环境质量的生物监测与评价.docx
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环境质量的生物监测与评价
环境质量的生物监测
与评价
第一节生物监测
•一、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,从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。
•二、生物监测的特点
•优点
•缺点
•1•选择对人为胁迫敏感并具有特异性反应的生物
•2•选择遗传稳定,对人为胁迫反应个体差异小,发育正常的健康生物
•3•选择易于繁殖和管理的常见生物
•4.尽量选择既有监测功能又兼有其他功能的生物
第二节生物监测与评价
•一、大气污染生物监测与评价
•大气污染生物监测是指利用生物对大气污染物的反应,监测有害气体的成分和含量,以了解大气的环境质量状况。
•
(一)大气污染的植物监测方法
•1•指示植物
・对大气污染反应灵敏,用来监测和评价大气污染状况的生物称为大气污染指示生物,以植物研究较多。
・大气污染指示植物应具备何种条件?
(一)大气污染的植物监测方法
•⑴常用大气污染指示植物
・so2:
地衣、苔薛、紫花苜蓿、养麦、枫杨等
・HF:
唐菖蒲、郁金香、玉簪、紫荆等
・O3:
烟草、洋葱、萝卜、女贞、牡丹等
・PAN:
矮牵牛、早熟禾、番茄、芥菜等
・C2H4:
芝麻、番茄、棉花等
・Cl2:
芝麻、养麦、向日葵、万寿菊、大白菜、桃树
・N02:
悬铃木、向日葵、番茄、秋海棠
(一)大气污染的植物监测方法
•⑵指示植物的选择方法
•通过现场比较评比法、栽培比较试验法、人工熏气法等方法,选出敏感植物
•⑶常见有害气体对植物伤害的典型症状
•SO?
、HF、CI2、N02、Q3、PAN、
c2h4、酸雾-
so2:
症状主要出现在叶脉间,呈现大小不等的、无一定分布规律的点、块状伤斑,与正常组织之间界线明显,也有少数伤斑分布在叶片边缘,或全叶褪绿黄化,伤斑颜色多为土黄或红棕色,幼叶不易受害。
•HF:
伤斑多分布在叶尖和叶缘,与正常组织之间有一明显的暗红色界线,幼叶易受害。
HF
03
・o3:
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
常见有害气体对植物伤害的典型症状
•Cl2:
大多为脉间点块状伤斑,与正常组织之间界线模糊,或有过渡带,严重时全叶失绿漂白甚至脱落.
・no2:
大多为叶脉间不规则伤斑,呈白色、黄褐色或棕色,有时岀现点状斑。
・PAN:
叶片背面变为银白色、棕色、古铜色或玻璃状,不呈点、块状伤斑,有时在叶片的先端、中部或基部岀现坏死带
死斑
•C2H4:
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。
•2•现场调查法
・选择观察点,了解主要大气污染物种类、浓度和
分布扩散规律,观察各类植物受害的表现症状。
条件允许时,对受害组织进行化学分析,同时对
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
•环境条件的变化可直接或间接影响植物群
落的生长,各种植物对污染物敏感性不同,
反应也不同
•4.现场盆栽定点监测法
•将监测用的指示植物栽培在污染区选定的监测点上,定期观察,记录其受害症状和程度来估测污染物的成分、浓度和范围,以此来监测该地区大气污染情况
•5.地衣、苔薛监测法
•这两类植物对SO?
和HF反应敏感,S02¥均浓度在0.015-0.105mg/m3范围内就可使地衣绝迹,当大气中SOg超过0.017mg/m3时,大多数苔薛植物就不能生存
•6•微核技术的应用
•根据环境污染物会引起染色体畸变而形成微核的原理,利用紫露草花粉母细胞的微核数量指示环境污染状况
(一)大气污染的植物监测方法
•7.污染量指数法
・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,公式为:
・Cm:
监测点指示植物叶片中某污染物含量;
・Q:
对照样点同种植物叶片中某污染物的含量
・I级:
清洁大气(V1.20);II级:
轻度污染
(1.21-2.0);III级:
中度污染(2.01-3.0);IV级:
严重污染(>3.0)
•应当区分大气污染对植物的伤害与其他因素对植物的伤害,如冻害、病虫害、肥料木定、农药药害等
•判别的方法:
调查污染源、观察叶片受害症状、观察植物受害方式,如有必要,可分析叶片污染物的含量
(三)大气污染的细菌总数测定
•1•测定方法
•沉降平皿法
•吸收管法
・撞击平皿法
•滤膜法
•2•空气污染的微生物学评价指标
・指标可用细菌总数和链球菌总数。
一般认为超过5007000个/rip以上时,作为空气污染的指示。
1、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
•以大肠菌群作为水体受粪便污染的指标最为理想,也可通过检测水中的细菌总数反映水体被细菌污染的状况,此方法适用于饮用水、水源水、地面水、工业废水和生活污zk审白勺细菌监测
•⑴水污染的细菌学指标:
我国现行饮用水卫生标准,细菌总数自来水不得超过100个;大肠菌群数每升不超过3个
细菌总数(个/mL)
清洁度
10-100
极清洁
100-1000
清洁
1000-10000
不太清洁
10000-100000
不清洁
>100000
极不清洁
1•水污染的细菌学监测
•⑵水样的采集与保存
•水样按无菌操作的基本要求进行采样
•如水样有余氯,则预先按1mL3%硫代硫酸钠/500mL水样处理
•湖库等的取样应在距水面10-15cm深
•取样到检验的时间不超过2h;如在1~5°C冷藏则不超过6h
•⑶细菌总数的测定——平皿法:
1mL水样、37°C、24h于普通琼脂培养基培养,计数
1•水污染的细菌学监测
•⑷大肠菌群的测定
•发酵法:
包括初发酵、平皿分离、复发酵过程
•滤膜法
2•水污染的浮游生物检验法
•包括浮游植物和浮游动物。
浮游植物主要是一些藻类植物,主要通过浮游生物的数量或生物量来评价水质状况,包括生物的种类
3•底栖大型无脊椎动物监测法
・在未受干扰的环境里,大型无脊椎动物群落的组成和密度各年之间比较稳定,具有良好水质和基质条件的水生环境,特别是自由流动的河流都维持着多种多样的大型无脊椎动物群落。
已经证明,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,与邻近未受影响的地点采集大型无脊椎动物群落进行比较,确定污染状况
4•微型生物群落监测法
•微型生物是生活在水中的微小生物,包括藻类、轮虫、线虫、甲壳类等。
如果环境受到外界的严重干扰,群落的平衡被破坏,其结构特征也随之变化。
常用的方法是聚氨酯泡沫塑料块法,又称PFU法。
主要是通过原生动物的群集过程,群集速度随着种类的上升而下降,群集速度与种类数的交叉点就是种数的平衡点,达到平衡点的时间取决于环境。
环境污染能影响群集和平衡点,污染严重,毒物浓度高,则原生动物群集速度慢,种类低;水质好,则群集速度快,种类多。
(二)水环境质量的生物学评价
•1•一般描述对比法
•根据对调查水体的水生生物的区系组成、种类、
数量、生态分布、资源情况等的描述,对比区域
内同类型水体或同一水体的历史资料,对目前的环境质量现状作出评价。
•2•指示生物法
・根据对水环境中有机污染或某种特定污染物敏感的或有较高耐受性的生物种类的存在或缺失,来指示其所在水体或河段内有机物或某种特定污染物的多寡或分解程度。
(二)水环境质量的生物学评价
•3•污水生物系统
•4•生物指数
•5•种的多样性指数
•6•生产力
•7•残留量指数及富集系数
・生物标志物但iomarker):
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。
•1•生物标志物分类
•应用最广泛的是将其分为暴露生物标志物和效应生物标志物。
・暴露生物标志物指示机体对化学污染物的暴露,但不显示发生这种变化所造成的不利效应的程度,如污染物在体内的代谢产物及其浓度。
・效应生物标志物可以证明化学污染物对机体的不利效应,如乙酰胆碱酯酶抑制;此外有的既是暴露生物标志物也是效应生物标志物,如DNA加合物
•2.生物标志物的特异性
・差异较大,特异性高的生物标志物如血色素合成中的氨基乙酰丙酸脱氢酶(ALAD)仅被铅抑制。
而一些非特异性生物标志物,如很多污染物(金属、有机物和PAH)可引起免疫系统的某种反应。
乙酸胆碱酯酶(AchE)特异地受有机磷和氨基甲酸酯农药的抑制。
・3.作为生物标志物的基本原则
・⑴一般指示性
・⑵相对敏感性
・⑶生物特异性:
需要比较生物标志物在生物种类间的特异性
・⑷化学特异性:
有些对一类化合物起反应,有些对不同类化合物,有的仅对一种化合物也反应
・⑸反应的时间效应:
应选择反应时间较短的・⑹固有的变化性
・(7)与高级生物学水平上效应的关系
・⑻野外应用价值:
应当能应用于野外监测
•4•监测和评价中生物标志物的作用
•“预警”系统的作用
•可以以低等物种预测高等物种
•环境诊断作用
•1•环境流行病学研究的内容
・⑴调查不同地区特异性疾病的人群分布・⑵调查并检验环境中致病因子
・⑶分析调查资料:
主要确定暴露一效应关系和剂量一反应关系
害或疾病的病因提供线索或建立假说,进而查明因果关系
•2.环境流行病学的常用研究方法
•生态学研究
•现况研究
•队列研究
•病例一对照研究
生态学研究
•或称相关研究,是整个流行病学调查的开始,分析单位是人群或某一群体而不是个体。
如伦敦烟雾事件与伦敦居民死亡的关系。
现况研究
•是在特定时间对某一确定人群中疾病(或其他健康特征)和其他有关变量之间关系的研究。
队列研究
•是将一个范围明确的人群按假定的病因因子的接触状况分为若干组群或队列,集接触组、非接触组或接触水平不同的各组,在一定时期内追踪观察各个队列的某种疾病或其他结局的发生情况,通过个队列间的比较,检验假定的病因因子与所研究疾病或结局存在联系的假设。
•分为前瞻性队列研究、回顾性队列研究
病例一对照研究
•是开始时选定一组需要研究的的疾病病例(或具有其它健康效应的人)和一组没有该病(或该效应)的人作为对照组,然后比较两组接触的有无、频度或计量水平,用于检验接触与所研究疾病或其他效应的联系。
•3.环境流行病学病因的推断
•时间先后
•言之有理
•一致性
•联系强度
•剂量一反应关系
•可逆性
•4•环境流行病学研究设计
资料收集—*提出假设——*假设检验
第三节侖窖的理闵畫的隹的学敘应
•一、环境噪声的生物学效应
•对听觉器官的影响
•对神经系统的影响
•对心血管系统的影响
•对内分泌的影响
:
、放射性污染的生物学效应
•1•来源
■2•作用机理
•3•对人体的影响
作用机理
•各种射线对机体均导致电离
•直接损伤可破坏机体内某些大分子结构
•间接损伤可生成活性很强的自由基,与机体的有机成分作用产生伤害
对人体的影响
•急性辐射损伤
•远期效应
切尔若贝利的辐射危害
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- 环境质量 生物 监测 评价
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