生物指示物专题教育课件省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

生物指示物/指示生物 Biological indicators第1页引 言 我们知道，生物（包含人）很大程度上受到环境理化因子影响。有经验生态学家能够经过未知环境中生物种类名单准确地指出土壤、大气、水、气候等原因特征甚至地理位置。而且，多年来地理学家利用特异性指示植物物种和群落勘察地质组成和当地矿藏，这个过程称为地植物学勘探。经过理化原因对活生物体影响能够对环境中现存物质及其存在水平给出明确结论。比如，当植物生长土壤中特定矿质元素（无机营养）缺乏时，植物常出现经典和独特症状（缺素症）。第2页引言 在污染物和营养物质过量时生物体一样受到影响，这经惯用于指示污染性质和程度。这些效应类型可归纳为以下一些或全部内容：1.1生物群落中物种和/或优势种群发生改变；1.2生物群落物种多样性发生改变；1.3种群死亡率上升，尤其是卵和幼体阶段（早期发展阶段很敏感）；1.4个体生理和行为改变；1.5个体形态和组织畸变；1.6个体组织中污染物或其代谢物积累(Build-up)上述效应研究促使生物调查/监视（Biological Surveillance）方法用于替换（或最少是补充）化学分析方法监测环境质量。在一段时间内同一环境中生物调查包含一系列相同调查内容，所以是动态。若生物调查含有特殊目标，如按规范要求污染物，则称为生物监测（Biological monitoring/Biomonitoring）。）。第3页引言 借助于各种先进检测仪器和分析伎俩理化监测方法，即使能够准确测定环境污染物瞬时浓度，但不能反应各种污染物联合作用于生物系统长久影响。人为造成受损环境中各种污染物同时存在并共同作用于生物系统。不一样污染物之间或发生协同作用，或拮抗作用，假如不考虑污染物、环境原因和生物综合作用，就不能真正反应环境质量改变和生活在其中生物情况，不能真正确保自然生态系统健康运行。第4页引 言 利用生物指标对环境质量改变进行监测，因为生物接收是各种环境因子与污染物综合作用，因而反应是各种影响因子对生物综合作用结果，是对整个环境生物学损伤后果监测与评价。与理化监测方法相互补充，就能帮助人们及时获取相关环境 质量情况及其改变综合信息，为环境控制管理提供依据。第5页引 言 生物监测比化学分析更含有优势。如大多数污染监测程序是建立在要求时间间隔内进行样品采集（定时采样），连续采样通常行不通而且很昂贵。这么，在常规化学采样方案中，尤其是在可变环境（如大气和河流）中采样间隔内任何一个污染高峰或低谷可能都检测不到（undetected）。相反,生物体在瞬时污染情况下可发生可测反应,在高污染水平反应更显著。它们还能够在污染物波动水平提供时间-综合（time-integrated）反应。依据选取生物寿命不一样,这种反应可从几天（微生物）至几个月/几年间（大型植物、大型无脊椎动物和脊椎动物）改变。第6页引 言 许多污染物可在同一环境中出现，而且能够进行化学分析单一污染物数量是有限。因为生物群落可对任何有害污染物产生反应，因为现存污染物水平提升或新/不期望污染物出现而检测到改变能够看作详细化学分析（detailed chemical analysis）警告和预兆。而且，许多不能被检测到污染物协同或拮抗效应在生物体上是能够检测到。第7页1 生物监测生物监测：利用生物分子、细胞、组织、器官、个体、种群和群落以及生态系统等层次上改变对人为胁迫生物学响应反应来说明环境情况。即用生物作指标对环境质量改变进行指示，从生物学角度对环境质量改变进行监测，为环境质量评价提供依据。第8页1 生物监测利用生物对环境进行监测和预警历史悠久 古代帝王缮前令奴仆尝食 矿工下井前以绳缚鸡投井 利用金丝雀、老鼠监测地下矿区瓦斯含量20世纪初广泛应用于环境监测生物监测以环境污染物与生物之间 浓度-反应关系为基础第9页1 生物监测监测生物监测生物选择应遵照标准选择应遵照标准对人为胁迫敏感并含有特异性反应遗传稳定、对人为胁迫反应个体差异小、发育正常、健康易于繁殖和管理且常见（防止用珍惜濒危物种）尽可能用现有监测又兼有其它功效生物（经济或观赏）监测指标监测指标选择应遵照标准选择应遵照标准依据监测目标依据污染物性质和毒理作用机制依据生物特征第10页1 生物监测生物监测生物监测方法方法生态学方法 生理学方法毒理学和遗传毒理学方法生物化学成份分析方法第11页1 生物监测生物预警和监测环境改变机理生物预警和监测环境改变机理人为胁迫下生物系统会对受损环境发生一些在自然条件下没有或罕见生物反应，这种反应能够发生在生物系统基因、细胞、组织、器官、个体、种群、群落及生态系统各个层次。反应强度与环境受损程度存在着相关性，是利用生物对环境改变进行监测、预警基础。个体水平生物反应个体水平生物反应细胞及分子水平生物反应细胞膜、生物酶、染色体结构变异、数目变异、DNA损伤、基因突变 组织、器官水平生物反应植物叶片各种伤斑/坏死、畸形第12页1 生物监测生物预警和监测环境改变机理生物预警和监测环境改变机理种群及群落生物反应种群及群落生物反应种群中敏感个体死亡，种群死亡率上升、种群躯体 生长率下降 群落物种组成和结构发生改变，优势种群发生改变、群落发生演替生态系统响应生态系统响应生态系统结构趋于简单化、食物链不完整、食物网简化生态系统功效受损 脆弱生态系统、受损生态系统、退化生态系统第13页1 生物监测生物对污染环境监测和指示生物监测方法生物监测方法生物层次:生理生态、生物群落、遗传学、分子标识生物种类:植物监测植物监测、动物监测、微生物监测、（人类人类）环境介质:大气污染监测、水污染监测、土壤污染监测第14页1 生物监测生物对污染环境监测和指示形态结构监测形态结构监测应用最广泛、发展最成熟利用生物对大气污染进行监测动物生病、死亡、迁移植物叶片病变，植株生病、死亡微生物种类和数量改变生理生化监测生理生化监测植物酶活（增加或降低）、胁迫代谢物（增多）、代谢（增加或降低）动物生理代谢指标（呼吸频率、呼吸代谢、摄食量、抗病力）、生化指标（血糖、酶活、代谢）微生物发光、畸变（PAHs对细菌）第15页1 生物监测生物对污染环境监测和指示体内污染物及其代谢产物监测体内污染物及其代谢产物监测地衣和苔藓植物高等植物叶片、树皮水生生物人体健康监测（血液、头发、尿液）第16页1 生物监测生物对污染环境监测和指示遗传毒理监测（染色体畸变和基因突变）遗传毒理监测（染色体畸变和基因突变）体外基因突变试验：Ames试验、哺乳动物体细胞株突变 试验体内基因突变试验：显性致死突变试验（生殖细胞染色 体）、果蝇伴性隐性致死试验染色体畸变试验：体细胞、生殖细胞、体内、体外微核试验：动物细胞、植物细胞姐妹染色单体交换试验第17页1 生物监测生物对污染环境监测和指示分子标识分子标识DNA损伤试验:非程序性DNA修复试验、单细胞凝胶电泳（SCGE）DNA-加合物测定:免疫法、荧光法、32P-后标识法蛋白加合物:血红蛋白（Hb）-加合物（色谱-质谱法、免疫法）生物群落监测法生物群落监测法付生植物群落监测法:地衣生长绘图法微生物监测法:大气污染微生物监测法、水污染细菌学监测、微型生物群落监测法（如PFU法）底栖大型无脊椎动物监测法微宇宙法:标准化水生微宇宙（SAM）、土壤关键微宇宙（SCM）模拟农田生态系统第18页 1 生物监测生物监测环境预警中应用生物监测环境预警中应用环境预警环境预警建立在环境承载能力或环境容量基础上，经过一些主要自然状态指标，对大气圈、水圈、岩石圈和生物圈环境进行实时监测，并及时提供环境危险信号警示汇报。因为环境承载能力改变是各种原因相互作用组合，其中生物随环境改变含有很强连续性、反应综合性和敏感性，从而在环境预警中生物监测含有主要作用。一些生物对特定污染物极为敏感，甚至有时精密仪器也难检测一些微量污染物就能对生物体产生严重伤害。有些生物含有很强蓄积环境污染物能力，利用这些高敏感、高蓄积监测生物，能够及时检测出环境中存在微量污染物，作为早期环境污染报警器。第19页1 生物监测生物监测环境预警中应用生物监测环境预警中应用水体污染预警体系水体污染预警体系退化水体生物监测自动报警系统是利用生物敏感性对污染源排放废水和地表水水质改变进行连续监测、传输和数据处理一个监测系统。较早生物预警：鱼 流水或废水 死亡率（数）/受害症状自动报警系统：监测生物生理或行为参数 生物传感器陆地环境退化预警体系陆地环境退化预警体系陆地环境退化是否与地表植被改变高度相关，分析监测植被改变是有效开展陆地环境预警伎俩。植被没有移动能力，最能真实地表现环境改变，对环境质量改变起到适时警报器功效。遥感技术：草地遥感监测技术第20页1 生物监测生物监测不足不足易受各种环境原因影响-自然胁迫（叶斑）可能受到监测生物生长发育情况影响费时且难确定环境污染物实际浓度填补填补配合理化监测监测生物规范化、监测条件标准化、浓度-反应曲线准确化、监测人员专业化第21页1生物监测用活生物体进行污染物生物监测方法很多。可大致划分为表1。不论选取哪种方法，采集含有代表性和有意义生物样品是任何调查成功关键。采样方法很多，一些轻易产生误差，所以在利用所得数据进行解释和外推时必须将其考虑进去。考虑到时间、资金和人力等所选取方法必须和要求方法到达折衷（compromise）。采样方法选择还受到采样要求影响，还应该与不一样操作者在不一样时间和地点所测数据进行比较。第22页表1 生物监测基本方法监视类型 主要有机体 评价主要污染物优点 缺点群落结构无脊椎动物、大型植物 有机物（石油烃、杀虫剂、PCBs）、有毒废弃物（重金属）、过剩营养 使用方便、低耗、不需专业设备或必备知识 需一些专业知识、局部应用、无特异性指示生物 无脊椎动物、大型植物、藻类、地衣 有机废弃物、过剩营养、酸化、有毒气体 使用方便、低耗、不需专业设备需一些专业知识、局部应用、无特异性微生物方法 细菌 有机物和排泄物 相对低耗、与人类健康直接相关 需一些专业设备和知识 积累生物 大型植物、大型无脊椎动物、脊椎动物有毒废弃物、放射性核素 指示污染物生物可利用性、与人类健康相关 耗时、设备昂贵、需人员培训 生物测定微生物、大型植物、藻类、无脊椎动物、低等脊椎动物 有机物、有毒气体、有毒废弃物 结果快速、相对低耗、需连续监测 试验室结果极难外推 第23页2 监测群落结构 在实际情况下，单个物种毒性试验经常不能真实反应群落和生态系统受污染胁迫情况。从群落水平上测量胁迫反应能够在一定程度上克服由单个或少数几个物种胁迫反应解释群落与生态系统效应所带来困难。从20世纪50年代后期开始，许多学者提出了各种描述群落结构和组成改变参数用于研究污染所引发群落及生态系统效应。第24页2 监测群落结构 许多生物监测方法是基于污染造成生物群落结构改变。实际上，极难对整个群落进行操作。所以，通常是研究群落一定区域，比如水生生态系统中浮游植物或底栖生物和陆地生态系统中大型无脊椎动物或大型植物。第25页2 监测群落结构 监测群落结构方法是建立在生物群落中个体出现-消失（presence-absence）和/或数值多度基础之上。传统上采取多样性指数或相同性指数，极少采取物种多度模型。相对于任何污染物来说，除非有广泛可利用环境数据，不然利用这些方法观察到改变含有主观性而缺乏客观性。近年来，愈加复杂多元分析技术比较客观地与影响原因（特殊污染物等）联络起来利用于监测中。然而，即使对非专业人士来讲，许多多样性指数和相同性指数应用起来很轻易，而且是有成本效益，所以，确保了它们在污染监测中继续占有一席之地。第26页2.1 多样性指数 多样性指数以单原因形式给出了特定环境中物种多度，是群落内物种数及其多度综合测度，用以描述群落复杂度。在生态毒理学研究中惯用于确定群落是否受到污染物影响。可用于群落结构3方面：物种数量/丰度各现存物种个体总数/多度不一样物种个体分布均一性/均匀度一些惯用多样性指数及计算方法如表2：第27页表2 惯用多样性指数和相同性指数指数(index)计算方法 多样性指数(Diversity indices)Shannon index(H)投投 影影Simpson index(D)Margalef index(DMg)相同性指数(Similarity indices)Sorensens index(C)Jaccard coefficient(J)Pinkham and Pearson index of community similarity(P)第28页2.2 相同性指数 相同性指数是将两个不一样采样点物种多度进行比较，其中一个作为对照。相同性指数主要用于陆地环境，许多不一样类型已经用于环境污染监测。一些惯用方法和计算见表2。第29页2.3 物种多度模型 这些模型优点是集中在一系列已经统计多度值范围内全部多样性模型，而不是将全部信息浓缩成单一数值。尽管如此，在环境监测中还是处于次要地位。第30页2.4 多元分析上述方法中相关影响原因缺乏客观性以及利用多样性指数和相同性指数时信息损失/降低（loss）是任何污染监测程序致命缺点。尽管多元分析技术比较复杂，但在一定程度上能够克服上述缺点。经过不一样方式聚类数据能够检测群落中不一样地点不连续性。这么，进行物种数据数值分类（许多聚类分析方法中一个）可将相同分类组分组成聚到一起。假如有适当环境数据则能够将不一样地点污染水平区分出来。即使缺乏客观环境数据，最少也能推测并得出在深入研究中可检测假设。第31页2.4 多元分析近年来，广泛应用于生物监测一个分类方法是双向指示物种分析（TWINSPAN，Two-way indicator species analysis）。投影投影第32页3 指示生物法 生物指示物：利用特定个体指示物种或类群出现或消失，即对环境中以某种方式检测到污染物敏感性和反应。利用出现/消失（定性）和/或相对/绝对数据（定量）、生理和形态改变来确定采样地域污染物效应和分布。第33页3.1 生物指数生物指数(Biotic Indices)所用数据用来指个体指示物。某一采样点全部个体指示物种类和数量发生改变用恰当数学公式加以表示，所求得数值之和为生物指数，生物指数在同一地点表示污染情况有许多类型。第34页3.1生物指数生物指数(Biotic Indices)3.1.1污水生物系统（Saprobic system）最早生物指数是20世纪早期用于水生生态系统污水生物系统（Saprobic system）。用于监测河流中有机物。从一个主要有机物排放点源开始沿着河流向下游可分为4个区域：3.1.1.1 多污带：极度污染3.1.1.2-中污带：严重污染3.1.1.3-中污带：中度污染3.1.1.4 寡污带：很轻或无污染最早污水生物系统修订了若干次后产生了污水生物指数(S)（Saprobic or Saprobien index）。将指示生物出现频率和生境喜好考虑进来后可得到各个污水生物/腐生值（a saprobic value）。某一地点全部指示生物腐生值之和除以它们出现频率之和即可得到该地点污水生物指数/腐生指数。污水生物系统已经改进和重新定义。最新版本是用于德国水质评价德国家标德国家标准准方法准准方法German Standard Method(DIN38410T.2)。污水生物系统提出以后其它生物指数得到发展，主要是一些特定国家用于监测流水中有机物效应。广泛应用于UK两个生物指数是Trent生物指数 TBI（Trent Biotic Index）及其衍生指数Chandler Biotic Score(CBS)。第35页3.1生物指数生物指数(Biotic Indices)3.1.2 Trent生物指数（TBI）Trent生物指数最初是由Woodiwise(1964)用于评价英格兰Trent河时提出，提出了6个无脊椎动物类群作为评价水质指示生物，依据这6个无脊椎动物出现次序和种类数以及所取得大型底栖无脊椎动物类群总数划分指数值，并提出了划分标准，再依据指数值大小进行水质评价。指数值越低，污染越严重；指数值越高，污染越轻。指数值越低，污染越严重；指数值越高，污染越轻。优点：只需要掌握所要求关键生物即可，不需判定到种，能够简化判定时间和精力；易于为非生物学工作者掌握；对中度污染中度污染水质反应灵敏，适于对渔业水质评价。缺点：软体动物未列入关键群，对轻度污染水质反应不灵敏，指示水污染等级指数范围太窄；用于其它河流时，因生物区系不一样，需要加以修改；在调查时偶然出现生物，能轻易改变调查地点生物指数值，影响评价准确性；对重金属等无机污染不能进行评价。第36页3.1生物指数生物指数(Biotic Indices)3.1.3 Chandler 记分系统(CBS)Chandler Biotic Score(CBS)最初是Chandler（1970）为苏格兰高地河流设计，包含很多因子。依据大型无脊椎动物类群对水体污染敏感性及各类群出现多度分别记分。多度分为5级，每5个最小样本中有1-2个个体为出现；3-30个个体为少；31-50个为普遍；51-100个为多；100个以上为很多。对污染敏感性高，多度也高类群记分高；耐污染，多度又高类群记分少；无大型无脊椎动物时记为0。依据记分表计算出各个监测点总分，对各点污染情况进行评价：总分为0，表示严重污染；0-45为重污染；45-300为中度污染；300为轻度污染或未污染。第37页3.1生物指数生物指数(Biotic Indices)3.1.4 生物监测工作委员会记分Biological Monitoring Working Party(BMWP)Score在UK应用最普遍。标准方法：每一点取样，扰乱河床3分钟，用标准网采集全部大型无脊椎动物。全部采集到种类判定到属属，只适于宽泛应用、消除错误判定而不考虑丰度。每一属属有一记分（表表12.5），各个分数经概括形成BMWP值。另一因子，Average Score Per Taxon(ASPT)是由BMWP值/记分分类数值所得。与BMWP值不一样，ASPT相对来说不依赖采集样品大小、季节以及采样方法。这些指数缺点是应用于流水，有时甚至是应用于河流中特殊生境如浅滩，流经粗糙卵石和砾石河床快速流水。利用大型植物构建水质指数还存在强烈争议，尽管应用于不一样水环境类型（表表12.6）。第38页3.1生物指数生物指数(Biotic Indices)3.1.5 水质指数Water Quality Index(WQI)在美国应用广泛，由国家卫生基金发展形成。这个并不是真正生物指数，它是利用化学和物理参数（如温度和氨）以及细菌学数据进行计算。第39页3.1生物指数生物指数(Biotic Indices)3.1.6 大气净度指数法Index of Air Purity(IAP)在陆生生态系统中应用地衣生物指数。计算公式：IAP=n1（Qf）/10 IAP：大气净度指数；n：一个地域附生植物地衣种总数；Q：与这一地域地衣种类生活在一起其它种类平均数；f：一个附生地衣在一个监测点上盖度或出现频率；10：为便于数据处理而缩小倍数。生物指数低表示污染严重全部生物指数或记分系统都有不足，应和其它数据（如化学和物理参数）结合使用。然而，计算比较简单而且通常需要少许分类学知识即可应用。为环境质量问题提供了简单、易于了解无教授参加即可进行决议环境污染办法。第40页3.2 区域图绘制区域图绘制指示生物另一个用途是物种分布图构建，提供污染物分布指示信息，不是构建生物指数。地衣对许多大气污染物很敏感，尤其对SO2和氟化物更敏感。上百年来地衣群落在城市和工业区经常枯竭和缺乏，经过地衣在分布区空间和时间改变可绘制出某一地方甚至国家级水平一些大气污染物浓度，这是可能，因为在可允许范围内特定地衣物种信息已经取得，尤其是SO2。地衣绘图是很好技术，教授可从地衣分布取得大气污染物知识，对非专业人士来讲也能取得很多有用信息（图图12.3，表，表12.7）。维管束植物也用于经过绘图研究监测污染物。动物极少用，但螨类对SO2敏感，可放在监测点容器中，几周后可得到直接因为SO2污染引发死亡数。第41页3.3 形态学和组织学指示形态学和组织学指示 植物绝对和相对生长速率，湿/干重，根/芽和叶面积指数以及其它许多形态特征；动物年纪/大小或重量比，繁殖率以及其它非病理形态改变等均能提供指示和污染物胁迫形成是可测迹象。植物可见伤害（褪绿、坏死等）一直用于评价环境污染，这些伤害首先在作物上发觉（因为经济原因），近年来在酸雨监测中较为突出，尤其是中欧，在不一样区域与酸沉降影响相关。有时用感病植物来检测一些空气污染物。动物溃疡，肿瘤，发炎，坏死，寄生感染等病症出现有时与污染物相关。因为这些改变诊疗通常需要专业知识而且极难与正常发生疾病相区分，所以，这些方法还未经过法规用于生物监测。第42页3.4 检测器与岗哨生物检测器与岗哨生物检测器生物(Detector)是指对污染物有可测反应，对污染物出现起到早期预警作用特定乡土种。选择特定物种时应十分注意，应该考虑其对污染物敏感性、暴露于污染物可能性、在群落中位置、生态和地理分布以及多度等。岗哨生物(sentinel organisms)是特意引进环境中充当生物早期预警系或用来界定污染程度敏感物种。如鱼警（fish alarms），污染敏感性鱼类正常生理受到影响视为水质下降。被测生理参数包含呼吸和心跳速率，游泳运动等改变。第43页3.5 比较法比较法 在美国，评价某一水体污染程度方法正在规范化：首先将某一水体归入某一特定生态型，利用已经建立程序和相同类型未受扰动（原始）水体进行生物比较。依据每一位点计量值总数来确定全部位点百分比相同值。高百分比（如90%或更高）则表示是相对无污染位点，连续低百分比表示逐步降低水质。英国淡水生态研究所发展了一个相同程序：河流无脊椎动物预测和分类系统（RIVPACS），用来监测其水质。利用这个程序可将所调查任何流水位点动物区系进行比较，而且可得到包含由污染引发环境胁迫量度标准。第44页4 微生物监测微生物在全部生态系统中是极其主要组成成份，其多样性和多度受到许多环境因子强烈影响而且发生改变来指示特定污染类型。如经典“污水真菌”群落出现表明水体受到了严重有机物污染，群落中各个物种是许多淡水水体中土著种，不过它们以聚集方式宏观发育是很主要。相反，生态系统中侵入种出现也可能表明污染存在。所以，水生生态系统中微生物（尤其是人类和动物肠道内细菌）出现表明水体已经受到粪便污染。第45页4.1 侵入微生物和粪便污染淡水和沿岸水体中大量微生物和无脊椎动物寄生物出现表明了公共卫生危险性。所以，对于公共用水尤其是饮用水来说没有病原体病原体是非常主要。直接检测病原体非常昂贵和耗时（间歇式污染且数量低），为克服这些困难，出现了廉价和快速方法去检测肠菌丛中普通且非病原体出现和数目。原理是：这些微生物出现表明水体受到了粪便污染而且粪生病原菌能够出现病原菌能够出现。相反，它们缺乏（并非绝对一定）指示：水对人类是安全。第46页4.1 侵入微生物和粪便污染水中病原菌（沙门氏菌、霍乱弧菌、溶血弧菌、结核杆菌、脊髓灰质炎病毒、肝炎病毒、痢疾阿米巴（原生动物，变形虫之一）等都来自人和温血动物粪便。不过水中病原菌分析难度大，对分析者也有危害。所以惯用在人类粪便中含量很大易于分析大肠菌群代替病原菌分析，指示水体粪便污染情况和可能造成危害。正常肠道细菌有三类：大肠菌群、肠球菌群和荚膜杆菌群。将三类细菌置于水中进行存活时间测定，发觉肠球菌类抵抗能力最差，生存时间比肠道病原菌短比肠道病原菌短，荚膜杆菌因含有芽孢，故能长久生存长久生存在自然环境中，不足于说明病原菌类似生存时间，只有大肠菌群在水中生存时间与病原菌基本基本相同相同，而且在粪便中数量最多数量最多，检出技术也较为简便，最适合充当水污染卫生指标。第47页4.1 侵入微生物和粪便污染粪便污染指示菌条件在人粪便内大量存在，数量比病原菌多得多；水环境中有病原菌存在时，该指示菌必定必定存在；受粪便污染水中很轻易检出该指示菌，其数量与水体 受粪便污染程度呈正相关呈正相关；而未受粪便污染水中应无无该指示菌；在水中存活时间应比病原菌略长；对消毒剂及不利原因抵抗力比病原菌略强；在水环境中不会自行繁殖不会自行繁殖增加；在污染水环境中分布较均匀，生物性状较稳定；能在较简单培养基上生长，检出及判定方法较简易快速，而且它生长不受其它微生物抑制；可适合用于各种水体。第48页4.1 侵入微生物和粪便污染要选择一个指示菌符合上述全部条件是不太可能，只能相对地选择较为理想细菌作为指示菌。依据对正常人粪便中微生物分析测定结果，认为采取大肠菌群和粪链球菌作为指示菌比较适当。第49页4.1 侵入微生物和粪便污染 许多不一样类型肠病毒病毒在人类粪便中出现且可能比病原细菌传输得慢得多。所以，渴望得到监测它们方法。然而，它们出现水平低，与病原细菌相比有必要采集大量水样而且检测和判定方法比较复杂和昂贵，所以不惯用。第50页4.1 侵入微生物和粪便污染入侵微生物研究必须采取特殊技术，不但是因为得出准确和可重复结果，还为了安全。微生物（细菌）采样用灭菌玻璃或无毒塑料具塞容器，需小心切勿污染，操作一定要用无菌技术。因为采样后繁殖、生长、死亡和捕食等正常过程将继续，所以采样后1h内完成份析，必要时可保留（不能冷冻）-h。第51页4.1 侵入微生物和粪便污染水样中细菌计数惯用两种方法：从混合、染色样品中计数或用血球计数板，这些没有考虑细菌细胞存活性。另外，存活细菌总数可用许多方法计数：细菌菌落生长法、液体培养混浊度法。最惯用方法（尤其是.coli和其它大肠菌）为：膜过滤法；多管发酵法。第52页 积累生物许多活体生物可经过生物积累过程在组织内积累污染物，这么沾染物进入生物体速度比生物分泌速度要大得多。污染物可经过生物体表、肺、鳃、叶、根等吸收；对于动物而言，可经过正常取食吸收。第53页 积累生物经过食物链转移可在较高营养级进行物质积累，造成组织内浓度可到达环境中103-106倍，称为生物放大。这么积累方式可发生在生物整个生命周期且没有显著负作用。或者，当生物体一些或全部组织内污染物到达一定临界水平或者生物体处于胁迫状态下，负作用可能产生。第54页 积累生物浓缩污染物能力在污染监测中可产生很好效果。许多污染物在水体、土壤和大气中以低于或靠近许多化学分析方法检测限浓度存在。相反，积累污染物生物组织内污染物浓度水平经常处于经典分析检测限以内。而且，大气、水体等不连续样品（discrete samples）只能提供采样时污染物浓度水平，而积累生物能够反应长久环境浓度。而且，许多化学分析方法给出是环境中总污染物信息，并不是全部化学物质能够被生物体利用并影响生物体。第55页 积累生物作为监测生物应满足以下标准：轻易判定；在发生环境中数量相对较大且含有代表性；能将目标污染物积累到能够直接分析且无致死效应水平；在全部生物出现地点，生物组织污染物浓度和所处环境中 浓度应该有明确关系；体积应足够大以提供足够组织材料用于可靠性分析（reliable analysis）；试验室条件下易于生存，能够做吸收试验；应该是固着/静止生物，这么才能用组织水平反应生存环境污染物水平；在分布区应该是普遍存在，这么才能比较地理分布隔离且相同环境。第56页 积累生物累积生物进行生物监测策略被动生物监测被动生物监测：采集特定生境土著生物，对其组织进行化学分析。主动生物监测主动生物监测：包含放置和有意将生物体（从无污染区域取得）暴露在怀疑受污染环境中，过一段时间后进行分析。主动生物监测优点是能够利用不一样点相同遗传物种进行。这可降低不一样点相同物种两个或以上任何遗传变异差异显著性种群间污染物吸收速率差异。第57页6 生物测试/检测这里主要指在可控条件下利用生物体确定大剂量污染物短期影响（急性效应）和低剂量长久效应（慢性效应）。也可经过生态系统研究污染物行为方式和迁移路线，研究结果可用于：确定单一污染物或混合污染物对个体、种群和群落潜在影响；确定致死和亚致死效应毒性阈值；确定某一个或一些污染物浓度是否在要求标准之内；对抵抗污染改进办法发展含有一定贡献；明确特殊生物体对特定污染物敏感性；提供可能发生破坏性污染事件早期预警。第58页6 生物测试许多生物测定方法已经应用于试验室和野外作业。大范围生物得到利用，如从特异性细菌菌株监测大气或水中污染物致癌性到利用金丝雀监测煤矿大气中CO。实际上，用于生物测试生物选择应参考以下标准：必须对污染物敏感且其反应与污染物或效应一致；一年内分布广泛且数量大；必须含有生态、经济或娱乐主要性；必须健康且抗病或抗寄生；试验室条件下易存活，遗传变异性差且有充分、可利用生物学背景资料。第59页6 生物测试在实际工作中用于生物测定很多生物中普通只能满足上述标准部分内容。因为消耗和速度问题，含有短生命周期小生物体倍受青睐。许多试验是单物种试验，与多物种试验相比存在一些缺点（表4）。第60页6 生物测试表4 单一物种和多物种生物测定相对优点比较生物测试方法优点比较单物种测试很好确实定反应终点对污染胁迫含有较强敏感性测试系统中较少遗传变异性对已测反应参数更强敏感性多物种测试提供更多信息更能区分关键影响因子与在生态系统中所处位置相关性更大第61页6 生物测试用来确定由污染物出现诱导任一效应（生物测定）生物已测参数类型改变很大且包含行为、形态学、组织学、生理学和生物化学改变（表5）第62页6 生物测试表5 用于生物测定主要方法生物类型测试方法细菌、真菌、原生动物致突变性、BOD、硝化研究、降解研究藻类和其它植物生物刺激和生长速率、繁殖速率、光合速率、呼吸速率、叶绿素含量、致突变性、形态和组织学效应无脊椎和脊椎动物致死效应、繁殖速率、发育失常、生长速率、摄食速率、呼吸速率、生物化学改变、形态和组织学效应、行为改变第63页6 生物测试生物测试分类生物测试分类污染物毒性试验利用酶学指标检测利用血液学指标检测利用呼吸指标检测利用微核技术检测Ames试验回避试验第64页请大家批评指正！第65页