第三章環(huán)境污染的生物監(jiān)測與評價一概況二大氣污染的生物監(jiān)測與評價三水體污染的生物監(jiān)測與評價四物理、化學(xué)誘變物質(zhì)檢測一概況生物對環(huán)境毒物、污染物的反應(yīng)變化程度作為監(jiān)測評價環(huán)境質(zhì)量變化、受污染程度的依據(jù)稱為生物監(jiān)測（monitoring）與評價（evaluating）。生物監(jiān)測本世紀(jì)初才提出，70年代才逐漸成為較活躍的研究領(lǐng)域。1908～1909年，德國科學(xué)家科爾克威茨（Kolkwitz）和馬森（Marson）首先提出了污水生物系統(tǒng)評價法，從而為水體污染的生物監(jiān)測打下了基礎(chǔ)。我國自70年代起，在進(jìn)行污染源的調(diào)查中開展了生物監(jiān)測工作，運(yùn)用藻類、原生動物、底棲無脊椎動物等生物對水體污染狀況進(jìn)行了研究。

1、生物監(jiān)測的特點(diǎn)（1）能綜合地反映環(huán)境質(zhì)量狀況環(huán)境問題是相當(dāng)復(fù)雜的，某一生態(tài)效應(yīng)常是幾種因素綜合作用的結(jié)果。如在受污染的水體中，通常是多種污染物并存，而每種污染物并非都是各自單獨(dú)起作用，各類污染物之間也不都是簡單的加減關(guān)系。2、生物監(jiān)測不足之處（1）不能像理化監(jiān)測儀器那樣迅速作出反應(yīng)，從而可在較短時間內(nèi)就能獲得監(jiān)測結(jié)果，也不能像儀器那樣能精確地監(jiān)測出環(huán)境中某些污染物的含量，它通常反映的只是各監(jiān)測點(diǎn)的相對污染或變化水平；（2）生物生長發(fā)育，生理代謝狀況等都制約著外干擾的作用。相同強(qiáng)度的同種干擾對處于不同狀態(tài)的生物常產(chǎn)生不同的生態(tài)效應(yīng)。如水稻在抽穗、揚(yáng)花、灌漿時期對污染反應(yīng)最敏感、危害最大，而成熟期的敏感性就明顯降低；（3）指示生物同一受害癥狀可由多種因素造成，增加了對監(jiān)測結(jié)果判斷的困難。如許多植物的落葉、矮態(tài)、卷轉(zhuǎn)、僵直和扭曲等，大氣氟化物的污染和低濃度除草劑的施用均可造成上述異?，F(xiàn)象。S02對植物的傷害往往與霜凍或無機(jī)鹽缺乏的癥狀也很相似。二大氣污染的生物監(jiān)測與評價1指示生物有些生物，尤其是植物，它們對有害物質(zhì)能夠顯示出明顯的傷害癥狀，由此可檢測環(huán)境的污染程度，稱之為指示生物。2指示植物的選擇標(biāo)準(zhǔn)（1）對污染物反應(yīng)敏感并表現(xiàn)出明顯的傷害癥狀。（2）為常見品種，易管理和繁殖，生長季節(jié)長。（3）植株必須健壯，干擾癥少。（4）葉片浸蘸法將化學(xué)溶液浸蘸植物葉片后，產(chǎn)生近似于某種污染氣體直接熏氣同樣的效果。如浸蘸氫氟酸可產(chǎn)生氟化氫的效果，浸蘸亞硫酸可產(chǎn)生二氧化硫的效果等。4傷害癥狀、敏感品種

（1）傷害癥狀SO2：傷斑大部分出現(xiàn)在葉脈間，傷區(qū)與健康組織之間界線分明。NOx：傷斑大部分出現(xiàn)在葉脈間，傷區(qū)與健康組織之間界線分明。Cl2：傷斑也主要在葉脈間，但傷斑與健康組織之間的界線模糊或有一個過渡區(qū)。HF：傷斑多出現(xiàn)在葉尖和葉緣，傷區(qū)與非傷區(qū)之間常有一條紅色或深褐色的邊界線。O3：傷害主要在葉面出現(xiàn)密集的細(xì)小斑點(diǎn)。A.二氧化硫指示植物苔蘚白蠟樹云杉地衣棉花白楊

(2)指示植物雪松葡萄金錢草杏樹慈竹郁金香C.氟化物指示植物D乙烯的指示植物萬壽菊皂莢樹黃瓜番茄蘭花E氮氧化物指示植物向日葵菠菜秋海棠番茄煙草5大氣污染區(qū)的植物評價方法

（1）癥狀指標(biāo)法通過觀察植物形態(tài)變化，尤其是葉片出現(xiàn)的受害癥狀，可以作為評價大氣環(huán)境污染的指標(biāo)。（2）生長量指標(biāo)法IA=W0/Wm式中，IA—影響指數(shù)W0清潔區(qū)（對照）植物生長量Wm—污染區(qū)植物生長量（3）群落生態(tài)指標(biāo)法

主要是利用群落結(jié)構(gòu)的變化，來反映群落中的種類數(shù)和豐度的關(guān)系，進(jìn)而對環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測和評價。在未受污染脅迫的正常群落中，種類數(shù)多。隨著污染脅迫的增加，種類數(shù)下降。在利用群落生態(tài)指標(biāo)法時，一般選擇附生苔蘚植物群落，這是因?yàn)樘μ\植物具有以下特點(diǎn)：1）生長于樹皮，不受土壤條件的影響。2）多年生常綠植物，全年可測。（苔蘚計(jì)）3）葉多數(shù)只有一層細(xì)胞，對污染物敏感。附生苔蘚調(diào)查及城市大氣污染分級

X：每m3空氣中的細(xì)菌數(shù)．N：平板暴露５分鐘，于37℃培養(yǎng)２４小時后生長的菌落數(shù)r：平皿底半徑（cm）6空氣細(xì)菌污染與監(jiān)測

（1）沉降平皿法奧梅梁斯基曾建議：如面積為100cm2的平板培養(yǎng)基，暴露在空氣中5分鐘，于37℃培養(yǎng)24小時后所生長的菌落數(shù)，相當(dāng)于10L空氣中的細(xì)菌數(shù)．1水生生物樣品的采集和處理（1）浮游生物1）主要類群2）采樣①樣點(diǎn)設(shè)置：浮游生物網(wǎng)、采水器。②采樣深度：浮游生物在水體中不僅水平分布上有差異，而且垂直分布上也有不同。水深2米以內(nèi)的，可在0.5米左右深處采樣，3米以上可分層采樣。③固定保存④計(jì)數(shù)

三水體污染的生物監(jiān)測與評價（2）底棲生物調(diào)查

底棲動物一般認(rèn)為體長超過2mm，所以亦稱為底棲大型無脊椎動物。2水體初級生產(chǎn)力的測定（1）黑白瓶測氧法1）原理2）操作步驟采水與灌瓶掛瓶曝光：通常曝光24小時3）計(jì)算方法總產(chǎn)量=白瓶溶氧-黑瓶溶氧呼吸量=初始溶氧-黑瓶溶氧凈產(chǎn)量=總產(chǎn)量-呼吸量（2）葉綠素含量測定法

3污水生物系統(tǒng)法1960年海因斯（Hyness）提出河流從排入處到下游的生態(tài)學(xué)模式。在歐洲，則比較廣泛地應(yīng)用1909年德國科學(xué)家科爾克威斯和莫爾斯森（Kolkwiz和Marsson）的水體污染評價標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)這個理論，當(dāng)水體受污染后，發(fā)生一系列自凈過程，生物種類發(fā)生變化，出現(xiàn)特有的指示生物，可分別劃分為四個不同的地帶；即多污染帶、α—中污帶、β—中污染帶和寡污帶。后來又有人把多污帶及寡污帶也劃分為α、β合計(jì)6個。在環(huán)境質(zhì)量發(fā)生變化時，生物的種類和數(shù)量也都會隨之發(fā)生變化，把生物種類和數(shù)量發(fā)生的這種變化用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)公式加以表示，所求得的數(shù)值即為生物指數(shù)。

（1）顫蚓類與全部底棲動物相比的生物指數(shù)水蚯蚓與陸蚯蚓是相似的。習(xí)見的有四個科，即飄體蟲科、仙女蟲科、顫蚓科和帶絲蚓科。顫蚓類密度可達(dá)每平方米2萬尾以上。污水底部全部是紅若地毯的顫蚓，前半部埋在泥中，后半部露在水中不斷地?cái)[動，皆以耐有機(jī)污染著稱。4生物指數(shù)法也可按下面方法來進(jìn)行評價：顫蚓類＜100條/m2不污染

100-999輕污染1000-5000中等污染7500嚴(yán)重污染

（1）顫蚓類與全部底棲動物相比的生物指數(shù)

大于80%污染嚴(yán)重，小于60%認(rèn)為水質(zhì)良好。

式中：d-多樣性指數(shù)S-種類數(shù)N-總個體數(shù)d大于3為寡污帶，d=1-3為中污帶，d小于1為多污帶。

2）馬吉萊夫（Margelef）多樣性指數(shù)

珠江廣州河段污染評價（利用底棲動物）R-“組”數(shù)N-總個體數(shù)C.I大于3為寡污帶，C.I=1-3為中污帶，C.I小于1為多污帶。

3）凱恩斯（Cairns）連續(xù)比較指數(shù)

5魚類毒性試驗(yàn)

魚類毒性試驗(yàn)的主要目的是尋求某種毒物或工業(yè)廢水對魚類的半致死濃度與安全濃度。所謂安全濃度，就是在污染物的持續(xù)作用下，魚類可以正常存活、生長、繁殖的最高毒物濃度。（1）魚種的選擇實(shí)驗(yàn)魚要求對污水反應(yīng)靈感的本地種類，鯉魚和鯽魚是國際性魚類，而金魚對一些毒物反應(yīng)靈感，都是應(yīng)用較多的實(shí)驗(yàn)魚類。（2）實(shí)驗(yàn)條件的控制實(shí)驗(yàn)魚要求是同一批來源，同種、同齡。(3)半數(shù)致死濃度(LC50)或平均忍受限(TLm)的計(jì)算實(shí)驗(yàn)時選用5種以上不同濃度（mg/L），并設(shè)置重復(fù)2-3個及對照組。試驗(yàn)時間一般為48-96小時，找出魚半數(shù)存活率濃度。

（4）安全濃度的計(jì)算

式中，48TLm—48h半數(shù)存活率濃度（mg/L）24TLm—24h半數(shù)存活率濃度（mg/L）安全濃度的驗(yàn)證：如有中毒癥狀發(fā)生，則應(yīng)降低濃度再實(shí)驗(yàn)，直到確證某濃度對魚是安全的。

6魚類毒性試驗(yàn)6水體富營養(yǎng)化的監(jiān)測與評價①藻類總數(shù)及葉綠素-a含量評價法②優(yōu)勢種評價法不同營養(yǎng)狀態(tài)的水體中存在不同的生物種類，特別在優(yōu)勢種方面差異明顯。一般來說，貧營養(yǎng)型湖泊中的浮游植物以金藻、黃藻類為主，中營養(yǎng)型湖泊中常以甲藻、隱藻、硅藻類占優(yōu)勢，富營養(yǎng)型湖泊則常以綠藻、藍(lán)藻類占優(yōu)勢。③多樣性指數(shù)評價方法水體富營養(yǎng)化評價實(shí)例④綜合評價標(biāo)準(zhǔn)

7水污染的細(xì)菌學(xué)監(jiān)測

我國現(xiàn)行生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：細(xì)菌總數(shù)1ml自來水不得超過100個；大腸菌群數(shù)每升自來水中不得超過3個。水的細(xì)菌性污染主要是由于糞便污水的排放而引起的。要判斷水質(zhì)是否安全可靠，最好是檢查水中有無病原菌。但由于被糞便污染的水中病原菌數(shù)量畢竟較少，所以只測定水中有無腸道非病原菌的存在，就可以確定是否受到糞便的污染。而大腸桿菌群是腸道桿菌好氧菌中最普遍和數(shù)量最多的一種，且與腸道致病菌呈一定正相關(guān)，因此，作為水體受糞便污染的指標(biāo)，以大腸桿菌群最為理想。

1微核試驗(yàn)（1）紫露草花粉母細(xì)胞微核試驗(yàn)

花粉母細(xì)胞（減數(shù)分裂）→四分體（2）蠶豆根尖、葉尖微核試驗(yàn)

四物理、化學(xué)誘變物質(zhì)檢測

艾姆斯試驗(yàn)是由美國加州大學(xué)艾姆斯教授等人經(jīng)多年研究創(chuàng)建的一種檢測環(huán)境中致突變物的測試方法，也稱鼠傷寒沙門氏菌／哺乳動物微粒體試驗(yàn)。

由于有些致突變物質(zhì)在生物體內(nèi)經(jīng)代謝活化后才顯示致突變性，而這種活化是由微粒體非特異功能氧化酶系統(tǒng)完成的，而細(xì)菌和低等生物體內(nèi)沒有這種酶系統(tǒng)，故為了使試驗(yàn)條件更近似哺乳動物的代謝情況，艾姆斯等人又采用了在體外加人哺乳動物肝微粒體酶系統(tǒng)（簡稱S-9混合液）使檢物活化的方法。

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艾姆斯（Ames）試驗(yàn)

野生型his+營養(yǎng)缺陷型his-正向突變回復(fù)突變艾姆斯（Ames）試驗(yàn)圖解

環(huán)境影響評價工程程序生