环境监测课件.ppt

生物监测方法： 利用生物的组分、个体、种群或群 1. 生态（群落生态和个体生态 ）监测 落对环境污染或环境变化所产生的反应， 2. 生物测试(毒性测定、致突变测定) 从生物学的角度，为环境质量的监测和 3. 生物的生理、生化指标测定 评价提供依据，称为生物监测。 4. 生物体内污染物残留量测定
富集性 生物监测的特点 生物的一个重要特点是它能够通过各种方式从 以上过程，只有通 环境中富集某些元素。如水中DDT农药: 综合性 长期性 过生物监测手段，通过 水中浓度为0.000003mg／L 环境污染物的含量和其它环境条件改变的强 人类生产、生活所产生的污染物，成份极其 食物链放大了的各营养 度大小，是随时间而变化的。这些变化是因污染 复杂。理化监测只能获得各种成份的类别和含量， 级进行分析，才能对水 浮游生物（富集7.3万倍） 物的排放量不稳定而造成的。理化监测只能代表 但不能确切说明对生物有机体的影响。而生物是 体进行全面评价。 取样期间的概况。而生活于一定区域内的生物， 接受综合作用，不仅仅是个别组分的影响，所以 小鱼 (富集14.3万倍) 能把一定时问内环境变化情况反映出来。 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 大鱼 （富集858万倍） 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。
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BI＞10时，为清洁水域；BI为1~6时，为中 等污染水域；BI=0时，为严重污染水域。 贝克－津田生物指数： 所有拟评价或监测的河段各种底栖大型无脊椎动物 当BI≥20，为清洁水区；10＜BI＜20，为轻度 污染水区；6＜BI≤10，为中等污染水区；0＜BI≤6， 为严重污染水区 。
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。

人食用这些水中生物后富集1000万倍。
第一节 水环境污染生物监测 第二节 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

主要内容：水环境污染的生物监测的意义；生物群落 基本概念和知识点：水环境污染的生物群落监测方法
监测方法；生物测度法；细菌学检验法。（注：细菌学检验法 在这里简要介绍，主要放在污染控制微生物学课程中介绍）
2.生物种类多样性指数
ni ni d log 2 N i 1 N
式中：d ——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，水体污染越严重。威尔姆对美国十几条河 流进行了调查，总结出指数与水样污染程度的关系如下：
褐藻 金鱼 蝴蝶鱼
绿藻
图6.1 可用于水生生物毒性试验的部分鱼类和藻类
静水式鱼类急性毒性试验 供试鱼的选择和驯养


要选择无病、行动活泼、鱼鳍 完整舒展、食欲和逆水性强、 体长（不包括尾部）约3 cm的 同种和同龄的金鱼。 选出的鱼必须先在与试验条件 相似的生活条件（温度、水质 等）下驯养7 d以上；试验前 一天停止喂食；如果在试验前 4 d天内发生死亡现象或发病 的鱼高于10%，则不能使用。
试验步骤
预试验(探索性试验) 试验溶液浓度设计 试验 毒性判定
确定试验溶液的浓度范围 通常选七个浓度(至少五个) 记录不同时间的金鱼成活数 计算半数忍受限度（TLm）
半数忍受限度（TLm），即半数存活浓度。求 TLm值的简便方法是将试验鱼存活半数以上和半数 以下的数据与相应试验液毒物（或污水）浓度绘于 半对数坐标纸上（对数坐标表示毒物浓度，算术坐 标表示存活率），用直线内插法求出。
图6.2 用直线内插法求TLm
安全浓度=
48TLm 0.3 (24TLm/48T Lm)2
安全浓度=48TLm×0.1
（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 生物发光法是结合生命有机体的生物物理和生物 肪酸反应，而向外界辐射蓝绿色的荧光，发光光谱范 化学过程，检测的是处于环境中的生物，提供的 围在435～630nm，有单一最大发射峰(λmax=475nm). 是一个综合的整体指标，因此比传统的检验方法 更迅速，直接反映环境污染对生物的影响。 它是生物自身的正常生理代谢过程.由于发光细 菌有易培养、增殖速度快、发光易受外界环境的影响 当发光细菌与水样毒性组分接触时，可影响或干 且反应迅速、灵敏等特点。近年来国内外较多地将发 扰细菌的新陈代谢，使细菌的发光强度下降或熄 光细 灭。在一定毒物浓度范围内，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 菌应用于环境监测，Beckman公司依据发光细菌 光度计测定水样的相对发光强度来监测有毒物质 的发光原理,已推出用于环境监测的生物毒性检测仪 的浓度。 Microtox。
（三）其他生物测试法
项目 化学 过程 多污带 α-中污带 β-中污带 寡污带
还原和分解作用明 水和底泥里出现氧化 显开始 作用 少量 高
氧化作用更 因氧化使无机 强烈 化达到矿化阶 段 较多 较低 无 很多 低 无
溶解氧 没有或极微量 BOD 很高
硫化氢 具有强烈的硫化氢 没有强烈硫化氢臭味 的生成 臭味 水中 蛋白质、多肽等高 高分子化合物分解产 有机物 分子物质大量存在 生氨基酸、氨等 底泥 水中 细菌 常有黑色硫化铁存 硫化铁氧化成氢氧化 在，呈黑色 铁，底泥不呈黑色 大量存在，每毫升 细菌较多，每毫升在 可达100万个以上 10万个以上
d 值＜1.0：严重污染; d 值1.0～3.0：中等污染； d 值＞3.0：清洁
s
3.硅藻生物指数
硅藻指数=
2 A B 2C 100 A B C
式中：A——不耐污染藻类的种类数； B——广谱性藻类的种类数； C——仅在污染水域才出现的藻类种类数。 硅藻指数0～50为多污带；硅藻指数50～100为 α-中污带；硅藻指数100～150为β-中污带；硅藻 指数150～200为轻污带。
的肉眼可见的水生无脊椎动物。
鱼类
微生物
生物群落监测方法
（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）
（一）生物指数监测法 1.贝克生物指数和贝克-津田生物指数
生物指数（BI）=2A+B
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、生物群落监测方法
生物群落监测中的对象： 浮游生物（原生 未受污染的环境水体中生活着多种多样的水 动物、轮虫、枝 浮游生物 角类和桡足类 ） 生生物，这是长期自然发展的结果，也是生态系 统保持相对平衡的标志。当水体受到污染后，水 浮游生物－藻类 生生物的群落结构和个体数量就会发生变化，使 着生生物－附着于长期浸没水中 自然生态平衡系统被破坏，最终结果是敏感生物 的各种基质表面上的有机体群落。 水污染指示生物 消亡，抗性生物旺盛生长，群落结构单一，这是 底栖动物－栖息在水体底部淤泥 生物群落监测法的理论依据。 内、石块或砾石表面及其间隙中
PFU微型生物群落参数的变化在不同的水 质范围内具有不同的行为:
污染较轻的情况下，随着污染加重，集群速度 G、平衡时的物种数Seq都会增大，达到90％Seq的时 间T90%将缩短。从生态学观点看，此时营养水平适 合大多数原生动物的生长，因此，种类多，丰度也 大； 但随着污染程度进一步加重，平衡时物种数Seq 会减少，达到90％Seq所需时间T90%将延长，集群速 度G也减小。从生态学观点看，重污染和严重污染 已超出大多数原生动物的耐受限度，在这恶劣的环 境中，大多数种类不能耐受而消失。
二、生物测试法
利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生的 反应或生理机能的变化，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。
分
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
类
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。
大部分有机 有机物全分解 物已完成无 机化过程 有Fe2O3存在 大部分氧化 数量减少， 数量少，每毫 每毫升在10 升在100个以下 万个以下
（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，经一定时间后，水体中大部分微型 生物种类均可群集到PFU内，达到种数平衡，通过观 察和测定该群落结构与功能的各种参数来评价水质状 况。 根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；采样结束后， 带回实验室，把PFU中的水全部挤于烧杯内，用显微 镜进行微型生物种类观察和活体计数。

（指示生物法、生物指数监测法、污水生物系统法、PFU微型 生物群落监测法）；生物测试法（水生生物毒性试验、发光细 菌法）。

问题与应用（能力要求）：掌握水环境生物群落监
测方法的要点，学会用生物群落监测法监测水体环境状况。
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。
金鱼1
金鱼2
试验条件选择

试验溶液为一组，每组至少10尾鱼 试验容器用容积约10L的玻璃缸，保证每升水中鱼 重不超过2g。 试验溶液的温度要适宜，对冷水鱼为12～28℃， 对温水鱼为20～28℃。同一试验中，温度变化为 ±2℃。 试验溶液中不能含大量耗氧物质，要保证有足够 的溶解氧，对于冷水鱼不少于5mg/L，对于温水鱼 不少于4mg/L。 试验溶液的pH值通常控制在6.7～8.5之间。 配制试验溶液和驯养鱼用水应是未受污染的河水 或湖水。如果使用自来水，必须经充分曝气才能 使用。不宜使用蒸馏水。