第四章 环境污染生物监测15

1、一、概述一、概述v 通过生物（植物、动物、微生物）通过生物（植物、动物、微生物）在环境中的分布，生长发育状况及生在环境中的分布，生长发育状况及生理生化指标和生态系统的变化来研究理生化指标和生态系统的变化来研究空气环境的污染情况，测定污染物毒空气环境的污染情况，测定污染物毒性。性。 空气污染生物监测空气污染生物监测空气污染生物监测空气污染生物监测 1）了解大气生物监测法的基本）了解大气生物监测法的基本原理、方法要点、优缺点。原理、方法要点、优缺点。 2）了解植物在污染环境中的受）了解植物在污染环境中的受害症状和大气污染指示植物的选害症状和大气污染指示植物的选择以及各种监测方法。择以及各种监测方法

2、。二、二、 基本内容基本内容空气污染生物监测空气污染生物监测 一、利用植物监测一、利用植物监测（一）基本方法（一）基本方法 指示植物及其受害症状；指示植物及其受害症状； 栽培指示植物监测法；栽培指示植物监测法； 植物群落监测法植物群落监测法 其他监测法其他监测法1、指示植物、指示植物2、受害症状vSOSO2 2的污染的污染症状症状：叶：叶脉出现烟脉出现烟斑，严重斑，严重时，公留时，公留叶脉为绿叶脉为绿色。色。SO2监测植物监测植物矮牵牛矮牵牛硫酸雾的污染症状硫酸雾的污染症状：叶面上出现浅：叶面上出现浅黄色透光斑点，严重时则成孔洞。黄色透光斑点，严重时则成孔洞。氟化物的污染症状氟化物的污染症状：

3、叶边缘萎黄，与间有一：叶边缘萎黄，与间有一条明显分界线，严重时叶片大部分枯黄。条明显分界线，严重时叶片大部分枯黄。NOXNOX的污染症状的污染症状：常与常与O O3 3和和SOSO2 2一起一起作用。叶片上出现密集的深绿色作用。叶片上出现密集的深绿色水浸蚀斑痕。水浸蚀斑痕。 O3O3的污染症状的污染症状：老龄叶片上出现细小点：老龄叶片上出现细小点状烟斑，呈银灰色或褐色，严重时使状烟斑，呈银灰色或褐色，严重时使叶子脱落。叶子脱落。v过氧乙酰硝酸酯过氧乙酰硝酸酯：损伤幼龄叶片的尖：损伤幼龄叶片的尖部及敏感老龄叶片的基部部及敏感老龄叶片的基部。 先将指示植物在没有污先将指示植物在没有污染的环境中盆栽

4、培植，等生染的环境中盆栽培植，等生长到适宜大小时，移至监测长到适宜大小时，移至监测点，观测它们受害症状和程点，观测它们受害症状和程度。度。3、盆栽植物监测法：、盆栽植物监测法：见课本见课本p305p3054、植物群落监测法、植物群落监测法 调查现场植物群落中各种植物受害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。症状和程度，估测大气污染情况。表：某些化工厂附近植物群落受害情况表：某些化工厂附近植物群落受害情况 调查地衣和苔藓法：调查地衣和苔藓法：通过调查通过调查树干上的地衣和苔藓的种类与数量，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。在工业城便可估计大气污染程度。在

5、工业城市，通常距市中心越近，地衣的种市，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；在轻污染地轻，便出现枝状地衣；在轻污染地区，叶状地衣数量最多。区，叶状地衣数量最多。苔藓植物苔藓植物1 1、生活在阴湿的环境中。、生活在阴湿的环境中。 2 2、 一般有茎、叶的分化。一般有茎、叶的分化。3 3、靠孢子繁殖。、靠孢子繁殖。墙藓墙藓 葫芦藓葫芦藓树干上的苔藓树干上的苔藓苔藓叶状地衣5、其他监测法、其他监测法 调查树木的年轮：剖析树木的调查树木的年轮：剖析树木的年轮，可以了解所在地

6、区大气污年轮，可以了解所在地区大气污染的历史。一般，污染严重或气染的历史。一般，污染严重或气候条件恶劣年份树木的年轮较窄，候条件恶劣年份树木的年轮较窄，木质比重小。木质比重小。 还有生产力测定法、指示植物还有生产力测定法、指示植物中污染物质含量测定法等中污染物质含量测定法等树木年轮学树木年轮学（Dendrochronology）是一门研是一门研究树木木质部年生长层以及利用究树木木质部年生长层以及利用年生长层来定年的科学。它是二年生长层来定年的科学。它是二十世纪初由美国天文学家十世纪初由美国天文学家A.E.Douglass创立创立。剖析树木年轮了解所在地区大气剖析树木年轮了解所在地区大气污染历史

7、的污染历史的理论依据理论依据 年轮的化学组成和物理特征受光年轮的化学组成和物理特征受光照、气温、湿度、营养状况、大照、气温、湿度、营养状况、大气气COCO2 2组成和大气水组成等环境因组成和大气水组成等环境因素的影响，因此树木在年轮形成素的影响，因此树木在年轮形成过程中可通过其宽度、密度、亮过程中可通过其宽度、密度、亮度及同位素等变化记录过去气候度及同位素等变化记录过去气候和环境变化的信息。和环境变化的信息。年轮分析的优点年轮分析的优点v分辨率高分辨率高 v连续性强连续性强 v树轮指标量测精确树轮指标量测精确 v地域分布广泛地域分布广泛 v便于获取便于获取v定年准确定年准确 我国已作树木年轮分

8、析的树种我国已作树木年轮分析的树种v园柏（祁连园柏）园柏（祁连园柏）v云杉（青海云杉、麦吊云杉、天山云杉）云杉（青海云杉、麦吊云杉、天山云杉）v柳杉（天目山）柳杉（天目山）v冷杉（秦岭冷杉、喜马拉雅冷杉）冷杉（秦岭冷杉、喜马拉雅冷杉）v油松（贺兰山油松）油松（贺兰山油松）v华山松华山松v落叶松（长白落叶松）落叶松（长白落叶松）v马尾松马尾松（二）大气污染植物监测的优势（二）大气污染植物监测的优势(l) (l) 直接反映污染对生态系统的影响强度和综合作直接反映污染对生态系统的影响强度和综合作用用(2) (2) 能早期发现污染物能早期发现污染物 (3(3）能反映一个地区的污染历史）能反映一个地区的

9、污染历史 植物像个植物像个“不下岗不下岗的哨兵的哨兵”, , 能日日夜夜为人类监测。能日日夜夜为人类监测。(3(3） 能检测出不同的污染物能检测出不同的污染物 （三）植物受害症状表现规律（三）植物受害症状表现规律v 下风向植物受害程度比上风向的重。下风向植物受害程度比上风向的重。受害程度随离污染源距离增大而减受害程度随离污染源距离增大而减轻。轻。成熟叶片及老龄叶片较新长出的嫩成熟叶片及老龄叶片较新长出的嫩叶容易受害。叶容易受害。植物受到两种或两种以上有害物质植物受到两种或两种以上有害物质同时作用时，受危害程度可能具有同时作用时，受危害程度可能具有相加、相减或相乘等协同作用。相加、相减或相乘等协

10、同作用。二、利用动物监测二、利用动物监测（一）利用动物个体的异常反应金丝雀、金翅鸟、老鼠瓦斯毒气蜜蜂-金属污染物（二）利用动物种群数量的变化敏感动物种群数减少，不易接触的动物种群数增加三、利用微生物监测三、利用微生物监测 空气微生物是空气污染的重空气微生物是空气污染的重要因子，它与气溶胶、颗粒物等要因子，它与气溶胶、颗粒物等媒体一起散布并污染环境、左右媒体一起散布并污染环境、左右疾病发生与传播，监测空气微生疾病发生与传播，监测空气微生物状况是掌握其活动和作用的必物状况是掌握其活动和作用的必要前提。要前提。第三节第三节 生物污染监测生物污染监测v生物污染监测就是应用各种检测手段测定生生物污染监测

11、就是应用各种检测手段测定生物体内的有害物质，以便及时掌握被污染的物体内的有害物质，以便及时掌握被污染的程度。程度。v生物污染监测的步骤生物污染监测的步骤：生物样品的采集预处理污染物的测定生物样品制备一、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 (一一) 植物对污染物的吸收及在体内植物对污染物的吸收及在体内分布分布v空气污染物主要通过粘附、从叶片气空气污染物主要通过粘附、从叶片气孔或茎部皮孔侵入方式进入植物体；孔或茎部皮孔侵入方式进入植物体；v植物通过根系从土壤或水体中吸收水植物通过根系从土壤或水体中吸收水溶态污染物。溶态污染物。 表表6.6 农药在稻谷中的农药在稻谷中的

12、蓄积蓄积情况情况农 药糠 / %米 / %农 药糠 / %米 / %p,p-DDT六六六马拉硫磷704087306013苯硫磷乙拌磷倍硫磷80659420356表表6.7 农药在水果中的蓄积情况农药在水果中的蓄积情况农 药品种果皮 / %果肉 / %农 药品种果皮/ %果肉/ %p,p-DDT西维因敌菌丹倍硫磷苹果苹果苹果桃97229770378330异狄氏剂杀螟松乐果柿子葡萄橘子9698854215 v环境中的污染物一般通过呼吸道、消化环境中的污染物一般通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入动物体内道、皮肤等途径进入动物体内; ;v水和土壤中的污染物质主要通过饮用水水和土壤中的污染物质主要通过饮

13、用水和食物摄入，经消化道被吸收和食物摄入，经消化道被吸收; ;v脂溶性污染物质通过皮肤吸收后进入动脂溶性污染物质通过皮肤吸收后进入动物肌体。物肌体。 （二）动物对污染物的吸收及在体内分布（二）动物对污染物的吸收及在体内分布二、生物样品的采集和制备二、生物样品的采集和制备1. 植物样品的采集植物样品的采集(1) 对样品的要求：采集的植物样品要具对样品的要求：采集的植物样品要具有代表性、典型性和适时性。有代表性、典型性和适时性。(2) 布点方法：在划分好的采样小区内，布点方法：在划分好的采样小区内，常采用梅花形布点法或交叉间隔布点法确定常采用梅花形布点法或交叉间隔布点法确定代表性的植株。代表性的植

14、株。 (一一) 植物样品的采集和制备植物样品的采集和制备 (3) 采样方法：在每个采样小采样方法：在每个采样小区内的采样点上分别采集区内的采样点上分别采集510处植株的根、茎、叶、果实等，处植株的根、茎、叶、果实等，将同部位样混合，组成一个混将同部位样混合，组成一个混合样；采集样品量要能满足需合样；采集样品量要能满足需要，一般经制备后，至少有要，一般经制备后，至少有2050g干重样品。干重样品。 2. 植物样品的制备植物样品的制备(1) 鲜样的制备：测定植物内容易挥发、转化或降鲜样的制备：测定植物内容易挥发、转化或降解的污染物质、营养成分，以及多汁的瓜、果、蔬菜解的污染物质、营养成分，以及多汁

15、的瓜、果、蔬菜样品，应制备成新鲜样品。样品，应制备成新鲜样品。样品洗净样品洗净晾干或拭干晾干或拭干捣碎机捣碎制浆捣碎机捣碎制浆研磨研磨 (2) 干样的制备：干样的制备： 风干、烘干风干、烘干磨碎磨碎过筛过筛保存保存 3. 分析结果表示方法分析结果表示方法常以干重为基础表示（常以干重为基础表示（mg/kg），但含水量高的蔬），但含水量高的蔬菜、水果等，以鲜重表示计算结果为好。菜、水果等，以鲜重表示计算结果为好。 (二二) 动物样品的采集和制备动物样品的采集和制备v动物的尿液、血液、唾液、胃液、乳液、粪便、毛动物的尿液、血液、唾液、胃液、乳液、粪便、毛发、指甲、骨骼和组织等均可作为检验样品。发、指

16、甲、骨骼和组织等均可作为检验样品。三、生物样品的预处理三、生物样品的预处理( (一一) )消解和灰化消解和灰化湿法消解湿法消解灰化法灰化法提取方法提取方法分离方法分离方法液液-液萃取法液萃取法蒸馏法蒸馏法层析法：层析法：磺化法和皂化法磺化法和皂化法气提法和液上空间法气提法和液上空间法低温冷冻法低温冷冻法振荡浸取法振荡浸取法组织捣碎提取法组织捣碎提取法脂肪提取器提取脂肪提取器提取直接球磨提取法直接球磨提取法蒸馏法蒸馏法K-D浓缩器浓缩器蒸发法等蒸发法等四、污染物的测定四、污染物的测定v测定方法主要有分光光度法、原子吸收光测定方法主要有分光光度法、原子吸收光谱法、荧光分光光度法、色谱法、质谱法谱法

17、、荧光分光光度法、色谱法、质谱法和联机法等。和联机法等。408-2 环境监测实验室基础合格的实验室和合格的操作人员包括：v仪器的正确使用和定期校正；v玻璃仪器的选用和校正；v化学试剂和溶剂的选用；v溶液的配制和标定、试剂的提纯；v实验室的清洁度和安全工作；v分析人员的操作技术和分离操作技术。 41一、实验用水（一）蒸馏水v蒸馏器：金属、玻璃、石英、亚沸蒸馏（二）去离子水（三）特殊要求的纯水无氯水：加入亚硫酸钠还原无氨水：加入硫酸使pH2无CO2水：煮沸或暴气其它：无重金属水、无砷水、无酚水、不含有机物蒸馏水42二、试剂与试液v试剂：选用相应规格一般试剂分为三级：v优级纯：Guaranteed

18、Reagentv分析纯：Analytical Reagentv化学纯：Chemical Reagent其他表示方法：高纯试剂、基准试剂、色谱纯试剂、生化试剂等。v试液：适当配制、妥善保存43三、实验室的环境条件v实验室空气中如含有固体、液体的气溶胶和污染气体，对痕量分析和超痕量分析会导致较大误差。v所以要求实验室的空气清洁度达到较高的标准。最好能在超净实验室中进行或使用。44四、实验室的管理及岗位责任制其内容包括：v对监测分析人员的要求v对监测质量保证人员的要求v实验室安全制度v药品使用管理制度v仪器使用管理制度v样品管理制度458-3 监测数据的统计处理及结果表达监测数据的统计处理及结果表达

19、1、真值、真值某一时刻和某状态下，某量的效应体现出的客观值或实际值，包括：理论真值、约定真值、标准真值。2、准确度、准确度测定结果与真值的符合程度，通常用误差表示。可分为系统误差、随机误差和过失误差。3、误差的表示方法、误差的表示方法绝对误差：测定结果与真值之差。只能显示误差绝对值的大小，不能完全反映准确程度。相对误差：绝对误差与真值之比。46二、精密度与偏差v多次测定的平均值代替真值真值v精密度精密度：同一测量中多次平行测定之间的符合程度。v偏差偏差：各个测定结果与算术平均值之差。绝对偏差=测得数值-算术平均值相对偏差=绝对偏差/平均值*100%平均偏差= |X-X平均|/n 相对平均偏差v

20、标准偏差标准偏差、相对标准偏差:s= 1)(2nXXi%100XsRSD= %100Xs47三、误差种类及其减小方法1、系统误差（可测误差、恒定误差）v有测定过程中某些经常性原因造成。在重复测定过程中会重复出现，对测定结果影响比较固定。v产生原因有：方法误差：方法本身不够完善而带来的误差。仪器误差：由仪器不够准确造成。试剂误差：试剂或蒸馏水不纯。主观误差：分析人员造成。v消除方法：用公认的标准方法与某测定方法比较，找出校正系数，进行校正消除；对仪器误差，可事先将仪器或容器校正；试剂纯度不够使用空白实验校正；建立统一的操作规程，严格的操作，可克服主观误差。482、偶然误差（随机误差）v误差产生原

21、因偶然原因引起，数值大小不定，初看起来无一定规律性，但当测定次数增多，它服从正态分布规律。v消除方法：根据上述规律，测定次数越多，分析结果的算术平均值的随机误差越小，因此，多次重复测定，取平均值的方法可以减小随机误差。增加测定次数，再减免了系统误差的情况下，其平均值就越接近于真值。v从上述可以看出，随机误差决定了测定结果的精随机误差决定了测定结果的精密度；系统误差决定了测定结果的准确度密度；系统误差决定了测定结果的准确度。493、过失误差：v因工作粗枝大叶、不守操作规程等原因引起，它明显地歪曲测定结果，因而一经发现必须及时改正。50四、监测数据的统计处理数据处理中常用名词及其含义1、总体和个体

22、、总体和个体研究对象的全体称为总体；其中的一个基本单元称为个体。2、样本和样本容量、样本和样本容量总体的一部分称为样本；样本中含个体的数目就是样本容量。3、算术平均值、算术平均值xx514、标准偏差、标准偏差总体标准偏差：样本的标准偏差：5、相对标准偏差、相对标准偏差单次测定结果的相对标准偏差（RSD），又称变异系数（CV)= %100Xs52练习题：1. 某测定所得五次测定值为：某测定所得五次测定值为：31.02%、31.08%、31.10%、31.05%、31.06%， 求测定结果的平均偏差、相对平均偏求测定结果的平均偏差、相对平均偏差、标准偏差、相对标准偏差。差、标准偏差、相对标准偏差。

23、2. 某样品两人的分析结果为： 甲：40.15%、 40.15%、 40.14%、40.16% 乙：乙： 40.25%、 40.01% 、40.10%、 40.08% 问哪一个结果比较可靠？问哪一个结果比较可靠？53v两组精密度不同的测量值的正态分布六、随机误差的正态分布548-4 实验室内部质量控制v实验室内部质量控制：是实验室自我控制质量的常规程序，它反映分析质量稳定性如何，及时发现异常情况并采取相应措施。v内部质量控制包括：空白实验、标准曲线的核查、仪器设备的定期标定、平行样分析、加标样分析、密码样品分析，编制质量控制图等。55一、空白试验v空白试验值是以水代替实际样品，并完全按照实际的分析程序操作后仪器的响应值