環(huán)境監(jiān)測(cè)第六章

第六章環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)目前在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，一般采用各種儀器和化學(xué)分析手段．對(duì)污染物的種類和濃度可以比較快速而靈敏地分析測(cè)定出來(lái)，其中某些常規(guī)檢驗(yàn)已經(jīng)能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)。但大部分測(cè)定項(xiàng)目或參數(shù)還需定期采樣。因而只反映采樣瞬時(shí)的污染物濃度，不能反映環(huán)境已經(jīng)發(fā)生的變化。環(huán)境監(jiān)測(cè)中理化監(jiān)測(cè)的不足：利用生物的組分、個(gè)體、種群或群落對(duì)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(cè)和評(píng)價(jià)提供依據(jù)，稱為生物監(jiān)測(cè)。生物監(jiān)測(cè)方法：

1.生態(tài)（群落生態(tài)和個(gè)體生態(tài)

）監(jiān)測(cè)

2.生物測(cè)試(毒性測(cè)定、致突變測(cè)定)

3.生物的生理、生化指標(biāo)測(cè)定

4.生物體內(nèi)污染物殘留量測(cè)定生物監(jiān)測(cè)的定義和方法生物監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)富集性

生物的一個(gè)重要特點(diǎn)是它能夠通過(guò)各種方式從環(huán)境中富集某些元素。如水中DDT農(nóng)藥:水中濃度為0.000003mg／L浮游生物（富集7.3萬(wàn)倍）小魚(yú)(富集14.3萬(wàn)倍)

大魚(yú)

（富集858萬(wàn)倍）

人食用這些水中生物后富集1000萬(wàn)倍。

長(zhǎng)期性

環(huán)境污染物的含量和其它環(huán)境條件改變的強(qiáng)度大小，是隨時(shí)間而變化的。這些變化是因污染物的排放量不穩(wěn)定而造成的。理化監(jiān)測(cè)只能代表取樣期間的概況。而生活于一定區(qū)域內(nèi)的生物，能把一定時(shí)問(wèn)內(nèi)環(huán)境變化情況反映出來(lái)。綜合性人類生產(chǎn)、生活所產(chǎn)生的污染物，成份極其復(fù)雜。理化監(jiān)測(cè)只能獲得各種成份的類別和含量，但不能確切說(shuō)明對(duì)生物有機(jī)體的影響。而生物是接受綜合作用，不僅僅是個(gè)別組分的影響，所以生物監(jiān)測(cè)能反映環(huán)境諸因子、多組分綜合作用的結(jié)果，能闡明整個(gè)環(huán)境的情況。對(duì)符合排放標(biāo)準(zhǔn)的污染物，其長(zhǎng)期影響環(huán)境的后果，更需要用生物監(jiān)測(cè)來(lái)評(píng)價(jià)。以上過(guò)程，只有通過(guò)生物監(jiān)測(cè)手段，通過(guò)食物鏈放大了的各營(yíng)養(yǎng)級(jí)進(jìn)行分析，才能對(duì)水體進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。第二節(jié)空氣污染生物監(jiān)測(cè)

第三節(jié)生物污染監(jiān)測(cè)第一節(jié)水環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)對(duì)水環(huán)境進(jìn)行生物監(jiān)測(cè)的主要目的:了解污染對(duì)水生生物的危害狀況，判別和測(cè)定水體污染的類型和程度，為制定控制污染措施，使水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)保持平衡提供依據(jù)。第一節(jié)水環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)采樣斷面和采樣點(diǎn)的布設(shè)原則

斷面要有代表性

盡可能與化學(xué)監(jiān)測(cè)斷面相一致

考慮水環(huán)境的整體性、監(jiān)測(cè)工作連續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性河流：根據(jù)長(zhǎng)度，至少設(shè)上（對(duì)照）、中（污染）、下游（觀察）三個(gè)斷面；采樣點(diǎn)數(shù)視水面寬、水深、生物分布特點(diǎn)等確定。湖泊（水庫(kù)）：入湖（庫(kù)）區(qū)、中心區(qū)、出口區(qū)、最深水區(qū)、清潔區(qū)等處設(shè)監(jiān)測(cè)斷面。生物監(jiān)測(cè)主要方法一、生物群落監(jiān)測(cè)方法二、生物測(cè)試法三、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法一、利用植物監(jiān)測(cè)在生物體系中，植物更易遭受大氣污染的傷害，其原因?yàn)?植物能以龐大的葉面積與空氣接觸，進(jìn)行活躍的氣體交換;植物缺乏動(dòng)物的循環(huán)系統(tǒng)來(lái)緩沖外界的影響;植物固定生長(zhǎng)的特點(diǎn)使其無(wú)法避開(kāi)污染物的傷害。正因?yàn)橹参飳?duì)大氣污染的反應(yīng)敏感性強(qiáng)，大氣污染的生物監(jiān)測(cè)主要是利用植物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。第二節(jié)空氣污染生物監(jiān)測(cè)大氣污染的生物監(jiān)測(cè)是利用生物對(duì)存在于大氣中的污染物的反應(yīng)，監(jiān)測(cè)有害氣體的成分和含量，以確定大氣的環(huán)境質(zhì)量水平。（一）指示植物及其受害癥狀對(duì)大氣污染反應(yīng)靈敏，用以指示和反映大氣污染狀況的植物，稱為大氣污染的指示植物?？諝馕廴疚镆话阃ㄟ^(guò)葉面上的氣孔或孔隙進(jìn)入植物體內(nèi)，侵襲細(xì)胞組織，并發(fā)生一系列生化反應(yīng)，從而使植物組織遭受破壞，呈現(xiàn)受害癥狀。這些癥狀雖然隨污染物的種類、濃度以及受害植物的品種、曝露時(shí)間不同而有差異，但具有某些共同特點(diǎn)，如葉綠素被破壞、細(xì)胞組織脫水，進(jìn)而發(fā)生葉面失去光澤，出現(xiàn)不同顏色（黃色、褐色或灰白色）的斑點(diǎn)，葉片脫落，甚至全株枯死等異?，F(xiàn)象。

二氧化硫指示植物堇菜苔蘚白蠟樹(shù)云杉地衣棉花白楊圖6.3部分二氧化硫指示植物光化學(xué)氧化物指示植物矮牽?；ㄆ咸巡げ它S瓜馬鈴薯洋蔥圖6.4O3的指示植物雪松葡萄金錢草杏樹(shù)慈竹郁金香圖6.5氟化物的指示植物氟化物指示植物乙烯的指示植物萬(wàn)壽菊皂莢樹(shù)黃瓜番茄蘭花圖6.6乙烯的指示植物氮氧化物指示植物向日葵菠菜秋海棠番茄煙草圖6.7氮氧化物指示植物（二）監(jiān)測(cè)方法1.栽培指示植物監(jiān)測(cè)法先將指示植物在沒(méi)有污染的環(huán)境中盆栽或地栽培植，待生長(zhǎng)到適宜大小時(shí)，移至監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀察它們的受害癥狀和程度。圖6.8植物監(jiān)測(cè)器示意圖1.氣泵；2.針型閥；3.流量計(jì)；4.活性炭?jī)艋鳎?.盆栽指示植物2、植物群落監(jiān)測(cè)法

先通過(guò)調(diào)查和試驗(yàn)，確定群落中不同種植物對(duì)污染物的抗性等級(jí)，將其分為敏感、抗性中等和抗性強(qiáng)三類。如果敏感植物葉部出現(xiàn)受害癥狀，表明空氣已受到輕度污染；如果抗性中等的植物出現(xiàn)部分受害癥狀，表明空氣已受到中度污染；當(dāng)抗性中等植物出現(xiàn)明顯受害癥狀，有些抗性強(qiáng)的植物也出現(xiàn)部分受害癥狀時(shí)，則表明已造成嚴(yán)重污染。植物受害情況懸鈴木、加拿大白楊檜柏、絲瓜向日葵、蔥、玉米、菊、牽牛花、月季、薔薇、枸杞、香椿、烏柏葡萄、金銀花、枸樹(shù)、馬齒莧廣玉蘭、大葉黃楊、梔子花、臘梅80％～100%葉片受害，甚至脫落葉片有明顯大塊傷斑，部分植株枯死50%左右葉面積受害，葉片脈間有點(diǎn)、塊狀傷斑30%左右葉面積受害，葉脈間有輕度點(diǎn)、塊狀傷斑10%左右葉面積受害，葉片上有輕度點(diǎn)狀斑無(wú)明顯癥狀表6.3排放SO2的某化工廠附近植物群落受害情況二、利用動(dòng)物監(jiān)測(cè)（一）利用動(dòng)物個(gè)體的異常反應(yīng)

對(duì)礦井內(nèi)瓦斯毒氣敏感的動(dòng)物

金絲雀金翅雀

雞老鼠圖6.9對(duì)礦井內(nèi)瓦斯毒氣敏感的動(dòng)物對(duì)SO2敏感的動(dòng)物敏感性水平：本鳥(niǎo)最高俺狗狗第二耐受力最好的當(dāng)屬我們家禽了金絲雀狗家禽圖6.10對(duì)SO2敏感的動(dòng)物（二）利用動(dòng)物種群數(shù)量的變化

受不了啦，快跑吧！大型哺乳動(dòng)物、鳥(niǎo)類、昆蟲(chóng)等遷移

圖6.11大型哺乳動(dòng)物、鳥(niǎo)類不堪忍受空氣污染而遷往別處不易直接接觸污染物的潛葉性昆蟲(chóng)、蟲(chóng)癭昆蟲(chóng)、體表有蠟質(zhì)的蚧類增加，圖6.12為部分該類昆蟲(chóng)。潛葉蛾

癭蚊

紅蠟蚧

圖6.12部分昆蟲(chóng)和蚧類三、利用微生物監(jiān)測(cè)空氣微生物是空氣污染的重要因子，它與氣溶膠、顆粒物等媒體一起散布并污染環(huán)境、左右疾病發(fā)生與傳播，監(jiān)測(cè)空氣微生物狀況是掌握其活動(dòng)和作用的必要前提。室內(nèi)空氣微生物監(jiān)測(cè)：某醫(yī)院的空氣微生物監(jiān)測(cè)163份標(biāo)本，合格88份，合格率僅54％；表明空氣微生物的污染與醫(yī)院感染密切相關(guān)，加強(qiáng)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。室外空氣微生物監(jiān)測(cè)：遼寧省某市空氣中微生物區(qū)系分布與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系研究表明：空氣中微生物的數(shù)量隨著人群和車輛流動(dòng)的增加而增多，繁華的中街微生物數(shù)量最多，其次是交通路口，居民小區(qū)；郊區(qū)某公園和農(nóng)村空氣中細(xì)菌最少。2001和2002年山東省某海濱城市空氣微生物監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)：該市空氣微生物檢出率高，空氣處于微生物中度污染狀態(tài)。其中東部、居住區(qū)空氣污染較重，南部、西部和風(fēng)景游覽區(qū)空氣污染較輕。濱海區(qū)空氣陸源細(xì)菌少于內(nèi)陸區(qū)，真菌卻較多。濱海與內(nèi)陸區(qū)空氣微生物含量相近，濱海區(qū)空氣陸源微生物增多，意味兩區(qū)空氣污染有趨同現(xiàn)象。第三節(jié)生物污染監(jiān)測(cè)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)，以便及時(shí)掌握被污染的程度。生物污染監(jiān)測(cè)的步驟：生物樣品的采集

預(yù)處理

污染物的測(cè)定

生物樣品制備

一、生物對(duì)污染物的吸收及在體內(nèi)分布

(一)植物對(duì)污染物的吸收

及在體內(nèi)分布空氣污染物主要通過(guò)粘附、從葉片氣孔或莖部皮孔侵入方式進(jìn)入植物體；植物通過(guò)根系從土壤或水體中吸收水溶態(tài)污染物。

氟化物、農(nóng)藥等

污染物

圖6.13植物對(duì)氣態(tài)污染物的吸收?qǐng)D6.14植物從土壤或水體中吸收污染物植物內(nèi)污染物的分布見(jiàn)表6.4和表6.5。植株部位放射性計(jì)數(shù)/(脈沖·min-1·g干樣-1)含鎘量/(μg·g干樣-1)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表6.4成熟期水稻各部位中的含鎘量

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14910711016457.034.063.032.031.050.0—18.73.82.419.59.0—33.07.3——2.53.83.617.0———表6.5氟污染區(qū)蔬菜不同部位的含氟量單位：μg/g

（二）動(dòng)物對(duì)污染物的吸收及在體內(nèi)分布環(huán)境中的污染物一般通過(guò)呼吸道、消化道、皮膚等途徑進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi);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;脂溶性污染物質(zhì)通過(guò)皮膚吸收后進(jìn)入動(dòng)物肌體。

呼吸道消化道皮膚吸收?qǐng)D6.15動(dòng)物對(duì)污染物的吸收方式二、生物樣品的采集和制備1.植物樣品的采集(1)對(duì)樣品的要求：采集的植物樣品要具有代表性、典型性和適時(shí)性。(2)布點(diǎn)方法：在劃分好的采樣小區(qū)內(nèi)，常采用梅花形布點(diǎn)法或交叉間隔布點(diǎn)法確定代表性的植株。

(一)植物樣品的采集和制備

(3)采樣方法：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。圖6.16采樣點(diǎn)布設(shè)方法2.植物樣品的制備(1)鮮樣的制備：樣品洗凈→晾干或拭干→搗碎機(jī)搗碎制漿→研磨(2)干樣的制備：風(fēng)干、烘干→磨碎→過(guò)篩→保存3.分析結(jié)果表示方法常以干重為基礎(chǔ)表示（mg/kg），但含水量高的蔬菜、水果等，以鮮重表示計(jì)算結(jié)果為好。

(二)動(dòng)物樣品的采集和制備動(dòng)物的尿液、血液、唾液、胃液、乳液、糞便、毛發(fā)、指甲、骨骼和組織等均可作為檢驗(yàn)樣品。三、生物樣品的預(yù)處理(一)消解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(三)濃縮方法蒸餾法K-D濃縮器蒸發(fā)法等

圖6.17高頻電場(chǎng)激發(fā)灰化裝置示意圖圖6.18氧瓶燃燒灰化裝置示意圖圖6.19索式提取器示意圖圖6.20實(shí)驗(yàn)室用攪拌球磨機(jī)實(shí)物照片四、污染物的測(cè)定測(cè)定方