第六章环境污染生物监测

第六章环境污染生物监测第1页，共98页，2023年，2月20日，星期二

生物监测反映自然的、综合的污染状况

能直接反映环境质量对生态系统的影响

可以进行连续监测，不需要昂贵的仪器、设备

可以作为早期污染的报警器生物监测的特点

生物可以选择性地富集某些污染物

可以监测污染效应的发展动态

可以在大面积或较长距离内密集布点进行监测第2页，共98页，2023年，2月20日，星期二环境监测方法的分类水环境污染生物监测空气污染生物监测土壤污染生物监测动物监测植物监测微生物监测生态监测生物测试生物的生理生化指标测定生物体内污染物残留量的测定

实验室内的生物测试现场生物调查

1234生物所处的环境介质生物分类法生物学层次采用的方法第3页，共98页，2023年，2月20日，星期二第一节水环境污染生物监测第4页，共98页，2023年，2月20日，星期二一、水环境污染生物监测的目的、样品采集和监测项目对水环境进行生物监测的主要目的是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，为制定控制污染措施，使水环境生态系统保持平衡提供依据。第5页，共98页，2023年，2月20日，星期二采样断面和采样点的布设原则

断面要有代表性

尽可能与化学监测断面相一致

考虑水环境的整体性、监测工作连续性和经济性

河流：根据长度，至少设上（对照）、中（污染）、下游（观察）三个断面；采样点数视水面宽、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。海洋：监测站位应覆盖或代表监测海域；测站应考虑监测海域的功能区划和水动力状况，尽可能避开污染源；除特殊需要（因地形、水深和监测目标所限制）外，可结合水质或沉积物站位，采用网格式或断面等方式布设；开阔海区，测站可适当减少，半封闭或封闭海区，测站可适当加密。第6页，共98页，2023年，2月20日，星期二

各类环境水体生物监测指标及频次一览表对象监测指标监测项目频次备注监测指标监测项目频次备注河流*底栖动物种类、数量2次/年必测着生生物种类、数量2次/年选测大肠菌群数量6次/年必测浮游植物种类、数量2次/年选测湖泊*水库叶绿素a含量2次以上/年必测大肠菌群数量6次/年必测浮游植物种类和密度2次以上/年必测底栖动物种类、数量2次/年选测城市*水体下列5种方法任选一种：1、鱼类急性毒性试验2、蚤类急性毒性试验3、藻类急性毒性试验4、发光细菌急性毒性试验5、微型生物群落级毒性试验96小时死亡率48小时LC5096小时EC50抑光率选测近岸海域**浮游植物种类、数量4次/年必测叶绿素a含量4次/年必测大型浮游动物种类、数量4次/年底栖动物(底内生物)种类、数量4次/年大肠菌群数量4次/年细菌总数数量4次/年初级生产力4次/年选测赤潮生物种类、数量4次/年选测中小型浮游动物种类、数量4次/年底栖生物(底上生物)种类、数量4次/年大型藻类数量4次/年鱼类数量4次/年第7页，共98页，2023年，2月20日，星期二二、水环境污染生物监测方法

（一）污水生物系统法（二）生物群落监测方法（三）生物测试法（四）叶绿素a的测定（五）微囊藻毒素的测定 第8页，共98页，2023年，2月20日，星期二（一）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程，自上游向下游划分为四个相互连续的河段，即多污带段、α-中污带段、β-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。根据这些特征进行判断。

第9页，共98页，2023年，2月20日，星期二污水系统生物学、化学特征项目多污带α-中污带β-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个以下栖息生物的生态学特征动物都是摄食细菌者，且耐受pH强烈变化，耐低溶解氧的厌氧生物，对H2S、NH3等毒物有强烈抗性摄食细菌动物占优势，肉食性动物增加，对溶氧和pH变化表现出高度适应性，对氨有一定耐性，对硫化氢耐性较弱对溶解氧和pH变化耐性较差，并且不能长时间耐腐败性毒物对pH和溶解氧变化耐性很弱，特别是对腐败性毒物如硫化氢等耐性很差植物硅藻、绿藻、接合藻及高等植物没有出现出现蓝藻、绿藻、接合藻、硅藻等出现多种类的硅藻、绿藻、接合藻，是鼓藻的主要分布区水中藻类少，但着生藻类较多动物以微型动物为主，原生动物居优势仍以微型动物占大多数多种多样多种多样原生动物有变形虫、纤毛虫，但无太阳虫、双鞭毛虫、吸管虫等出现仍然没有双鞭毛虫，但逐渐出现太阳虫、吸管虫等太阳虫、吸管虫中耐污性差的种类出现，双鞭毛虫也出现鞭毛虫、纤毛虫中有少量出现后生动物仅有少数轮虫、蠕形动物、昆虫幼虫出现；水螅、淡水海绵、苔藓动物、小型甲壳类、鱼类不能生存没有淡水海绵、苔藓动物，有贝类、甲壳类、昆虫出现，鱼类中的鲤、鲫、鲶等可在此带栖息淡水海绵、苔藓动物、水螅、贝类、小型甲壳类、两栖类动物、鱼类均有出现昆虫幼虫种类很多，其他各种动物逐渐出现第10页，共98页，2023年，2月20日，星期二（二）生物群落监测方法水污染指示生物是指能对水体中污染物产生各种定性、定量反应的生物，它们对水环境的变化特别是化学污染反应敏感或有较高的耐受性。

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中的肉眼可见的水生无脊椎动物

鱼类—能够全面反映水体的总体质量微生物—微生物的多少可以反映水体被有机物污染的程度浮游动物（原生动物、轮虫、枝角类和桡足类

）浮游植物－藻类水污染指示生物第11页，共98页，2023年，2月20日，星期二（二）生物群落监测方法生物指数监测法是指运用数学公式计算出的反映生物种群或群落结构变化，用以评价环境质量的数值。

贝克生物指数贝克-津田生物指数生物种类多样性指数硅藻生物指数第12页，共98页，2023年，2月20日，星期二

贝克生物指数把从采样点采到的底栖大型无脊椎动物分为两类，不耐有机物污染的敏感种和耐有机物污染的耐污种，按下式计算：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。BI＞10时，为清洁水域；BI为1～6时，为中等污染水域；BI=0时，为严重污染水域。第13页，共98页，2023年，2月20日，星期二贝克-津田生物指数

不限于在采集点采集，而是在拟评价或监测的河段把各种低栖大型无脊椎动物尽量采到。BI≥20，为清洁水区；10＜BI＜20，为轻度污染水区；6＜BI≤10，为中等污染水区；0＜BI≤6，为严重污染水区。第14页，共98页，2023年，2月20日，星期二——种类多样性指数；N——单位面积样品中收集的各类动物的总数；ni——单位面积样品中第i种动物的个数；S——收集到的动物种类数。生物种类多样性指数

该指数的特点是能定量反映群落中生物的种类、数量及种类组成比例变化信息。①马格里夫多样性指数计算式为：d——种类多样性指数；N——各类生物的总个数；S——生物种类数。②沙农-威尔姆种类多样性指数值＜1.0，严重污染；值1.0～3.0，中等污染；值＞3.0，清洁第15页，共98页，2023年，2月20日，星期二硅藻生物指数硅藻指数=

硅藻指数0～50为多污带；硅藻指数50～100为α-中污带；硅藻指数100～150为β-中污带；硅藻指数150～200为轻污带。

不耐污染藻类的种类数广谱性藻类的种类数仅在污染水域才出现的藻类种类数第16页，共98页，2023年，2月20日，星期二PFU微型生物群落监测法（简称PFU法）（二）生物群落监测方法

原理：PFU法是以聚氨酯泡沫塑料块（PFU）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集到PFU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。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强度。

测定要点：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，带回实验室，把PFU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。

第17页，共98页，2023年，2月20日，星期二PFU微型生物群落结构和功能参数结构参数功能参数分类学的1）种类数2）指示种类3）多样性指数1）群集过程（Seq、G、T90%）2）功能类群（光合自养者，食菌者、食藻者、食肉者、腐生者、杂食者）非分类学的1）异养性指数2）叶绿素a1）光合作用速度2）呼吸作用速度Seq为群落达平衡时的种数；G为微型生物群集速度常数；T90%为达到90%Seq所需时间。第18页，共98页，2023年，2月20日，星期二第19页，共98页，2023年，2月20日，星期二（三）生物测试法

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，确定毒物安全浓度的方法称为生物测试法。有静水式生物测试和流水式生物测试两种。分类

按水流方式：静水式和流水式按测试时间分类：急性试验和慢性试验按受试活体分类：水生生物和发光细菌等第20页，共98页，2023年，2月20日，星期二1、水生生物毒性试验水生生物毒性试验可用：鱼类、蚤类、藻类等，其中鱼类毒性试验应用较广泛。金鱼绿藻褐藻蝴蝶鱼可用于水生生物毒性试验的部分鱼类和藻类第21页，共98页，2023年，2月20日，星期二静水式鱼类急性毒性试验供试鱼的选择和驯养要选择无病、行动活泼、鱼鳍完整舒展、食欲和逆水性强、体长（不包括尾部）约3cm的同种和同龄的金鱼。选出的鱼必须先在与试验条件相似的生活条件（温度、水质等）下驯养7d以上；试验前一天停止喂食；如果在试验前4d天内发生死亡现象或发病的鱼高于10%，则不能使用。金鱼2金鱼1第22页，共98页，2023年，2月20日，星期二试验条件选择每一种浓度的试验溶液为一组，每组至少10尾鱼试验容器用容积约10L的玻璃缸，保证每升水中鱼重不超过2g。试验溶液的温度要适宜，对冷水鱼为12～28℃，对温水鱼为20～28℃。同一试验中，温度变化为±2℃。试验溶液中不能含大量耗氧物质，要有足够的溶解氧，对冷水鱼DO应≥5mg/L，对温水鱼DO≥4mg/L。试验溶液的pH值通常控制在6.7～8.5之间。配制试验溶液和驯养鱼用水应是未受污染的河水或湖水。如果使用自来水，必须经充分曝气才能使用。不宜使用蒸馏水。第23页，共98页，2023年，2月20日，星期二试验步骤试验溶液浓度设计确定试验溶液的浓度范围

试验记录不同时间的金鱼成活数

毒性判定

计算半数致死量（LD50）半数致死浓度（LC50）

预试验(探索性试验)通常选七个浓度(至少五个)

求LC50值的简便方法是将试验鱼死亡半数以上和半数以下的数据与相应试验液毒物（或污水）浓度绘于半对数坐标纸上（对数坐标表示毒物浓度，算术坐标表示死亡率），用直线内插法求出。用直线内插法求LC50第24页，共98页，2023年，2月20日，星期二鱼类急性毒性的分级标准96hLC50／mg/L＜11～1010～100＞100毒性分级极高毒高毒中毒低毒假设某废水实验结果废水浓度／%每组鱼数（尾）试验鱼死亡数24（h）48（h）96(h)10.07.55.64.23.2对照组1010101010101097100109741010109410直线内插法LC50—5.2%4.7%4.4%第25页，共98页，2023年，2月20日，星期二安全浓度=安全浓度=安全浓度=对易分解、积累少的化学物质，一般选用的系数在0.05～0.1之间；稳定能在鱼体内高蓄积化学物质，一般选用的系数在0.01～0.05之间。第26页，共98页，2023年，2月20日，星期二方法原理

发光细菌是一类非致病的革兰氏阴性微生物，它们在适当条件下能发射出肉眼可见的蓝绿色光（450～490nm）。当样品毒性组分与发光细菌接触时，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。在一定毒物浓度范围内，有毒物质浓度与发光强度呈负相关线性关系，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。

2、发光细菌法

以氯化汞浓度作为参比毒物表征废水或可溶性化学物质的毒性，也可用半数有效浓度（EC50），即发光强度为最大发光强度一半时的废水浓度或可溶化学物质的浓度来表征；选用明亮发光杆菌T3小种作发光细菌。常采用新鲜发光细菌培养法和冷冻干燥发光菌粉制剂法。第27页，共98页，2023年，2月20日，星期二测定要点

2、发光细菌法实验材料的准备发光细菌新鲜菌悬液的制备

样品测定测试结果分析工业废水发光强度标准系列测试管编号123456稀释液／mL废水水样／mL发光细菌悬液／mL0.900①0.100.800.100.100.720.180.100.580.320.100.400.800.1000.900.10样品EC50值与生物毒性的关系EC50值毒性级别等级2525～7575求不出EC50值*高毒有毒微毒无毒1234第28页，共98页，2023年，2月20日，星期二致突变和致癌物质也称诱变剂，其检测方法有微核测定、艾姆斯（Ames）试验、染色体畸变试验等。

3、致突变和致癌物检测染色体畸变试验是生物细胞在诱变因素的作用下，其染色体数目和结构发生变化，如染色体单体断裂、染色单体互换等检测诱变剂及其强度。

微核测定法原理基于：生物细胞中的染色体在复制过程中常会发生一些断裂，在正常情况下，这些断裂绝大多数能自己愈合，但如果受到外界诱变剂的作用，就会产生一些游离染色体断片，变成大小不等的小球体（微核），其数量与外界诱变剂强度成正比。

Ames试验是利用鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸营养缺陷型菌株发生回复突变的性能来检测被检物是否具有致突变性。该菌株含有控制组氨酸合成的基因，在不含组氨酸的培养基中不能生长，但如果存在致突变物时，使其特定部位发生基因突变而回复为野生菌株，能在无组氨酸的培养基中生长。鼠伤寒沙门氏菌第29页，共98页，2023年，2月20日，星期二AMES试验图解第30页，共98页，2023年，2月20日，星期二（四）叶绿素a的测定

叶绿素a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b、c、d和e等吸收的光能均可通过叶绿素a传递给化学反应系统的。通过测定叶绿素a，可掌握水体初级生产力，了解河流、湖泊和海洋中植物性浮游生物现存量。

高效液相色谱法荧光分光度法分光光度法叶绿素a的测定方法丙酮法、热乙醇法第31页，共98页，2023年，2月20日，星期二提取光合色素第32页，共98页，2023年，2月20日，星期二第33页，共98页，2023年，2月20日，星期二（五）微囊藻毒素的测定

微囊藻毒素（microcystin，简称MC）是蓝藻产生的一类天然毒素，是富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素，微囊藻可产生肝毒素，导致腹泻、呕吐、肝肾等器官的损坏，并有促瘤致癌作用。微囊藻毒素—LR的分子结构第34页，共98页，2023年，2月20日，星期二微囊藻毒素检测方法比较检测方法优点缺点最小检出限生物测试法操作简单，结果直观，快捷，可检测未发现的新毒素耗用量大、灵敏度和专一性不高；无法准确定量，不能辨别毒素的异构体类型；小鼠的维持费用高，工作量大；动物权益问题用半数致死量和致死量衡量细胞毒性检测技术灵敏度高工作量大10～20ng/mL酶连免疫吸附法(ELISA)可检测到毒素的不同同系物，商品试剂盒的出现大大方便了操作，灵敏度高对多种同系物的识别需要广谱抗体0.1ng/mL蛋白磷酸酶抑制分析法反映各种毒素的总量，检测灵敏度高而且测定时间较短，干扰小，灵敏度高不能区分特异性的同系物，需要新制备的放射性底物，放射性底物处理困难2.5ng/mL高效液相色谱法（HPLC）对不同毒素可进行精确的定性和定量灵敏度低、毒素需预处理、技术含量高，标准品价格昂贵，各实验室的检测程序和条件差别较大0.1ng/mL液质联用法（LC-MS）快速、准确、灵敏度高，可测定不同藻毒素的异构体技术含量高，前处理过程复杂0.1ng/mL第35页，共98页，2023年，2月20日，星期二（六）细菌学检验法卫生学质量的判断在实际工作中，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、粪链球菌、肠道病毒等，来间接判断水的卫生学质量。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行。采集江、河、湖、库等水样，可将采样瓶沉入水面下10～15cm处，瓶口朝水流上游方向，使水样灌入瓶内。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70%的酒精消毒，然后放水3分钟，再采集约为采样瓶容积的80%左右的水量。第36页，共98页，2023年，2月20日，星期二第二节空气污染生物监测第37页，共98页，2023年，2月20日，星期二大气污染的生物监测是利用生物对存在于大气中的污染物的反应，监测有害气体的成分和含量，以确定大气的环境质量水平。空气中污染物多种多样，有些可以利用指示植物或指示动物及指示微生物进行监测。第38页，共98页，2023年，2月20日，星期二（一）指示植物及其受害症状指示植物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，可以选择草本植物、木本植物及地衣、苔藓等。空气污染物一般通过叶面上的气孔或孔隙进入植物体内，侵袭细胞组织，并发生一系列生化反应，从而使植物组织遭受破坏，呈现受害症状。症状共同特点：叶绿素被破坏、细胞组织脱水，进而发生叶面失去光泽，出现不同颜色（黄色、褐色或灰白色）的斑点，叶片脱落，甚至全株枯死等异常现象。

一、利用植物监测

第39页，共98页，2023年，2月20日，星期二二氧化硫指示植物堇菜苔藓白蜡树云杉地衣棉花白杨部分二氧化硫指示植物第40页，共98页，2023年，2月20日，星期二SO2监测植物——矮牵牛第41页，共98页，2023年，2月20日，星期二2、氮氧化物指示植物向日葵菠菜秋海棠烟草氮氧化物指示植物番茄第42页，共98页，2023年，2月20日，星期二雪松葡萄金钱草杏树慈竹郁金香氟化物的指示植物3、氟化物指示植物第43页，共98页，2023年，2月20日，星期二4、光化学氧化物指示植物矮牵牛花葡萄菠菜黄瓜马铃薯洋葱O3的指示植物第44页，共98页，2023年，2月20日，星期二5、持久性有机污染物（POPs）的指示植物持久性有机污染物具有以下特性：具有毒性;能在环境中持久地存在;能在生物体内积累;能通过大气输送至很长距离之外;对于接近或远离污染源的环境质量和人体健康会产生不利的影响。POPs，PersistentOrganicPollutants的缩写,中文名称为“持久性有机污染物”,它是一类具有环境持久性、生物累积性、长距离迁移能力和高生物毒性的特殊污染物。第45页，共98页，2023年，2月20日，星期二对POPs敏感的植物

地衣、苔藓以及某些植物的树叶等地衣苔藓落叶松我的监测能力最强第46页，共98页，2023年，2月20日，星期二乙烯的指示植物万寿菊皂荚树番茄兰花乙烯的指示植物左为污染引起的闭花反应,右为正常第47页，共98页，2023年，2月20日，星期二（二）监测方法1.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或地栽培植，待生长到适宜大小时，移至监测点观察它们的受害症状和程度。植物监测器示意图1.气泵；2.针型阀；3.流量计；4.活性炭净化器；5.盆栽指示植物第48页，共98页，2023年，2月20日，星期二2、植物群落监测法

该方法是利用监测区域植物群落受到污染后，各种植物的反应来评价空气污染状况。先通过调查和试验，确定群落中不同种植物对污染物的抗性等级，将其分为敏感、抗性中等和抗性强三类。植物受害情况悬铃木、加拿大白杨桧柏、丝瓜向日葵、葱、玉米、菊、牵牛花、月季、蔷薇、枸杞、香椿、乌柏葡萄、金银花、枸树、马齿苋广玉兰、大叶黄杨、栀子花、腊梅80％～100%叶片受害，甚至脱落叶片有明显大块伤斑，部分植株枯死50%左右叶面积受害，叶片脉间有点、块状伤斑30%左右叶面积受害，叶脉间有轻度点、块状伤斑10%左右叶面积受害，叶片上有轻度点状斑无明显症状

排放SO2的某化工厂附近植物群落受害情况

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，便出现枝状地衣；在轻污染地区，叶状地衣数量最多。第49页，共98页，2023年，2月20日，星期二3、其他监测法指示植物一些生理生化指标的变化；如光合作用、叶绿素、体内酶的活性、细胞染色体等指标的变化。通过测定植物体内吸收积累的一些污染物含量，也可以评价空气污染物的种类和污染水平。剖析树木的年轮：在气候正常、未曾遭受污染的年份树木的年轮宽，而空气污染严重或气候条件恶劣的年份树木的年轮窄。用x射线法对年轮材质进行测定；污染严重的年份年轮木质比重小，正常年份的年轮木质比重大。第50页，共98页，2023年，2月20日，星期二二、利用动物监测（一）利用动物个体的异常反应

金丝雀金翅雀

鸡老鼠对矿井内瓦斯毒气敏感的动物

在一个区域内，利用动物种群数量的变化，特别是对污染物敏感动物种群数量的变化，也可以监测该区域空气污染状况。第51页，共98页，2023年，2月20日，星期二对SO2敏感的动物敏感性水平：本鸟最高金丝雀狗家禽对SO2敏感的动物俺狗狗第二耐受力最好的当属我们家禽了第52页，共98页，2023年，2月20日，星期二（二）利用动物种群数量的变化受不了啦，快跑吧！大型哺乳动物、鸟类、昆虫等迁移

大型哺乳动物、鸟类不堪忍受空气污染而迁往别处第53页，共98页，2023年，2月20日，星期二不易直接接触污染物的潜叶性昆虫、虫瘿昆虫、体表有蜡质的蚧类数量增加，可说明该地区空气污染严重

。潜叶蛾

瘿蚊

红蜡蚧

部分昆虫和蚧类第54页，共98页，2023年，2月20日，星期二三、利用微生物监测

空气不是微生物生长繁殖的天然环境，没有固定的微生物种群，它主要通过土壤尘埃、水滴、人和动物体表的干燥脱落物、呼吸道的排泄物等方式带入空气中。空气微生物是空气污染的重要因子，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要前提。

空气中微生物的数量随着人群和车辆流动的增加而增多，繁华的街道微生物数量最多，其次是交通路口，居民小区；郊区公园和农村空气中细菌最少。第55页，共98页，2023年，2月20日，星期二南京市各类空气含菌量的比较

由表可知，各区域内公共场所中空气含菌量最高，街道次之，公园、机关又次之，城市郊区、植物园最低。彼此相差几倍至几十倍，原因可能是与绿化和人们的活动有关。类型地点人流、车辆及绿化状况空气含菌数（cfu/m3)公共场所某火车站人多，车多49700某百货公司人多21100某电影院人多(不流动)8460街道南伞巷人多，车多，基本无绿化44050新街口人多，车多，绿化好24480太平路人较少，车多，绿化好7850西康路人少，车少，绿化好5530公园玄武湖水面公园，游人多6980和平公园街道公园，游人少4940灵谷寺森林公园，游人少1372机关市防疫站人少，绿化好3460植物园植物所人少，树木茂密1048第56页，共98页，2023年，2月20日，星期二第三节土壤污染生物监测第57页，共98页，2023年，2月20日，星期二一、土壤污染的植物监测土壤受到污染后，植物对污染物产生的反应主要表现为：叶片上出现伤斑；生理代谢异常，如蒸腾率降低、呼吸作用加强、生长发育受阻；植物化学成分改变等。土壤监测的指示植物有：小大蕨等可指示铜污染；细小糠穗、狐茅、紫狐茅、黄花草、酸模、长叶车前以及多种紫云英、紫堇、遏蓝菜等可指示锌污染；地衣可指示砷污染；酸性土壤指示植物：芒箕骨、映日红、铺地蜈蚣等；石灰性土壤指示植物：蜈蚣草、柏木等；碱性土壤指示植物：碱蓬、剪刀股等。在铜-钼的矿化作用的影响下，罂粟属植物华北的变化a正常的花b变化的花第58页，共98页，2023年，2月20日，星期二二、土壤污染的动物监测在重金属污染的土壤中动物种类、数量随环境污染程度的增加而逐渐减少，并且与重金属的浓度具有显著的负相关。通过对土壤动物群落结构、生态分布和污染指示种的系统研究，可监测土壤污染的程度。蚯蚓是土壤中生物量最大的动物类群之一。在污染土壤导致蚯蚓在密度和群落结构上发生明显的变化。研究表明，蚯蚓体内镉的浓度与土壤中的镉的浓度具有显著的相关性，对农药、铅等污染物也有较高的敏感性，因此，蚯蚓通常被视为土壤动物区系的代表类群而被用于指示、监测土壤污染。第59页，共98页，2023年，2月20日，星期二土壤原生动物可作为土壤污染的指示生物。线虫是土壤中最为丰富的无脊椎动物，在土壤生态系统腐屑食物网中占有重要地位。它具有形态的特殊性，食物的专一性，分离鉴定相对简单，以及对环境的各种变化包括污染的胁迫效应能做出比较迅速的反应等特点，可将线虫作为土壤污染效应研究的生物指标。甲螨是蜱螨类中的优势类群，在土壤中数量多、密度大、极易采得。当土壤环境发生变化时，它们的种类和数量会发生变化，可以利用甲螨类监测土壤污染。二、土壤污染的动物监测线虫甲螨第60页，共98页，2023年，2月20日，星期二三、土壤污染的微生物监测土壤是微生物生活最适宜的环境，土壤受到污染后，其中的微生物群落结构及其功能就会发生改变。通过测定污染物进入土壤前后的微生物种类、数量、生长状况及生理生化变化等特征就可监测土壤受污染的程度。大肠杆菌真菌-霉菌孢子芽孢菌第61页，共98页，2023年，2月20日，星期二居民区土壤的卫生评价之二居民区土壤的卫生评价之三

居民区土壤的卫生评价之一污染程度大肠菌群值/g产气荚膜杆菌值/g严重污染<0.001<0.0001中度污染0.01～0.0010.001～0.0001轻度污染1～0.010.1～0.001洁净>1.0>0.1指标相对洁净中度污染严重污染菌落总数/(MPN/g)1万数十万数百万大肠菌群值10.050.001～0.002土壤嗜热菌数粪便重度污染1×105～4×106粪便中度污染5×104～1×105粪便轻度污染1×103～5×104洁净1×102～1×103第62页，共98页，2023年，2月20日，星期二第四节生物污染监测第63页，共98页，2023年，2月20日，星期二生物污染监测就是应用各种检测手段测定生物体内的有害物质，及时掌握被污染的程度，以便采取措施，改善生物生存环境，保证生物食品的安全。

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

第64页，共98页，2023年，2月20日，星期二一、生物对污染物的吸收及在体内分布

污染物进入生物体内的途径主要有表面粘附（附着）、生物吸收和生物积累三种形式。(一)表面附着表面附着是指污染物附着在生物体表面的现象。(二)生物吸收大气、水体和土壤中的污染物，可经生物体各器官的主动吸收和被动吸收进入生物体。(三)生物积累污染物可以通过生物代谢进入微生物体内而被浓缩；还可以通过生物的食物链进行传递和富集。第65页，共98页，2023年，2月20日，星期二(一)植物对污染物的吸收及在体内分布空气中的气态和颗粒态的污染物主要通过粘附、叶片气孔或茎部皮孔侵入方式进入植物体内。

气态污染物如氟化物，主要通过植物叶面上的气孔进入叶肉组织，使叶尖和叶缘组织坏死。土壤或水体中的污染物主要通过植物的根系吸收进入植物体内，其吸收量与污染物的含量、土壤类型及植物品种等因素有关。

氟化物、农药等

污染物

植物对气态污染物的吸收植物从土壤或水体中吸收污染物第66页，共98页，2023年，2月20日，星期二1.在植物体内的分布分布规律与吸收途径、植物品种、污染物性质及其作用时间等有关。(1)从土壤和水中吸收的污染物，在植物体内分布的一般规律为：根＞茎＞叶＞穗＞壳＞种子；(2)从空气中吸收污染物的植物，一般叶部残留量最大；

(3)植物体内污染物的残留情况也与污染区的性质及残留部位有关。

第67页，共98页，2023年，2月20日，星期二氟污染区蔬菜不同部位的含氟量（μg/g）品种叶片根茎果实番茄茄子黄瓜菠032.031.050.018.719.59.0—7.32.53.83.6—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（%）PP′-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桔子9698854215农药糠/%米/%农药糠/%米/%p,p´-DDTγ—六六六马拉硫磷704087306013苯硫磷乙拌磷倍硫磷80659420356农药在稻谷中的蓄积情况第68页，共98页，2023年，2月20日，星期二（二）动物对污染物的吸收及在体内分布污染物一般通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入动物体内;空气中的气态污染物、粉尘从鼻、咽、腔进入气管，有的可到达肺部；水和土壤中的污染物质主要通过饮用水和食物摄入，经消化道被吸收;脂溶性污染物质通过皮肤吸收后进入动物肌体。

呼吸道消化道皮肤吸收动物对污染物的吸收方式第69页，共98页，2023年，2月20日，星期二污染物在动物体内分布规律大体有以下五种分布规律：(1)能溶解于体液的物质，如钠、钾、锂、氟、氯、溴等离子，在体内分布比较均匀。(2)镧、锑、钍等三价和四价阳离子，水解后生成胶体，主要蓄积于肝或其他网状内皮系统。(3)与骨骼亲和性较强的物质，如铅、钙、钡、锶、镭、铍等二价阳离子在骨骼中含量较高。(4)对某一种器官具有特殊亲和性的物质，则在该种器官中蓄积较多。如碘对甲状腺，汞、铀对肾脏有特殊亲和性。(5)脂溶性物质，如有机氯化合物（六六六、DDT等），易蓄积于动物体内的脂肪中。第70页，共98页，2023年，2月20日，星期二二、生物样品的采集和制备1.植物样品的采集(1)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。(2)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代表性的植株。(一)植物样品的采集和制备第71页，共98页，2023年，2月20日，星期二(3)采样方法：在每个采样小区内的采样点上分别采集5～10处植株的根、茎、叶、果实等，将同部位样混合，组成一个混合样；采集样品量要能满足需要，一般经制备后，至少有20～50g干重样品。(4)样品的保存：样品带回实验室后，如测定新鲜样品，应立即处理和分析。当天不能分析完的样品，暂时放于冰箱中保存，其保存时间的长短，视污染物的性质及在生物体内的转化特点和分析测定要求而定。如果测定干样品，则将鲜样放在干燥通风处晾干或于鼓风干燥箱中烘干。第72页，共98页，2023年，2月20日，星期二2.植物样品的制备(1)鲜样的制备：测定植物内容易挥发、转化或降解的污染物质、营养成分，以及多汁的瓜、果、蔬菜样品，应制备成新鲜样品。样品洗净→晾干或拭干→捣碎机捣碎制浆或研体研磨

(2)干样的制备：分析稳定的污染物，一般用风干样品

风干或烘干→磨碎→过筛→保存3.分析结果表示方法常以干重为基础表示（mg/kg），但含水量高的蔬菜、水果等，以鲜重表示计算结果为好。

第73页，共98页，2023年，2月20日，星期二(二)动物样品的采集和制备动物的尿液、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。

尿液中的排泄物一般早晨浓度较高，测定结果为收集时间内尿液中污染物的平均含量。

血液中有害物质的浓度可反映近期接触污染物质的水平，并与其吸收量呈正相关。

蓄积在毛发和指甲中的污染物质（如砷、锰、有机汞等）残留时间较长，即使已脱离与污染物接触或停止摄入污染食物，血液和尿液中污染物含量已下降，而毛发或指甲中仍容易检出。第74页，共98页，2023年，2月20日，星期二4．组织和脏器采用动物的组织和脏器作为检验样品，采集组织和脏器样品后，应放在组织捣碎机中捣碎、混匀，制成浆状鲜样备用。5．水产食品水产品如鱼、虾、贝类等是人们常吃的食物，其中的污染物可通过食物链进入人体，对人体产生不良影响。样品从监测区域内水产品产地或最初集中地采集。所采品种尽可能齐全，以较客观地反映水产食品的被污染水平。从对人体的直接影响考虑，一般只取水产品的可食部分进行检测。第75页，共98页，2023年，2月20日，星期二三、生物样品的预处理(一)消解和灰化湿法消解干法灰化提取方法分离方法液-液萃取法蒸馏法层析法：磺化法和皂化法气提法和液上空间法低温冷冻法振荡浸取法组织捣碎提取法脂肪提取器提取直接球磨提取法(二)提取、分离和浓缩(三)浓缩方法蒸馏法或减压蒸馏法K-D浓缩器浓缩法蒸发法等

常用方法包括样品的分解和各种分离富集方法。第76页，共98页，2023年，2月20日，星期二

高频电场激发灰化装置示意图

氧瓶燃烧灰化装置示意图第77页，共98页，2023年，2月20日，星期二索式提取器示意图

实验室用搅拌球磨机实物照片第78页，共98页，2023年，2月20日，星期二四、污染物的测定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、质谱法和联机法等。(一)粮食作物中有害金属元素测定---湿法消解或干法灰化-----原子吸收光谱法或分光光度法(二)水果、蔬菜和谷类中有机磷农药测定---萃取、浓缩--火焰光度检测器(三)鱼组织中有机汞和无机汞测定---巯基棉富集-冷原子吸收法或气相色谱法测定甲基汞第79页，共98页，2023年，2月20日，星期二第六节生态监测第80页，共98页，2023年，2月20日，星期二生态监测是一种综合技术，是通过地面固定的监测站或流动观察队、航天摄影及太空轨道卫星获取包括环境、生物、经济和社会等多方面数据的技术。

生态监测就是运用可比的方法，在时间或空间对一定区域范围内的生态系统或生态组合体的类型、结构和功能及其组成要素进行系统的测定和观察的过程。生态监测是一种涉及学科多、综合性强和更复杂的监测技术。一、生态监测的定义第81页，共98页，2023年，2月20日，星期二生态监测不同于环境监测。生态监测是指预先制定的计划和用可比的方法，在一个区域范围内对各生态系统变化情况以及每个生态系统内一个或多个环境要素或指标进行连续观测的过程。生态监测是一个动态的连续观察、测试的过程，少则一个或几个生态变化周期，多则几十个、几百个生态变化周期。在时空上少则几年，多则几十年或更长一段时间。第82页，共98页，2023年，2月20日，星期二二、生态监测的类型及内容宏观生态监测是对区域范围内生态系统的组合方式、镶嵌特征、动态变化和空间分布格局等及其在人类活动影响下的变化进行观察和测定。宏观监测的地域等级至少应在区域生态范围之内，最大可扩展到全球一级。其监测手段主要依赖于遥感技术和地理信息系统。(一)宏观生态监测

第83页，共98页，2023年，2月20日，星期二微观生态监测是用物理、化学和生物方法对某一特定生态系统或生态系统聚合体的结构和功能特征及其在人类活动影响下的变化进行监测。这项工作要以大量的野外生态监测站为基础，每个监测站的地域等级最大可包括由几个生态系统组成的景观生态区，最小也应代表单一的生态类型。按照微观生态监测内容，可分为：

1.干扰性生态监测

2.污染性生态监测

3.治理性生态监测(二)微观生态监测第84页，共98页，2023年，2月20日，星期二三、生态监测的任务和特点对生态系统现状以及因人类活动所引起的重要生态问题进行动态监测；对人类的资源开发和环境污染物对生态系统的组成、结构和功能的影响进行监测,从而寻求符合我国国情的资源开发治理模式及途径；对破坏的生态系统在人类的治理过程中生态平衡恢复过程的监测；通过监测数据的集积，研究各种生态问题的变化规律及发展趋势，建立数学模型，为预测预报和影响评价打下基础；为政府部门制定有关环境法规，进行有关决策提供科学依据；支持国际上一些重要的生态研究及监测计划，加入国际生态监测网络。(一)生态监测的任务第85页，共98页，2023年，2月20日，星期二(二)生态监测的特点综合性长期性复杂性分散性(三)生态监测的发展及我国生态监测现状第86页，共98页，2023年，2月20日，星期二(1)全球气候变暖引起的生态系统或动植物区系位移；(2)珍稀、濒危动植物种的分布及其栖息地；(3)水土流失面积及其时空分布和对环境影响；(4)沙漠化面积及其时空分布和对环境影响；(5)草场沙化退化面积及其时空分布和对环境影响；(6)人类活动对陆地生态系统（森林、草原、农田、荒漠等）结构和功能的影响；(7)水环境污染对水体生态系统（湖泊、水库、河流和海洋等）结构和功能的影响；(8)主要环境污染物（农药、化肥、有机污染物和重金属）在土壤-植物-水体系统中的迁移和转化；(9)水土流失地、沙漠化地及草原退化地优化治理模式的生态平衡恢复过程；(10)各生态系统中微量气体的释放通量与吸收情况。我国优先监测的生态项目第87页，共98页，2023年，2月20日，星期二三、生态监测方案及技术路线专家论证资源、生态与环境问题的提出生态监测台、站的选址监测内容与方法的确定生态系统要素及监测指标的选择与确定宏观监测微观监测空间信息属性信息数据的检验与修正，质量与精度的控制空间信息与属性信息的空间联系，建立数据库信息或数据输出信息的利用：针对提出的生态问题，进行统计分析、建立模型、动态模拟、预测预报、各种评价、制订规划和政策计算机支持生态监测方案制订及实施程序第88页，共98页，2023年，2月20日，星期二(二)生态监测平台和生态监测站生态监测平台是宏观生态监测的工作基础，它以遥感技术作支持，并具备容量足够大的计算机和宇航信息处理装置。生态监测站是微观生态监测工作的基础，它以完整的室内外分析、观测仪器作支持，并具备计算机等信息处理系统。热岛现象研究遥感图

地球遥感图第89页，共98页，2023年，2月20日，星期二(三)生态监测频率一般全国范围的生态环境质量监测和评价应1～2年进行一次；重点区域的生态环境质量监测每年1～2次；专项目的的监测，如监测沙尘天气和近岸海域的赤潮监测要每天一次或每天数次，甚至采取连续自动监测的方式。第90页，共98页，2023年，2月20日，星期二四、生态监测指标体系(一)生态监测指标确定原则①应充分考虑指标的代表性、综合性及可操作性；②同种生态系统的监测必须按统一的指标体系进行；③各监测站可依监测项目的特殊性增加特定指标；④指标体系应能反映生态系统的各个层次和主要的生态环境问题，并应以结构和功能指标为主；⑤宏观监测可选定相应的数量指标和强度指标。微观生态监测指标应包括生态系统的各个组分。

生态监测指标体系主要指一系列能敏感清晰反映生态系统基本特征及生态环境变化趋势的并相互印证的项目。第91页，共98页，2023年，2月20日，星期二

(二)生态监测指标及其质量评价1、宏观生态监测指标的选择一级指标应选为：优劣度、稳定度或脆弱度；二级指标应选为：植被覆盖指数、生物丰度指数、土地退化指数、污染负荷指数、水网密度指数等。级别优良一般较差差指数EI≥7555≤EI＜7535≤EI＜5520≤EI＜35EI＜20状态植被覆盖度高，生物多样性丰富，生态系统稳定，最适合人类生存。植被覆盖度较高，生物多样性较丰富，基本适合人类生存。植