PFU微型生物群落监测法

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 环境污染生物监测,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。但大局部测定工程或参数还需定期采样。因而只反映采样瞬时的污染物浓度一种或一类，不能反映多种污染物共同作用的综合结果。,生物监测结果可反映污染因素对人和生物的危害及对环境的综合效应,环境监测中理化监测的缺乏：,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响来量度环境污染程度的方法称为生物监测。,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,长期性 污染物的含量和其它环境条件转变的强度大小，是随时间而变化的。理化监测只能代表取样期间的概况。而生活于确定区域内的生物，能把确定时间内环境变化状况反映出来。,以上过程，只有通过生物监测手段，通过食物链放大了的各养分级进展分析，才能对水体进展全面评价。,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0.000003mgL,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。,综合性,人类生产、生活所产生的污染物，成份极其简洁。理化监测只能获得各种成份的类别和含量，但不能准确说明对生物有机体的影响。而生物是承受综合作用，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，能说明整个环境的状况。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。,生物监测的特点,其次节 空气污染生物监测,第三节 生物污染监测,第四节 生态监测,第一节 水环境污染生物监测,对水环境进展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，为制定把握污染措施，使水环境生态系统保持平衡供给依据。,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全都 考虑水环境的整体性、监测工作连续性和经济性,河流：依据长度，至少设上比照、中污染、下游观看三个断面；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,生物群落监测中的对象：,水污染指示生物,能对水体中污染物,产生各种定性、定,量反响的生物,一、生物群落监测方法,未受污染的环境水体中生活着多种多样的水生生物，当水体受到污染后，水生生物的群落构造和个体数量就会发生变化，使自然生态平衡系统被破坏，最终结果是：敏感生物消亡，抗性生物旺盛生长，群落构造单一，这是生物群落监测法的理论依据。,浮游生物,着生生物附着于长期浸没水中的各种基质外表上的有机体群落。,底栖动物栖息在水体底部淤泥内、石块或砾石外表及其间隙中的肉眼可见的水生无脊椎动物。,鱼类,微生物,浮游动物原生动物、轮虫、枝角类和桡足类,浮游植物,藻类,一生物指数监测法贝克生物指数、贝克-津田生物指数、生物种类多样性指数、硅藻生物指数,二污水生物系统法,三 PFU微型生物群落监测法简称PFU法,生物群落监测方法,一生物指数监测法,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。,贝克生物指数：从采样点采到的底栖大型无脊椎动物,当BI10时，为清洁水域；BI为16时，为中等污染水域；BI=0时，为严峻污染水域。,2.贝克津田生物指数：全部拟评价或监测的河段各种底栖大型无脊椎动物,当BI20，为清洁水区；10BI20，为轻度污染水区；6BI10，为中等污染水区；0BI6，为严峻污染水区。,1.贝克生物指数和贝克-津田生物指数,3.生物种类多样性指数,式中：种类多样性指数；N单位面积样品中收集到的各类动物的总个数；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。,动物种类越多，指数越大，水质越好；反之，种类越,少，指数越小，水体污染越严峻。威尔姆对美国十几条河,流进展了调查，总结出指数与水样污染程度的关系如下：值1.0：严峻污染;值1.03.0：中等污染；,值3.0：清洁,4.硅藻生物指数,硅藻指数=,式中：A不耐污染藻类的种类数；B广谱性藻类的种类数；C仅在污染水域才消逝的藻类种类数。,硅藻指数050为多污带；硅藻指数50100为,-中污带；硅藻指数100150为-中污带；硅藻,指数150200为轻污带。,二污水生物系统法,将受有机物污染的河流依据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、-中污带段、-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。依据这些特征进展推断。,表6.2为污水系统的局部生物学、化学特征。,项目,多污带,-中污带,-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Fe,2,O,3,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,表6.2 污水系统的局部生物学、化学特征,三PFU微型生物群落监测法,PFU法是以聚氨酯泡沫塑料块PFU作为人工基质沉入水体中，经确定时间后，水体中大局部微型生物种类均可群集到PFU内，到达种数平衡，通过观看和测定该群落构造与功能的各种参数来评价水质状况。,依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；采样完毕后，带回试验室，把PFU中的水全部挤于烧杯内，用显微镜进展微型生物种类观看和活体计数。,利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生的反响或生理机能的变化，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。,二、生物测试法,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,一水生生物毒性试验,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,图6.1 可用于水生生物毒性试验的局部鱼类和藻类,二发光细菌法,发光细菌是一类能自发发光的细菌，其发光机制是由于菌体内有一种荧光素酶，通过酶催化不饱和脂肪酸反响，而向外界辐射蓝绿色的荧光，发光光谱范围在435630nm，有单一最大放射峰(max=475nm).,它是生物自身的正常生理代谢过程.由于发光细菌有易培育、增殖速度快、发光易受外界环境的影响且反响快速、灵敏等特点。近年来国内外较多地将发光细应用于环境监测，Beckman公司依据发光细菌的发光原理,已推出用于环境监测的生物毒性检测仪Microtox。,当发光细菌与水样毒性组分接触时，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。在确定毒物浓度范围内，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。,1.水生植物生产力的测定,水生植物中叶绿素含量、光合作用力气、固氮力气等指标的变化。,2.致诱变物质监测,其检测方法有：,微核测定,艾姆斯Ames试验,染色体畸变试验,三其他生物测试法,三、细菌学检验法,1.卫生学质量的推断,在实际工作中，常常以检验细菌总数，特殊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，来间接推断水的卫生学质量。,2.利用细菌的新陈代谢力气检测废水毒性：,利用细菌的活动力气,利用细菌生长抑制试验,利用细菌的呼吸代谢检测,其次节 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响，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、利用植物监测,在生物体系中，植物更易患病大气污染的损害，其缘由为:植物能以浩大的叶面积与空气接触，进展活泼的气体交换;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损害。,由于植物对大气污染的反响敏感性强，加上本身位置的固定，便于监测与治理，大气污染的生物监测主要是利用植物进展监测。,一指示植物及其受害病症,指示植物：对大气污染反响灵敏，用以指示和反映大气污染状况的植物草本、木本、地衣、苔藓等。,受害病症：叶绿素被破坏、细胞组织脱水，进而发生叶面失去光泽，消逝不同颜色黄色、褐色或灰白色的斑点，叶片脱落，甚至全株枯死等特殊现象。,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 局部二氧化硫指示植物,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6.4 O,3,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，移至监测点观看它们的受害病症和程度。,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。假设敏感植物叶部消逝受害病症，说明空气已受到轻度污染；假设抗性中等的植物消逝局部受害病症，说明空气已受到中度污染；当抗性中等植物消逝明显受害病症，有些抗性强的植物也消逝局部受害病症时，则说明已造成严峻污染。,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,80100%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的某化工厂四周植物群落受害状况,二、利用动物监测,一利用动物个体的特殊反响,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SO,2,敏感的,动物,敏感性水平：,本鸟最高,俺狗狗其次,耐受力最好的当属我们家禽了,金丝雀,狗,家禽,图6.10 对SO,2,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,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把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；说明空气微生物的污染与医院感染亲切相关，加强消毒隔离措施、合理使用抗生素，把握医院感染是特殊重要的。,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争论说明：空气中微生物的数量随着人群和车辆流淌的增加而增多，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。,2023和2023年