环境监测EnvironmentalMonitoringPPT课件

1、v生物监测法的定义：生物监测法的定义：受到污染的生物，在受到污染的生物，在生态、生理和生化指标、污染物在体内的生态、生理和生化指标、污染物在体内的行为等方面会发生变化，出现不同的症状行为等方面会发生变化，出现不同的症状或反应，利用这些变化来反映和度量环境或反应，利用这些变化来反映和度量环境污染程度的方法，称为生物监测法。污染程度的方法，称为生物监测法。第1页/共86页v生物监测反映的是自然的、综合的污染状况生物监测反映的是自然的、综合的污染状况v能直接反映环境质量对生态系统的影响能直接反映环境质量对生态系统的影响v可以进行连续监测、不需要昂贵的仪器设备可以进行连续监测、不需要昂贵的仪器设备v生

2、物可以选择性地富集某些污染物生物可以选择性地富集某些污染物v可以作为早期污染的可以作为早期污染的“报警器报警器”v可以监测污染效应的发展动态可以监测污染效应的发展动态v可以在大面积或较长距离内密集布点，甚至在边可以在大面积或较长距离内密集布点，甚至在边远地区也能布点监测远地区也能布点监测第2页/共86页根据生物所处的环境介质分为：根据生物所处的环境介质分为：v水环境污染生物监测水环境污染生物监测v空气污染生物监测空气污染生物监测v土壤污染生物监测土壤污染生物监测从生物分类法划分：从生物分类法划分：v动物监测、植物监测、微生物监测动物监测、植物监测、微生物监测以生物学层次划分：以生物学层次划分：

3、v生态监测（群落生态、个体生态）生态监测（群落生态、个体生态）v生物测试（毒性测定、致突变测定）生物测试（毒性测定、致突变测定）v生物的生理、生化指标测定生物的生理、生化指标测定v生物体内污染物残留量的测定生物体内污染物残留量的测定以采用的方法划分：以采用的方法划分：v实验室内的生物监测、现场生物调查实验室内的生物监测、现场生物调查第3页/共86页v第一节第一节 水环境污染生物监测水环境污染生物监测v第二节第二节 空气污染生物监测空气污染生物监测v第三节第三节 土壤污染生物监测（自学）土壤污染生物监测（自学）v第四节第四节 生物污染监测生物污染监测v第五节第五节 生态监测（自学）生态监测（自学

4、）第4页/共86页第一节第一节v本节主要内容：本节主要内容：介绍水体生物监测中的生物群落监测介绍水体生物监测中的生物群落监测方法、生物测试法和一些其他生物监测方方法、生物测试法和一些其他生物监测方法的原理和简单的操作方法。法的原理和简单的操作方法。第5页/共86页第一节第一节v一、水环境污染生物监测的目的、样品采集和监测项目一、水环境污染生物监测的目的、样品采集和监测项目v二、水环境污染生物监测方法二、水环境污染生物监测方法v（一）污水生物系统法（一）污水生物系统法v（二）生物群落监测方法（二）生物群落监测方法v（三）生物测试法（三）生物测试法v（四）叶绿素（四）叶绿素a的测定的测定v（五）微

5、囊藻毒素的测定（五）微囊藻毒素的测定v（六）细菌学检验法（六）细菌学检验法第6页/共86页目的：目的：了解污染对水生生物的危害状况，判别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污染措施，使水环境生态系统保持平衡提供依据。依据。第7页/共86页v监测断面与采样点尽可能与化学监测断面一致监测断面与采样点尽可能与化学监测断面一致1.河流：河流：v根据流经区域的长度，采样点数视具体情况而定。至少根据流经区域的长度，采样点数视具体情况而定。至少设上（对照）、中（控制）、下（消减）游三个断面设上（对

6、照）、中（控制）、下（消减）游三个断面v采样点数视断面宽、水深、生物分布特点确定。采样点数视断面宽、水深、生物分布特点确定。2.湖泊、水库：湖泊、水库：v一般在入湖区、中心区、出口区、最深水区、清洁区设一般在入湖区、中心区、出口区、最深水区、清洁区设断面断面3.海洋：海洋：v监测点覆盖或代表监测海域，以最少监测点满足监测目监测点覆盖或代表监测海域，以最少监测点满足监测目的的第8页/共86页第9页/共86页河流生物监测：河流生物监测：v底栖动物、大肠杆菌监测为主，结合着生生物监测和浮游植底栖动物、大肠杆菌监测为主，结合着生生物监测和浮游植物监测进行分析评价，河流水质评价采用物监测进行分析评价，河

7、流水质评价采用Shannon多样性指多样性指数数湖泊、水库生物监测：湖泊、水库生物监测：v监视富营养化状况，监测指标以叶绿素监视富营养化状况，监测指标以叶绿素a、浮游植物为主要、浮游植物为主要指标，结合底栖动物的种类、数量和大肠杆菌进行分析。湖指标，结合底栖动物的种类、数量和大肠杆菌进行分析。湖泊水质评价方法采用（泊水质评价方法采用（1）Shannon多样性指数（多样性指数（2）Margalef多样性指数（多样性指数（3）藻类密度标准）藻类密度标准海洋生物监测海洋生物监测：v采用浮游植物、浮游动物及底栖生物的种类组成、种类多样采用浮游植物、浮游动物及底栖生物的种类组成、种类多样性、均匀度、丰度

8、，栖息密度作为评价参数。海洋浮游生物、性、均匀度、丰度，栖息密度作为评价参数。海洋浮游生物、底栖生物用底栖生物用Shannon多样性指数法、描述法和指示生物法定多样性指数法、描述法和指示生物法定量定性评价海域环境对海洋浮游生物、底栖生物的影响程度。量定性评价海域环境对海洋浮游生物、底栖生物的影响程度。第10页/共86页（一）污水生物系统法（一）污水生物系统法v该方法将受有机物污染的河流按其污染程该方法将受有机物污染的河流按其污染程度和自净过程，自上游向下游划分为四个度和自净过程，自上游向下游划分为四个互相连续的河段，即多污带，互相连续的河段，即多污带，-中污带、中污带、-中污带和寡污带。中污带

9、和寡污带。v各污染带水体内存在着特有的生物种群见各污染带水体内存在着特有的生物种群见表表6-2。根据所监测水体中生物种类的存在。根据所监测水体中生物种类的存在与否，划分污水生物系统，确定水体的污与否，划分污水生物系统，确定水体的污染程度。染程度。第11页/共86页第12页/共86页第13页/共86页第14页/共86页v简述污水生物系统法监测河水水质污染程简述污水生物系统法监测河水水质污染程度的原理度的原理第15页/共86页v水体受污染后，水生生物的群落结构和个水体受污染后，水生生物的群落结构和个体数量会发生变化，使自然生态平衡系统体数量会发生变化，使自然生态平衡系统被破坏，最终结果是敏感生物消

10、亡，抗性被破坏，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，这是生物生物旺盛生长，群落结构单一，这是生物群落监测法的理论依据。群落监测法的理论依据。第16页/共86页v1、水污染指示生物法、水污染指示生物法v2、生物指数监测法、生物指数监测法v3、PFU微型生物群落监测法（微型生物群落监测法（PFU法）法）第17页/共86页水体污染中的生物监测水体污染中的生物监测利用指示生物监测水体污染状况利用指示生物监测水体污染状况3)水污染的生物测试，即利用水水污染的生物测试，即利用水生生物受到污染物的毒害作用所生生物受到污染物的毒害作用所产生的生理机能变化，测定水质产生的生理机能变化，测定水

11、质的污染状况。的污染状况。1)利用指示生物监测水体污染状况。利用指示生物监测水体污染状况。(2)利用水生生物群落结构变化进行监测，利用水生生物群落结构变化进行监测，同时可引用生物指数和生物种的多样性同时可引用生物指数和生物种的多样性指数等数学手段，简化监测方法。指数等数学手段，简化监测方法。第18页/共86页v生物群落中生活着各种水生生物，如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、鱼类和浮游生物、着生生物、底栖动物、鱼类和微生物微生物等。由于它们的群落结构、种类和等。由于它们的群落结构、种类和数量的变化能反映水质状况，故称之为数量的变化能反映水质状况，故称之为指指示生物示

12、生物。v详细部分自学详细部分自学第19页/共86页v生物指数的定义生物指数的定义：运用数学公式计算出的反映生：运用数学公式计算出的反映生物种群或群落结构变化，以评价环境质量的数值。物种群或群落结构变化，以评价环境质量的数值。v（1）、贝克生物指数）、贝克生物指数v（2）、贝克津田生物指数）、贝克津田生物指数v（3）、生物种类多样性指数）、生物种类多样性指数v（4）、硅藻生物指数）、硅藻生物指数第20页/共86页v从采样点采到的底栖大型无脊椎动物分为从采样点采到的底栖大型无脊椎动物分为2类：类：（1）不耐有机污染的敏感种（不耐有机污染的敏感种（2）耐有机污染的）耐有机污染的耐污种，按下式计算生物

13、指数：耐污种，按下式计算生物指数：贝克生物指数（贝克生物指数（BI）=2A+BA-敏感底栖动物种类数；敏感底栖动物种类数；B-耐污底栖动物种类数耐污底栖动物种类数BI10时，为清洁水域；时，为清洁水域；BI=1-6时，为中等污染水域；时，为中等污染水域；BI=0时，为严重污染水域时，为严重污染水域第21页/共86页v不限于在采集点采集，而是在拟评价或监不限于在采集点采集，而是在拟评价或监测的河段把各种底栖大型无脊椎动物尽量测的河段把各种底栖大型无脊椎动物尽量采到，再用贝克公式计算。采到，再用贝克公式计算。BI20时，为清洁水域；时，为清洁水域；BI=10-20时，为轻度污染水域；时，为轻度污染

14、水域；BI=6-10时，为中等污染水域时，为中等污染水域BI=0-6时，为严重污染水域时，为严重污染水域第22页/共86页d底栖大型无脊椎动物种类多样性指数底栖大型无脊椎动物种类多样性指数N-单位面积样品中收集到的各类底栖大型无脊椎动物的总个数单位面积样品中收集到的各类底栖大型无脊椎动物的总个数ni-单位面积样品中收集到的第单位面积样品中收集到的第i种底栖大型无脊椎动物的个数种底栖大型无脊椎动物的个数S-单位面积样品中收集到的底栖大型无脊椎动物种类数单位面积样品中收集到的底栖大型无脊椎动物种类数动物种类越多，动物种类越多，d越大，水质越好。越大，水质越好。d3.0清洁清洁Shannon多样性指

15、数多样性指数第23页/共86页10022CBACBA硅藻生物指数A-不耐污染藻类的种类数不耐污染藻类的种类数B-广谱性藻类的种类数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仅在污染水域才出现的藻类种类数0-50，多污带，多污带50-100，-中污带中污带100-150，-中污带中污带150-200，轻污带，轻污带第24页/共86页v（1）、方法原理）、方法原理v（2）、测定要点（自学）、测定要点（自学）v（3）、结果表示（参数）、结果表示（参数）第25页/共86页v微型生物群落：微型生物群落：是指水生态系统中在显微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、真镜下才能看到

16、的微小生物，包括细菌、真菌、藻类、原生动物、小型后生动物等。菌、藻类、原生动物、小型后生动物等。v它们彼此间有复杂的相互作用，在一定的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，群落结构特征与生境中构成特定的群落，群落结构特征与高等生物群落相似。当水环境受到污染后，高等生物群落相似。当水环境受到污染后，群落的平衡被破坏，种数减少，多样性指群落的平衡被破坏，种数减少，多样性指数下降。数下降。第26页/共86页v以以聚氨酯泡沫塑料块（聚氨酯泡沫塑料块（PFU）作为人工基作为人工基质沉入水体中，经一定时间后，水体中大质沉入水体中，经一定时间后，水体中大部分微型生物种类均可群集到部分微型

17、生物种类均可群集到PFU内，达内，达到种数平衡，通过观察和测定该群落结构到种数平衡，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。与功能的各种参数来评价水质状况。v还可以用毒性试验方法预报废水或有害物还可以用毒性试验方法预报废水或有害物质对受纳水体中微型生物群落的毒害程度，质对受纳水体中微型生物群落的毒害程度，为制定安全浓度和最高允许浓度提出群落为制定安全浓度和最高允许浓度提出群落级水平的基准。级水平的基准。第27页/共86页（3）、结果表示（参数）、结果表示（参数）第28页/共86页v说明生物群落法监测水体污染的依据；常说明生物群落法监测水体污染的依据；常用哪些水生生物作为群落法监

18、测水体污染用哪些水生生物作为群落法监测水体污染的指示生物？的指示生物？v说明贝克生物指数法、生物种类多样性指说明贝克生物指数法、生物种类多样性指数法评价水质优劣的原理有何不同之处？数法评价水质优劣的原理有何不同之处？vPFU微型生物群落监测法通过观测哪些指微型生物群落监测法通过观测哪些指标表征水体污染程度？标表征水体污染程度？第29页/共86页v定义：定义：利用生物受到污染物质危害或毒害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，确定毒物安全浓度的方价水体污染状况，确定毒物安全浓度的方法，称为生物测试法。法，称为生物测试

19、法。第30页/共86页v静水式生物测试静水式生物测试把受试生物放于把受试生物放于不流动不流动的试验溶液中，测定污染物的的试验溶液中，测定污染物的浓度与生物中毒反应之间的关系，从而确定污染物的毒浓度与生物中毒反应之间的关系，从而确定污染物的毒性。性。v流水式生物测试流水式生物测试把受试生物放于把受试生物放于连续或间歇流动连续或间歇流动的试验溶液中，测定的试验溶液中，测定污染物的浓度与生物反应之间的关系。污染物的浓度与生物反应之间的关系。短期的短期的急性毒性试验急性毒性试验（不超过（不超过96h）长期的长期的慢性毒性试验慢性毒性试验（数月或数年）（数月或数年）第31页/共86页v1、水生生物毒性试

20、验、水生生物毒性试验v2、发光细菌法、发光细菌法v3、致突变和致癌物检测、致突变和致癌物检测第32页/共86页v进行水生生物毒性试验可用进行水生生物毒性试验可用鱼类、藻类鱼类、藻类等，其中以等，其中以鱼类鱼类毒性试验应用较广泛毒性试验应用较广泛。鱼类对水环境的变化反应十分灵。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（行为异常、生理功能紊乱、组织细一系列的中毒反应（行为异常、生理功能紊乱、组织细胞病变、死亡）。胞病变、死亡）。鱼类毒性试验的目的鱼类毒性试验的目的寻找某种毒物或工业废水对鱼类的半数致

21、死浓度与安全寻找某种毒物或工业废水对鱼类的半数致死浓度与安全浓度，为制定水质标准和废水排放标准提供科学依据；浓度，为制定水质标准和废水排放标准提供科学依据；测试水体的污染程度和检查废水处理效果测试水体的污染程度和检查废水处理效果比较不同化学物质毒性的高低；测试不同种类鱼对毒物比较不同化学物质毒性的高低；测试不同种类鱼对毒物的相对敏感性；测试环境因素对废水毒性的影响等的相对敏感性；测试环境因素对废水毒性的影响等第33页/共86页v（1）供试验鱼的选择和驯养 金鱼v（2）试验条件选择v（3）实验步骤自学第34页/共86页v发光细菌发光细菌是一类非致病的革兰氏阴性兼性厌氧微是一类非致病的革兰氏阴性兼

22、性厌氧微生物，在适当条件下能发射出肉眼可见的蓝绿色生物，在适当条件下能发射出肉眼可见的蓝绿色光（光（450nm-490nm）。）。v当发光细菌（如明亮发光杆菌）与水样毒性组分当发光细菌（如明亮发光杆菌）与水样毒性组分（如氯化汞）接触时，可影响或干扰细菌的新陈（如氯化汞）接触时，可影响或干扰细菌的新陈代谢，使细菌的发光强度下降或熄灭。在一定浓代谢，使细菌的发光强度下降或熄灭。在一定浓度范围内，有毒物质浓度与发光强度呈负线性相度范围内，有毒物质浓度与发光强度呈负线性相关，因而可使用生物发光光度计测定水样的相对关，因而可使用生物发光光度计测定水样的相对发光强度来监测有毒物质的浓度。发光强度来监测有毒

23、物质的浓度。第35页/共86页叶绿素叶绿素a是植物光合作用的重要光合色素，常见的是植物光合作用的重要光合色素，常见的有叶绿素有叶绿素a、b、c、d四种。四种。叶绿素叶绿素a是一种能将光合作用的光能传递给化学反是一种能将光合作用的光能传递给化学反应系统的唯一色素，叶绿素应系统的唯一色素，叶绿素b、c、d吸收的光能均吸收的光能均是通过叶绿素是通过叶绿素a传递给化学反应系统的。传递给化学反应系统的。通过测定叶绿素通过测定叶绿素a，可掌握水体的初级生产力，了，可掌握水体的初级生产力，了解河流、湖泊和海洋中浮游植物的现存量。解河流、湖泊和海洋中浮游植物的现存量。当叶绿素当叶绿素a10mg/m3并有迅速增

24、加的趋势时，可并有迅速增加的趋势时，可以预测水体将发生富营养化。以预测水体将发生富营养化。分析方法：分析方法：分光光度法、荧光光谱法分光光度法、荧光光谱法第36页/共86页v（1）基本原理）基本原理v叶绿素叶绿素a的最大吸收峰位于的最大吸收峰位于663nm，叶绿素，叶绿素b、C和提取液浊度的干扰可通过在和提取液浊度的干扰可通过在645nm、630nm、750nm处测得的吸光度校正。处测得的吸光度校正。v水中的浮游植物采用过滤法富集，用有机溶剂水中的浮游植物采用过滤法富集，用有机溶剂（丙酮丙酮、甲醇、甲醇、乙醇乙醇）提取其中的叶绿素。）提取其中的叶绿素。v（2）测定方法及要点）测定方法及要点丙酮

25、法（我国）：以质量分数为丙酮法（我国）：以质量分数为90%的丙酮提取的丙酮提取乙醇法（国际）：以体积分数为乙醇法（国际）：以体积分数为90%的热乙醇提取的热乙醇提取第37页/共86页v将一定量水样用乙酸纤维滤膜过滤，将收集的有将一定量水样用乙酸纤维滤膜过滤，将收集的有浮游植物的滤膜于冰箱内低温干燥浮游植物的滤膜于冰箱内低温干燥6-8h后放入组后放入组织研磨器，加入少量碳酸镁粉末及织研磨器，加入少量碳酸镁粉末及2-3mL质量分质量分数为数为90%的丙酮溶液，充分研磨，提取叶绿素的丙酮溶液，充分研磨，提取叶绿素a，离心，取上清液。重复提取离心，取上清液。重复提取1-2次，离心所得上次，离心所得上清

26、液合并于容量瓶，清液合并于容量瓶，90%丙酮定容（丙酮定容（5mL或或10mL）。）。v取上清液于比色皿中，取上清液于比色皿中，663nm、645nm、630nm、750nm测吸光度，公式计算。测吸光度，公式计算。第38页/共86页v方法原理：方法原理：当丙酮提取液用当丙酮提取液用436nm的紫外线照射时，叶的紫外线照射时，叶绿素绿素a发射发射670nm的荧光，荧光强度与浓度成正的荧光，荧光强度与浓度成正比。比。v方法特点：方法特点：（1）灵敏度高，比分光光度法高）灵敏度高，比分光光度法高2个数量级，适个数量级，适合藻类较少的贫营养化湖泊或外海中叶绿素合藻类较少的贫营养化湖泊或外海中叶绿素a的

27、的测定。测定。（2）分析过程中易受其他色素或色素衍生物的干）分析过程中易受其他色素或色素衍生物的干扰，不利于野外快速测定。扰，不利于野外快速测定。第39页/共86页1.微囊藻毒素的毒性和结构微囊藻毒素的毒性和结构v水体中产毒藻类主要是蓝藻，如微囊藻、鱼腥藻水体中产毒藻类主要是蓝藻，如微囊藻、鱼腥藻等。等。v微囊藻可产生肝毒素，导致腹泻、呕吐、肝肾等微囊藻可产生肝毒素，导致腹泻、呕吐、肝肾等器官损坏，促瘤致癌。器官损坏，促瘤致癌。v微囊藻毒素（微囊藻毒素（microcystin,MC）是蓝藻产生的）是蓝藻产生的一类天然毒素，富营养化淡水水体中最常见的藻一类天然毒素，富营养化淡水水体中最常见的藻类

28、毒素，也是毒性最大、危害最严重的一种。类毒素，也是毒性最大、危害最严重的一种。v世界卫生组织、世界卫生组织、我国现行的我国现行的生活饮用水卫生标生活饮用水卫生标准准和地表水环境质量标准和地表水环境质量标准规定规定MC-LR在生活在生活饮用水中的限值是饮用水中的限值是1g/L。第40页/共86页微囊藻毒素（微囊藻毒素（MCs）是一类具有生物活性的单环七肽，相对分子量约为）是一类具有生物活性的单环七肽，相对分子量约为1000，基，基本结构为环（本结构为环（D-丙氨酸丙氨酸-L-X-D-赤赤-甲基甲基-D-异天冬氨酸异天冬氨酸-L-Z-Adda-D-异谷氨酸异谷氨酸-N-甲基脱氢丙氨酸甲基脱氢丙氨酸

29、)，如图所示。目前已鉴定的，如图所示。目前已鉴定的MCs异构体已超过异构体已超过70多种，其中最常多种，其中最常见的且毒性较大的有见的且毒性较大的有MC-LR和和MC-RR，L、R分别代表亮氨酸和精氨酸。由于环状分别代表亮氨酸和精氨酸。由于环状结构和共轭双键的存在，结构和共轭双键的存在，MCs性质较为稳定，抗性质较为稳定，抗pH变化；具有热稳定性，加热煮变化；具有热稳定性，加热煮沸后不失活，不挥发，能耐沸后不失活，不挥发，能耐300C的高温；易溶于水、甲醇或丙酮，不溶于非极的高温；易溶于水、甲醇或丙酮，不溶于非极性溶剂；具有生物富集性。由于性溶剂；具有生物富集性。由于MCs分子结构中含有羧基、

30、氨基和酰胺基，所以分子结构中含有羧基、氨基和酰胺基，所以在不同的在不同的pH条件下，分子有不同的离子化倾向。条件下，分子有不同的离子化倾向。第41页/共86页v生物测试法：生物测试法：v物理化学测试法：物理化学测试法：HPLC、LC-MS表表6-9第42页/共86页（1）水样过滤：取水样）水样过滤：取水样1L，利用循环水真空泵，经，利用循环水真空泵，经0.45m的醋酸纤维的醋酸纤维滤膜减压过滤；滤膜减压过滤；（2）固相萃取柱的预活化：用）固相萃取柱的预活化：用10mL甲醇预洗固相萃取小柱，开启真空甲醇预洗固相萃取小柱，开启真空泵，负压抽去甲醇，再用泵，负压抽去甲醇，再用10mL超纯水浸洗固相萃

31、取柱，使其处于水溶性超纯水浸洗固相萃取柱，使其处于水溶性状态和活化状态备用状态和活化状态备用(注意：在活化操作过程中不能抽干柱子注意：在活化操作过程中不能抽干柱子)；（3）被测组分的富集：将）被测组分的富集：将1000mL水样连续加入固相萃取装置中，调节水样连续加入固相萃取装置中，调节其流速开关，保持流速为其流速开关，保持流速为8mLmin-1，使水样均匀连续地通过已活化过，使水样均匀连续地通过已活化过的固相萃取柱，富集的固相萃取柱，富集MCs，之后将水抽干，之后将水抽干10min；（4）淋洗：用）淋洗：用10mL10%甲醇溶液淋洗萃取柱，去除杂质，淋洗速度为甲醇溶液淋洗萃取柱，去除杂质，淋洗

32、速度为1mL/min，淋洗后用空气将萃取柱吹干；，淋洗后用空气将萃取柱吹干；（5）洗脱：取）洗脱：取10mL含含0.1%TFA的甲醇洗脱萃取柱，洗脱速率为的甲醇洗脱萃取柱，洗脱速率为1mL/min；（6）浓缩、定容：利用氮气吹干仪将洗脱液吹干，然后用）浓缩、定容：利用氮气吹干仪将洗脱液吹干，然后用100%的甲醇的甲醇定容至定容至0.5mL，放入进样瓶，待，放入进样瓶，待HPLC检测分析。检测分析。第43页/共86页min02468101214-7.5-5-2.5057.51012.52.5MC-LRMC-RRAgilent ZORBAX Eclipse XDB- -C18高效液相色谱柱（高效液

33、相色谱柱（4. .6 150 mm，5 m），柱子温度，柱子温度 35C；流动相；流动相A为甲醇，流动相为甲醇，流动相B为水（含为水（含0. .05% %TFA），），VA: :VB= =55: :45；流速；流速1 mL/ /min；检测波长为；检测波长为238 nm。参比波长为参比波长为360nm；自动进样器进样，进样量；自动进样器进样，进样量20L。MC-RRMC-LR第44页/共86页v本节主要内容：本节主要内容：1）了解大气生物监测法的基本原理、方法要）了解大气生物监测法的基本原理、方法要点、优缺点。点、优缺点。2）了解植物在污染环境中的受害症状和大气）了解植物在污染环境中的受害症状

34、和大气污染指示植物的选择以及各种监测方法。污染指示植物的选择以及各种监测方法。第45页/共86页v一、利用植物监测一、利用植物监测v二、利用动物监测（自学）二、利用动物监测（自学）v三、利用微生物监测（自学）三、利用微生物监测（自学）第46页/共86页v（一）、指示植物及其受害症状（一）、指示植物及其受害症状v1、SO2指示植物指示植物及及受害症状受害症状v2、氮氧化物、氮氧化物指示植物指示植物及及受害症状受害症状v3、氟化氢、氟化氢指示植物指示植物及及受害症状受害症状v4、光化学氧化剂、光化学氧化剂指示植物指示植物及及受害症状受害症状v5、持久性有机污染物、持久性有机污染物指示植物指示植物及

35、及受害症状受害症状v（二）、监测方法（二）、监测方法v1、栽培指示植物监测法栽培指示植物监测法v2、植物群落监测法植物群落监测法v3、其他监测法其他监测法第47页/共86页v指示植物指示植物：是指受到污染物的作用后能较：是指受到污染物的作用后能较敏感和快速地产生明显反应的植物。敏感和快速地产生明显反应的植物。v空气污染物一般通过叶面上的气孔进入植空气污染物一般通过叶面上的气孔进入植物体内，受害症状的共同点是：物体内，受害症状的共同点是：叶绿素被破坏、细胞组织脱水、叶面叶绿素被破坏、细胞组织脱水、叶面失去光泽，出现不同颜色（黄色、褐色或失去光泽，出现不同颜色（黄色、褐色或灰白色）的斑点，叶片脱落

36、，甚至全株枯灰白色）的斑点，叶片脱落，甚至全株枯死等异常现象。死等异常现象。第48页/共86页抗抗性性 植物种类植物种类敏敏感感芝麻、蚕豆、大麦、棉花、大豆、荞麦、小麦、烟草、水稻、油芽芝麻、蚕豆、大麦、棉花、大豆、荞麦、小麦、烟草、水稻、油芽（苗期）、辣椒、菠菜、胡萝卜、荠菜、牵牛花、玫瑰、中国石竹、（苗期）、辣椒、菠菜、胡萝卜、荠菜、牵牛花、玫瑰、中国石竹、唐菖蒲、天竺葵、梨、法桐、雪松、马尾松、白桦、樱花、贴梗海唐菖蒲、天竺葵、梨、法桐、雪松、马尾松、白桦、樱花、贴梗海棠、海棠、合欢、杜仲、梅花。棠、海棠、合欢、杜仲、梅花。中中等等油菜（后期）、花生、菜豆、大头菜、茄子、番茄、朝天椒、紫

37、茉油菜（后期）、花生、菜豆、大头菜、茄子、番茄、朝天椒、紫茉莉、万寿菊、菊花、蜀葵、鸢尾、梧桐、桃、苹果、水杉、白腊、莉、万寿菊、菊花、蜀葵、鸢尾、梧桐、桃、苹果、水杉、白腊、桑、紫薇、银杏、女贞、三角枫、鸡爪槭、乌柏、枫香、垂柳、榔桑、紫薇、银杏、女贞、三角枫、鸡爪槭、乌柏、枫香、垂柳、榔榆、杨树。榆、杨树。强强玉米、高粱、谷子、洋葱、马铃薯、黄瓜、美人蕉、凤仙花、夹竹玉米、高粱、谷子、洋葱、马铃薯、黄瓜、美人蕉、凤仙花、夹竹桃、海桐、冬青、丁香、刺槐、桧柏、龙柏、瓜子黄杨、无花果、桃、海桐、冬青、丁香、刺槐、桧柏、龙柏、瓜子黄杨、无花果、银杏。银杏。各种农作物、花卉、绿化树对二氧化硫的敏感

38、性各种农作物、花卉、绿化树对二氧化硫的敏感性第49页/共86页v植物对二氧化硫远比人敏感，空气中浓度植物对二氧化硫远比人敏感，空气中浓度0.01-0.08mg/L，一些植物即出现伤害。，一些植物即出现伤害。v当浓度较高时，短时间就能使当浓度较高时，短时间就能使叶上出现坏死斑，叶上出现坏死斑，呈现出急性伤害呈现出急性伤害。阔叶植物中典型的二氧化硫急。阔叶植物中典型的二氧化硫急性症状是在叶脉间不规则的出现花斑，星状斑、性症状是在叶脉间不规则的出现花斑，星状斑、块斑，伤害严重时，点斑发展成条状，块状发展块斑，伤害严重时，点斑发展成条状，块状发展成片状。植物的种类不同，坏死斑的颜色有灰白成片状。植物的

39、种类不同，坏死斑的颜色有灰白色、象牙色、灰黄色、浅灰色、红棕色、深褐色、色、象牙色、灰黄色、浅灰色、红棕色、深褐色、黑色等等。黑色等等。v低浓度下，长时间接触可引起低浓度下，长时间接触可引起慢性伤害慢性伤害，使叶片，使叶片失绿。失绿。第50页/共86页第51页/共86页SO2监测植物监测植物矮牵牛矮牵牛第52页/共86页v在叶尖端和叶缘部分出现伤斑，这是氟化在叶尖端和叶缘部分出现伤斑，这是氟化物进入植物叶片后随蒸腾流移动到叶尖和物进入植物叶片后随蒸腾流移动到叶尖和叶缘，受害叶组织与正常叶组织之间形成叶缘，受害叶组织与正常叶组织之间形成明显界限，有时会产生一条红棕色带明显界限，有时会产生一条红棕

40、色带.多数多数植物的未成熟叶片易受害，因此常使植物植物的未成熟叶片易受害，因此常使植物顶端枝梢枯死。受害斑颜色因植物不同而顶端枝梢枯死。受害斑颜色因植物不同而异，有橙红色、红棕色、黑褐色、暗绿色、异，有橙红色、红棕色、黑褐色、暗绿色、紫红色。紫红色。第53页/共86页抗抗 性性植植 物物 种种 类类敏敏 感感玉米、烟草、芝麻、葡萄、杏、桃、山桃、唐菖蒲、紫玉米、烟草、芝麻、葡萄、杏、桃、山桃、唐菖蒲、紫荆、郁金香、玉簪、榆叶梅、黄松、雪松。荆、郁金香、玉簪、榆叶梅、黄松、雪松。中中 等等花生、大豆、大麦、西瓜、油菜、苹果、侧柏、天竺葵、花生、大豆、大麦、西瓜、油菜、苹果、侧柏、天竺葵、杜仲、桑

41、、刺槐、华山松、水杉、向日葵、法桐、杨树、杜仲、桑、刺槐、华山松、水杉、向日葵、法桐、杨树、樱花樱花强强小麦、棉花、番茄、油菜、草莓、丝瓜、银杏、侧柏、小麦、棉花、番茄、油菜、草莓、丝瓜、银杏、侧柏、木槿、胡颓子、桧柏、臭椿、山楂、国槐、连翘、柳树、木槿、胡颓子、桧柏、臭椿、山楂、国槐、连翘、柳树、火棘火棘各种植物对氟化氢气的敏感性各种植物对氟化氢气的敏感性 第54页/共86页第55页/共86页1、栽培指示植物监测法：、栽培指示植物监测法： 先将指示植物在没有污染的环境中盆栽培植，待生长先将指示植物在没有污染的环境中盆栽培植，待生长到适宜大小时，移至监测点，观测它们受害症状和程度。到适宜大小时

42、，移至监测点，观测它们受害症状和程度。植物指示器如图所示。植物指示器如图所示。 （二）、监测方法（二）、监测方法第56页/共86页2、植物群落监测法、植物群落监测法v调查现场植物群落中各种植物受害症状和程度，调查现场植物群落中各种植物受害症状和程度，估测大气污染情况。估测大气污染情况。v先调查和试验，确定群落中不同种植物对污染物先调查和试验，确定群落中不同种植物对污染物的抗性等级，分为敏感、抗性中等、抗性强三类。的抗性等级，分为敏感、抗性中等、抗性强三类。如果敏感植物叶部出现受害症状，表明空气已受如果敏感植物叶部出现受害症状，表明空气已受到轻度污染；如果抗性中等的植物出现部分受害到轻度污染；如

43、果抗性中等的植物出现部分受害症状，表明空气已受到中度污染；当抗性中等植症状，表明空气已受到中度污染；当抗性中等植物出现明显受害症状，有些抗性强的植物也出现物出现明显受害症状，有些抗性强的植物也出现部分受害症状时，表明已造成严重污染。同时，部分受害症状时，表明已造成严重污染。同时，根据植物呈现受害症状特征、程度和受害面积比根据植物呈现受害症状特征、程度和受害面积比例等判断主要污染物和污染程度。例等判断主要污染物和污染程度。第57页/共86页2、植物群落监测法：、植物群落监测法： 表表6-10 排放排放SO2的某些化工厂附近植物群落受害情况的某些化工厂附近植物群落受害情况调查地衣和苔藓法：通过调查

44、树干上的地衣和苔藓的种类与数量，便可调查地衣和苔藓法：通过调查树干上的地衣和苔藓的种类与数量，便可估计大气污染程度。在工业城市，通常距市中心越近，地衣的种类越少，重估计大气污染程度。在工业城市，通常距市中心越近，地衣的种类越少，重污染区内一般仅有少数壳状地衣分布，随着污染程度的减轻，便出现枝状地污染区内一般仅有少数壳状地衣分布，随着污染程度的减轻，便出现枝状地衣；在轻污染地区，叶状地衣数量最多。衣；在轻污染地区，叶状地衣数量最多。kang 抗性第58页/共86页3、其他监测法、其他监测法v调查树木的年轮：剖析树木的年轮，可以了调查树木的年轮：剖析树木的年轮，可以了解所在地区大气污染的历史。一般

45、，污染严重或解所在地区大气污染的历史。一般，污染严重或气候条件恶劣年份树木的年轮较窄，木质比重小。气候条件恶劣年份树木的年轮较窄，木质比重小。v还有生产力测定法（光合作用、叶绿素等）、还有生产力测定法（光合作用、叶绿素等）、指示植物中污染物质含量测定法等指示植物中污染物质含量测定法等第59页/共86页v用指示植物监测空气污染的原理是什么？用指示植物监测空气污染的原理是什么？v怎样利用植物群落监测空气污染状况？怎样利用植物群落监测空气污染状况？第60页/共86页v本节主要内容：本节主要内容：掌握污染物的来源及在生物体内的分布，生掌握污染物的来源及在生物体内的分布，生物样品的采集、制备、预处理和测

46、定，了解生物样品的采集、制备、预处理和测定，了解生物污染监测的意义和主要方法。物污染监测的意义和主要方法。第61页/共86页v一、生物对污染物的吸收及在体内分布一、生物对污染物的吸收及在体内分布v二、生物样品的采集和制备二、生物样品的采集和制备v三、生物样品的预处理三、生物样品的预处理v四、污染物的测定四、污染物的测定第62页/共86页v掌握污染物质进入生物体的途径及迁移和在掌握污染物质进入生物体的途径及迁移和在各部位的分布规律，对正确采集样品，选择测定各部位的分布规律，对正确采集样品，选择测定方法和获得正确的测定结果是十分重要的。方法和获得正确的测定结果是十分重要的。v（一）、植物对污染物的

47、吸收及在体内的分布（一）、植物对污染物的吸收及在体内的分布v（二）、动物对污染物的吸收及在体内的分布（二）、动物对污染物的吸收及在体内的分布第63页/共86页v空气污染物主要通过黏附、从叶片气孔或茎部皮孔侵入方式空气污染物主要通过黏附、从叶片气孔或茎部皮孔侵入方式进入植物体内。进入植物体内。v黏附黏附：指污染物黏附在植物表面的现象。例如，植物表面对：指污染物黏附在植物表面的现象。例如，植物表面对空气中农药、粉尘的黏附。黏附在植物表面的污染物可因蒸空气中农药、粉尘的黏附。黏附在植物表面的污染物可因蒸发、风吹或随雨流失而脱离植物，脂溶性农药可渗入作物表发、风吹或随雨流失而脱离植物，脂溶性农药可渗入

48、作物表面的蜡质层或组织内部。农药在外界条件和体内酶的作用下面的蜡质层或组织内部。农药在外界条件和体内酶的作用下逐渐降解、消失，但稳定性农药的这种分解、消失速度缓慢，逐渐降解、消失，但稳定性农药的这种分解、消失速度缓慢，作物收获时还会有一定的残留量。作物收获时还会有一定的残留量。v气态污染物（如氟化氢），通过气态污染物（如氟化氢），通过植物叶面上的气孔植物叶面上的气孔进入叶肉进入叶肉组织，溶解在细胞壁的水分中，在叶尖和叶缘中累积，使叶组织，溶解在细胞壁的水分中，在叶尖和叶缘中累积，使叶尖和叶缘组织坏死。尖和叶缘组织坏死。第64页/共86页v植物植物通过根系通过根系从土壤或水体中吸收从土壤或水体中

49、吸收水溶态水溶态污染物污染物，污染物含量高，吸收的就多；在，污染物含量高，吸收的就多；在沙质土壤中的吸收率比在其他土质中的吸沙质土壤中的吸收率比在其他土质中的吸收率要高；对丙体六六六（林丹）的吸收收率要高；对丙体六六六（林丹）的吸收率比其他农药高；块根类作物比茎叶类作率比其他农药高；块根类作物比茎叶类作物吸收率高；水生作物的吸收率比陆生作物吸收率高；水生作物的吸收率比陆生作物高。物高。第65页/共86页v污染物在植物体内的分布和蓄积情况与污染物在植物体内的分布和蓄积情况与吸收污染物的途吸收污染物的途径、植物品种、污染物的性质及作用时间径、植物品种、污染物的性质及作用时间等因素有关。等因素有关。

50、v从土壤和水体中吸收污染物的植物，残留量：根从土壤和水体中吸收污染物的植物，残留量：根茎茎叶叶穗穗壳壳种子种子v从空气中吸收污染物的植物，一般叶部残留量最大。从空气中吸收污染物的植物，一般叶部残留量最大。v污染物的渗透能力与在植物体内的富集部位有关。渗透污染物的渗透能力与在植物体内的富集部位有关。渗透能力强的农药富集于果肉、米粒较多；渗透力弱的农药能力强的农药富集于果肉、米粒较多；渗透力弱的农药多停留在果皮、米糠中。如，多停留在果皮、米糠中。如，-六六六在水中溶解度大，六六六在水中溶解度大，易渗透并蓄积在白米中，倍硫磷等主要蓄积在米糠中。易渗透并蓄积在白米中，倍硫磷等主要蓄积在米糠中。PP-D

51、DT、敌菌丹、艾氏剂等渗透力弱，、敌菌丹、艾氏剂等渗透力弱，95%以上富集以上富集在果皮部位，西维因渗透力强，在果皮部位，西维因渗透力强，78%蓄积在果肉中。蓄积在果肉中。第66页/共86页v通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入动物体内。通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入动物体内。v空气中的气态污染物、粉尘，从鼻、咽、腔进入空气中的气态污染物、粉尘，从鼻、咽、腔进入气管，有的到达肺部。水溶性大的气态污染物在气管，有的到达肺部。水溶性大的气态污染物在呼吸道粘膜上被溶解，极少进入肺泡；水溶性小呼吸道粘膜上被溶解，极少进入肺泡；水溶性小的气态污染物大部分可到达肺泡。直径小于的气态污染物大部分可到达肺泡

52、。直径小于5 m的粉尘颗粒可到达肺泡，直径大于的粉尘颗粒可到达肺泡，直径大于10 m的尘粒的尘粒大部分被黏附在呼吸道和气管的粘膜上。大部分被黏附在呼吸道和气管的粘膜上。v水和土壤中的污染物主要通过饮用水和食物摄入，水和土壤中的污染物主要通过饮用水和食物摄入，经消化道被吸收。经消化道被吸收。v具有脂溶性的物质可以通过皮肤吸收后进入肌体。具有脂溶性的物质可以通过皮肤吸收后进入肌体。第67页/共86页v动物吸收污染物质后，主要通过血液和淋巴系统传输到动物吸收污染物质后，主要通过血液和淋巴系统传输到全身各组织发生危害。全身各组织发生危害。第68页/共86页v简要说明污染物进入动、植物体后，主要简要说明

53、污染物进入动、植物体后，主要有哪些分布和蓄积规律？有哪些分布和蓄积规律？第69页/共86页v（一）、植物样品的采集和制备（一）、植物样品的采集和制备1、植物样品的采集植物样品的采集2、植物样品的制备植物样品的制备3、分析结果表示方法分析结果表示方法v（二）、动物样品的采集和制备（二）、动物样品的采集和制备第70页/共86页（1）对样品的要求：采集的样品要具有代）对样品的要求：采集的样品要具有代表性、典型性、适时性。表性、典型性、适时性。代表性代表性：指采集代表一定范围污染情况的植：指采集代表一定范围污染情况的植株为样品。对污染源的分布、污染类型、株为样品。对污染源的分布、污染类型、植物的特征、

54、地形地貌、灌溉出入口等因植物的特征、地形地貌、灌溉出入口等因素进行综合考虑，选择合适地段作为采样素进行综合考虑，选择合适地段作为采样区，采用适宜的方法布点，确定代表性的区，采用适宜的方法布点，确定代表性的植株。不要采集田埂、地边及距田埂地边植株。不要采集田埂、地边及距田埂地边2m内的植株。内的植株。第71页/共86页典型性典型性：指所采集的植株部位要能充分反映通过监：指所采集的植株部位要能充分反映通过监测所要了解的情况。根据要求分别采集植株的不测所要了解的情况。根据要求分别采集植株的不同部位，如根、茎、叶、果实，不能将各部位样同部位，如根、茎、叶、果实，不能将各部位样品随意混合。品随意混合。适

55、时性适时性：指在植物的不同生长发育阶段，施药、施：指在植物的不同生长发育阶段，施药、施肥前后，适时采样监测，以掌握不同时期的污染肥前后，适时采样监测，以掌握不同时期的污染状况和对植物生长的影响。状况和对植物生长的影响。（2）布设采样点：布设采样点：在采样小区内，采用在采样小区内，采用梅花型、梅花型、交叉间隔布点法交叉间隔布点法确定代表性的植株。确定代表性的植株。第72页/共86页（3）采样方法）采样方法在每个采样小区内的采样点上分别采在每个采样小区内的采样点上分别采集集5-10处植株的根、茎、叶、果实等，将处植株的根、茎、叶、果实等，将同部位混合，组成混合样。同部位混合，组成混合样。采集样品量

56、要能满足需要，一般经制采集样品量要能满足需要，一般经制备后，至少有备后，至少有20-50克干样。新鲜样品可克干样。新鲜样品可按含按含80-90%水分计算所需样品量。水分计算所需样品量。第73页/共86页（1）鲜样的制备）鲜样的制备需要测定鲜样的情况：需要测定鲜样的情况：a.测定植物内容易挥发、转化或降解的污染物质测定植物内容易挥发、转化或降解的污染物质（如酚、氰、亚硝酸盐）（如酚、氰、亚硝酸盐）b.营养成分（如维生素、氨基酸、糖、植物碱等）营养成分（如维生素、氨基酸、糖、植物碱等）c.多汁的瓜果、蔬菜。多汁的瓜果、蔬菜。鲜样制备方法：鲜样制备方法：a.去离子水洗净，晾干去离子水洗净，晾干b.样

57、品切碎、混匀，称取样品切碎、混匀，称取100g于电动高速组织捣于电动高速组织捣碎机的捣碎杯中，加水，捣碎碎机的捣碎杯中，加水，捣碎1-2min，制成匀，制成匀浆。浆。c.对于含纤维多或较硬的样品，用刀切成小块，混对于含纤维多或较硬的样品，用刀切成小块，混匀后在研钵中加石英砂研磨。匀后在研钵中加石英砂研磨。第74页/共86页（2）干样的制备：）干样的制备：需要测定干样的情况：需要测定干样的情况：分析植物中稳定的污染物，如某些金属元素分析植物中稳定的污染物，如某些金属元素和非金属元素、有机农药等。和非金属元素、有机农药等。制备方法：制备方法：a.风干或风干或4060摄氏度低温真空干燥箱中烘干摄氏度

58、低温真空干燥箱中烘干b.去除灰尘、杂物，用剪刀剪碎，用磨碎机磨碎。去除灰尘、杂物，用剪刀剪碎，用磨碎机磨碎。c.粉碎好的样品过筛一般要求通过粉碎好的样品过筛一般要求通过1mm筛孔，保筛孔，保存于玻璃广口瓶或聚乙烯广口瓶中备用。存于玻璃广口瓶或聚乙烯广口瓶中备用。d.测定某些金属含量的样品，避免金属器械和筛子测定某些金属含量的样品，避免金属器械和筛子等的污染，最好用玛瑙研钵磨碎，尼龙筛过筛，等的污染，最好用玛瑙研钵磨碎，尼龙筛过筛，聚乙烯瓶保存。聚乙烯瓶保存。第75页/共86页（1）以干重为基础表示（）以干重为基础表示（mg/kg）。）。（2）测定含水量，对分析结果进行换算。）测定含水量，对分析结果进行换算。水分含量测定：重量法水分含量测定：重量法100105摄氏度烘干，失重计算含水摄氏度烘干，失重计算含水量量对于含水量高的植物（蔬菜、水对于含水量高的植物（蔬菜、水果）以鲜重表示计算结果。果）以鲜重表示计算结果。第76页/共86页v尿液：收集方便，应用最广尿液：收集方便，应用最广v血液：反映近期接触污染物质的水平血液：反映近期接触污染物质的水平v毛发和