水污染的生物监测与评价课件.ppt
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- 水污染 生物 监测 评价 课件
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1、国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库水处理微生物水处理微生物 水污染的生物监测与评价周广阔 副教授知识点国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库知识目标1.微生物监测断面布设方法;2.生物指数法监测和评价污染物的方法;3.污水生物系统评价方法;4.浮游生物监测及评价;5.细菌总数和大肠菌群的检测。能力目标1.会操作微生物采集器;2.能鉴定常见的指示生物;3.会计算常用的生物指数;4.能用PFU法监测评价水体。5.会浮游生物计数器计数。6.会检测水的卫生学指标。素质目标1.法律意识和职业道德;2.勤于动手、学以致用;3.培养SQ4R学习习惯;4.培养严谨、规范的科学精神。水污染的生物监测
2、与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库n有些理化检测项目或参数还需定期采样,只反映瞬时污染状况;生物监测能更为全面地了解污染物对环境造成的长期效应;n指示生物作用;n能反映多种污染物对环境的综合影响,直观、综合和历史可溯源性;n生物对污染物敏感,有些连精密仪器测不出的元素,生物通过“累积放大”作用而被测出。水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库 采样断面和采样点的布设 生物指数法 水的细菌学检验法 浮游生物监测法 污水生物系统法水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库水
3、体生物监测与评价水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库 采样断面和采样点的布设 生物指数法 水的细菌学检验法 浮游生物监测法 污水生物系统法水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库1.1 采样断面和采样点的布设原则与方法n 水环境的整体性、监测连续性和经济性;n 断面要有代表性;n 尽可能与化学监测断面相一致。河流:根据长度,至少设对照断面、控制断面、消减断面;采样点视水面宽、水深、生物分布特点等确定;湖泊(水库):入湖(库)区、中心区、出口区、最深水区、清洁区等处设监测断面。水污染的生物监测与评价水
4、污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库ABDECFG取水点排污口A 对照断面,G为消减断面,B、C、D、E、F为控制断面。1.2 河流采样断面实例水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库入湖水入湖水入湖水湖中心出湖水鱼类产卵区A-D代表入水监测点,E-F为出水监测点,G-K为湖体本部监测点,L-M为湖边功能区监测点。1.3 湖泊采样断面布设实例水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库 采样断面和采样点的布设 生物指数法 水的细菌学检验法 浮游生物监测法 污水生物系统法水污染的生物
5、监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库水体生物群落中的作为指示生物051015202530生生物物类类型型各各类类生生物物所所占占百百分分数数鱼类大型无脊椎动物原生动物大型水生植物藻类细菌指示生物的种类生物指数法:生物指数法:通过指示生物,指示生物,运用数学公式反映生物种群或群落结构的变化,以评价环境质量的方法。水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库水污染指示生物:能对水体中污染物产生各种定性、定量反应的生物;(特点:生命周期长,活动环境固定,持久反映污染物对水体的综合影响);浮游生物:其种类和数量是评价水污染
6、的重要指标;着生生物:反映和指示水体污染程度;底栖动物:应用最广泛。水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库浮游生物着生生物附着于长期浸没水中的各种基质表面上的有机体群落。底栖动物栖息在水体底部淤泥内、石块或砾石表面及其间隙的可见水生无脊椎动物。水污染指示生物藻类、原生动物、微型后生动物等。如:细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、甲壳动物、线虫、寡毛虫类等如:水生昆虫、大型甲壳类、软体动物、环节动物、扁形动物门类等。水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库生物指数(生物指数(BI)=2A+BA敏感底栖动物
7、种类数B耐污底栖动物种类数 贝克生物指数贝克生物指数:从从采样点采样点采到的底栖大型无脊椎动物采到的底栖大型无脊椎动物n当当BI10时,为时,为清洁清洁水域;水域;nBI为为16时,为时,为中等污染中等污染水域;水域;nBI=0时,为时,为严重污染严重污染水域。水域。2.1 贝克生物指数水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库生物指数(生物指数(BI)=2A+BA敏感底栖动物种类数B耐污底栖动物种类数 贝克津田生物指数贝克津田生物指数:监测的:监测的河段所有河段所有底栖大型无脊椎底栖大型无脊椎动动物物n当当BI20,为,为清洁清洁水区;水区;n10
8、BI20,为,为轻度污染轻度污染水区;水区;n6BI10,为,为中等污染中等污染水区;水区;n0BI6,为,为严重污染严重污染水区水区。2.2 贝克津田生物指数水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库2.3 生物种类多样性指数 种类多样性指数;N单位面积收集到的各类动物样品总数;ni单位面积第i种动物样品个数;S收集到的动物种类数。NnNndisii12logdn 动物种类越多,指数越大,水质越好;反之,种类越少,指数越小,水体污染越严重。n 多样性指数与水样污染程度的关系:1.0:严重污染;=1.03.0:中等污染;3.0:清洁。ddd水污染的生
9、物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库2.4 硅藻生物指数 硅藻指数硅藻指数=10022CBACBAA不耐污染藻类的种类数;B广谱性藻类的种类数;C仅在污染水域才出现的藻类种类数。n 硅藻指数050,为多污带;n 硅藻指数50100,为-中污带;n 硅藻指数100150,为-中污带;n 硅藻指数150200,为轻污带。水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库生物指数法的应用特点生物指数法的应用特点p 生物指数法较简单,是一个量化的指标,便于比较;p 对敏感、耐污物种的鉴定需具备类学和生态学知识;p 生物指数法仅
10、考虑生物种类的数量,不考虑每种生物的个体数,故在准确地反映水质受污染程度方面存在缺陷;p 应用时应结合生物学其他指标和物理、化学指标,综合考虑各方面的影响因素。水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库 采样断面和采样点的布设 水的细菌学检验法 浮游生物监测法 污水生物系统法 生物指数法水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库n 自然水体中的腐生细菌数与有机物浓度成正比自然水体中的腐生细菌数与有机物浓度成正比,测得腐生细测得腐生细菌数,即可推断水体的有机污染状况;菌数,即可推断水体的有机污染状况;n 将受
11、有机物污染的将受有机物污染的河流河流,根据水体中腐生细菌的数量,根据水体中腐生细菌的数量,从上从上游向下游划分为四个相互连续的河段,即游向下游划分为四个相互连续的河段,即多污带段、多污带段、-中污带中污带段、段、-中污带段和寡污中污带段和寡污带段,每个带的污染程度和自净过程都带段,每个带的污染程度和自净过程都各不相同(如:各不相同(如:腐生细菌数与细菌总数的比值腐生细菌数与细菌总数的比值不同)。不同)。3.1 污水生物系统 水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库污水带、特征多污带中污带中污带寡污带腐生细菌数(个/ml)105至1061051041
12、0至104有机物含大量有机物,主要是蛋白质和碳水化合物主要是氨和氨基酸有机物含量少有机物含量极微 溶解氧极低或几乎没有,厌氧性少量,半厌氧性较多,需氧性很多,需氧性BOD5非常高较高较低很低根据细菌数量划分污水带及其特征水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库3.1 污水生物系统 水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库类型类型外外 观观BIP生物特征生物特征河河流流流流向向多多污污带带1.暗灰色,很浑浊,含大量有机物,BOD高,溶解氧极低(或无),为厌氧状态。2.有机物分解过程中产生H2S、C02和C
13、H4等气体,臭味。3.水底沉积许多由有机和无机物形成的淤泥。水面上有气泡。601001.种类很少,厌氧菌和兼性厌氧菌种类多,每毫升水含有几亿个细菌。有能分解复杂有机物的菌种,硫酸还原菌、产甲烷菌等。2.无植物,鱼类绝迹。3.河底淤泥中有大量寡毛类(颤蚯蚓)动物。*3.2 污水生物系统监测 水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库寡毛类动物颤蚯蚓颤蚯蚓寡毛虫寡毛虫水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库类型类型外外 观观BIP生物特征生物特征河河流流流流向向中中污污带带1.水为灰色,溶解氧少,为半厌氧状态
14、,有机物量减少,BOD下降。2.水面上有泡沫和浮泥,有NH3、氨基酸及H2S,臭味。20601.生物种类比多污带稍多。细菌数量较多,每毫升水约有几千万个。2.出现有蓝藻、裸藻、绿藻,原生动物有天蓝喇叭虫、缩虫、椎尾轮虫、臂尾轮虫及栉虾等;3.底泥已部分无机化,滋生了很多颤蚯蚓。水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库类型类型外外 观观BIP生物特征生物特征河河流流流流向向中中污污带带1.有机物较少,BOD和悬浮物含量低,溶解氧浓度升高。2.NH3和H2S分别氧化为
15、NO3-和SO42-,两者含量均减少。8201.细菌数量减少,每毫升水只有几万个。2.藻类大量繁殖,水生植物出现;3.原生动物有固着型纤毛虫如独缩虫、聚缩虫等活跃,轮虫、浮游甲壳动物及昆虫出现。水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库-中污带的藻类硅藻盘星藻水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库类型类型外外 观观BIP生物特征生物特征河河流流流流向向寡寡污污带带1.有机物全部无机化,BOD和悬浮物含量极低,水的浑浊度
16、低,溶解氧恢复到正常含量;2.H2S消失;3.河流自净过程已完成的标志。081.细菌极少;细菌极少;2.出现鱼腥藻、硅藻、黄出现鱼腥藻、硅藻、黄藻、钟虫、变形虫、轮虫藻、钟虫、变形虫、轮虫、浮游甲壳动物、水生植、浮游甲壳动物、水生植物及鱼物及鱼。水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库n 底栖动物的移动能力差,故在正常的水体中种类较多,每个种的个体数量适当,群落结构稳定。n 当水体受到污染后,对污染较为敏感的种类和不适应缺氧的种类逐渐消失,而仅保留耐污种类,成为优势种。目前各国都广泛应用这种方法。3.3 底栖动物监测水污染的生物监测与评价水污染的生
17、物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库项目项目多污带多污带-中污带中污带-中污带中污带寡污带寡污带化学过程还原和分解作用明显开始水和底泥里出现氧化作用氧化作用更强烈因氧化使无机化达到矿化阶段溶解氧没有或极微量少量较多很多BOD很高高较低低硫化氢的生成有强烈的硫化氢臭味无强烈硫化氢臭味无无水中有机物蛋白质、多肽等高分子物质大量存在高分子化合物分解为氨基酸、氨等大部分有机物已完成无机化过程有机物全分解底泥常有黑色FeS存在,呈黑色FeS氧化成氢氧化铁,底泥不呈黑色有Fe2O3存在大部分氧化水中细菌大量存在,每毫升达100万个以上细菌较多,每毫升10万个以上数量减少,每毫升10万个以
18、下数量少,每毫升100个以下污水系统的部分生物学、化学特征水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库3.4 PFU微型生物群落监测法PFUPFU法法是以聚氨酯泡沫塑料块(是以聚氨酯泡沫塑料块(PFUPFU)作为人工基质沉入水)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种类均可群体中,经一定时间后,水体中大部分微型生物种类均可群集到集到PFUPFU内;通过观察和测定微生物群落结构与功能评价水内;通过观察和测定微生物群落结构与功能评价水质状况的方法。质状况的方法。n 一般在一般在静水静水中采样约需中采样约需四周四周,在,在流水流水中采样约
19、需中采样约需两周两周;n 采样结束后,带回实验室,把采样结束后,带回实验室,把PFUPFU中的水全部中的水全部挤于烧杯内挤于烧杯内,用显微镜用显微镜观察观察微型生物种类微型生物种类和和数量,数量,测定群集速度测定群集速度。水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库漂浮式沉式分散式水污染的生物监测与评价水污染的生物监测与评价国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库n PFU(聚氨酯泡沫塑料)基质的使用不受时间和空间的限(聚氨酯泡沫塑料)基质的使用不受时间和空间的限制,即可在任何时间浸泡于任何水体的任何深度;制,即可在任何时间浸泡于任何水体的任何深度;
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