹干上沒有梅衣屬地衣，石蕊屬地衣不能夠形成子囊盤，甚至不能夠形成柱體。中等污染：梅衣屬地衣出現(xiàn)在樹干高度4m以下，石蕊屬的幾