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第三章第三章环境生物检测技术环境生物检测技术3.1生物监测与评价生物监测与评价v生物监测生物监测生物监测是利用生物个体、种群或群落对环境污染生物监测是利用生物个体、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。角度为环境质量的监测和评价提供依据。v思考：与理化监测相比，生物监测有何优缺点？思考：与理化监测相比，生物监测有何优缺点？v生物监测优点生物监测优点:综合效应性综合效应性 连续监测性连续监测性 多功能性多功能性 高灵敏性高灵敏性v生物监测缺点：生物监测缺点：反映相对迟钝反映相对迟钝 很难定性和定量化很难定性和定量化 影响因素多影响因素多 3.1.1 大气污染的生物监测与评价大气污染的生物监测与评价植物监测植物监测大气污染的植物监测有以下几种方法：大气污染的植物监测有以下几种方法：v指示植物法指示植物法v现场调查法现场调查法v植物群落调查法植物群落调查法v现场盆栽定点监测法现场盆栽定点监测法v地衣、苔藓监测法：地衣、苔藓监测法：v污染量指数法污染量指数法v大气污染的综合生态指标法大气污染的综合生态指标法指示生物指示生物v指示生物的概念：指示生物的概念：指对环境中某些物质（包括污染物）能产生各种反应或信息指对环境中某些物质（包括污染物）能产生各种反应或信息而被用来监测和评价环境质量的现状和变化的生物。而被用来监测和评价环境质量的现状和变化的生物。v指示生物的种类指示生物的种类包括大气污染指示生物和水体污染指示生物。包括大气污染指示生物和水体污染指示生物。v例如：例如：指示节气指示节气 枣花发，种棉花；杏花开，快种麦枣花发，种棉花；杏花开，快种麦指示天气指示天气 燕子低飞预示雨将来临，蜻蜓高飞预示天晴燕子低飞预示雨将来临，蜻蜓高飞预示天晴指示资源指示资源 安徽的海州香薷指示铜矿，湖南念同的野韭指示金矿安徽的海州香薷指示铜矿，湖南念同的野韭指示金矿v注：指示生物只在一定的时空范围内起作用：安徽的海州香薷只注：指示生物只在一定的时空范围内起作用：安徽的海州香薷只在安徽指示铜矿，在北方则无此作用。在安徽指示铜矿，在北方则无此作用。指示植物监测法指示植物监测法v指示植物指示植物利用某些植物对某些有害气体的特殊敏感性，可以监测大气利用某些植物对某些有害气体的特殊敏感性，可以监测大气中该气体的浓度，这种植物就称为该大气污染物的指示植物。中该气体的浓度，这种植物就称为该大气污染物的指示植物。v常见大气污染指示植物常见大气污染指示植物二氧化硫污染指示植物：如地衣、苔藓、芝麻、向日葵、落二氧化硫污染指示植物：如地衣、苔藓、芝麻、向日葵、落叶松、加拿大白杨等叶松、加拿大白杨等氟化物污染指示植物：如郁金香、杏、葡萄、梅、雪松等氟化物污染指示植物：如郁金香、杏、葡萄、梅、雪松等二氧化氮污染指示植物：向日葵、番茄、秋海棠、烟草等二氧化氮污染指示植物：向日葵、番茄、秋海棠、烟草等v指示植物的选择方法指示植物的选择方法现场比较评比法现场比较评比法栽培比较试验法栽培比较试验法人工熏气法人工熏气法v监测方法监测方法选择可靠的指示植物，了解其受害症状和受伤阈值，然后根选择可靠的指示植物，了解其受害症状和受伤阈值，然后根据受害程度大小估测大气污染物的成分、浓度和范围。据受害程度大小估测大气污染物的成分、浓度和范围。注：受伤阈值指引起指示植物受害的污染气体的最低浓度和注：受伤阈值指引起指示植物受害的污染气体的最低浓度和暴露时间。暴露时间。几种大气污染物对植物的危害症状几种大气污染物对植物的危害症状污染物危 害 症 状O3叶面出现白色或褐色不规则斑点或呈条斑分布，叶尖端变成叶面出现白色或褐色不规则斑点或呈条斑分布，叶尖端变成褐色或坏死褐色或坏死PAN叶子下表面变光滑或呈银白色或青铜色叶子下表面变光滑或呈银白色或青铜色NO2脉间组织和靠近叶缘边出现不规则的白色或褐色溃伤脉间组织和靠近叶缘边出现不规则的白色或褐色溃伤SO2伤斑多分布于脉间，与健康组织区别明显，阔叶植物脉间出伤斑多分布于脉间，与健康组织区别明显，阔叶植物脉间出现不规则坏死斑，单子叶植物平行脉间出现斑点或条状坏死现不规则坏死斑，单子叶植物平行脉间出现斑点或条状坏死区区HF叶尖和叶缘出现灼伤、退绿，伤区与健康组织区别明显叶尖和叶缘出现灼伤、退绿，伤区与健康组织区别明显Cl2叶脉间变白，叶尖和叶缘出现灼伤及落叶叶脉间变白，叶尖和叶缘出现灼伤及落叶酸雾酸雾叶上出现细密、近圆形坏死斑叶上出现细密、近圆形坏死斑表41 几种大气污染物对植物的危害症状植物群落监测法植物群落监测法v植物群落监测法植物群落监测法该法是利用植物群落中各种植物对环境污染的反应估测大气该法是利用植物群落中各种植物对环境污染的反应估测大气污染的方法。污染的方法。如敏感植物受害，表明大气受到污染；如抗性中等的植物受如敏感植物受害，表明大气受到污染；如抗性中等的植物受害，表明大气污染较严重；如抗性强的植物受害，表明大气害，表明大气污染较严重；如抗性强的植物受害，表明大气污染十分严重；在严重污染地区，敏感植物不存在。污染十分严重；在严重污染地区，敏感植物不存在。在长期受污染地区，一些群落多样性受到影响，从而使植物在长期受污染地区，一些群落多样性受到影响，从而使植物退化，由此可根据群落中物种多少及个体数量多少来评价大退化，由此可根据群落中物种多少及个体数量多少来评价大气污染状况。气污染状况。v实例：某化工厂附近的植物群落调查实例：某化工厂附近的植物群落调查实例：某化工厂实例：某化工厂3050m范围内植物受害情况说明及分析范围内植物受害情况说明及分析植物名称植物名称受受 害害 情情 况况悬铃木、加拿大白杨悬铃木、加拿大白杨80或全部叶片受害，甚至脱落或全部叶片受害，甚至脱落桧柏、丝瓜桧柏、丝瓜叶片有明显大块伤斑，部分植物枯死叶片有明显大块伤斑，部分植物枯死向日葵、葱、玉米、菊花、向日葵、葱、玉米、菊花、牵牛花牵牛花50左右叶面积受害，叶脉间有点、左右叶面积受害，叶脉间有点、块状伤斑块状伤斑月季、蔷薇、枸杞、香椿、月季、蔷薇、枸杞、香椿、乌桕乌桕80左右叶面积受害，叶片有轻度点、左右叶面积受害，叶片有轻度点、块状伤斑块状伤斑葡萄、金银花、构树、马葡萄、金银花、构树、马齿苋齿苋10左右叶面积受害，叶片有轻度点左右叶面积受害，叶片有轻度点状伤斑状伤斑广玉兰、大叶黄杨、腊梅广玉兰、大叶黄杨、腊梅肉眼观察无明显症状肉眼观察无明显症状表42 某化工厂3050m范围内植物受害情况情况分析：情况分析：根据植物叶片出现的症状特点（伤斑出现叶脉间），表明该厂根据植物叶片出现的症状特点（伤斑出现叶脉间），表明该厂附近的大气已被附近的大气已被SO2污染。从受害程度上看，由于一些对污染。从受害程度上看，由于一些对SO2抗性强抗性强的构树、马齿苋等已受到损害，可以判断该地区发生过急性危害，的构树、马齿苋等已受到损害，可以判断该地区发生过急性危害，估测其估测其SO2浓度为浓度为310 ppm。现场调查法现场调查法v选择观察点选择观察点v调查了解主要大气污染物的种类、浓度和分布扩散归调查了解主要大气污染物的种类、浓度和分布扩散归律律v选择观察对象选择观察对象v根据调查目的和人力条件确定观测时间根据调查目的和人力条件确定观测时间v确定观测项目确定观测项目v根据调查和资料进行对比分析根据调查和资料进行对比分析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，以此来监测大气污染情况。物的成分，浓度和范围，以此来监测大气污染情况。地衣、苔藓监测法地衣、苔藓监测法v地衣、苔藓作为指示植物的特点地衣、苔藓作为指示植物的特点这两类植物对二氧化硫和氟化氢等的反应比高等植物敏感；这两类植物对二氧化硫和氟化氢等的反应比高等植物敏感；例如例如SO2年平均浓度在年平均浓度在0.0150.105 ppm范围内就可使地衣绝范围内就可使地衣绝迹；浓度超过迹；浓度超过0.017ppm时大多数苔藓植物不能生存。时大多数苔藓植物不能生存。地衣、苔藓生长在树干上，故可以减少土壤或水体污染的干地衣、苔藓生长在树干上，故可以减少土壤或水体污染的干扰。扰。地衣、苔藓所需水分和养分等全部依赖于雨水和露，同时以地衣、苔藓所需水分和养分等全部依赖于雨水和露，同时以植物整体吸收养分，而高等植物靠气孔来吸收大气中的污染植物整体吸收养分，而高等植物靠气孔来吸收大气中的污染物，故前者吸收污染物的量相对较多。物，故前者吸收污染物的量相对较多。生长速度比高等植物慢，一旦受损不易恢复，有利于掌握长生长速度比高等植物慢，一旦受损不易恢复，有利于掌握长时间的污染积累结果。时间的污染积累结果。两者为多年生长绿色植物，一年四季均可作为监测器。而高两者为多年生长绿色植物，一年四季均可作为监测器。而高等植物往往冬季落叶，难以显示受害情况。等植物往往冬季落叶，难以显示受害情况。取材方便，成本低，有直观效果，但在自然条件下难以获得取材方便，成本低，有直观效果，但在自然条件下难以获得精确可靠的定量数据。精确可靠的定量数据。形体小，分类困难，不经过专门的学习不易掌握辨识方法。形体小，分类困难，不经过专门的学习不易掌握辨识方法。地衣、苔藓监测法地衣、苔藓监测法v观察指标观察指标通常观察地衣、苔藓植物的多度、盖度、频度、种类数量以通常观察地衣、苔藓植物的多度、盖度、频度、种类数量以及内外部受害症状等指标。及内外部受害症状等指标。v在大气污染状况下，地衣、苔藓分布规律在大气污染状况下，地衣、苔藓分布规律污染严重地区，地衣、苔藓植物很少或完全绝迹；污染严重地区，地衣、苔藓植物很少或完全绝迹；随污染的减轻，地衣、苔藓植物种属增加，多度、盖度、频随污染的减轻，地衣、苔藓植物种属增加，多度、盖度、频度等也逐渐增高并且在树干上的分布高度也升高。度等也逐渐增高并且在树干上的分布高度也升高。植物监测的其他方法植物监测的其他方法v污染量指数法污染量指数法KIPC监测点指示植物叶片中某污染物的含量监测点指示植物叶片中某污染物的含量/对照对照点同种植物中某污染物的含量点同种植物中某污染物的含量级：清洁大气级：清洁大气（3.0）v大气污染的综合生态指标法大气污染的综合生态指标法污染水平污染水平 主要表现主要表现清洁清洁 树木生长正常、叶片面积含铅量接近清洁对照区指标树木生长正常、叶片面积含铅量接近清洁对照区指标轻污染轻污染 树木生长正常，但所选指标明显高于清洁对照区树木生长正常，但所选指标明显高于清洁对照区中污染中污染 树木生长正常，但可见典型受害症状树木生长正常，但可见典型受害症状重污染重污染 树木受到明显伤害，秃尖，受害面积达树木受到明显伤害，秃尖，受害面积达50%思考：思考：应用植物监测应注意哪些问题？采取哪些措施？应用植物监测应注意哪些问题？采取哪些措施？应注意区分大气污染对植物的伤害与其他因素对植应注意区分大气污染对植物的伤害与其他因素对植物伤害，如冻害、病虫害、肥料不足、农药药害等物伤害，如冻害、病虫害、肥料不足、农药药害等也可使植物受害。也可使植物受害。可从调查污染源入手，通过观察植物叶片受害症状、可从调查污染源入手，通过观察植物叶片受害症状、受害方式，或进行叶片污染物的含量分析来进行判受害方式，或进行叶片污染物的含量分析来进行判断，这要求工作人员观察细心，并有较为丰富的实断，这要求工作人员观察细心，并有较为丰富的实践经验。践经验。大气污染的大气污染的 细菌总数测定细菌总数测定v空气污染的微生物学评价指标空气污染的微生物学评价指标细菌总数细菌总数链球菌总数链球菌总数v测定方法：测定方法：沉降平皿法沉降平皿法吸收管法吸收管法撞击平皿法撞击平皿法滤膜法滤膜法3.1.2 水污染的生物监测水污染的生物监测水污染的生物监测主要包括以下方面：水污染的生物监测主要包括以下方面：v水污染的细菌学监测水污染的细菌学监测v浮游生