环境污染生物监测省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第六章第六章 环境污染生物监测环境污染生物监测第1页1 1、了解水环境污染生物监测方法、了解水环境污染生物监测方法2 2、掌握细菌学检测方法、掌握细菌学检测方法3 3、了解空气污染监测方法、了解空气污染监测方法4 4、掌握生物样品采集、制备、预处理和测定、掌握生物样品采集、制备、预处理和测定5 5、了解生物污染监测意义和主要方法、了解生物污染监测意义和主要方法6 6、了解生态监测方法、了解生态监测方法提议课时数:提议课时数:6 6课时课时第2页v 定义:当空气,水体,土壤等环境要素受到污染后,生定义:当空气,水体,土壤等环境要素受到污染后,生物在吸收营养同时,也吸收了污染物,并在体内迁移,积物
2、在吸收营养同时,也吸收了污染物,并在体内迁移,积累,从而遭受污染。受到污染生物,在生态,生理和生化累,从而遭受污染。受到污染生物,在生态,生理和生化指标,污染物在体内行为等方面会发生改变,出现不一样指标,污染物在体内行为等方面会发生改变,出现不一样症状或反应,利用这些改变来反应和度量环境污染程度方症状或反应,利用这些改变来反应和度量环境污染程度方法称为法称为 生物监测法生物监测法v 生态生态 (群落,个体生态)监测;生物测试(毒性测定,(群落,个体生态)监测;生物测试(毒性测定,致突变测定等);生物生理,生化指标测定;致突变测定等);生物生理,生化指标测定;生物体内生物体内污染物残留量测定等。
3、污染物残留量测定等。生物监测生物监测第3页生物监测任务生物监测任务生物监测任务生物监测任务v 对环境中各种生物指标进行定时或暂时监测,了解污染对环境中各种生物指标进行定时或暂时监测,了解污染物对生物危害和影响,从而判定环境污染类型和程度物对生物危害和影响,从而判定环境污染类型和程度v 经过对自然环境和污染环境长久积累监测资料和趋势分经过对自然环境和污染环境长久积累监测资料和趋势分析,为政府制订法规,环境质量标准,环境质量控制对析,为政府制订法规,环境质量标准,环境质量控制对策和环境管理提供可靠依据策和环境管理提供可靠依据v 主动展开生物监测技术研究,促进生物监测技术发展。主动展开生物监测技术研
4、究,促进生物监测技术发展。第4页惯用生物监测伎俩惯用生物监测伎俩惯用生物监测伎俩惯用生物监测伎俩v 水污染生物监测伎俩:水污染生物监测伎俩:利用指示生物进行环境监测;利用指示生物进行环境监测;利用水生生物群落结构改变监测水污染;利用水生生物群落结构改变监测水污染;水污染水污染生物测试,经过生物生理机能改变来测试水质污染情况生物测试,经过生物生理机能改变来测试水质污染情况 v 大气污染生物监测伎俩:大气污染生物监测伎俩:利用指示植物监测大气利用指示植物监测大气污染;污染;测定植物污染物含量,估测大气污染情况;测定植物污染物含量,估测大气污染情况;观察植物生理生化反应,对大气污染长久效应做出判观察
5、植物生理生化反应,对大气污染长久效应做出判断断v 土壤土壤 较少较少 第5页第一节第一节 水环境污染生物监测水环境污染生物监测 一、水环境污染生物监测目标、样品采集和监测项目一、水环境污染生物监测目标、样品采集和监测项目一、水环境污染生物监测目标、样品采集和监测项目一、水环境污染生物监测目标、样品采集和监测项目v 一、目标:了解污染对水生生物危害情况,判别和一、目标:了解污染对水生生物危害情况,判别和测定水体污染类型和程度,为制订控制污染办法,使测定水体污染类型和程度,为制订控制污染办法,使水环境生态系统保持平衡提供依据水环境生态系统保持平衡提供依据v 二、样品采集:尽可能与化学监测二、样品采
6、集:尽可能与化学监测v 断面一致,采样点数使视详细情断面一致,采样点数使视详细情v 况而定况而定v 三、监测项目三、监测项目:见表见表6 61 1(P292P292)第6页表表表表6-16-16-16-1河、湖、库淡水生物监测项目及频率河、湖、库淡水生物监测项目及频率河、湖、库淡水生物监测项目及频率河、湖、库淡水生物监测项目及频率第7页二、生物群落监测方法二、生物群落监测方法二、生物群落监测方法二、生物群落监测方法v未受污染环境水体中生活着各种多样水生生物,这未受污染环境水体中生活着各种多样水生生物,这是长久自然发展结果,也是生态系统保持相对平衡是长久自然发展结果,也是生态系统保持相对平衡标志
7、。当水体受到污染后,水生生物群落结构和个标志。当水体受到污染后,水生生物群落结构和个体数量就会发生改变,使自然生态平衡系统被破坏,体数量就会发生改变,使自然生态平衡系统被破坏,最终止果是敏感生物消亡,抗性生物旺盛生长,群最终止果是敏感生物消亡,抗性生物旺盛生长,群落结构单一,这是生物群落监测法理论依据。落结构单一,这是生物群落监测法理论依据。第8页一、水污染指示生物一、水污染指示生物一、水污染指示生物一、水污染指示生物v 生物群落中生活着各种水生生物,如浮游生物、着生生物群落中生活着各种水生生物,如浮游生物、着生生物、底栖动物、鱼类和细菌等。因为它们群落结构、种生物、底栖动物、鱼类和细菌等。因
8、为它们群落结构、种类和数量改变能反应水质情况,故称之为指示生物。类和数量改变能反应水质情况,故称之为指示生物。第9页v水污染指示生物水污染指示生物是指能对水体中污染物产生各种定性、定量是指能对水体中污染物产生各种定性、定量反应生物,如浮游生物、着生生物、底栖动物、鱼类和微生反应生物,如浮游生物、着生生物、底栖动物、鱼类和微生物等物等v浮游生物浮游生物是指悬浮在水体中生物,可分为浮游动物和浮游植是指悬浮在水体中生物,可分为浮游动物和浮游植物两大类,它们多数个体小,游泳能力弱或完全没有游泳能物两大类,它们多数个体小,游泳能力弱或完全没有游泳能力,过着随波逐流生活力,过着随波逐流生活v着生生物着生生
9、物(即周丛生物)是指附着于长久浸没水中各种基质(即周丛生物)是指附着于长久浸没水中各种基质(植物、动物、石头、人工)表面上有机体群落(植物、动物、石头、人工)表面上有机体群落v底栖动物底栖动物是栖息在水体底部淤泥内、石块或砾石表面及其间是栖息在水体底部淤泥内、石块或砾石表面及其间隙中,以及附着在水生植物之间肉眼可见水生无脊椎动物,隙中,以及附着在水生植物之间肉眼可见水生无脊椎动物,其体长超出其体长超出2mm2mm,亦称底栖大型无脊椎动物,亦称底栖大型无脊椎动物v在清洁河流、湖泊、池塘中,有机质含量少,微生物也极少,在清洁河流、湖泊、池塘中,有机质含量少,微生物也极少,但受到有机物污染后,微生物
10、数量大量增加,所以水体中含但受到有机物污染后,微生物数量大量增加,所以水体中含微生物多少能够反应水体被有机物污染程度微生物多少能够反应水体被有机物污染程度第10页(二)生物指数监测法(二)生物指数监测法(二)生物指数监测法(二)生物指数监测法 定义:依据不利环境原因(如各种污染)对生物群落结构定义:依据不利环境原因(如各种污染)对生物群落结构影响,用数学形式表现群落结构来指示环境质量情况影响,用数学形式表现群落结构来指示环境质量情况1 1、贝克生物指数、贝克生物指数 贝克生物指数(贝克生物指数(BIBI)=2A+B=2A+B 2 2、贝克津田生物指数、贝克津田生物指数 第11页3 3、生物群落
11、中种类多样性是群落生态组织水平生物学特征,、生物群落中种类多样性是群落生态组织水平生物学特征,且反应群落功效组织特征且反应群落功效组织特征 种类多样性有两方面意义:种类多样性有两方面意义:一是群落中种类数,另一个一是群落中种类数,另一个是群落中各种类个体数分布。是群落中各种类个体数分布。第12页4 4、硅藻生物指数、硅藻生物指数用作计算生物指数生物除底栖大型无脊椎动物外,也有用作计算生物指数生物除底栖大型无脊椎动物外,也有用浮游藻类,如硅藻指数:用浮游藻类,如硅藻指数:2A+B-2C 2A+B-2C 硅藻指数硅藻指数=X100=X100 A+B-C A+B-C不耐污染藻不耐污染藻类种类数类种类
12、数广谱性藻类种广谱性藻类种类数类数仅在污染水域才出现仅在污染水域才出现藻类种类数藻类种类数第13页(三)污水生物系统法(三)污水生物系统法(三)污水生物系统法(三)污水生物系统法v 方法将受有机物污染河流按其污染程度和自方法将受有机物污染河流按其污染程度和自净过程划分为几个相互连续污染带,每一带生净过程划分为几个相互连续污染带,每一带生存着各自独特生物存着各自独特生物(指示生物指示生物)v 依据河流污染程度,通常将其划分为四个依据河流污染程度,通常将其划分为四个污染带,即多污带,污染带,即多污带,-中污带、中污带、-中污带和中污带和寡污带。各污染带水体内存在着特有生物种群寡污带。各污染带水体内
13、存在着特有生物种群见见表表6-26-2(P P295-296295-296)第14页表表表表6-26-26-26-2污水系统生物学、化学特征污水系统生物学、化学特征污水系统生物学、化学特征污水系统生物学、化学特征第15页第16页多污带多污带 (polysaprobic zone)polysaprobic zone)-中污带中污带(-mesosaprobic zone)(-mesosaprobic zone)-中污带中污带(-mesosaprobic zone)(-mesosaprobic zone)寡污带寡污带(oligosaprobic zone (oligosaprobic zone)第1
14、7页(四)(四)(四)(四)PFU PFU PFU PFU微型生物群落监测法(微型生物群落监测法(微型生物群落监测法(微型生物群落监测法(PFUPFUPFUPFU法)法)法)法)v1 1、方法原理、方法原理v2 2、测定关键点、测定关键点v3 3、结果表示(参数)、结果表示(参数)第18页方法原理方法原理 v 微型生物群落微型生物群落是指水生态系统中在显微镜下才能看是指水生态系统中在显微镜下才能看到微小生物,包含细菌、真菌、藻类、原生动物和小到微小生物,包含细菌、真菌、藻类、原生动物和小型后生动物等。它们彼此间有复杂相互作用,在一定型后生动物等。它们彼此间有复杂相互作用,在一定生境中组成特定群
15、落,其群落结构特征与高等生物群生境中组成特定群落,其群落结构特征与高等生物群落相同。当水环境受到污染后,群落平衡被破坏,种落相同。当水环境受到污染后,群落平衡被破坏,种数降低,多样性指数下降,随之结构、功效参数发生数降低,多样性指数下降,随之结构、功效参数发生改变改变 v PFUPFU法法是以聚氨酯泡沫塑料块(是以聚氨酯泡沫塑料块(PFUPFU)作为人工基质)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种类均可群集到PFUPFU内,到达种数平衡,经过观察和测内,到达种数平衡,经过观察和测定该群落结构与功效各种参数来评价水
16、质情况定该群落结构与功效各种参数来评价水质情况第19页三、三、生物测试法生物测试法v一、水生生物毒性试验一、水生生物毒性试验 利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生反应或生利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生反应或生理机能改变,来评价水体污染情况,确定毒物安全浓度方理机能改变,来评价水体污染情况,确定毒物安全浓度方法称为法称为生物测试法生物测试法 v 进行水生生物毒性试验可用鱼类、藻类等,其中以鱼进行水生生物毒性试验可用鱼类、藻类等,其中以鱼类毒性试验应用较广泛。鱼类对水环境改变反应十分灵敏,类毒性试验应用较广泛。鱼类对水环境改变反应十分灵敏,当水体中污染物到达一定浓度或强度时就会引发一系列
17、中当水体中污染物到达一定浓度或强度时就会引发一系列中毒反应。毒反应。第20页v 依据试验水所含毒物浓度高低和暴露时间长短,毒依据试验水所含毒物浓度高低和暴露时间长短,毒 性性试验可分为试验可分为急性试验急性试验和和慢性试验慢性试验v 毒性试验方法可分为毒性试验方法可分为静水式试验静水式试验和和流水式试验流水式试验两大类两大类 前者是把受试生物放于不流动试验溶液中,测定污前者是把受试生物放于不流动试验溶液中,测定污染物浓度与生物中毒反应之间关系,从而确定污染物毒染物浓度与生物中毒反应之间关系,从而确定污染物毒性;后者把受试生物放于连续或间歇流动试验溶液中,性;后者把受试生物放于连续或间歇流动试验
18、溶液中,测定污染物浓度与生物反应之间关系。测定污染物浓度与生物反应之间关系。第21页试验特点试验特点v 静水式生物试验静水式生物试验:适合用于试液毒物成份稳定,适合用于试液毒物成份稳定,耗氧量低污水或毒物耗氧量低污水或毒物v 流水式生物试验流水式生物试验:适合用于慢性毒性试验,能:适合用于慢性毒性试验,能够确保试液浓度,预防试验生物代谢产物蓄积,够确保试液浓度,预防试验生物代谢产物蓄积,确保试液有较高溶解氧确保试液有较高溶解氧v 急性毒性试验急性毒性试验:在:在2496h2496h内即能显示被测物对内即能显示被测物对试验生物致死或其它有害效应测试试验生物致死或其它有害效应测试v 慢性毒性试验慢
19、性毒性试验:测定低浓度毒物对试验生物全:测定低浓度毒物对试验生物全活动周期影响试验。常以存活,生长,产卵和孵活动周期影响试验。常以存活,生长,产卵和孵化率等为指标化率等为指标第22页术语术语术语术语v 致死浓度致死浓度 (Lethal Concentration,Lethal Concentration,简称简称LCLC):是足以使受试生物死亡毒物浓度是足以使受试生物死亡毒物浓度v 半致死浓度(半致死浓度(Median lethal Concentration Median lethal Concentration 简称简称LCLC5050):造成:造成5050受试生物在一定观察期内受试生物在
20、一定观察期内死亡浓度死亡浓度v 半数存活率或半数忍受限(半数存活率或半数忍受限(Median tolerance Median tolerance Limit,Limit,简称简称TLTL M M):指在一定时期内使受试生物:指在一定时期内使受试生物5050存活毒物浓度。存活毒物浓度。第23页v 毒物最大允许浓度毒物最大允许浓度 (Maximum allowable Maximum allowable toxicant concentration,toxicant concentration,简称简称MATC):MATC):指在指在承受排放天然水体中可溶许存在而不对生产承受排放天然水体中可溶许
21、存在而不对生产力或其它用途有不良影响浓度力或其它用途有不良影响浓度v MATC MATC也是在慢性试验中,毒物对受试生物也是在慢性试验中,毒物对受试生物无影响最高浓度和有影响最低浓度之间阈浓无影响最高浓度和有影响最低浓度之间阈浓度度第24页v 在慢性毒性试验中,惯用受试鱼生产指数来测在慢性毒性试验中,惯用受试鱼生产指数来测定毒物最大允许浓度,所谓定毒物最大允许浓度,所谓鱼生产指数鱼生产指数,是鱼正,是鱼正常生长和繁殖后代指数常生长和繁殖后代指数v 应用系数应用系数 (Application factor,Application factor,简称简称AFAF):依据急性毒性试验求依据急性毒性试
22、验求LCLC5050或或TLTLM M推算毒物对鱼类安推算毒物对鱼类安全浓度一个常数全浓度一个常数 K(K(应用系数)应用系数)=毒物最大允许浓度毒物最大允许浓度/96/96小时小时LCLC5050第25页(二)发光细菌法(二)发光细菌法(二)发光细菌法(二)发光细菌法(三)其它方法(三)其它方法(三)其它方法(三)其它方法生产力测定:叶绿素含量、光合作用能力、固氮能力等;生产力测定:叶绿素含量、光合作用能力、固氮能力等;生产力测定:叶绿素含量、光合作用能力、固氮能力等;生产力测定:叶绿素含量、光合作用能力、固氮能力等;致突变和致癌物质检测方法有:微核测定、艾姆斯(致突变和致癌物质检测方法有:
23、微核测定、艾姆斯(致突变和致癌物质检测方法有:微核测定、艾姆斯(致突变和致癌物质检测方法有:微核测定、艾姆斯(Ames)Ames)试验、染色体畸变试验等。试验、染色体畸变试验等。试验、染色体畸变试验等。试验、染色体畸变试验等。第26页四、细菌学检验法四、细菌学检验法v 在实际工作中,经常以检验细菌总数,尤其是检验作为粪在实际工作中,经常以检验细菌总数,尤其是检验作为粪便污染指示细菌,如总大肠菌群、粪大肠菌群、粪链球菌、便污染指示细菌,如总大肠菌群、粪大肠菌群、粪链球菌、肠道病毒等,来间接判断水卫生学质量肠道病毒等,来间接判断水卫生学质量 v1 1、水样采集、水样采集 采集细菌学检验用水样,必须
24、严格按照无菌操作要求进行;采集细菌学检验用水样,必须严格按照无菌操作要求进行;预防在运输过程中被污染,并应快速进行检验。普通从采预防在运输过程中被污染,并应快速进行检验。普通从采样到检验不宜超出样到检验不宜超出2 2小时;在小时;在1010以下冷藏保留不得超出以下冷藏保留不得超出6 6小时小时 采集江、河、湖、库等水样,可将采样瓶沉入水面下采集江、河、湖、库等水样,可将采样瓶沉入水面下101015cm15cm处,瓶口朝水流上游方向,使水样灌入瓶内。需要采处,瓶口朝水流上游方向,使水样灌入瓶内。需要采集一定深度水样时,用采水器采集。采集自来水样,首先集一定深度水样时,用采水器采集。采集自来水样,
25、首先用酒精灯灼烧水龙头灭菌或用用酒精灯灼烧水龙头灭菌或用70%70%酒精消毒,然后放水酒精消毒,然后放水3 3分分钟,再采集约为采样瓶容积钟,再采集约为采样瓶容积80%80%左右水量。左右水量。第27页v2、细菌总数测定 v 细菌总数是指1mL水样在营养琼脂培养基中,于37经二十四小时培养后,所生长细菌菌落(CFU)总数。它是判断饮用水、水源水、地表水等污染程度标志v3、总大肠菌群测定 v 总大肠菌群是指那些能在35、48小时之内使乳糖发酵产酸、产气、需氧及兼性厌氧、革兰氏阴性无芽孢杆菌,以每升水样中所含有大肠菌群数目表示v4、其它粪便污染指示细菌测定 v 粪大肠菌群、沙门氏菌、链球菌等第28
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