《生物指示物》PPT课件.ppt

生物指示物/指示生物 Biological indicators,引 言,我们知道，生物（包括人）很大程度上受到环境理化因子的影响。有经验的生态学家可以通过未知环境中生物种类名单准确地指出土壤、大气、水、气候等因素的特征甚至地理位置。而且，多年来地理学家利用特异性指示植物物种和群落勘察地质组成和当地矿藏，这个过程称为地植物学勘探。通过理化因素对活生物体的影响可以对环境中现存物质及其存在水平给出明确的结论。例如，当植物生长的土壤中特定的矿质元素（无机营养）缺乏时，植物常出现典型和独特症状（缺素症）。,引言,在污染物和营养物质过量时生物体同样受到影响，这经常用于指示污染的性质和程度。这些效应类型可归纳为以下一些或全部内容：1.1生物群落中物种和/或优势种群发生改变；1.2生物群落物种多样性发生改变；1.3种群死亡率上升，尤其是卵和幼体阶段（早期发展阶段很敏感）；1.4个体生理和行为的改变；1.5个体形态和组织畸变；1.6个体组织中污染物或其代谢物的积累(Build-up)上述效应的研究促使生物调查/监视（Biological Surveillance）方法用于替代（或至少是补充）化学分析方法监测环境质量。在一段时间内同一环境中生物调查包括一系列相似的调查内容，因此是动态的。若生物调查具有特殊目的，如按规范规定的污染物，则称为生物监测（Biological monitoring/Biomonitoring）。,引言,借助于各种先进检测仪器和分析手段的理化监测方法，虽然能够精确测定环境污染物的瞬时浓度，但不能反映各种污染物联合作用于生物系统的长期影响。人为导致的受损环境中各种污染物同时存在并共同作用于生物系统。不同污染物之间或发生协同作用，或拮抗作用，如果不考虑污染物、环境因素和生物的综合作用，就不能真正反映环境质量的变化和生活在其中的生物状况，不能真正保证自然生态系统的健康运行。,引 言,利用生物指标对环境质量变化进行监测，由于生物接受的是各种环境因子与污染物的综合作用，因而反映的是各种影响因子对生物综合作用的结果，是对整个环境的生物学损伤后果的监测与评价。与理化监测方法相互补充，就能帮助人们及时获取有关环境 质量状况及其变化的综合信息，为环境控制管理提供依据。,引 言,生物监测比化学分析更具有优势。如大多数污染监测程序是建立在规定时间间隔内进行样品采集（定时采样），连续采样通常行不通并且很昂贵。这样，在常规化学采样方案中，尤其是在可变环境（如大气和河流）中采样间隔内任何一个污染高峰或低谷可能都检测不到（undetected）。相反,生物体在瞬时污染情况下可发生可测反应,在高污染水平反应更明显。它们还可以在污染物波动水平提供时间-综合（time-integrated）反应。依据选用生物寿命不同,这种反应可从几天（微生物）至几个月/几年间（大型植物、大型无脊椎动物和脊椎动物）变化。,引 言,许多污染物可在同一环境中出现，并且能够进行化学分析的单一污染物的数量是有限的。因为生物群落可对任何有害污染物产生反应，由于现存污染物水平的提高或新的/不期望污染物的出现而检测到的变化可以看作详细化学分析（detailed chemical analysis）的警告和预兆。而且，许多不能被检测到的污染物协同或拮抗效应在生物体上是可以检测到的。,1 生物监测,生物监测：利用生物分子、细胞、组织、器官、个体、种群和群落以及生态系统等层次上的变化对人为胁迫的生物学响应反应来阐明环境状况。即用生物作指标对环境质量变化进行指示，从生物学的角度对环境质量变化进行监测，为环境质量评价提供依据。,1 生物监测,利用生物对环境进行监测和预警历史悠久 古代帝王缮前令奴仆尝食 矿工下井前以绳缚鸡投井 利用金丝雀、老鼠监测地下矿区瓦斯含量20世纪初广泛应用于环境监测生物监测以环境污染物与生物之间的 浓度-反应关系为基础,1 生物监测,监测生物的选择应遵循的原则对人为胁迫敏感并具有特异性反应遗传稳定、对人为胁迫反应个体差异小、发育正常、健康易于繁殖和管理且常见（避免用珍惜濒危物种）尽量用既有监测又兼有其他功能的生物（经济或观赏）监测指标的选择应遵循的原则根据监测目的根据污染物的性质和毒理作用机制根据生物的特性,1 生物监测,生物监测的方法生态学方法 生理学方法毒理学和遗传毒理学方法生物化学成分分析方法,1 生物监测,生物预警和监测环境变化的机理人为胁迫下生物系统会对受损环境发生一些在自然条件下没有或罕见的生物反应，这种反应可以发生在生物系统的基因、细胞、组织、器官、个体、种群、群落及生态系统的各个层次。反应强度与环境受损程度存在着相关性，是利用生物对环境变化进行监测、预警的基础。个体水平的生物反应细胞及分子水平的生物反应细胞膜、生物酶、染色体结构变异、数目变异、DNA损伤、基因突变 组织、器官水平的生物反应植物叶片的各种伤斑/坏死、畸形,1 生物监测,生物预警和监测环境变化的机理种群及群落的生物反应种群中敏感个体死亡，种群死亡率上升、种群的躯体 生长率下降 群落物种组成和结构发生改变，优势种群发生改变、群落发生演替生态系统的响应生态系统结构趋于简单化、食物链不完整、食物网简化生态系统功能受损 脆弱生态系统、受损生态系统、退化生态系统,1 生物监测,生物对污染环境的监测和指示生物监测方法生物层次:生理生态、生物群落、遗传学、分子标记生物种类:植物监测、动物监测、微生物监测、（人类）环境介质:大气污染监测、水污染监测、土壤污染监测,1 生物监测,生物对污染环境的监测和指示形态结构监测应用最广泛、发展最成熟利用生物对大气污染进行监测动物生病、死亡、迁移植物叶片病变，植株生病、死亡微生物种类和数量的变化生理生化监测植物酶活（增加或减少）、胁迫代谢物（增多）、代谢（增加或减少）动物生理代谢指标（呼吸频率、呼吸代谢、摄食量、抗病力）、生化指标（血糖、酶活、代谢）微生物发光、畸变（PAHs对细菌）,1 生物监测,生物对污染环境的监测和指示体内污染物及其代谢产物监测地衣和苔藓植物高等植物叶片、树皮水生生物人体健康监测（血液、头发、尿液）,1 生物监测,生物对污染环境的监测和指示遗传毒理监测（染色体畸变和基因突变）体外基因突变试验：Ames试验、哺乳动物体细胞株突变 试验体内基因突变试验：显性致死突变试验（生殖细胞染色 体）、果蝇伴性隐性致死试验染色体畸变试验：体细胞、生殖细胞、体内、体外微核试验：动物细胞、植物细胞姐妹染色单体交换试验,1 生物监测,生物对污染环境的监测和指示分子标记DNA损伤试验:非程序性DNA修复试验、单细胞凝胶电泳（SCGE）DNA-加合物测定:免疫法、荧光法、32P-后标记法蛋白加合物:血红蛋白（Hb）-加合物（色谱-质谱法、免疫法）生物群落监测法付生植物群落监测法:地衣生长绘图法微生物监测法:大气污染微生物监测法、水污染的细菌学监测、微型生物群落监测法（如PFU法）底栖大型无脊椎动物监测法微宇宙法:标准化水生微宇宙（SAM）、土壤核心微宇宙（SCM）模拟农田生态系统,1 生物监测,生物监测环境预警中的应用环境预警建立在环境承载能力或环境容量基础上，通过一些重要的自然状态指标，对大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的环境进行实时监测，并及时提供环境危险信号的警示报告。由于环境承载能力的变化是多种因素相互作用的组合，其中的生物随环境变化具有很强的连续性、反应的综合性和敏感性，从而在环境预警中生物监测具有重要作用。某些生物对特定污染物极为敏感，甚至有时精密仪器也难检测的一些微量污染物就能对生物体产生严重伤害。有些生物具有很强的蓄积环境污染物能力，利用这些高敏感、高蓄积的的监测生物，能够及时检测出环境中存在的微量污染物，作为早期环境污染的报警器。,1 生物监测,生物监测环境预警中的应用水体污染的预警体系退化水体的生物监测自动报警系统是利用生物敏感性对污染源排放的废水和地表水的水质变化进行连续监测、传输和数据处理的一种监测系统。较早的生物预警：鱼 流水或废水 死亡率（数）/受害症状自动报警系统：监测生物的生理或行为参数 生物传感器陆地环境退化的预警体系陆地环境退化与否与地表植被的变化高度相关，分析监测植被的变化是有效开展陆地环境预警的手段。植被没有移动能力，最能真实地表现环境的变化，对环境质量的变化起到适时警报器的功能。遥感技术：草地遥感监测技术,1 生物监测,生物监测的局限性易受各种环境因素的影响-自然胁迫（叶斑）可能受到监测生物生长发育状况的影响费时且难确定环境污染物的实际浓度弥补配合理化监测监测生物规范化、监测条件标准化、浓度-反应曲线精确化、监测人员专业化,1生物监测,用活生物体进行污染物生物监测的方法很多。可大体划分为表1。不论选用哪种方法，采集具有代表性和有意义的生物样品是任何调查成功的关键。采样方法很多，一些容易产生误差，因此在利用所得数据进行解释和外推时必须将其考虑进去。考虑到时间、资金和人力等所选用的方法必须和规定的方法达到折衷（compromise）。采样方法的选择还受到采样要求的影响，还应该与不同操作者在不同时间和地点所测数据进行比较。,表1 生物监测的基本方法,2 监测群落结构,在实际情况下，单个物种的毒性试验常常不能真实反映群落和生态系统受污染胁迫的状况。从群落水平上测量胁迫反应能够在一定程度上克服由单个或少数几个物种的胁迫反应解释群落与生态系统效应所带来的困难。从20世纪50年代后期开始，许多学者提出了多种描述群落结构和组成变化的参数用于研究污染所引起的群落及生态系统效应。,2 监测群落结构,许多生物监测方法是基于污染导致的生物群落结构的变化。实际上，很难对整个群落进行操作。因此，通常是研究群落的一定区域，例如水生生态系统中的浮游植物或底栖生物和陆地生态系统中的大型无脊椎动物或大型植物。,2 监测群落结构,监测群落结构的方法是建立在生物群落中个体的出现-消失（presence-absence）和/或数值多度基础之上的。传统上采用多样性指数或相似性指数，很少采用物种多度模型。相对于任何污染物来说，除非有广泛的可利用的环境数据，否则运用这些方法观察到的变化具有主观性而缺乏客观性。近年来，更加复杂的多元分析技术比较客观地与影响因素（特殊污染物等）联系起来运用于监测中。然而，即使对非专业人士来讲，许多多样性指数和相似性指数应用起来很容易，并且是有成本效益的，因此，保证了它们在污染监测中继续占有一席之地。,2.1 多样性指数,多样性指数以单因素形式给出了特定环境中物种的多度，是群落内物种数及其多度的综合测度，用以描述群落的复杂度。在生态毒理学研究中常用于确定群落是否受到污染物的影响。可用于群落结构的3方面：物种数量/丰度各现存物种个体总数/多度不同物种个体分布均一性/均匀度一些常用的多样性指数及计算方法如表2：,表2 常用的多样性指数和相似性指数,2.2 相似性指数,相似性指数是将两个不同采样点物种多度进行比较，其中一个作为对照。相似性指数主要用于陆地环境，许多不同类型已经用于环境污染监测。一些常用的方法和计算见表2。,2.3 物种多度模型,这些模型的优点是集中在一系列已经记录的多度值范围内的所有多样性模型，而不是将所有信息浓缩成单一数值。尽管如此，在环境监测中还是处于次要地位。,2.4 多元分析,上述方法中有关影响因素的缺乏客观性以及利用多样性指数和相似性指数时信息的损失/降低（loss）是任何污染监测程序的致命缺点。尽管多元分析技术比较复杂，但在一定程度上可以克服上述缺点。通过不同方式聚类数据可以检测群落中不同地点的不连续性。这样，进行物种数据的数值分类（许多聚类分析方法中的一个）可将相同分类组分组成聚到一起。如果有适当的环境数据则可以将不同地点的污染水平区分出来。即使缺少客观的环境数据，至少也能推测并得出在进一步研究中可检测的假设。,2.4 多元分析,近年来，广泛应用于生物监测的一种分类方法是双向指示物种分析（TWINSPAN，Two-way indicator species analysis）。投影,3 指示生物法,生物指示物：利用特定个体指示物种或类群的出现或消失，即对环境中以某种方式检测到的污染物的敏感性和反应。利用出现/消失（定性）和/或相对/绝对数据（定量）、生理和形态变化来确定采样地区污染物的效应和分布。,3.1 生物指数(Biotic Indices),所用数据用来指个体指示物。某一采样点所有个体指示物的种类和数量发生的变化用恰当的数学公式加以表达，所求得的数值之和为生物指数，生物指数在同一地点表示污染状况有许多类型。,3.1生物指数(Biotic Indices),污水生物系统（Saprobic system）最早的生物指数是20世纪早期用于水生生态系统的污水生物系统（Saprobic system）。用于监测河流中的有机物。从一个主要的有机物排放点源开始沿着河流向下游可分为4个区域：3.1.1.1 多污带：极度污染3.1.1.2-中污带：严重污染3.1.1.3-中污带：中度污染3.1.1.4 寡污带：很轻或无污染最早的污水生物系统修订了若干次后产生了污水生物指数(S)（Saprobic or Saprobien index）。将指示生物的出现频率和生境喜好考虑进来后可得到各个的污水生物/腐生值（a saprobic value）。某一地点所有指示生物的腐生值之和除以它们出现频率之和即可得到该地点的污水生物指数/腐生指数。污水生物系统已经改进和重新定义。最新版本是用于德国水质评价的德国标准方法German Standard Method(DIN38410T.2)。污水生物系统提出以后其他的生物指数得到发展，主要是一些特定国家用于监测流水中有机物的效应。广泛应用于UK的两个生物指数是Trent生物指数 TBI（Trent Biotic Index）及其衍生指数Chandler Biotic Score(CBS)。,3.1生物指数(Biotic Indices),3.1.2 Trent生物指数（TBI）Trent生物指数最初是由Woodiwise(1964)用于评价英格兰Trent河时提出的，提出了6个无脊椎动物类群作为评价水质的指示生物，根据这6个无脊椎动物出现的顺序和种类数以及所获得的大型底栖无脊椎动物的类群总数划分指数值，并提出了划分标准，再依据指数值的大小进行水质评价。指数值越低，污染越严重；指数值越高，污染越轻。优点：只需要掌握所规定的关键生物即可，不需鉴定到种，可以简化鉴定的时间和精力；易于为非生物学工作者掌握；对中度污染的水质反映灵敏，适于对渔业水质的评价。缺点：软体动物未列入关键群，对轻度污染的水质反映不灵敏，指示水污染等级的指数范围太窄；用于其它河流时，因生物区系不同，需要加以修改；在调查时偶然出现的生物，能轻易改变调查地点的生物指数值，影响评价的准确性；对重金属等无机污染不能进行评价。,3.1生物指数(Biotic Indices),Chandler 记分系统(CBS)Chandler Biotic Score(CBS)最初是Chandler（1970）为苏格兰高地河流设计的，包括很多因子。根据大型无脊椎动物类群对水体污染的敏感性及各类群出现的多度分别记分。多度分为5级，每5个最小样本中有1-2个个体为出现；3-30个个体为少；31-50个为普遍；51-100个为多；100个以上为很多。对污染敏感性高，多度也高的类群记分高；耐污染，多度又高的类群记分少；无大型无脊椎动物时记为0。根据记分表计算出各个监测点的总分，对各点的污染状况进行评价：总分为0，表示严重污染；0-45为重污染；45-300为中度污染；300为轻度污染或未污染。,3.1生物指数(Biotic Indices),生物监测工作委员会记分Biological Monitoring Working Party(BMWP)Score在UK应用最普遍。标准方法：每一点取样，扰乱河床3分钟，用标准网采集所有大型无脊椎动物。所有采集到的种类鉴定到属，只适于宽泛应用、消除错误鉴定而不考虑丰度。每一属有一记分（表12.5），各个分数经概括形成BMWP值。另一因子，Average Score Per Taxon(ASPT)是由BMWP值/记分分类数值所得。与BMWP值不同，ASPT相对来说不依赖采集样品大小、季节以及采样方法。这些指数的缺点是应用于流水，有时甚至是应用于河流中特殊的生境如浅滩，流经粗糙卵石和砾石河床的快速流水。利用大型植物构建水质指数还存在强烈争议，尽管应用于不同的水环境类型（表12.6）。,3.1生物指数(Biotic Indices),水质指数Water Quality Index(WQI)在美国应用广泛，由国家卫生基金发展形成。这个并不是真正的生物指数，它是利用化学和物理参数（如温度和氨）以及细菌学数据进行计算。,3.1生物指数(Biotic Indices),3.1.6 大气净度指数法Index of Air Purity(IAP)在陆生生态系统中应用地衣的生物指数。计算公式：IAP=n1（Qf）/10 IAP：大气净度指数；n：一个地区附生植物地衣种的总数；Q：与这一地区地衣种类生活在一起的其他种类的平均数；f：一种附生地衣在一个监测点上的盖度或出现频率；10：为便于数据处理而缩小的倍数。生物指数低表示污染严重所有生物指数或记分系统都有局限性，应和其它数据（如化学和物理参数）结合使用。然而，计算比较简单并且通常需要少量的分类学知识即可应用。为环境质量问题提供了简单、易于理解的无专家参与即可进行决策的环境污染措施。,3.2 区域图绘制,指示生物的另一个用途是物种分布图的构建，提供污染物分布的指示信息，不是构建生物指数。地衣对许多大气污染物很敏感，尤其对SO2和氟化物更敏感。上百年来地衣群落在城市和工业区经常枯竭和缺乏，通过地衣在分布区的空间和时间变化可绘制出某一地方甚至国家级水平的一些大气污染物的浓度，这是可能的，因为在可容许范围内特定地衣物种的信息已经获得，尤其是SO2。地衣绘图是很好的技术，专家可从地衣分布获得大气污染物知识，对非专业人士来讲也能获得很多有用的信息（图12.3，表12.7）。维管束植物也用于通过绘图研究监测污染物。动物很少用，但螨类对SO2敏感，可放在监测点的容器中，几周后可得到直接由于SO2污染引起的死亡数。,3.3 形态学和组织学指示,植物的绝对和相对生长速率，湿/干重，根/芽和叶面积指数以及其他许多形态特征；动物的年龄/大小或重量比，繁殖率以及其他的非病理形态改变等均能提供指示和污染物胁迫形成是可测迹象。植物的可见伤害（褪绿、坏死等）一直用于评价环境污染，这些伤害首先在作物上发现（由于经济因素），近年来在酸雨监测中较为突出，尤其是中欧，在不同区域与酸沉降的影响相关。有时用感病植物来检测一些空气污染物。动物的溃疡，肿瘤，发炎，坏死，寄生感染等病症的出现有时与污染物有关。由于这些变化的诊断通常需要专业知识并且很难与正常发生的疾病相区分，因此，这些方法还未通过法规用于生物监测。,3.4 检测器与岗哨生物,检测器生物(Detector)是指对污染物有可测反应，对污染物的出现起到早期预警作用的特定的乡土种。选择特定物种时应十分注意，应当考虑其对污染物的敏感性、暴露于污染物的可能性、在群落中的位置、生态和地理分布以及多度等。岗哨生物(sentinel organisms)是特意引进环境中充当生物早期预警系或用来界定污染程度的敏感物种。如鱼警（fish alarms），污染敏感性鱼类的正常生理受到影响视为水质下降。被测生理参数包括呼吸和心跳速率，游泳运动等的变化。,3.5 比较法,在美国，评价某一水体的污染程度的方法正在规范化：首先将某一水体归入某一特定的生态型，利用已经建立的程序和相同类型的未受扰动（原始）水体进行生物比较。根据每一位点的计量值的总数来确定所有位点的百分比相似值。高百分比（如90%或更高）则表示是相对无污染位点，连续的低百分比表示逐渐降低的水质。英国淡水生态研究所发展了一种相似的程序：河流无脊椎动物预测和分类系统（RIVPACS），用来监测其水质。利用这个程序可将所调查的任何流水位点的动物区系进行比较，并且可得到包括由污染引起的环境胁迫的量度标准。,4 微生物监测,微生物在所有生态系统中是极其重要的组成成分，其多样性和多度受到许多环境因子的强烈影响并且发生变化来指示特定的污染类型。如典型“污水真菌”群落的出现表明水体受到了严重的有机物污染，群落中各个物种是许多淡水水体中的土著种，但是它们以聚集的方式宏观发育是很重要的。相反，生态系统中侵入种的出现也可能表明污染存在。因此，水生生态系统中微生物（尤其是人类和动物肠道内细菌）的出现表明水体已经受到粪便的污染。,4.1 侵入微生物和粪便污染,淡水和沿岸水体中大量微生物和无脊椎动物寄生物的出现表明了公共卫生的危险性。因此，对于公共用水尤其是饮用水来说没有病原体是非常重要的。直接检测病原体非常昂贵和耗时（间歇式污染且数量低），为克服这些困难，出现了廉价和快速的方法去检测肠菌丛中普通且非病原体的出现和数目。原理是：这些微生物的出现表明水体受到了粪便的污染并且粪生病原菌能够出现。相反，它们的缺乏（并非绝对一定）指示：水对人类是安全的。,4.1 侵入微生物和粪便污染,水中的病原菌（沙门氏菌、霍乱弧菌、溶血弧菌、结核杆菌、脊髓灰质炎病毒、肝炎病毒、痢疾阿米巴（原生动物，变形虫之一）等都来自人和温血动物的粪便。但是水中病原菌分析难度大，对分析者也有危害。所以常用在人类粪便中含量很大的易于分析的大肠菌群代替病原菌分析，指示水体粪便污染状况和可能造成的危害。正常肠道细菌有三类：大肠菌群、肠球菌群和荚膜杆菌群。将三类细菌置于水中进行存活时间测定，发现肠球菌类抵抗能力最差，生存时间比肠道病原菌短，荚膜杆菌因具有芽孢，故能长期生存在自然环境中，不足于说明病原菌类似的生存时间，只有大肠菌群在水中生存时间与病原菌基本相同，而且在粪便中数量最多，检出技术也较为简便，最适合充当水污染的卫生指标。,4.1 侵入微生物和粪便污染,粪便污染指示菌的条件在人粪便内大量存在，数量比病原菌多得多；水环境中有病原菌存在时，该指示菌必然存在；受粪便污染的水中很容易检出该指示菌，其数量与水体 受粪便污染的程度呈正相关；而未受粪便污染的水中应无该指示菌；在水中存活时间应比病原菌略长；对消毒剂及不利因素的抵抗力比病原菌略强；在水环境中不会自行繁殖增长；在污染的水环境中分布较均匀，生物性状较稳定；能在较简单的培养基上生长，检出及鉴定方法较简易迅速，而且它的生长不受其他微生物的抑制；可适用于各种水体。,4.1 侵入微生物和粪便污染,要选择一种指示菌符合上述全部条件是不太可能的，只能相对地选择较为理想的细菌作为指示菌。根据对正常人粪便中微生物的分析测定结果，认为采用大肠菌群和粪链球菌作为指示菌比较合适。,4.1 侵入微生物和粪便污染,许多不同类型的肠病毒在人类粪便中出现且可能比病原细菌传播得慢得多。因此，渴望得到监测它们的方法。然而，它们出现水平低，与病原细菌相比有必要采集大量水样并且检测和鉴定方法比较复杂和昂贵，因此不常用。,4.1 侵入微生物和粪便污染,入侵微生物研究必须采用特殊技术，不仅是因为得出精确和可重复的结果，还为了安全。微生物（细菌）采样用灭菌玻璃或无毒塑料具塞容器，需小心切勿污染，操作一定要用无菌技术。由于采样后繁殖、生长、死亡和捕食等正常过程将继续，因此采样后1h内完成分析，必要时可保存（不能冷冻）-h。,4.1 侵入微生物和粪便污染,水样中细菌计数常用两种方法：从混合、染色样品中计数或用血球计数板，这些没有考虑细菌细胞的存活性。另外，存活细菌总数可用许多方法计数：细菌菌落生长法、液体培养混浊度法。最常用的方法（尤其是.coli和其它大肠菌）为：膜过滤法；多管发酵法。,积累生物,许多活体生物可通过生物积累过程在组织内积累污染物，这样沾染物进入生物体的速度比生物分泌的速度要大得多。污染物可通过生物体表、肺、鳃、叶、根等吸收；对于动物而言，可通过正常取食吸收。,积累生物,通过食物链转移可在较高营养级进行物质积累，导致组织内浓度可达到环境中的103-106倍，称为生物放大。这样的积累方式可发生在生物的整个生命周期且没有明显的负作用。或者，当生物体的一些或全部组织内污染物达到一定临界水平或者生物体处于胁迫状态下，负作用可能产生。,积累生物,浓缩污染物的能力在污染监测中可产生很好的效果。许多污染物在水体、土壤和大气中以低于或接近许多化学分析方法检测限的浓度存在。相反，积累污染物的生物组织内污染物的浓度水平经常处于典型分析检测限以内。而且，大气、水体等不连续样品（discrete samples）只能提供采样时污染物的浓度水平，而积累生物能够反映长期的环境浓度。而且，许多化学分析方法给出的是环境中总的污染物的信息，并不是所有的化学物质能够被生物体利用并影响生物体。,积累生物,作为监测生物应满足下列标准：容易鉴定；在发生环境中数量相对较大且具有代表性；能将目标污染物积累到可以直接分析且无致死效应的水平；在所有生物出现地点，生物组织污染物浓度和所处环境中 浓度应该有明确的关系；体积应足够大以提供足够的组织材料用于可靠性分析（reliable analysis）；实验室条件下易于生存，能够做吸收实验；应该是固着/静止生物，这样才能用组织水平反映生存环境的污染物水平；在分布区应该是普遍存在的，这样才能比较地理分布隔离且相似的环境。,积累生物,累积生物进行生物监测的策略被动生物监测：采集特定生境的土著生物，对其组织进行化学分析。主动生物监测：包括放置和故意将生物体（从无污染区域获得）暴露在怀疑受污染的环境中，过一段时间后进行分析。主动生物监测的优点是可以利用不同点的相同遗传物种进行。这可降低不同点相同物种的两个或以上任何遗传变异差异显著性种群间污染物吸收速率的差异。,6 生物测试/检测,这里主要指在可控条件下利用生物体确定大剂量污染物的短期影响（急性效应）和低剂量的长期效应（慢性效应）。也可通过生态系统研究污染物的行为方式和迁移路线，研究结果可用于：确定单一污染物或混合污染物对个体、种群和群落的潜在影响；确定致死和亚致死效应的毒性阈值；确定某一种或某些污染物浓度是否在规定标准之内；对抵御污染的改进措施的发展具有一定贡献；明确特殊生物体对特定污染物的敏感性；提供可能发生破坏性污染事件的早期预警。,6 生物测试,许多生物测定方法已经应用于实验室和野外作业。大范围的生物得到运用，如从特异性细菌菌株监测大气或水中污染物的致癌性到利用金丝雀监测煤矿大气中的CO。事实上，用于生物测试的生物的选择应参考下列标准：必须对污染物敏感且其反应与污染物或效应一致；一年内分布广泛且数量大；必须具有生态的、经济的或娱乐的重要性；必须健康且抗病或抗寄生；实验室条件下易存活，遗传变异性差且有充分、可利用的生物学背景资料。,6 生物测试,在实际工作中用于生物测定的很多生物中一般只能满足上述标准的部分内容。因为消耗和速度问题，具有短生命周期的小的生物体倍受青睐。许多实验是单物种实验，与多物种实验相比存在一些缺点（表4）。,6 生物测试,表4 单一物种和多物种生物测定的相对优点比较,6 生物测试,用来确定由污染物的出现诱导的任一效应的（生物测定）生物的已测参数类型的变化很大且包括行为、形态学、组织学、生理学和生物化学的变化（表5）,6 生物测试,表5 用于生物测定的主要方法,6 生物测试,生物测试分类污染物毒性试验利用酶学指标检测利用血液学指标检测利用呼吸指标检测利用微核技术检测Ames试验回避试验,请大家批评指正！,