第六章 环境污染生物监测 6.1. 水质污染生物监测 水环境中存在着大量的水生生物群落 ，各类水生生物之间及水生生物与其赖 以生存的环境之间存在着互相依存又互 相制约的密切关系。当水体受到污染而 使水环境条件改变时，各种不同的水生 生物由于对环境的要求和适应能力不同 而产生不同的反应，因此可用水生生物 来了解和判断水体污染的类型、程度。

用水生生物来监测研究水体污染 状况的方法较 : 1. 如生物群落法 2. 生产力测定法 3. 残毒测定法 4. 急性毒性试验 5. 细菌学检验等。

一 生物群落法 （ 1 ）指示生物：生物群落中生活着各种水 生生物，如浮游、着生生物、底栖动物、鱼 类和细菌等。群落结构、种类和数量的变化 能反映水质状况，称之为指示生物。 （ 2 ） 监测方法 1. 污水生物系统法 按污染程度和自净过程分为几个互相连续 的污染带，每一带生存着各自独特的生物， 据此评价水质状况。 通常将其分为四个污染 带，即多污带、 α- 中污带、 β- 中污带和寡污 带。各污染带水体内存在特有的生物种群。

2. 2. 生物指数法 是指 运用数学公式反映生物种群或 群落结构的变化，以评价环境质 量的数值。 贝克生物指数（ BI ） = 2nA + nB BI=0 时，属严重污染区域， BI=1-6 时，为中等有机物污染区 域， BI=10-40 时，为清洁水区。

二 二、细菌学检验法 水的细菌学检验，在卫生学上 具有重要意义。实际工作中，常 以检验细菌总数，特别是检验作 为粪便污染的指示细菌，来间接 判断水的卫生学质量。 （ 1 ）水样的采集 : 严格按无菌操 作要求进行，防止在运输过程中 被污染，并应迅速进行检验。

（ 2 ）细菌总数的测定：细菌总数是指 1mL 水 样在营养琼脂培养基中，于 37 ℃经 24 小时培 养后，所生长的细菌菌落的总数。它是判断 饮用水、水源水、地表水等污染程度的标志。 其操作过程如下： 1 ）灭菌 ； 2 ）制备营养琼 脂培养基 ； 3 ）培养（二份平行样，一份空 白）； 4 ）菌落计数。 （ 3 ）总大肠菌群的测定：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、需氧及兼性厌氧的、革兰氏阴性的无 芽孢杆菌，以每升水样中所含有的大肠菌群 的数目来表示。

总大肠菌群的检验方法富有发酵法和滤膜法。 发酵法可用于各种水样（包括底泥），但操 作繁琐，费时间。滤膜法操作简便、快速， 但不适用于浑浊水样。 A a 、多管发酵法 是 根据大肠菌群细菌能发酵乳糖、产酸产 气以及具备革兰氏染色阴性、无芽孢呈杆状 等特性进行检验的。检验程序如下： 1) 配备平板基； 2 ）初步发酵试验； 3 ）平板 分离； 4 ）复发酵试验； 5 ）大肠菌群计数。 b 、滤膜法

三、 水生生物毒性试验 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。鱼类对水环境的变 化反应十分灵敏，当水体中的污染物达到一定浓度 或强度时就会引起一系列的中毒反应。 根据试验水所含毒物浓度的高低和暴露时间的长 短，毒性试验可分为急性试验和慢性试验。 毒性试验方法可分为静水式试验和流水式试验两 大类。 四、 其他方法 用生物监测水体污染程度和毒性的方法还有水生 植物生产力的测定、生物体内残毒的测定、致突变 试验等。

6.1.1 浓缩系数 （一）定义 生物体内某种元素或难分解的化 合物的浓度同它所生存的环境中 该物质的浓度的比值，以表示生 物浓缩的程度。 （二）浓缩系数的影响因素 浓缩系数的影响因素

6.1.2 生物浓缩，生物积累，生物放大 （一）生物浓缩 一 、定义 生物机体从周围环境中蓄积某种元素 或（难分解化合物）使生物体内该物质 浓度超过环境中浓度的现象。 注：生物富集用浓缩系数表示。 湖水中： DDT:0.0006ppm, 水生植物内 可达 2.1ppm 二、形成 摄入量大于排除分解消除。

（二）生物放大 一、定义 污染物浓度随营养级的提高而逐步增大的 现象叫生物放大。

二、因素 不同物质： Fe 、 Ba 、 Mn 、 Zn 、 Cd 、 As 、 Cr 、 Hg 等。 藤壶，沙蚕（大）；牡蛎；蓝蟹最小 三、生物积累：污染物浓度不断增大的现象 （三）生物半衰期 定义： 由于新陈代谢作用，污染物在机体或器官 内的量减少到原有量的一半时所需要的时间 ，称为生物半衰期： T1/2 。 T1/2 长的，中毒危险性大于 T1/2 小的；不 同器官可以不同。例如 :Hg 在脑中 T1/2 长。

6.1.3 生物污染的特点 1. 污染物在体内浓度 > 环境浓度 2. 污染物在体内毒性 > 环境中毒性（生物 转化的增毒） 3. 污染物在体内浓度 > 环境中浓度 4. 污染物在体内毒性 < 环境中毒性（生物 转化的减毒） 5. 污染物被生物降解或净化（同时可造 成生物浓缩，积累） 6. 生物体对污染物的敏感性和抗性

6.1.4 生物污染的途径

6.1.5 污染物在生物体内的分布和蓄积 （一）污染物在植物体内的分布 污染物被植物吸收后，在植物体内各部位 的分布规律与吸收污染物的途径、作物品种 、污染物的性质等因素有关。 从土壤和水体中吸收污染物的植物，一般 分布规律和残留含量的顺序是： 根 > 茎 > 叶 > 穗 > 壳 > 种子 （二）污染物在动物体内的分布 动物吸收污染物质后，主要通过血液和淋 巴系统传输到全身各组织发生危害。污染物 性质和进入动物组织的类型不同，分布规律

（三）污染物在动物体内的转化与排泄

6.2.1 植物样品的采集和制备 1 、植物样品的采集 2 、植物样品的制备 （ 1 ）平均样的获得 （ 2 ）四分法、切成块的 1/4 － 1/8 混合 （ 3 ）分析试样的制备 a. 鲜样 b. 风干样： 60 － 70 摄氏度低温真空干燥箱中 烘干（匀浆、小片） c. 水分含量测定（ 100 － 105 摄氏度烘干 / 真空 干燥 / 低温烘干 3 、分析结果的表示

6.2.2 动物样品的采集和制备 尿液、血液、毛发、指甲、脏器和组织、水产食品等。

6.3.1 消解和灰化 测定生物样品中的微量金属和非金属 元素时，通常都要将其大量有机物基体 分解，然后进行测定，分解有机物的方 法有湿法分解和干法灰化。 （一）湿法分解 常用的消解试剂体系有：硝酸－高氯 酸、硝酸－硫酸、硫酸－过氧化氢、硫 酸－高锰酸钾、硝酸－硫酸－五氧化二 钒等。

（二）灰化法 不使用或者少使用化学试剂 ，并可处理较大称量的样品， 有利于提高测定微量元素的准 确度，但是因为灰化温度一般 为 450 － 550 摄氏度，不宜处理 测定易挥发组分的样品。此外 ，灰化所用的时间也较长。

6.3.2 提取和浓缩

6.4.1 生物污染监测的意义 1 、较早发现污染，并初步判断类型及程度（ 指示生物） 2 、能够反映一个地区的污染历史（生长年轮 ；体内含量；毛发；指甲） 3 、. 能够综合反映环境污染对生态系统的影 响程度（综合影响的对生物危害） 4 、保护生物，保护生态环境 5 、发现生物污染，防止对人类的食物污染， 例如：甲基汞在鱼中 >> 水中（上万倍）。 6 、研究和预测环境污染与人类健康的关系

6.4.2 生物污染监测的方法 （一）利用生物受污染后伤害症状 （二）取生物材料检测 需要了解： 1. 污染物在植物体内的分布 2. 污染物在动物体内的分布 3. 选择生物材料的依据 大气污染时：大气中极微量 F 在植 物叶子中可达 40 － 50ppm

6.4-2 氨指示生物 -- 木芙蓉

6.4-3 SO2 监测植物 -- 矮牵牛

6.4.3 常用的分析方法 （一）光谱分析法 有可见 - 紫外分光光度法、红外 分光光度法、荧光分光光度法、 原子吸收分光光度法、发射光谱 分析法、 X 射线荧光分析法等。 图 光谱分析法

（二）色谱分析法

（三）电化学分析法 示波极谱法，阳极溶出伏安法等近代极谱技术可 用于测定生物样品中的农药残留物和某些重金属元 素。 （四）放射分析法 可用放射性同位素进行示踪模拟试验。用中子活 化法测定含汞，锌，铜等农药残留物及某些有害金 属污染物，具有灵敏，特效，不破坏试样等优点。 （五）联合检测技术 气相色谱－质谱（ GC-MS ），气相色谱－傅立叶 变换红外光谱 (GC-FTIR), 液相色谱－质谱（ LC- MS ）。

扩展内容 利用植物进行环境修复的 最新发展