环境监测专业选修课课件-Chapter6概要.ppt
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- 环境监测 专业 选修课 课件 Chapter6 概要
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1、n富集性富集性 生物的一个重要特点是它能够通过各种方式从生物的一个重要特点是它能够通过各种方式从环境中富集某些元素。如水中环境中富集某些元素。如水中DDT农药农药:水中浓度为水中浓度为0.000003mgL浮游生物(富集浮游生物(富集7.3万倍)万倍)小鱼小鱼 (富集富集14.3万倍万倍)大鱼大鱼 (富集(富集858万倍)万倍)人食用这些水中生物后富集人食用这些水中生物后富集1000万倍。万倍。n 长期性长期性 环境污染物的含量和其它环境条件改变的强环境污染物的含量和其它环境条件改变的强度大小,是随时间而变化的。这些变化是因污染度大小,是随时间而变化的。这些变化是因污染物的排放量不稳定而造成的
2、。理化监测只能代表物的排放量不稳定而造成的。理化监测只能代表取样期间的概况。而生活于一定区域内的生物,取样期间的概况。而生活于一定区域内的生物,能把一定时问内环境变化情况反映出来。能把一定时问内环境变化情况反映出来。n 综合性综合性 人类生产、生活所产生的污染物,成份极其人类生产、生活所产生的污染物,成份极其复杂。理化监测只能获得各种成份的类别和含量,复杂。理化监测只能获得各种成份的类别和含量,但不能确切说明对生物有机体的影响。而生物是但不能确切说明对生物有机体的影响。而生物是接受综合作用,不仅仅是个别组分的影响,所以接受综合作用,不仅仅是个别组分的影响,所以生物监测能反映环境诸因子、多组分综
3、合作用的生物监测能反映环境诸因子、多组分综合作用的结果,能阐明整个环境的情况。对符合排放标准结果,能阐明整个环境的情况。对符合排放标准的污染物,其长期影响环境的后果,更需要用生的污染物,其长期影响环境的后果,更需要用生物监测来评价。物监测来评价。以上过程,只有通以上过程,只有通过生物监测手段,通过过生物监测手段,通过食物链放大了的各营养食物链放大了的各营养级进行分析,才能对水级进行分析,才能对水体进行全面评价。体进行全面评价。利用生物的组分、个体、种群或群利用生物的组分、个体、种群或群落对环境污染或环境变化所产生的反应,落对环境污染或环境变化所产生的反应,从生物学的角度,为环境质量的监测和从生
4、物学的角度,为环境质量的监测和评价提供依据,称为生物监测。评价提供依据,称为生物监测。生物监测方法:生物监测方法:1.生态(群落生态和个体生态生态(群落生态和个体生态)监测)监测2.生物测试生物测试(毒性测定、致突变测定毒性测定、致突变测定)3.生物的生理、生化指标测定生物的生理、生化指标测定4.生物体内污染物残留量测定生物体内污染物残留量测定一、生物群落监测方法一、生物群落监测方法二、生物测试法二、生物测试法三、细菌学检验法三、细菌学检验法未受污染的环境水体中生活着多种多样的水未受污染的环境水体中生活着多种多样的水生生物,这是长期自然发展的结果,也是生态系生生物,这是长期自然发展的结果,也是
5、生态系统保持相对平衡的标志。统保持相对平衡的标志。当水体受到污染后,水生生物的群落结构和当水体受到污染后,水生生物的群落结构和个体数量就会发生变化,使自然生态平衡系统被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,抗性生物旺盛破坏,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。:附着于长期浸没水中附着于长期浸没水中的各种基质表面上的有机体群落。的各种基质表面上的有机体群落。栖息在水体底部淤泥栖息在水体底部淤泥内、石块或砾石表面及其间隙中内、石块或砾石表面及其间隙中的肉眼可见的水生
6、无脊椎动物。的肉眼可见的水生无脊椎动物。原生原生动物、轮虫、枝动物、轮虫、枝角类和桡足类角类和桡足类(一)污水生物系统法(一)污水生物系统法(二)(二)PFU微型生物群落监测法(简称微型生物群落监测法(简称PFU法)法)(三)生物指数监测法(贝克生物指数(三)生物指数监测法(贝克生物指数、贝克、贝克-津田生物指数津田生物指数、生物种类多样性指数、生物种类多样性指数、硅藻生物指数硅藻生物指数)污水生物系统法污水生物系统法将受有机物污染的河流按照污染程度和自净过将受有机物污染的河流按照污染程度和自净过程,自上游向下游划分为四个相互连续的河段,即程,自上游向下游划分为四个相互连续的河段,即多污带段、
7、多污带段、-中污带段、中污带段、-中污带段和寡污带段,中污带段和寡污带段,每个带都有自己的物理、化学和生物学特征。根据每个带都有自己的物理、化学和生物学特征。根据这些特征进行判断。这些特征进行判断。表表6.16.1为污水系统的部分生物学、化学特征。为污水系统的部分生物学、化学特征。项目多污带-中污带-中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具有强烈的硫化氢臭味没有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产生氨基酸、氨等大部分有机物已完成
8、无机化过程有机物全分解底泥常有黑色硫化铁存在,呈黑色硫化铁氧化成氢氧化铁,底泥不呈黑色有Fe2O3存在大部分氧化水中细菌大量存在,每毫升可达100万个以上细菌较多,每毫升在10万个以上数量减少,每毫升在10万个以下数量少,每毫升在100个以下表表6.1 污水系统的部分生物学、化学特征污水系统的部分生物学、化学特征PFU微型生物群落监测法微型生物群落监测法 PFU法是以聚氨酯泡沫塑料块(法是以聚氨酯泡沫塑料块(PFU)作为人工)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集到生物种类均可群集到PFU内,达到种数平衡,通过观内,
9、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察和测定该群落结构与功能的各种参数来评价水质状况。况。根据水环境条件确定采样时间,一般在静水中采根据水环境条件确定采样时间,一般在静水中采样约需四周,在流水中采样约需两周;采样结束后,样约需四周,在流水中采样约需两周;采样结束后,带回实验室,把带回实验室,把PFU中的水全部挤于烧杯内,用显微中的水全部挤于烧杯内,用显微镜进行微型生物种类观察和活体计数。镜进行微型生物种类观察和活体计数。Cairns Cairns首次使用聚氨酯泡沫塑料首次使用聚氨酯泡沫塑料(PolyurechanePolyurechane Foam UnitFoa
10、m Unit,简称,简称PFU)PFU)采集水体微型生物群落;采集水体微型生物群落;根据生物地理平衡模型及微型生物在根据生物地理平衡模型及微型生物在PFUPFU上群集上群集的过程,提出了的过程,提出了3 3个功能参数:个功能参数:n 平衡时的物种数量平衡时的物种数量S Seqeq;n 群集曲线的斜率群集曲线的斜率(或称群集常数或称群集常数)G G;n 达到达到9090S Seqeq所需要的时间所需要的时间T T9090。如果环境受到污染影响,原来的平衡遭到破坏,如果环境受到污染影响,原来的平衡遭到破坏,这这3 3个参数将发生改变。因此,利用微型生物在个参数将发生改变。因此,利用微型生物在PFU
11、PFU上上的群集过程中的群集过程中3 3个参数的变化,可以评价水质和监测个参数的变化,可以评价水质和监测水污染。水污染。污染较轻的情况下,集群速度污染较轻的情况下,集群速度G G、平衡时的物、平衡时的物种数种数S Seqeq都会增大,达到都会增大,达到9090S Seqeq的时间的时间T T90%90%将缩短。将缩短。从生态学观点看,此时营养水平适合大多数原生动从生态学观点看,此时营养水平适合大多数原生动物的生长,因此,种类多,丰度也大;物的生长,因此,种类多,丰度也大;但随着污染程度加重,平衡时物种数但随着污染程度加重,平衡时物种数S Seqeq会减少,会减少,达到达到9090S Seqeq
12、所需时间所需时间T T90%90%将延长,集群速度将延长,集群速度G G也减小。也减小。从生态学观点看,重污染和严重污染已超出大多数从生态学观点看,重污染和严重污染已超出大多数原生动物的耐受限度,在这恶劣的环境中,大多数原生动物的耐受限度,在这恶劣的环境中,大多数种类不能耐受而消失。种类不能耐受而消失。(三)生物指数监测法(三)生物指数监测法 生物指数(生物指数(BI)=2A+B式中:A、B分别为敏感底栖动物种类数和耐污底栖动物种类数。贝克生物指数:贝克生物指数:从采样点采到的底栖大型无脊椎动物从采样点采到的底栖大型无脊椎动物 当当BI10时,为清洁水域;时,为清洁水域;BI为为16时,为中时
13、,为中等污染水域;等污染水域;BI=0时,为严重污染水域。时,为严重污染水域。贝克津田生物指数:贝克津田生物指数:所有拟评价或监测的河段各种底栖大型无脊椎动物所有拟评价或监测的河段各种底栖大型无脊椎动物 当当BI20,为清洁水区;,为清洁水区;10BI20,为轻度,为轻度污染水区;污染水区;6BI10,为中等污染水区;,为中等污染水区;0BI6,为严重污染水区为严重污染水区。1.1.贝克生物指数和贝克贝克生物指数和贝克-津田生物指数津田生物指数2.2.硅藻生物指数硅藻生物指数硅藻指数硅藻指数=式中:式中:A A不耐污染藻类的种类数;不耐污染藻类的种类数;B B广谱性藻类的种类数;广谱性藻类的种
14、类数;C C仅在污染水域才出现的藻类种类数。仅在污染水域才出现的藻类种类数。硅藻指数硅藻指数0 05050为多污带;硅藻指数为多污带;硅藻指数5050100100为为-中污带;硅藻指数中污带;硅藻指数100100150150为为-中污带;硅藻中污带;硅藻指数指数150150200200为轻污带。为轻污带。10022CBACBA3.3.生物种类多样性指数生物种类多样性指数式中:式中:种类多样性指数;种类多样性指数;N N单位面积样品中收集到的各类动物的总个数;单位面积样品中收集到的各类动物的总个数;n ni i单位面积样品中第单位面积样品中第i i种动物的个数;种动物的个数;S S收集到的动物种
15、类数。收集到的动物种类数。动物种类越多,指数越大,水质越好;反之,种类越动物种类越多,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。少,指数越小,水体污染越严重。值值1.01.0:严重污染:严重污染;值值1.01.03.03.0:中等污染;:中等污染;值值3.03.0:清洁:清洁NnNndisii12logdddd利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生的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,确定毒物安全浓度的方法称为生物测试法。定毒物安全浓度的方法称为生物测试法。二、生物测试法二、生物测试法
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