《環(huán)境生物學(xué)》第4章環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè).ppt

第4章 環(huán)境質(zhì)量與污染生物監(jiān)測(cè),環(huán)境質(zhì)量 環(huán)境監(jiān)測(cè)：儀器、化學(xué)分析監(jiān)測(cè)；生物監(jiān)測(cè) 生物監(jiān)測(cè),引言！,它包括物理的、化學(xué)的和生物的質(zhì)量，又可具體劃分為大氣環(huán)境質(zhì)量、水環(huán)境質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量、生物環(huán)境質(zhì)量等,利用生物對(duì)環(huán)境毒物、污染物的反應(yīng)變化及變化程度去監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量的變化、受污染程度,第 一節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),第二節(jié) 水環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè),主要內(nèi)容,第4章 環(huán)境質(zhì)量與污染生物監(jiān)測(cè),第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),大氣污染的生物監(jiān)測(cè)是利用生物對(duì)大氣中的污染物的反應(yīng)，監(jiān)測(cè)有害氣體的成分和含量，以了解大氣的環(huán)境質(zhì)量水平。,利用植物監(jiān)測(cè) 利用動(dòng)物監(jiān)測(cè) 利用微生物監(jiān)測(cè),（一）植物監(jiān)測(cè)依據(jù)/原因,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),植物能以龐大的葉面積與空氣接觸，進(jìn)行活躍的氣體交換; 植物缺乏動(dòng)物的循環(huán)系統(tǒng)來緩沖外界的影響; 植物固定生長的特點(diǎn)使其無法避開污染物的傷害。,一、植物監(jiān)測(cè)植物的選擇,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),在受到污染物的侵襲后有明顯的顯示：如明顯的傷害癥狀、生長和形態(tài)的變化、果實(shí)或種子的變化以及生產(chǎn)力或產(chǎn)量的變化等 一般選擇： 一年生草本植物、多年生木本植物以及地衣、苔蘚等 主要是樹木、農(nóng)作物、蔬菜及野生草本植物,二氧化硫指示植物,苔蘚,白蠟樹,云杉,地衣,棉花,白楊,圖1 部分二氧化硫指示植物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),光化學(xué)氧化物指示植物,矮牽?；?葡萄,菠菜,黃瓜,馬鈴薯,洋蔥,圖2 O3的指示植物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),雪松,葡萄,金錢草,杏樹,慈竹,郁金香,圖3 氟化物的指示植物,氟化物指示植物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),乙烯的指示植物,萬壽菊,皂莢樹,黃瓜,番茄,蘭花,圖4 乙烯的指示植物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),氮氧化物指示植物,向日葵,菠菜,秋海棠,番茄,煙草,圖5 氮氧化物指示植物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),二、植物監(jiān)測(cè)方法,1、現(xiàn)場調(diào)查法 2、現(xiàn)場盆栽定點(diǎn)監(jiān)測(cè)法 3、污染指數(shù)法,二、植物監(jiān)測(cè)方法,1、現(xiàn)場調(diào)查法 1）植物癥狀的觀察 2）地衣、苔蘚觀察 3）植物群落調(diào)查,二、植物監(jiān)測(cè)方法,1）植物癥狀的觀察 植物的受害癥狀共同特點(diǎn)： 葉綠素被破壞 葉細(xì)胞組織脫水 葉面失去光澤、出現(xiàn)不同顏色,二、植物監(jiān)測(cè)方法,2）地衣苔蘚觀察 在大氣污染區(qū)域調(diào)查苔蘚植物和地衣的種類、數(shù)量分布的變化、頻度、蓋度及其受害癥狀做出判斷； 在工業(yè)城市中，通常距市中心越近，地衣的種類越少； 重污染區(qū)內(nèi)一般僅有少數(shù)殼狀地衣分布； 隨污染程度的減輕，出現(xiàn)枝狀地衣； 在輕污染區(qū)，葉狀地衣最多 當(dāng)SO2年均濃度在0.015-0.105mg/m3時(shí)就可使當(dāng)?shù)氐匾陆^跡，達(dá)到0.017mg/m3時(shí)，大多數(shù)苔蘚植物不能生存,二、植物監(jiān)測(cè)方法,3）植物群落監(jiān)測(cè)法 監(jiān)測(cè)各種植物（敏感性不同）的受害癥狀和受害程度、分析植物群落中各種植物的反應(yīng)： 敏感植物出現(xiàn)受害癥狀 輕度污染 抗性中等的植物出現(xiàn)部分受害癥狀 中度污染 抗性中等的植物出現(xiàn)明顯受害癥狀，抗性較強(qiáng)的植物出現(xiàn)部分受害癥狀 嚴(yán)重污染,實(shí)例：某化工廠3050m范圍內(nèi)植物受害情況說明及分析,情況分析： 根據(jù)植物葉片出現(xiàn)的癥狀特點(diǎn)（傷斑出現(xiàn)葉脈間），表明該廠附近的大氣已被SO2污染。,此外，剖析樹木年輪可以了解所在地區(qū)大氣污染的歷史： 在氣候正常、未曾遭污染的年份，樹木年輪寬，木質(zhì)相對(duì)密度大； 在大氣污染嚴(yán)重或氣候條件惡劣的年份，樹木年輪窄，木質(zhì)相對(duì)密度小,二、植物監(jiān)測(cè)方法,二、植物監(jiān)測(cè)方法,2、盆栽法 3、污染指數(shù)法,(二)利用動(dòng)物監(jiān)測(cè),一、利用動(dòng)物個(gè)體的異常反應(yīng),對(duì)礦井內(nèi)瓦斯毒氣敏感的動(dòng)物,金絲雀,金翅雀,雞,老鼠,圖 對(duì)礦井內(nèi)瓦斯毒氣敏感的動(dòng)物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),對(duì)SO2敏感的動(dòng)物,敏感性水平：,本鳥最高,俺狗狗第二,耐受力最好的當(dāng)屬我們家禽了,金絲雀,狗,家禽,圖5 對(duì)SO2敏感的動(dòng)物,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),二、利用動(dòng)物種群數(shù)量的變化,受不了啦，快跑吧！,大型哺乳動(dòng)物、鳥類、昆蟲等遷移,圖6 大型哺乳動(dòng)物、鳥類不堪忍受空氣污染而遷往別處,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),（三）利用微生物監(jiān)測(cè),空氣微生物是空氣污染的重要因子，它與氣溶膠、顆粒物等媒體一起散布并污染環(huán)境、左右疾病發(fā)生與傳播，監(jiān)測(cè)空氣微生物狀況是掌握其活動(dòng)和作用的必要前提。 室內(nèi)空氣微生物監(jiān)測(cè)：,某醫(yī)院的空氣微生物監(jiān)測(cè)163份標(biāo)本，合格88份，合格率僅54；表明空氣微生物的污染與醫(yī)院感染密切相關(guān)，加強(qiáng)消毒隔離措施、合理使用抗生素，控制醫(yī)院感染是十分重要的。,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),空氣污染的微生物學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo) 細(xì)菌總數(shù) 鏈球菌總數(shù) 測(cè)定方法（146頁） 沉降平皿法 撞擊平皿法 吸收管法 濾膜法,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),（三）利用微生物監(jiān)測(cè),平皿落菌法：將營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基融化倒人d90mm無菌平皿中制成平板。將它放在待測(cè)點(diǎn)(通常設(shè)5個(gè)測(cè)點(diǎn))，打開皿蓋暴露于空氣510min，以待空氣微生物降落在平板表面上，蓋好皿蓋，置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1-3d后取出計(jì)菌落數(shù)，即為落菌數(shù)。,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),（三）利用微生物監(jiān)測(cè),第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),撞擊法檢測(cè)空氣中微生物數(shù)量,撞擊法檢測(cè)空氣中微生物數(shù)量,培養(yǎng)前,培養(yǎng)后,第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),（三）利用微生物監(jiān)測(cè),第1節(jié) 空氣污染生物監(jiān)測(cè),空氣中細(xì)菌總數(shù)是每m3空氣中各細(xì)菌的總數(shù)，一般認(rèn)為超過500-1000個(gè)/m3以上時(shí)，作為空氣污染的指標(biāo),環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法指南中住房空氣衛(wèi)生評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)水環(huán)境進(jìn)行生物監(jiān)測(cè)的主要目的: 了解污染對(duì)水生生物的危害狀況； 判別和測(cè)定水體污染的類型和程度 為制定控制污染措施，使水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)保持平衡提供依據(jù)。,第2節(jié) 水環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè),生物監(jiān)測(cè)主要方法,一、水污染的細(xì)菌學(xué)監(jiān)測(cè)（細(xì)菌總數(shù)、大腸桿菌） 二、生物群落監(jiān)測(cè)法,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測(cè),一、細(xì)菌總數(shù) 平面皿法：是將定量水樣（原水樣或經(jīng)一定稀釋后的水樣1mL）接種于牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基平板上，于37C培養(yǎng)24hr后觀察結(jié)果，計(jì)算細(xì)菌菌落數(shù)，最后算出原水樣每毫升的細(xì)菌總數(shù)。 具有相對(duì)的衛(wèi)生學(xué)意義，菌數(shù)越高，反映出水體受有機(jī)物污染或糞便污染越重，病原菌污染的可能性亦大。,（一）水質(zhì)的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn),第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測(cè),二、大腸桿菌群的測(cè)定： 特征 定義：一群需氧或兼性厭氧性的G-無芽孢桿菌，能在37C 培養(yǎng)24h使乳糖發(fā)酵產(chǎn)酸產(chǎn)氣。包括了糞便內(nèi)全部兼性需 氧性的G-桿菌，以大腸桿菌埃希氏菌屬為主，尚有 檸檬酸桿菌屬、腸桿菌屬、克雷伯氏菌屬等。 成人每日糞便中排出的菌數(shù)可達(dá)(5100)106個(gè)。,（一）水質(zhì)的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn),第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測(cè),常用多管發(fā)酵法與濾膜法： 1、發(fā)酵法： 又稱多管發(fā)酵法或三步發(fā)酵法 1）初發(fā)酵（推測(cè)試驗(yàn)）：將不同稀釋度的水樣，分別接種于含有乳糖等糖類的培養(yǎng)液中（3倍或1倍乳糖液），經(jīng)37C培養(yǎng)24hr，觀察產(chǎn)酸產(chǎn)氣情況，以初步判斷是否有大腸菌群存在。,二、大腸桿菌群的測(cè)定：,（一）水質(zhì)的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn),第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測(cè),2）平皿分離（證實(shí)試驗(yàn)） 水中除大腸菌群外，尚有其它細(xì)菌可能引起糖類發(fā)酵，因此需要進(jìn)一步證實(shí)。 將初發(fā)酵管中已發(fā)酵的菌液接種于伊紅美蘭培養(yǎng)基上，37C培養(yǎng)24hr， 根據(jù)菌落特征，挑取可能為大腸菌群的菌落制片，經(jīng)革蘭氏染色，進(jìn)一步證實(shí)是否為大腸菌群。,二、大腸桿菌群的測(cè)定：,（一）水質(zhì)的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn),第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測(cè),3） 復(fù)發(fā)酵試驗(yàn)（完成試驗(yàn)）,將上述可能為大腸菌群的菌落再次轉(zhuǎn)接入1倍乳糖培養(yǎng)液中，經(jīng)37C培養(yǎng)24hr，產(chǎn)酸產(chǎn)氣者即最后確證為存在大腸菌群。 產(chǎn)酸、產(chǎn)氣分別記為陽性反應(yīng)，不產(chǎn)酸、產(chǎn)氣則記為陰性反應(yīng)； 根據(jù)陽性管數(shù)量，查表求得水體大腸菌群的數(shù)量。,二、大腸桿菌群的測(cè)定：,（一）水質(zhì)的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn),第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測(cè),2 濾膜法,發(fā)酵法全部檢測(cè)需要的時(shí)間較長，為縮短時(shí)間，可以采用濾膜法，其步驟為： 1）水樣過濾：選用具有微孔的濾膜，滅菌后通過抽濾一定量的待測(cè)水樣，將水中的細(xì)菌截留在無菌濾膜上； 2）培養(yǎng)：將濾膜有菌面朝上貼于特定的固體培養(yǎng)基平板上（伊紅美蘭培養(yǎng)基），經(jīng)37C培養(yǎng)16hr18hr；,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測(cè),（一）水質(zhì)的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn),3）結(jié)果觀察： 培養(yǎng)16hr18hr后，挑選深紅色或紫紅色、不帶或帶有金屬光澤的菌落，進(jìn)行革蘭氏染色觀察，確定大腸菌群細(xì)菌。 G- ：接入乳糖培養(yǎng)液中，復(fù)發(fā)酵； G+：陰性結(jié)果。 經(jīng)染色證實(shí)為G-無芽孢桿菌者，再接入乳糖蛋白胨半固體培養(yǎng)基中，37C培養(yǎng)68hr，產(chǎn)氣者判定為大腸菌群陽性。,2 濾膜法,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測(cè),（一）水質(zhì)的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn),4）結(jié)果計(jì)算： 根據(jù)濾膜上證實(shí)的大腸菌群數(shù)及濾過水量，求出1L水中的大腸菌群數(shù)量。 計(jì)算公式： 總大腸菌群數(shù) = 濾膜上的菌落數(shù)以2060個(gè)/片為適宜。 5）評(píng)價(jià)報(bào)告： 根據(jù)測(cè)定的數(shù)值寫出檢測(cè)水樣的細(xì)菌學(xué)檢測(cè)結(jié)果，予以評(píng)價(jià)。,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測(cè),（一）水質(zhì)的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn),濾膜法的優(yōu)點(diǎn)：,省時(shí)、省料、設(shè)備要求低； 可以采集較多的檢驗(yàn)水樣。 局限性： 易受懸浮物干擾； 受其它細(xì)菌的干擾； 受水樣中毒物的干擾。,第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測(cè),（一）水質(zhì)的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn),（二）浮游生物監(jiān)測(cè),浮游植物：以單細(xì)胞、群體或絲狀體的形式出現(xiàn) 浮游動(dòng)物：原生動(dòng)物、輪蟲、枝角類 和橈足類等,浮游生物是指具有很少或沒有克服水流的能力、隨波逐流地生活于廣闊水域或大洋的微型水池生物,包括：,（二）浮游生物監(jiān)測(cè),（一）采樣 （二）檢驗(yàn)標(biāo)本的制作 （三）富有生物的計(jì)數(shù) （四）生物量的測(cè)定,（二）浮游生物監(jiān)測(cè),采樣步驟,確定采樣地點(diǎn)、深度、頻率 標(biāo)簽：日期，采樣點(diǎn)，研究水域、樣品類型，水深 記錄本：地點(diǎn)、深度、類型、時(shí)間、氣候條件、濁度、水溫等 固定方法： 浮游植物可用魯哥氏液、 5%福爾馬林，另防褪色可加1ml飽和硫酸銅/L樣品或避光保存 浮游動(dòng)物可用70%乙醇、 5%福爾馬林、魯哥氏液；分析生物量的用5%福爾馬林。另加洗滌劑可防止結(jié)團(tuán) 采樣量平行樣,（二）浮游生物監(jiān)測(cè),教材 151,（二）浮游生物監(jiān)測(cè),（二）、檢驗(yàn)標(biāo)本的制作 浮游植物的永久性濕封片：搖勻沉淀樣品，準(zhǔn)確吸取0.1mL樣品至載玻片上，蓋上蓋玻片。用粘合劑圈封蓋玻片。對(duì)于半永久性封片，可在樣品中加入甘油。 浮游動(dòng)物的封片：從樣品中吸取5mL樣品，視樣品濃度可作適當(dāng)稀釋或濃縮。用聚乙烯乳酰酚制備半永久性浮游動(dòng)物封片。,（二）浮游生物監(jiān)測(cè),（三）、浮游生物的計(jì)數(shù) 總細(xì)胞數(shù)計(jì)數(shù)：費(fèi)時(shí)、工作量大 自然單位或群單位：便于使用，但不準(zhǔn)確 （樣品的處理可能將細(xì)胞從群體中驅(qū)散出來）,顯微鏡,（二）浮游生物監(jiān)測(cè),（三）、浮游生物的計(jì)數(shù) 計(jì)數(shù)框 拉季(Lackey)微量(微斷面)計(jì)數(shù)法 濾膜計(jì)數(shù),（二）浮游生物監(jiān)測(cè),1、計(jì)數(shù)框,（二）浮游生物監(jiān)測(cè),所計(jì)數(shù)的生物數(shù),每毫升的生物數(shù),一個(gè)長條的面積mm2,計(jì)數(shù)的長條的條數(shù),蓋玻片的面積mm2,蓋玻片下面 樣品的體積，ml,移取0.1ml水樣至一載玻片上，用2222mm蓋玻片蓋 上，計(jì)數(shù)3-4個(gè)蓋玻片寬度和長度的生物,2、拉季(Lackey)微量計(jì)數(shù)法,（二）浮游生物監(jiān)測(cè),3、濾膜計(jì)數(shù) 在200 x-450 x倍下檢查濃縮在濾膜上并在油中制片的樣品 選擇的放大倍數(shù)和顯微鏡視野大小應(yīng)使數(shù)量最多的種類在顯微鏡檢查視野中出現(xiàn)70%-90% 使用部分或全部回普方格調(diào)節(jié)顯微鏡視野的大小 檢查30個(gè)隨機(jī)視野并記錄每一物種所出現(xiàn)的視野個(gè)數(shù) 確定出現(xiàn)的百分率和每個(gè)視野的密度(N)。以每毫升生物數(shù)M(個(gè)數(shù)mL)報(bào)告結(jié)果,過濾樣品 體積,每個(gè)濾膜 的視野數(shù),稀釋系數(shù),（二）浮游生物監(jiān)測(cè),4、生物量的測(cè)定 葉綠素 生物體體積 重量法 ATP法 單位體積的生物個(gè)體數(shù)：不足以反映種群動(dòng)力學(xué)、多樣性、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 間接指標(biāo)：總碳、氮、氧、氫、類酯、碳水化合物、磷、硅、幾丁質(zhì)等,（二）浮游生物監(jiān)測(cè),葉綠素 什么的指標(biāo)？ 藻類生物量指標(biāo)。估算藻類生物量時(shí) 可用葉綠素a含量乘以系數(shù)67,（二）浮游生物監(jiān)測(cè),生物體體積 一種生物細(xì)胞的大小在不同水體里以及在不同 時(shí)間里都有顯著的不同對(duì)于每一個(gè)采樣時(shí) 間，每一種生物都要測(cè)量20個(gè)個(gè)體，取平均 值每一種的總生物體積是用平均細(xì)胞體積 乘以每毫升的細(xì)胞個(gè)數(shù),第2節(jié) 水體污染生物監(jiān)測(cè),（二）浮游生物監(jiān)測(cè),重量法 將100mg濕的濃縮樣品放入灼燒、稱重的清潔瓷坩堝里。在105下干燥24h。 缺點(diǎn)？ 易受淤泥與有機(jī)碎屑干擾,（二）浮游生物監(jiān)測(cè),測(cè)哪種生物的？ 測(cè)定總的活浮游生物生物量的唯一手段 原因是生物種類不同其ATP與生物量的比率也不 同，但這個(gè)比率相當(dāng)恒定估算生物量,ATP法,浮游生物生物 量mg干重/ L,ATP濃度ng/L,思考題,生物監(jiān)測(cè)與化學(xué)測(cè)試相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？存在哪些不足？ 大氣污染的生物監(jiān)測(cè)方法有哪些？ 如何進(jìn)行水環(huán)境的生物學(xué)評(píng)價(jià)？,討論課作業(yè),鎘對(duì)生物體的毒性效應(yīng)及生物修復(fù)？（環(huán)科1班 ） 人工浮島技術(shù)及其在受污染水體修復(fù)中的應(yīng)用？（環(huán)工1班 ） 養(yǎng)豬廢水處理技術(shù)與工藝？（環(huán)工 2班 ）,形式：分為三大組 匯報(bào)討論形式：ppt 試講 20min/組，討論20分鐘 匯報(bào)討論情況記入最終的期末考試成績 要求：每位同學(xué)最后寫成word文檔，上交作業(yè),第5次作業(yè)教材1，2，3,