环境污染生物监测ppt课件.ppt
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1、第六章第六章 环境污染生物监测环境污染生物监测11 1、了解水环境污染生物监测方法、了解水环境污染生物监测方法2 2、掌握细菌学检测方法、掌握细菌学检测方法3 3、了解空气污染监测方法、了解空气污染监测方法4 4、掌握生物样品的采集、制备、预处理和测定、掌握生物样品的采集、制备、预处理和测定5 5、了解生物污染监测的意义和主要方法、了解生物污染监测的意义和主要方法6 6、了解生态监测的方法、了解生态监测的方法建议学时数:建议学时数:6 6学时学时2v 定义:当空气,水体,土壤等环境要素受到污染后,生定义:当空气,水体,土壤等环境要素受到污染后,生物在吸收营养的同时,也吸收了污染物,并在体内迁移
2、,物在吸收营养的同时,也吸收了污染物,并在体内迁移,积累,从而遭受污染。受到污染的生物,在生态,生理和积累,从而遭受污染。受到污染的生物,在生态,生理和生化指标,污染物在体内的行为等方面会发生变化,出现生化指标,污染物在体内的行为等方面会发生变化,出现不同的症状或反应,利用这些变化来反应和度量环境污染不同的症状或反应,利用这些变化来反应和度量环境污染程度的方法称为程度的方法称为 生物监测法生物监测法v 生态生态 (群落,个体生态)监测;生物测试(毒性测定,(群落,个体生态)监测;生物测试(毒性测定,致突变测定等);生物的生理,生化指标测定;致突变测定等);生物的生理,生化指标测定; 生物体生物
3、体内污染物残留量的测定等。内污染物残留量的测定等。生物监测生物监测3v 对环境中各种生物指标进行定期或临时的监测,了解污对环境中各种生物指标进行定期或临时的监测,了解污染物对生物的危害和影响,从而判定环境污染的类型和染物对生物的危害和影响,从而判定环境污染的类型和程度程度v 通过对自然环境和污染环境长期积累的监测资料和趋势通过对自然环境和污染环境长期积累的监测资料和趋势分析,为政府制定法规,环境质量标准,环境质量控制分析,为政府制定法规,环境质量标准,环境质量控制对策和环境管理提供可靠依据对策和环境管理提供可靠依据v 积极展开生物监测技术研究,促进生物监测技术发展。积极展开生物监测技术研究,促
4、进生物监测技术发展。4v 水污染的生物监测手段:水污染的生物监测手段: 利用指示生物进行环境监利用指示生物进行环境监测;测; 利用水生生物群落结构变化监测水污染;利用水生生物群落结构变化监测水污染; 水水污染的生物测试,通过生物生理机能变化来测试水质污污染的生物测试,通过生物生理机能变化来测试水质污染状况染状况 v 大气污染的生物监测手段:大气污染的生物监测手段: 利用指示植物监测大利用指示植物监测大气污染;气污染; 测定植物污染物的含量,估测大气污染状测定植物污染物的含量,估测大气污染状况;况; 观测植物的生理生化反应,对大气污染的长期观测植物的生理生化反应,对大气污染的长期效应做出判断效应
5、做出判断v 土壤土壤 较少较少 5v 一、目的:了解污染对水生生物的危害状况,判别一、目的:了解污染对水生生物的危害状况,判别和测定水体污染的类型和程度,为制定控制污染措和测定水体污染的类型和程度,为制定控制污染措施,使水环境生态系统保持平衡提供依据施,使水环境生态系统保持平衡提供依据v 二、样品采集:尽可能与化学监测二、样品采集:尽可能与化学监测v 断面一致,采样点数使视具体情断面一致,采样点数使视具体情v 况而定况而定v 三、监测项目三、监测项目: :见表见表6 61 1(P292P292)67v未受污染的环境水体中生活着多种多样的水生生物,未受污染的环境水体中生活着多种多样的水生生物,这
6、是长期自然发展的结果,也是生态系统保持相对这是长期自然发展的结果,也是生态系统保持相对平衡的标志。当水体受到污染后,水生生物的群落平衡的标志。当水体受到污染后,水生生物的群落结构和个体数量就会发生变化,使自然生态平衡系结构和个体数量就会发生变化,使自然生态平衡系统被破坏,最终结果是敏感生物消亡,抗性生物旺统被破坏,最终结果是敏感生物消亡,抗性生物旺盛生长,群落结构单一,这是生物群落监测法的理盛生长,群落结构单一,这是生物群落监测法的理论依据。论依据。 8v 生物群落中生活着各种水生生物,如浮游生物、着生生物群落中生活着各种水生生物,如浮游生物、着生生物、底栖动物、鱼类和细菌等。由于它们的群落结
7、构、生物、底栖动物、鱼类和细菌等。由于它们的群落结构、种类和数量的变化能反映水质状况,故称之为指示生物。种类和数量的变化能反映水质状况,故称之为指示生物。9v水污染指示生物水污染指示生物是指能对水体中污染物产生各种定性、定量是指能对水体中污染物产生各种定性、定量反应的生物,如浮游生物、着生生物、底栖动物、鱼类和微反应的生物,如浮游生物、着生生物、底栖动物、鱼类和微生物等生物等v浮游生物浮游生物是指悬浮在水体中的生物,可分为浮游动物和浮游是指悬浮在水体中的生物,可分为浮游动物和浮游植物两大类,它们多数个体小,游泳能力弱或完全没有游泳植物两大类,它们多数个体小,游泳能力弱或完全没有游泳能力,过着随
8、波逐流的生活能力,过着随波逐流的生活v着生生物着生生物(即周丛生物)是指附着于长期浸没水中的各种基(即周丛生物)是指附着于长期浸没水中的各种基质(植物、动物、石头、人工)表面上的有机体群落质(植物、动物、石头、人工)表面上的有机体群落v底栖动物底栖动物是栖息在水体底部淤泥内、石块或砾石表面及其间是栖息在水体底部淤泥内、石块或砾石表面及其间隙中,以及附着在水生植物之间的肉眼可见的水生无脊椎动隙中,以及附着在水生植物之间的肉眼可见的水生无脊椎动物,其体长超过物,其体长超过2mm2mm,亦称底栖大型无脊椎动物,亦称底栖大型无脊椎动物v在清洁的河流、湖泊、池塘中,有机质含量少,微生物也很在清洁的河流、
9、湖泊、池塘中,有机质含量少,微生物也很少,但受到有机物污染后,微生物数量大量增加,所以水体少,但受到有机物污染后,微生物数量大量增加,所以水体中含微生物的多少可以反映水体被有机物污染的程度中含微生物的多少可以反映水体被有机物污染的程度10 定义:依据不利环境因素(如各种污染)对生物群落结构定义:依据不利环境因素(如各种污染)对生物群落结构的影响,用数学形式表现群落结构来指示环境质量状况的影响,用数学形式表现群落结构来指示环境质量状况1 1、贝克生物指数、贝克生物指数 贝克生物指数(贝克生物指数(BIBI)= 2A + B = 2A + B 2 2、贝克津田生物指数、贝克津田生物指数 113 3
10、、生物群落中的种类多样性是群落生态组织水平的生物学、生物群落中的种类多样性是群落生态组织水平的生物学特征,且反应群落功能的组织特性特征,且反应群落功能的组织特性 种类多样性有两方面的意义:种类多样性有两方面的意义: 一是群落中的种类数,另一是群落中的种类数,另一种是群落中各种类个体数的分布。一种是群落中各种类个体数的分布。124 4、硅藻生物指数、硅藻生物指数用作计算生物指数的生物除底栖大型无脊椎动物外,也有用作计算生物指数的生物除底栖大型无脊椎动物外,也有用浮游藻类的,如硅藻指数:用浮游藻类的,如硅藻指数: 2A+B-2C2A+B-2C 硅藻指数硅藻指数= X100= X100 A+B-C
11、A+B-C不耐污染藻不耐污染藻类的种类数类的种类数广谱性藻类的广谱性藻类的种类数种类数仅在污染水域才出现仅在污染水域才出现的藻类种类数的藻类种类数13v 方法将受有机物污染的河流按其污染程度和方法将受有机物污染的河流按其污染程度和自净过程划分为几个互相连续的污染带,每一自净过程划分为几个互相连续的污染带,每一带生存着各自独特的生物带生存着各自独特的生物( (指示生物指示生物) )v 根据河流的污染程度,通常将其划分为四个根据河流的污染程度,通常将其划分为四个污染带,即多污带,污染带,即多污带,-中污带、中污带、-中污带和中污带和寡污带。各污染带水体内存在着特有的生物种寡污带。各污染带水体内存在
12、着特有的生物种群见群见表表6-26-2(P P295-296295-296)141516多污带多污带 (polysaprobic zone ) polysaprobic zone ) - - 中污带中污带 ( ( -mesosaprobic zone )-mesosaprobic zone ) - -中污带中污带 ( ( - mesosaprobic zone )- mesosaprobic zone ) 寡污带寡污带 ( oligosaprobic zone ( oligosaprobic zone )17v1 1、方法原理、方法原理v2 2、测定要点、测定要点v3 3、结果表示(参数)、结
13、果表示(参数)18v 微型生物群落微型生物群落是指水生态系统中在显微镜下才能看是指水生态系统中在显微镜下才能看到的微小生物,包括细菌、真菌、藻类、原生动物和到的微小生物,包括细菌、真菌、藻类、原生动物和小型后生动物等。它们彼此间有复杂的相互作用,在小型后生动物等。它们彼此间有复杂的相互作用,在一定的生境中构成特定的群落,其群落结构特征与高一定的生境中构成特定的群落,其群落结构特征与高等生物群落相似。当水环境受到污染后,群落的平衡等生物群落相似。当水环境受到污染后,群落的平衡被破坏,种数减少,多样性指数下降,随之结构、功被破坏,种数减少,多样性指数下降,随之结构、功能参数发生变化能参数发生变化
14、v PFUPFU法法是以聚氨酯泡沫塑料块(是以聚氨酯泡沫塑料块(PFUPFU)作为人工基质)作为人工基质沉入水体中,经一定时间后,水体中大部分微型生物沉入水体中,经一定时间后,水体中大部分微型生物种类均可群集到种类均可群集到PFUPFU内,达到种数平衡,通过观察和测内,达到种数平衡,通过观察和测定该群落结构与功能的各种参数来评价水质状况定该群落结构与功能的各种参数来评价水质状况19v一、水生生物毒性试验一、水生生物毒性试验 利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生的反应或利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生的反应或生理机能的变化,来评价水体污染状况,确定毒物安全浓生理机能的变化,来评价水体污染
15、状况,确定毒物安全浓度的方法称为度的方法称为生物测试法生物测试法 v 进行水生生物毒性试验可用鱼类、藻类等,其中以鱼进行水生生物毒性试验可用鱼类、藻类等,其中以鱼类毒性试验应用较广泛。鱼类对水环境的变化反应十分灵类毒性试验应用较广泛。鱼类对水环境的变化反应十分灵敏,当水体中的污染物达到一定浓度或强度时就会引起一敏,当水体中的污染物达到一定浓度或强度时就会引起一系列的中毒反应。系列的中毒反应。20v 根据试验水所含毒物浓度的高低和暴露时间的长短,根据试验水所含毒物浓度的高低和暴露时间的长短,毒毒 性试验可分为性试验可分为急性试验急性试验和和慢性试验慢性试验v 毒性试验方法可分为毒性试验方法可分为
16、静水式试验静水式试验和和流水式试验流水式试验两大类两大类 前者是把受试生物放于不流动的试验溶液中,测定前者是把受试生物放于不流动的试验溶液中,测定污染物的浓度与生物中毒反应之间的关系,从而确定污污染物的浓度与生物中毒反应之间的关系,从而确定污染物的毒性;后者把受试生物放于连续或间歇流动的试染物的毒性;后者把受试生物放于连续或间歇流动的试验溶液中,测定污染物浓度与生物反应之间的关系。验溶液中,测定污染物浓度与生物反应之间的关系。21v 静水式生物试验静水式生物试验: 适用于试液毒物成分稳定,适用于试液毒物成分稳定,耗氧量低的污水或毒物耗氧量低的污水或毒物v 流水式生物试验流水式生物试验:适用于慢
17、性毒性试验,可以:适用于慢性毒性试验,可以保证试液浓度,防止试验生物代谢产物的蓄积,保证试液浓度,防止试验生物代谢产物的蓄积,保证试液有较高的溶解氧保证试液有较高的溶解氧v 急性毒性试验急性毒性试验:在:在2496h2496h内即能显示被测物对内即能显示被测物对试验生物的致死或其他有害效应的测试试验生物的致死或其他有害效应的测试v 慢性毒性试验慢性毒性试验:测定低浓度毒物对试验生物全:测定低浓度毒物对试验生物全活动周期的影响试验。常以存活,生长,产卵和活动周期的影响试验。常以存活,生长,产卵和孵化率等为指标孵化率等为指标22v 致死浓度致死浓度 (Lethal Concentration, L
18、ethal Concentration, 简称简称LCLC):是足以使受试生物死亡的毒物浓度是足以使受试生物死亡的毒物浓度v 半致死浓度(半致死浓度(Median lethal Concentration Median lethal Concentration 简称简称LCLC5050) ) :造成:造成5050的受试生物在一定观察期的受试生物在一定观察期内死亡的浓度内死亡的浓度v 半数存活率或半数忍受限(半数存活率或半数忍受限(Median tolerance Median tolerance Limit, Limit, 简称简称TLTL M M ) ):指在一定时期内使受试生物:指在一定时
19、期内使受试生物5050存活的毒物浓度。存活的毒物浓度。23v 毒物最大允许浓度毒物最大允许浓度 (Maximum allowable Maximum allowable toxicant concentration, toxicant concentration, 简称简称MATC):MATC): 指在指在承受排放的天然水体中可溶许存在而不对生承受排放的天然水体中可溶许存在而不对生产力或其他用途有不良影响的浓度产力或其他用途有不良影响的浓度v MATCMATC也是在慢性试验中,毒物对受试生物也是在慢性试验中,毒物对受试生物无影响的最高浓度和有影响的最低浓度之间无影响的最高浓度和有影响的最低浓度
20、之间的阈浓度的阈浓度24v 在慢性毒性试验中,常用受试鱼生产指数来测在慢性毒性试验中,常用受试鱼生产指数来测定毒物最大容许浓度,所谓定毒物最大容许浓度,所谓鱼生产指数鱼生产指数,是鱼正,是鱼正常生长和繁殖后代的指数常生长和繁殖后代的指数v 应用系数应用系数 (Application factor, Application factor, 简称简称AFAF):根据急性毒性试验求的根据急性毒性试验求的LCLC5050或或TLTLM M推算毒物对鱼类推算毒物对鱼类安全浓度的一种常数安全浓度的一种常数 K (K (应用系数)应用系数) = = 毒物最大允许浓度毒物最大允许浓度/ 96/ 96小时小时L
21、CLC50502526v 在实际工作中,经常以检验细菌总数,特别是检验作为粪在实际工作中,经常以检验细菌总数,特别是检验作为粪便污染的指示细菌,如总大肠菌群、粪大肠菌群、粪链球便污染的指示细菌,如总大肠菌群、粪大肠菌群、粪链球菌、肠道病毒等,来间接判断水的卫生学质量菌、肠道病毒等,来间接判断水的卫生学质量 v1 1、水样采集、水样采集 采集细菌学检验用水样,必须严格按照无菌操作要求进采集细菌学检验用水样,必须严格按照无菌操作要求进行;防止在运输过程中被污染,并应迅速进行检验。一般行;防止在运输过程中被污染,并应迅速进行检验。一般从采样到检验不宜超过从采样到检验不宜超过2 2小时;在小时;在10
22、10以下冷藏保存不得超以下冷藏保存不得超过过6 6小时小时 采集江、河、湖、库等水样,可将采样瓶沉入水面下采集江、河、湖、库等水样,可将采样瓶沉入水面下101015cm15cm处,瓶口朝水流上游方向,使水样灌入瓶内。需处,瓶口朝水流上游方向,使水样灌入瓶内。需要采集一定深度的水样时,用采水器采集。采集自来水样,要采集一定深度的水样时,用采水器采集。采集自来水样,首先用酒精灯灼烧水龙头灭菌或用首先用酒精灯灼烧水龙头灭菌或用70%70%的酒精消毒,然后放的酒精消毒,然后放水水3 3分钟,再采集约为采样瓶容积的分钟,再采集约为采样瓶容积的80%80%左右的水量。左右的水量。27v2 2、细菌总数的测
23、定、细菌总数的测定 细菌总数是指细菌总数是指1mL1mL水样在营养琼脂培养基中,于水样在营养琼脂培养基中,于3737经经2424小时培养后,所生长的细菌菌落(小时培养后,所生长的细菌菌落(CFUCFU)的总数。它)的总数。它是判断饮用水、水源水、地表水等污染程度的标志是判断饮用水、水源水、地表水等污染程度的标志v3 3、总大肠菌群的测定、总大肠菌群的测定 总大肠菌群是指那些能在总大肠菌群是指那些能在3535、4848小时之内使乳糖小时之内使乳糖发酵产酸、产气、需氧及兼性厌氧的、革兰氏阴性的无发酵产酸、产气、需氧及兼性厌氧的、革兰氏阴性的无芽孢杆菌,以每升水样中所含有的大肠菌群的数目表示芽孢杆菌
24、,以每升水样中所含有的大肠菌群的数目表示v4 4、其它粪便污染指示细菌的测定、其它粪便污染指示细菌的测定 粪大肠菌群、沙门氏菌、链球菌等粪大肠菌群、沙门氏菌、链球菌等28v 生物监测法是通过生物(动物、植物、微生物)在生物监测法是通过生物(动物、植物、微生物)在环境中的分布,生长发育状况及生理生化指标和生态系环境中的分布,生长发育状况及生理生化指标和生态系统的变化来研究环境污染情况,测定污染物毒性。统的变化来研究环境污染情况,测定污染物毒性。29v一、指示植物及其受害症状一、指示植物及其受害症状v1 1、指示植物、指示植物v2 2、受害症状、受害症状v二、监测方法二、监测方法v1 1、栽培指示
25、植物监测法、栽培指示植物监测法v2 2、植物群落监测法、植物群落监测法v3 3、其他监测法、其他监测法30v 对群落的影响(敏感种消失,抗性强的保留甚至发对群落的影响(敏感种消失,抗性强的保留甚至发展)展)v 对个体的影响对个体的影响 (生长减慢,发育受阻,失绿发黄和(生长减慢,发育受阻,失绿发黄和早衰等)早衰等)v对组织器官的影响对组织器官的影响 (叶组织坏死,叶面出现伤斑)(叶组织坏死,叶面出现伤斑)v 对细胞和细胞器的影响对细胞和细胞器的影响 (细胞膜系统的适应性被破(细胞膜系统的适应性被破坏,引起水份和离子平衡失调)坏,引起水份和离子平衡失调)v 对酶系统的影响对酶系统的影响 (影响生
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