第4章 環(huán)境質量與污染生物監(jiān)測,環(huán)境質量 環(huán)境監(jiān)測：儀器、化學分析監(jiān)測；生物監(jiān)測 生物監(jiān)測,引言！,它包括物理的、化學的和生物的質量，又可具體劃分為大氣環(huán)境質量、水環(huán)境質量、土壤環(huán)境質量、生物環(huán)境質量等,利用生物對環(huán)境毒物、污染物的反應變化及變化程度去監(jiān)測評價環(huán)境質量的變化、受污染程度,第 一節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,第二節(jié) 水環(huán)境污染生物監(jiān)測,主要內容,第4章 環(huán)境質量與污染生物監(jiān)測,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,大氣污染的生物監(jiān)測是利用生物對大氣中的污染物的反應，監(jiān)測有害氣體的成分和含量，以了解大氣的環(huán)境質量水平。,利用植物監(jiān)測 利用動物監(jiān)測 利用微生物監(jiān)測,（一）植物監(jiān)測依據/原因,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,植物能以龐大的葉面積與空氣接觸，進行活躍的氣體交換; 植物缺乏動物的循環(huán)系統來緩沖外界的影響; 植物固定生長的特點使其無法避開污染物的傷害。,一、植物監(jiān)測植物的選擇,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,在受到污染物的侵襲后有明顯的顯示：如明顯的傷害癥狀、生長和形態(tài)的變化、果實或種子的變化以及生產力或產量的變化等 一般選擇： 一年生草本植物、多年生木本植物以及地衣、苔蘚等 主要是樹木、農作物、蔬菜及野生草本植物,二氧化硫指示植物,苔蘚,白蠟樹,云杉,地衣,棉花,白楊,圖1 部分二氧化硫指示植物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,光化學氧化物指示植物,矮牽牛花,葡萄,菠菜,黃瓜,馬鈴薯,洋蔥,圖2 O3的指示植物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,雪松,葡萄,金錢草,杏樹,慈竹,郁金香,圖3 氟化物的指示植物,氟化物指示植物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,乙烯的指示植物,萬壽菊,皂莢樹,黃瓜,番茄,蘭花,圖4 乙烯的指示植物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,氮氧化物指示植物,向日葵,菠菜,秋海棠,番茄,煙草,圖5 氮氧化物指示植物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,二、植物監(jiān)測方法,1、現場調查法 2、現場盆栽定點監(jiān)測法 3、污染指數法,二、植物監(jiān)測方法,1、現場調查法 1）植物癥狀的觀察 2）地衣、苔蘚觀察 3）植物群落調查,二、植物監(jiān)測方法,1）植物癥狀的觀察 植物的受害癥狀共同特點： 葉綠素被破壞 葉細胞組織脫水 葉面失去光澤、出現不同顏色,二、植物監(jiān)測方法,2）地衣苔蘚觀察 在大氣污染區(qū)域調查苔蘚植物和地衣的種類、數量分布的變化、頻度、蓋度及其受害癥狀做出判斷； 在工業(yè)城市中，通常距市中心越近，地衣的種類越少； 重污染區(qū)內一般僅有少數殼狀地衣分布； 隨污染程度的減輕，出現枝狀地衣； 在輕污染區(qū)，葉狀地衣最多 當SO2年均濃度在0.015-0.105mg/m3時就可使當地地衣絕跡，達到0.017mg/m3時，大多數苔蘚植物不能生存,二、植物監(jiān)測方法,3）植物群落監(jiān)測法 監(jiān)測各種植物（敏感性不同）的受害癥狀和受害程度、分析植物群落中各種植物的反應： 敏感植物出現受害癥狀 輕度污染 抗性中等的植物出現部分受害癥狀 中度污染 抗性中等的植物出現明顯受害癥狀，抗性較強的植物出現部分受害癥狀 嚴重污染,實例：某化工廠3050m范圍內植物受害情況說明及分析,情況分析： 根據植物葉片出現的癥狀特點（傷斑出現葉脈間），表明該廠附近的大氣已被SO2污染。,此外，剖析樹木年輪可以了解所在地區(qū)大氣污染的歷史： 在氣候正常、未曾遭污染的年份，樹木年輪寬，木質相對密度大； 在大氣污染嚴重或氣候條件惡劣的年份，樹木年輪窄，木質相對密度小,二、植物監(jiān)測方法,二、植物監(jiān)測方法,2、盆栽法 3、污染指數法,(二)利用動物監(jiān)測,一、利用動物個體的異常反應,對礦井內瓦斯毒氣敏感的動物,金絲雀,金翅雀,雞,老鼠,圖 對礦井內瓦斯毒氣敏感的動物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,對SO2敏感的動物,敏感性水平：,本鳥最高,俺狗狗第二,耐受力最好的當屬我們家禽了,金絲雀,狗,家禽,圖5 對SO2敏感的動物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,二、利用動物種群數量的變化,受不了啦，快跑吧！,大型哺乳動物、鳥類、昆蟲等遷移,圖6 大型哺乳動物、鳥類不堪忍受空氣污染而遷往別處,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,（三）利用微生物監(jiān)測,空氣微生物是空氣污染的重要因子，它與氣溶膠、顆粒物等媒體一起散布并污染環(huán)境、左右疾病發(fā)生與傳播，監(jiān)測空氣微生物狀況是掌握其活動和作用的必要前提。 室內空氣微生物監(jiān)測：,某醫(yī)院的空氣微生物監(jiān)測163份標本，合格88份，合格率僅54；表明空氣微生物的污染與醫(yī)院感染密切相關，加強消毒隔離措施、合理使用抗生素，控制醫(yī)院感染是十分重要的。,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,空氣污染的微生物學評價指標 細菌總數 鏈球菌總數 測定方法（146頁） 沉降平皿法 撞擊平皿法 吸收管法 濾膜法,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,（三）利用微生物監(jiān)測,平皿落菌法：將營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基融化倒人d90mm無菌平皿中制成平板。將它放在待測點(通常設5個測點)，打開皿蓋暴露于空氣510min，以待空氣微生物降落在平板表面上，蓋好皿蓋，置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1-3d后取出計菌落數，即為落菌數。,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,（三）利用微生物監(jiān)測,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,撞擊法檢測空氣中微生物數量,撞擊法檢測空氣中微生物數量,培養(yǎng)前,培養(yǎng)后,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,（三）利用微生物監(jiān)測,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測,空氣中細菌總數是每m3空氣中各細菌的總數，一般認為超過500-1000個/m3以上時，作為空氣污染的指標,環(huán)境質量評價方法指南中住房空氣衛(wèi)生評價標準,對水環(huán)境進行生物監(jiān)測的主要目的: 了解污染對水生生物的危害狀況； 判別和測定水體污染的類型和程度 為制定控制污染措施，使水環(huán)境生態(tài)系統保持平衡提供依據。,第2節(jié) 水環(huán)境污染生物監(jiān)測,生物監(jiān)測主要方法,一、水污染的細菌學監(jiān)測（細菌總數、大腸桿菌） 二、生物群落監(jiān)測法,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測,一、細菌總數 平面皿法：是將定量水樣（原水樣或經一定稀釋后的水樣1mL）接種于牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基平板上，于37C培養(yǎng)24hr后觀察結果，計算細菌菌落數，最后算出原水樣每毫升的細菌總數。 具有相對的衛(wèi)生學意義，菌數越高，反映出水體受有機物污染或糞便污染越重，病原菌污染的可能性亦大。,（一）水質的細菌學檢驗,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測,二、大腸桿菌群的測定： 特征 定義：一群需氧或兼性厭氧性的G-無芽孢桿菌，能在37C 培養(yǎng)24h使乳糖發(fā)酵產酸產氣。包括了糞便內全部兼性需 氧性的G-桿菌，以大腸桿菌埃希氏菌屬為主，尚有 檸檬酸桿菌屬、腸桿菌屬、克雷伯氏菌屬等。 成人每日糞便中排出的菌數可達(5100)106個。,（一）水質的細菌學檢驗,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測,常用多管發(fā)酵法與濾膜法： 1、發(fā)酵法： 又稱多管發(fā)酵法或三步發(fā)酵法 1）初發(fā)酵（推測試驗）：將不同稀釋度的水樣，分別接種于含有乳糖等糖類的培養(yǎng)液中（3倍或1倍乳糖液），經37C培養(yǎng)24hr，觀察產酸產氣情況，以初步判斷是否有大腸菌群存在。,二、大腸桿菌群的測定：,（一）水質的細菌學檢驗,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測,2）平皿分離（證實試驗） 水中除大腸菌群外，尚有其它細菌可能引起糖類發(fā)酵，因此需要進一步證實。 將初發(fā)酵管中已發(fā)酵的菌液接種于伊紅美蘭培養(yǎng)基上，37C培養(yǎng)24hr， 根據菌落特征，挑取可能為大腸菌群的菌落制片，經革蘭氏染色，進一步證實是否為大腸菌群。,二、大腸桿菌群的測定：,（一）水質的細菌學檢驗,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測,3） 復發(fā)酵試驗（完成試驗）,將上述可能為大腸菌群的菌落再次轉接入1倍乳糖培養(yǎng)液中，經37C培養(yǎng)24hr，產酸產氣者即最后確證為存在大腸菌群。 產酸、產氣分別記為陽性反應，不產酸、產氣則記為陰性反應； 根據陽性管數量，查表求得水體大腸菌群的數量。,二、大腸桿菌群的測定：,（一）水質的細菌學檢驗,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測,2 濾膜法,發(fā)酵法全部檢測需要的時間較長，為縮短時間，可以采用濾膜法，其步驟為： 1）水樣過濾：選用具有微孔的濾膜，滅菌后通過抽濾一定量的待測水樣，將水中的細菌截留在無菌濾膜上； 2）培養(yǎng)：將濾膜有菌面朝上貼于特定的固體培養(yǎng)基平板上（伊紅美蘭培養(yǎng)基），經37C培養(yǎng)16hr18hr；,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測,（一）水質的細菌學檢驗,3）結果觀察： 培養(yǎng)16hr18hr后，挑選深紅色或紫紅色、不帶或帶有金屬光澤的菌落，進行革蘭氏染色觀察，確定大腸菌群細菌。 G- ：接入乳糖培養(yǎng)液中，復發(fā)酵； G+：陰性結果。 經染色證實為G-無芽孢桿菌者，再接入乳糖蛋白胨半固體培養(yǎng)基中，37C培養(yǎng)68hr，產氣者判定為大腸菌群陽性。,2 濾膜法,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測,（一）水質的細菌學檢驗,4）結果計算： 根據濾膜上證實的大腸菌群數及濾過水量，求出1L水中的大腸菌群數量。 計算公式： 總大腸菌群數 = 濾膜上的菌落數以2060個/片為適宜。 5）評價報告： 根據測定的數值寫出檢測水樣的細菌學檢測結果，予以評價。,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測,（一）水質的細菌學檢驗,濾膜法的優(yōu)點：,省時、省料、設備要求低； 可以采集較多的檢驗水樣。 局限性： 易受懸浮物干擾； 受其它細菌的干擾； 受水樣中毒物的干擾。,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測,（一）水質的細菌學檢驗,（二）浮游生物監(jiān)測,浮游植物：以單細胞、群體或絲狀體的形式出現 浮游動物：原生動物、輪蟲、枝角類 和橈足類等,浮游生物是指具有很少或沒有克服水流的能力、隨波逐流地生活于廣闊水域或大洋的微型水池生物,包括：,（二）浮游生物監(jiān)測,（一）采樣 （二）檢驗標本的制作 （三）富有生物的計數 （四）生物量的測定,（二）浮游生物監(jiān)測,采樣步驟,確定采樣地點、深度、頻率 標簽：日期，采樣點，研究水域、樣品類型，水深 記錄本：地點、深度、類型、時間、氣候條件、濁度、水溫等 固定方法： 浮游植物可用魯哥氏液、 5%福爾馬林，另防褪色可加1ml飽和硫酸銅/L樣品或避光保存 浮游動物可用70%乙醇、 5%福爾馬林、魯哥氏液；分析生物量的用5%福爾馬林。另加洗滌劑可防止結團 采樣量平行樣,（二）浮游生物監(jiān)測,教材 151,（二）浮游生物監(jiān)測,（二）、檢驗標本的制作 浮游植物的永久性濕封片：搖勻沉淀樣品，準確吸取0.1mL樣品至載玻片上，蓋上蓋玻片。用粘合劑圈封蓋玻片。對于半永久性封片，可在樣品中加入甘油。 浮游動物的封片：從樣品中吸取5mL樣品，視樣品濃度可作適當稀釋或濃縮。用聚乙烯乳酰酚制備半永久性浮游動物封片。,（二）浮游生物監(jiān)測,（三）、浮游生物的計數 總細胞數計數：費時、工作量大 自然單位或群單位：便于使用，但不準確 （樣品的處理可能將細胞從群體中驅散出來）,顯微鏡,（二）浮游生物監(jiān)測,（三）、浮游生物的計數 計數框 拉季(Lackey)微量(微斷面)計數法 濾膜計數,（二）浮游生物監(jiān)測,1、計數框,（二）浮游生物監(jiān)測,所計數的生物數,每毫升的生物數,一個長條的面積mm2,計數的長條的條數,蓋玻片的面積mm2,蓋玻片下面 樣品的體積，ml,移取0.1ml水樣至一載玻片上，用2222mm蓋玻片蓋 上，計數3-4個蓋玻片寬度和長度的生物,2、拉季(Lackey)微量計數法,（二）浮游生物監(jiān)測,3、濾膜計數 在200 x-450 x倍下檢查濃縮在濾膜上并在油中制片的樣品 選擇的放大倍數和顯微鏡視野大小應使數量最多的種類在顯微鏡檢查視野中出現70%-90% 使用部分或全部回普方格調節(jié)顯微鏡視野的大小 檢查30個隨機視野并記錄每一物種所出現的視野個數 確定出現的百分率和每個視野的密度(N)。以每毫升生物數M(個數mL)報告結果,過濾樣品 體積,每個濾膜 的視野數,稀釋系數,（二）浮游生物監(jiān)測,4、生物量的測定 葉綠素 生物體體積 重量法 ATP法 單位體積的生物個體數：不足以反映種群動力學、多樣性、生態(tài)系統結構 間接指標：總碳、氮、氧、氫、類酯、碳水化合物、磷、硅、幾丁質等,（二）浮游生物監(jiān)測,葉綠素 什么的指標？ 藻類生物量指標。估算藻類生物量時 可用葉綠素a含量乘以系數67,（二）浮游生物監(jiān)測,生物體體積 一種生物細胞的大小在不同水體里以及在不同 時間里都有顯著的不同對于每一個采樣時 間，每一種生物都要測量20個個體，取平均 值每一種的總生物體積是用平均細胞體積 乘以每毫升的細胞個數,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測,（二）浮游生物監(jiān)測,重量法 將100mg濕的濃縮樣品放入灼燒、稱重的清潔瓷坩堝里。在105下干燥24h。 缺點？ 易受淤泥與有機碎屑干擾,（二）浮游生物監(jiān)測,測哪種生物的？ 測定總的活浮游生物生物量的唯一手段 原因是生物種類不同其ATP與生物量的比率也不 同，但這個比率相當恒定估算生物量,ATP法,浮游生物生物 量mg干重/ L,ATP濃度ng/L,思考題,生物監(jiān)測與化學測試相比有哪些優(yōu)點？存在哪些不足？ 大氣污染的生物監(jiān)測方法有哪些？ 如何進行水環(huán)境的生物學評價？,討論課作業(yè),鎘對生物體的毒性效應及生物修復？（環(huán)科1班 ） 人工浮島技術及其在受污染水體修復中的應用？（環(huán)工1班 ） 養(yǎng)豬廢水處理技術與工藝？（環(huán)工 2班 ）,形式：分為三大組 匯報討論形式：ppt 試講 20min/組，討論20分鐘 匯報討論情況記入最終的期末考試成績 要求：每位同學最后寫成word文檔，上交作業(yè),第5次作業(yè)教材1，2，3,