环境监测第六章

第六章环境污染生物监测目前在环境监测中，一般采用各种仪器和化学分析手段．对污染物的种类和浓度可以比较快速而灵敏地分析测定出来，其中某些常规检验已经能够连续监测。但大部分测定项目或参数还需定期采样。因而只反映采样瞬时的污染物浓度，不能反映环境已经发生的变化。环境监测中理化监测的不足：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，从生物学的角度，为环境质量的监测和评价提供依据，称为生物监测。生物监测方法：

1.生态（群落生态和个体生态

）监测

2.生物测试(毒性测定、致突变测定)

3.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监测的定义和方法生物监测的特点富集性

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DDT农药:水中浓度为0.000003mg／L浮游生物（富集7.3万倍）小鱼(富集14.3万倍)

大鱼

（富集858万倍）

人食用这些水中生物后富集1000万倍。

长期性

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，能把一定时问内环境变化情况反映出来。综合性人类生产、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，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。以上过程，只有通过生物监测手段，通过食物链放大了的各营养级进行分析，才能对水体进行全面评价。第二节空气污染生物监测

第三节生物污染监测第一节水环境污染生物监测对水环境进行生物监测的主要目的: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。第一节水环境污染生物监测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。生物监测主要方法一、生物群落监测方法二、生物测试法三、细菌学检验法一、利用植物监测在生物体系中，植物更易遭受大气污染的伤害，其原因为:植物能以庞大的叶面积与空气接触，进行活跃的气体交换;植物缺乏动物的循环系统来缓冲外界的影响;植物固定生长的特点使其无法避开污染物的伤害。正因为植物对大气污染的反应敏感性强，大气污染的生物监测主要是利用植物进行监测。第二节空气污染生物监测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。（一）指示植物及其受害症状对大气污染反应灵敏，用以指示和反映大气污染状况的植物，称为大气污染的指示植物。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。这些症状虽然随污染物的种类、浓度以及受害植物的品种、曝露时间不同而有差异，但具有某些共同特点，如叶绿素被破坏、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。

二氧化硫指示植物堇菜苔藓白蜡树云杉地衣棉花白杨图6.3部分二氧化硫指示植物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图6.4O3的指示植物雪松葡萄金钱草杏树慈竹郁金香图6.5氟化物的指示植物氟化物指示植物乙烯的指示植物万寿菊皂荚树黄瓜番茄兰花图6.6乙烯的指示植物氮氧化物指示植物向日葵菠菜秋海棠番茄烟草图6.7氮氧化物指示植物（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。图6.8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2、植物群落监测法

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。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部分受害症状时，则表明已造成严重污染。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表6.3排放SO2的某化工厂附近植物群落受害情况二、利用动物监测（一）利用动物个体的异常反应

对矿井内瓦斯毒气敏感的动物

金丝雀金翅雀

鸡老鼠图6.9对矿井内瓦斯毒气敏感的动物对SO2敏感的动物敏感性水平：本鸟最高俺狗狗第二耐受力最好的当属我们家禽了金丝雀狗家禽图6.10对SO2敏感的动物（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

图6.11大型哺乳动物、鸟类不堪忍受空气污染而迁往别处不易直接接触污染物的潜叶性昆虫、虫瘿昆虫、体表有蜡质的蚧类增加，图6.12为部分该类昆虫。潜叶蛾

瘿蚊

红蜡蚧

图6.12部分昆虫和蚧类三、利用微生物监测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。室内空气微生物监测：某医院的空气微生物监测163份标本，合格88份，合格率仅54％；表明空气微生物的污染与医院感染密切相关，加强消毒隔离措施、合理使用抗生素，控制医院感染是十分重要的。室外空气微生物监测：辽宁省某市空气中微生物区系分布与环境质量关系研究表明：空气中微生物的数量随着人群和车辆流动的增加而增多，繁华的中街微生物数量最多，其次是交通路口，居民小区；郊区某公园和农村空气中细菌最少。2001和2002年山东省某海滨城市空气微生物监测发现：该市空气微生物检出率高，空气处于微生物中度污染状态。其中东部、居住区空气污染较重，南部、西部和风景游览区空气污染较轻。滨海区空气陆源细菌少于内陆区，真菌却较多。滨海与内陆区空气微生物含量相近，滨海区空气陆源微生物增多，意味两区空气污染有趋同现象。第三节生物污染监测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，以便及时掌握被污染的程度。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)植物对污染物的吸收

及在体内分布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；植物通过根系从土壤或水体中吸收水溶态污染物。

氟化物、农药等

污染物

图6.13植物对气态污染物的吸收图6.14植物从土壤或水体中吸收污染物植物内污染物的分布见表6.4和表6.5。植株部位放射性计数/(脉冲·min-1·g干样-1)含镉量/(μg·g干样-1)分配百分数/%不同部位合计地上部位叶、叶鞘茎杆穗轴穗壳糙米1483754437350.671.700.200.160.153.59.01.10.80.815.2根系部分354016.1284.484.8表6.4成熟期水稻各部位中的含镉量

品种叶片根茎果实番茄茄子黄瓜菜豆菠菜青萝卜胡萝卜14910711016457.034.063.032.031.050.0—18.73.82.419.59.0—33.07.3——2.53.83.617.0———表6.5氟污染区蔬菜不同部位的含氟量单位：μg/g

（二）动物对污染物的吸收及在体内分布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;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图6.15动物对污染物的吸收方式二、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

(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。图6.16采样点布设方法2.植物样品的制备(1)鲜样的制备：样品洗净→晾干或拭干→捣碎机捣碎制浆→研磨(2)干样的制备：风干、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。

(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。三、生物样品的预处理(一)消解和灰化湿法消解灰化法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K-D浓缩器蒸发法等

图6.17高频电场激发灰化装置示意图图6.18氧瓶燃烧灰化装置示意图图6.19索式提取器示意图图6.20实验室用搅拌球磨机实物照片四、污染物的测定测定方