环境质量的生物监测与生物评价ppt课件.ppt

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1、（三）环境质量基准(Envionmental Quality Criteria)指环境因素在一定条件下作用于特定对象(人或生物)而不产生不良或有害效应的最大阈值，是保障人类生存活动及维持生态平衡的基本水准。,（四）环境质量标准(Environmental Quality Standard）是国家权力机构为保障人群健康和适宜生存条件，为保护生物资源、维持生态平衡，对环境中有害因素在限定的时空范围内容许阈值所作的强制性的法规。,二、生物监测(Biological Monitoring或Biomonitoring)1 概念：是利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应阐明环境污染状况。从生

2、物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。,-生物监测至少应具备两个重要条件：对比性，有已建立的标准可供对照；重复性，在一定观测点上每隔一定时间采样分析。,2 生物监测的优点：（1）监测灵敏度高；（2）具有连续监测的功能；,（7）可以在大面积或较长距离内密集布点，甚至在边远地区也能布点进行监测。,（5）不需要繁琐的仪器保养及维修等工作；（6）能直接反映出环境质量对生态系统的影响；,（3）能综合反映环境质量状况；（4）价格低廉，不需购置昂贵的精密仪器；,3 生物监测的缺点：（1）不能迅速作出反应；,（2）不能精确地监测出环境中某些污染物的含量，通常只是反映各监测点的相对污染或变化水平。,第二节 生

3、物监测与评价一、大气污染生物监测与评价 1 动物监测 2 植物监测（在大气中被广泛应用）,(一)大气污染的植物监测方法,-利用植物对大气污染的反应，监测有害气体的成分和含量以了解大气环境质量状况。不同的污染物质和浓度会对植物叶子及植物内部生理代谢活动产生不同的影响：,1 蒸腾率降低、呼吸作用加强、叶绿素含量减少、光合作用强度下降；,2 影响生长发育，使生长量减少、植株矮化、叶面积变小、叶片早落及落花落果等。,大气污染的植物监测有以下几种方法。1指示植物法 用来监测和评价大气污染状况的对大气污染反应灵敏的生物称为大气污染指示生物。,容易栽培管理和繁殖；生长期长，能不断萌发新叶；敏感、干扰症状少、

4、反应症状明显；应尽可能具有一定的观赏或经济价值。,（1）大气污染指示植物应具备的条件,（2）常用大气污染指示植物,(3)指示植物的选择方法 现场比较评比法：,栽培比较试验法：包括盆栽和地栽。,人工熏气法,(4)常见有害气体对植物伤害的典型症状：二氧化硫：叶脉间大小不等、分布有不规律的点、块状土黄或红棕色伤斑、少数伤斑分布在叶片边缘、全叶褪绿黄化。幼叶不易受害、树受害部位一般从叶尖开始向基部扩展。,氟化氢：伤斑与正常组织之间有一明显的暗红色界线（多半分布在叶尖和叶缘）；不同叶脉（侧脉、平行脉）不同叶质（厚硬或大而薄）的叶片伤斑形状不同。,氯气：伤斑与正常组织之间界线模糊，多为脉间点块状；或有过渡

5、带，严重时全叶失绿漂白甚至脱落。,乙烯：叶片发生不正常的偏上生长(叶片下垂)，或失绿黄化，并常常发生落叶、落花、落果以及结实不正常的现象。,过氧乙酰硝酸酯：可在叶片的先端、中部或基部出现坏死带，叶片背面变为银白色、棕色、古铜色或玻璃状。,臭氧：大多为叶面散布细密点状斑，呈棕色或黄褐色，少数为脉间块斑。,二氧化氮：伤斑白色、黄褐色或棕色，叶脉间多不规则形，有时出现全叶点状斑。,氨气：伤斑与正常组织之间界线明显，症状一般出现较早，褐色或褐黑色，大多为脉间点块状伤斑。,酸雾(硫酸、盐酸、硝酸等)：叶上出现细密、近圆形坏死斑。,2现场调查法 选择观察点调查了解主要大气污染物的种类、浓度和分布扩散规律

6、选择观察对象根据调查目的和人力条件确定观测时间确定观测项目根据调查和资料对比分析，确定各种植物对有害气体的抗性等级，也可把地区受害程度表示在地图上。,3植物群落监测法,4现场盆栽定点监测法,5地衣、苔藓监测法,6微核技术的应用(如：紫露草微核方法),7污染量指数法(IPC),以分析叶片中污染物含量为基础监测大气污染的一种方法，其公式为：KIPC=CM/CC Cm：监测点指示植物某污染物的含量。CC：对照样点中同种植物叶片中污染物的含量,8大气污染的综合生态指标,(二)植物监测和评价大气污染中值得注意的问题 要注意判别大气污染和其他因素（冻害、病虫害、肥料不足、农药药害等）所造成的危害，大致有以

7、下一些途径。,1调查污染源,3观察植物受害方式,2观察叶片受害症状,(三)大气污染的细菌总数测定1测定方法,(1)沉降平皿法：将盛有琼脂培养基的平皿置于一定地点，打开皿盖暴露一定时间，然后进行培养，计数其中生长的菌落数。实验认为，暴露1 min后每m2培养基表面积上生长的菌落数相当于03 m3空气中所含的细菌数。,(2)吸收管法：利用特制的吸收管将定量空气快速吸收到管内的吸收液内，然后再用吸收液培养，计算菌落数或分离病原微生物。,(3)撞击平皿法：抽吸定量的空气，快速撞击在一个或数个转动或不转动的平皿内的培养基表面上，然后进行培养，计数生长的菌落数。,(4)滤膜法：使定量空气通过滤膜，带微生物

8、的尘粒会吸着在滤膜表面，然后将尘粒洗脱在适当的溶液中，再吸取一部分进行培养计数。,2空气污染的微生物学评价指标 细菌总数和链球菌数是测定空气卫生状况的敏感指标，它们可以评价空气的微生物污染程度与卫生状况。一般认为细菌总数和链球菌总数超过5001 000个m3以上时，作为空气污染的指示。,二、水污染生物监测与评价(一)水污染的生物监测方法,1水污染的细菌学监测一般选用间接指标即粪便污染的指示菌作为代表，常用肠道正常细菌在水中的存在及数量情况作为粪便污染的指示。只有在特殊情况下才直接检验水中的病原菌。常以大肠菌群检测。,(1)水污染的细菌学指标：我国现行饮用水卫生标准规定，细菌总数1 mL自来水不

9、得超过100个；大肠菌群数每升水中不得超过3个。如在1 mL水中细菌总数为：,10100个为极清洁水；1001 000个为清洁水；1 00010 000个为不太清洁水；10 000 100 000个为不清洁水；100 000个为极不清洁水。,水样采样时必须无菌操作，并保证运送、保存过程中不受污染。,(3)细菌总数的测定平皿法：细菌总数是指1 mL水样接种于普通琼脂培养基中，在37下培养24 h，计数所生长的菌落数，可以反映水体有机污染的程度。是检验水体是否污染的标志之一。,检验步骤：,无菌条件用灭菌移液管吸取1 mL充分混匀适当稀释的水样注入灭菌培养皿中再注入约15 mL已融化并冷却至45 左

10、右的培养基旋摇平皿，充分混合水样与培养基，每一水样作两个平行。倾注普通培养基15 mL于另一只灭菌的培养皿中作空白对照待培养基凝固后，放人37培养箱中倒置培养24h后进行菌落计数。两个平皿中的平均数乘以稀释倍数，即得1 mL水样中的细菌总数。,菌落计算方法与报告方式：可用肉眼观察或放大镜检查、记录各培养皿的菌落数求出同一稀释度的平均菌落数。,各种不同情况下的计算方法如下：,a 首先选择平均菌落数在30300之间者进行计算。当只有一个稀释度的平均菌落数符合此范围时，则即以此平均菌落数乘以稀释倍数报告之。,b 若有两个稀释度的平均菌落数均在30300之间，则应按两者菌落总数之比值来决定。若其比值小

11、于2，应报告两者的平均数。若大于2，则报告其中较少的菌落总数。,c 若所有稀释度的平均菌落数均大于300，则应按稀释度最高的平均菌落数乘以稀释倍数报告之。,d 若所有稀释度的平均菌落数均小于30，则应按稀释度最低的平均菌落数乘以稀释倍数报告之。,e 若所有稀释度的平均菌落数均不在30300之间，则以最接近300或30的平均菌落数乘以稀释倍数报告之。,f 菌落计算的报告方式：菌落总数在100内时报告实有数字，大于100时采用二位有效数字，在二位有效数字后面的数值以四舍五入方法计算。也可用10的指数表示。,(4)大肠菌群的测定-大肠菌群：指一群需氧及兼性厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌，能在37培养24

12、h内使乳糖发酵产酸产气者。,发酵法亦称多管发酵法或三步发酵法。适用于多种水样，实验时间较长。,A 初发酵(推测试验)：将不同稀释度的水样分别接种人含有乳糖等糖类的培养液中，经37培养24h，观察产酸产气情况以初步判别是否有大肠菌群存在。,B 平皿分离(证实试验)：主要是将初发酵管中的菌液接种人伊红美蓝培养基或远藤氏培养基（可抑制某些其他细菌而利于大肠菌群菌生长）上，进一步证实大肠菌群菌的存在。,C 复发酵(完成试验)：将上述可能为大肠菌群的菌落再次移接入乳糖培养液中，经24h产酸产气者即最后确证为有大肠菌群存在。,利用数理统计原理或查阅专用统计表，最后算出每升水中大肠菌群的最可能数目。,滤膜法

13、：比发酵法时间短，有可能在24 h内完成。选取孔径045065um的微孔滤膜抽滤，将水中的细菌截留于滤膜上将滤膜不截菌的一面贴附在特定固体培养基上(如伊红美蓝培养基)培养初步确定大肠菌群细菌（依据菌落特征及镜检菌体形态）根据通过水量及滤膜上长出的肯定为大肠菌群的菌落数换算出每升水样中大肠菌群数。,2水污染的浮游生物检验法-浮游生物是指具有很少或没有克服水流的能力、随波逐流地生活于广阔水域或大洋的微型水生生物，包括浮游植物和浮游动物。,淡水浮游动物主要有原生动物、轮虫、枝角类和桡足类，海水中的种类要比淡水种类多得多。,用作水质指示生物的浮游生物有谷皮菱形藻、铜锈微囊藻和水花束丝藻冰岛直链藻、小球

14、藻和锥囊藻属的一些种类。,(1)采样 采样点的布设:采样点的位置力求接近化学和细菌学的采样点，数量要足够。,采样步骤：确定采样地点、深度和频率，准备野外采样。需在野外记录本上要写明采样地点、深度、类型、时间、气候条件、浊度、水温以及其他有意义的观察结果。,采样器的选择,(2)检验标本的制作：浮游植物的永久性湿封片,浮游动物的封片,(3)浮游生物的计数 浮游植物的计数单位,计数框A 标准医用血球计数(计算血细胞),B 塞奇威克拉夫脱(SR)计数框：长50 mm，宽20 mm，深1 mm，总体积大约为1 000mm3(1 mL)。使用测微尺和卡尺之前应仔细检查计数框的精确长度和深度。,C 帕尔默马

15、洛尼(PalmerMalony，PM)微小浮游生物框：直径179 mm，深04 mm，体积01 mL的圆形室，可使用的放大倍数为450倍，专门为计算微小浮游生物而设计。,拉季(Lackey)微量(微断面)计数法：类似SR长条计数。移取01 mL水样至一个载玻片上，用22 22 mm的盖玻片盖上，计数3或4个盖玻片宽度和长度的生物。按下列公式计算每毫升水样的生物数M(个数mL)。M=(CA1)/（AS S V）式中：A1盖玻片的面积，mm2；AS1个长条的面积，mm2；S计数的长条的条数；V盖玻片下面样品的体积，mL,滤膜计数：M=(NQ)/(VD)N密度，生物个数视野；Q每个滤膜的视野数；V过

16、滤样品的体积，mL；D稀释系数,硅藻种类比例计数,浮游动物：在常规浮游植物计数时，同时计算计数框里的小型(微小型)浮游动物，以每mL生物个数报告。,解剖后经复式显微镜检查鉴定大型生物，计算每m3的生物个数M/(个数m3)：M/=（CV1）/（V2 V3）式中，C计数的生物数；V1浓缩样的体积，mL；V2计数的体积，mL；V3不定时采集水样的体积，m3。,浮游植物染色和制备技术：藻类的染色可以区分活的和死的硅藻，可以用一个样品计算浮游植物总数，同时进行硅藻的详细分类。使用合适的放大倍数，在油镜下计数藻类。计数长条或随机视野并计算每mL的浮游生物密度M：M=（C At）/（AC V）C计数的生物数

17、；At修理和封固前滤膜的总有效面积，mm2；AC计数的面积(长条或视野)，mm2；V过滤水样的体积，mL。,(4)生物量(现存量)的测定：浮游生物现存量可用单位体积的生物个体数来表示。包括总碳、氮、氧、氢、类酯、碳水化合物、磷、硅(硅藻)、几丁质(浮游动物)和叶绿素(藻类)的测定。而唯一实用方法是测定体积和干重。另外，浮游生物的ATP和DNA含量已用于评价估算活的生物量。根据ATP估算的生物量与测定叶绿素a和细胞体积进行的估算非常一致，但以DNA的测定计算生物量并不准确。,叶绿素a：估算藻类生物量时可用叶绿素含量乘以系数67。,生物体积(细胞体积)：计算每一种的总生物体积是用平均细胞体积乘以每

18、毫升的细胞个数。一种生物细胞的大小在不同水体里以及在不同时间里都有显著的不同。因此，对于每一个采样时间，每一种生物都要测量20个个体，再取平均值。,重量法：将100mg湿的浓缩样品放人灼烧并称过重的清洁瓷坩埚里，在105C下干燥24 h测定干重时。也可通过045um孔径的滤膜或预先洗净、干燥并称重的玻璃纤维过滤器过滤已知体积的水样。在干燥器中冷却样品并称重。,ATP测定法：是测定总的活浮游生物生物量的唯一手段。不同种类的生物的ATP与生物量的比率也不同，但这个比率相当恒定，完全可以从ATP的测定结果可靠地估算生物量。本法简单、便宜，仪器稳定、可靠。ATP的浓度计算如下：,AC在萃取液曲线下面的

19、校正的平均面积；ye萃取液的体积，mL；yS水样的体积，mL；FS校准系数。,总的活浮游生物总生物量为:,式中：B浮游生物的生物量(有机物质干重)，mgL。,3底栖大型无脊椎动物监测法 耗氧有机物和有毒化学物质的污染可使大型无脊椎动物群落结构的模式发生变化。底栖大型无脊椎动物：指栖息在水底或附着在水中植物和石块上肉眼可见的，大小不能通过孔眼为0595 mm(淡水)或10 mm(海洋)的水生无脊椎动物,利用底栖大型无脊椎动物监测和评价污染的影响时，一般的方法是从污染影响地点和邻近的未受影响的地点采集大型无脊椎动物群落进行对比。,监测程序：采集并分析群落确定污染群落是否有别于无污染群落。对于大多数

20、群落结构的分析，需要的基本资料中是每一种的个体计数。用这些计数的数据可根据组成、密度、生物量、多样性或其他分析结果来描述群落的特征并作比较。,4.微型生物群落监测法,(二)水环境质量的生物学评价 1一般描述对比法,2指示生物(Indicator Organism)法,指示生物是指环境中对某些物质(包括进入环境中的污染物)能产生各种反应或信息而被用来监测和评价环境质量的现状和变化的生物。如鱼类、底栖动物和浮游动物等。一般生命期较长，于某处固定生活的生物。,3污水生物系统（1）多污带：高分子有机物质极其丰富，DO少，产生硫化氢等气体，细菌和五色鞭毛虫极多，有少量靠腐烂有机物或细菌为主要食物的动物，

21、没有好氧生物，鱼类也不能生存。,（2）中污带：较长，分中污带、中污带。中污带：有机物污染仍较严重，存在较多的较小分子量的有机物，溶解氧较前一带略多，氧化作用使底泥中的硫化氢减少。生物为比较耐受污染的种类，有许多细菌和真菌，藻类少见，以细菌为食物的耐污动物占优势。,中污带：此带为中等程度的有机物污染区。溶解氧相当高，氧化作用显著，有机物能较好地矿化。有多种蓝藻、绿藻及硅藻，有多种原生动物，有鱼类出现。,（3）寡污带：经河流的自净作用后有机物全部被分解，水质透明度大，溶解氧恢复正常或达到饱和。细菌数量少，藻类种类多，数量也增加。,（4）污水生物系统法的局限性：主要应用对象是被生活污水污染的水域，在

22、重金属和其他工业污水引起的污染水域的应用问题尚需进一步研究；注重单纯以某种生物评价水污染，一定程度上可靠性受到影响，而且没有定量关系；需要较熟练的生物分类知识，这对于非生物专业工作者是困难的，同时工作量大，费时间。,生产力的变化。自养异养程度上的变化。群落中种类组成比例的变化。组成群落的个别种群变化(如数量变化等)。群落中生物种类数在污染加重的条件下减少，在水质较好的情况下增加，但过于清洁的条件下由于食物缺乏也会导致种类数的减少。某些对污染有指示价值的生物种类，例如对某种污染物敏感或有耐受性的种类的出现或消失，导致群落结构的种类组成变化。,4生物指数 评价水质用的生物指数主要是依据不利环境因素

23、主要有六个方面。,(1)Beck生物指数,(2)硅藻生物指数,(3)颤蚓类与全部底栖动物相比的生物指数,(4)水生昆虫与寡毛类湿重的比值,(5)特伦特(Trent)生物指数,(6)钱勒(Chandler)计分系统,(7)污染评价均值,(8)污染生物指数：,5种的多样性指数 多样性指数是生物群落中种类与个体数的比值。(1)格利森(Gleason)和马格列夫(Margalef)多样性指数,（2）香农韦弗（ShannonWeaver）多样性指数,（3）辛普森(Simpson)多样性指数,6生产力 反映一个生态系统内物质循环和能量流动的指标。,(1)PR值,(2)自养指数,7残留量指数及富集系数,(三

24、)生物标志物 是指在亚个体和个体水平上既可以测定污染物暴露水平，也可以测定污染物效应的生理和生化指标（表49）。,1生物标志物分类,2生物标志物的特异性,3作为生物标志物的基本原则,(1)一般指示性(2)生物特异性(3)化学特异性(4)相对敏感性(5)固有的变化性(6)反应的时间效应(7)野外应用价值(8)与高级生物学水平上效应的关系,4监测和评价中生物标志物的作用,（四）环境流行病学调查 1外境流行病学研究的内容,2环境流行病学调查研究的原则(1)选择样本要有代表性,(2)调查设计要有对比性,(3)获取资料要注意有效性,3环境流行病学研究设计（表411）,第三节 生态环境质量评价,一、生态环

25、境质量及其基本内涵,二、生态环境质量的背景问题,三、生态环境质量评价参量的选择及其数量表征,四、生态环境质量预测,第四节 化学品生态风险评价,一、基本概念(一)风险 风险(Risk)是指不利事件发生的概率。,(二)风险评价(RiskAssessment)1 生态风险评价(Ecological Risk Assesment)：确定环境危害(指环境中出现的物理的、化学的或生物的媒介)对非人群生态系统不利影响的概率和大小，以及这些风险可接受程度的过程。生态风险评价的对象主要是生态系统或生态系统中不同生态水平的组成。生态风险评价是生态毒理学在环境科学研究领域的应用。生态风险评价就是确定进入生态系统的污染物的可见或期望效应的性质、数量和变化。,2 健康风险评价：侧重于人群的健康,二、生态风险评价内容,三、生态风险评价程序 依次为危害识别、暴露反应估算、暴露评价和风险表征,(一)危害识别,1生态系统有关资料的收集,2污染源分析,3监测分析,4现场调查,5分析,