1、第第8 8章章 生物监测及环境质量评价生物监测及环境质量评价8.1 生物监测概述8.2 大气污染生物监测8.3 水污染的生物监测8.4 土壤污染的生物监测生物与其生存环境之间存在着相互影响，相互制约，相互依存的密切关系，生物需要不断地直接或间接从环境中吸取营养，进行新陈代谢，维持自身生命。当环境受到污染后，生物在吸收营养的同时，也吸收了污染物质，并在体内迁移、积累，从而遭受污染，受到污染的生受到污染的生物，在生态、生理和生化指标，污染物在体内的行为等方面物，在生态、生理和生化指标，污染物在体内的行为等方面会发生变化，出现不同的症状或反应，可以利用这些变化来会发生变化，出现不同的症状或反应，可以
2、利用这些变化来反映和度量环境污染的程度，从而实现对环境的生物监测反映和度量环境污染的程度，从而实现对环境的生物监测。定义定义 利用生物个体、种群、群落以及生态系统等各级生物水平对环境污染物的生物学反应为指标来检测环境的污染状况。即用生物作指标对环境质量变化进行指示，从生物学的角度对环境质量变化进行监测，为环境质量的评价提供依据。两个基本条件：对比性、可重复性8.1 生物监测（生物监测（Biological Monitoring）概述）概述是一类通过生物（动物、植物、微生物）在环境中的分布，生长发育状况及生理生化指标和生态系统的变化来研究环境质量状况的环境监测技术方法。1.生态（群落生态和个体生
3、态）监测2.生物测试(毒性测定、致突变测定)3.生物的生理、生化指标测定4.生物体内污染物残留量测定 生物监测方法的优缺点生物监测方法的优缺点 1.能综合反映环境污染状况；2.监测灵敏度高，能早期发现环境污染；3.方法简便，成本低，不需购置昂贵的精密仪器；4.具有连续监测功能；优点优点缺点缺点1.不能象理化监测仪器一样迅速作出反应；2.不能像仪器那样精确地监测出环境中某些污染物的含量；3.通常只能反映出个监测点的相对污染或变化水平。4.易受到各种环境因素的影响5.易受到监测生物生长发育状况的影响 监测生物的选择应遵循的原则监测生物的选择应遵循的原则 1.对环境污染敏感并具有特异性反应的生物（如
4、唐菖蒲的敏感种暴露在1010-9的HF，20 h就有明显的受害症状，而泡桐在吸氟量达到1.0610-5却无受害症状）2.遗传稳定、对同一的环境污染反应个体差异小、发育正常的健康生物。3.易于繁殖和管理的常见生物 4.尽量选择既具有监测功能有具有其它功能的生物（大气污染物监测，选择监测植物时，可兼顾绿化观赏价值和监测功能于一体）。8.2 8.2 大气污染生物监测与评价大气污染生物监测与评价 利用植物对大气污染的反应，监测有害气体的成分和含量以了解大气环境质量状况，称之为大气污染生物监测。包括植物监测和动物监测。但由于动物对环境的特性和管理困难，目前尚未形成一套完整的监测方法。而植物位置相对固定、
5、管理方便且对大气污染敏感等特点，因而在大气污染监测中被广泛应用。金丝雀 金翅雀鸡老鼠对SO2敏感的动物金丝雀金丝雀狗狗家禽家禽 在生物体系中，植物更易遭受大气污染的伤害，其原因为:植物能以庞大的叶面积与空气接触，进行活跃的气体交换;植物缺乏动物的循环系统和免疫系统来缓冲外界的影响;植物固定生长的特点使其无法避开污染物的伤害。正因为植物对大气污染的反应敏感性强，加上本身位置的固定，便于监测与管理，大气污染的生物监测主要是利用植物进行监测。8.2.1 大气污染的植物监测 大气污染的植物监测 利用植物对大气污染的反应，监测有害气体的成分和含量以了解大气环境质量状况。空气污染物一般通过叶面上的气孔或孔
6、隙进入植物体内，侵袭细胞组织，并发生一系列生化反应，从而使植物组织遭受破坏，呈现受害症状。这些症状虽然随污染物的种类、浓度污染物的种类、浓度以及受害植物的品种、曝露时间不同而有差异以及受害植物的品种、曝露时间不同而有差异，但具有某些共同特点，如叶绿素被破坏、细胞组织脱水，进而发生叶面叶绿素被破坏、细胞组织脱水，进而发生叶面失去光泽，出现不同颜色（黄色、褐色或灰白色）的斑点，失去光泽，出现不同颜色（黄色、褐色或灰白色）的斑点，叶片脱落，甚至全株枯死等异常现象叶片脱落，甚至全株枯死等异常现象 指示植物法 现场调查法 植物群落监测法 现场盆栽定点监测法 地衣苔藓监测法 微核技术的应用 污染量指数法
7、大气污染的综合生态指标主要监测方法：（1 1）指示植物监测法）指示植物监测法 通常敏感植物敏感植物对大气污染反应最快，最容易受害，最先发出污染信息，出现污染症状，因此可根据此来判断大气污染状况。指示植物一般应具备条件：指示植物一般应具备条件：对污染物反应敏感，受污染后的反应症状明显，且干扰少；生长周期长，能不断萌发新叶；栽培管理和繁殖容易；尽可能具有的观赏和经济价值。l 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。例如：指示节气枣花发，种棉花；杏花开，快种麦指示天气燕子低飞预示雨将来临，蜻蜓高飞预示天晴指示水质水韮是指示水流污染的植物。它很娇气，虽然生长在河里，但水不流动或略有污染，
8、便不再生长，或者死亡。而在山间无污染的小溪中却长得很好。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，在北方则无此作用常见大气污染的指示植物常见大气污染的指示植物症状主要出现在叶脉间叶脉间，呈现大小不等的，无一定分布规律的点、块状点、块状伤斑伤斑，与正常组织之间界线明显，也有少数伤斑分布在叶片边缘，或全叶褪绿黄化。伤斑颜色多为土黄或红棕色伤斑颜色多为土黄或红棕色，但伤斑的形状、分布和色泽因植物种类和受害条件的不同会有一定的变化，幼叶不易受害。常见的指示植物常见的指示植物：地衣、苔藓、紫花苜蓿、荞麦、金荞麦、芝麻、向
9、日葵、曼陀罗、落叶松、马尾松、枫杨、加拿大白杨、杜仲、水杉、雪松（幼嫩叶）、胡萝卜、葱、菠菜、莴苣、南瓜。SO2常见有害气体对植物伤害的典型症状常见有害气体对植物伤害的典型症状部分二氧化硫指示植物部分二氧化硫指示植物堇菜堇菜苔藓苔藓白蜡树白蜡树云杉云杉地衣地衣棉花棉花白杨白杨伤斑多半分布在叶尖和叶缘伤斑多半分布在叶尖和叶缘，与正常组织之间有一明显的暗红色界线暗红色界线，少数为脉间伤斑，幼叶易受害。另外，伤斑的分布与叶片的厚薄、叶脉的粗细和走向也有一定的关系，通常侧脉不明显或细弱的叶片受害斑多连成整块，位置也不固定；侧脉明显的叶片伤斑多分散在脉间；平行脉叶片的受害部分常在叶尖或叶片的隆起部位；叶
10、质厚硬的叶片伤斑常分布在主脉两侧的隆起部位或叶缘；大而薄的叶片伤斑多分布在边缘，常连成大片。常见的指示植物常见的指示植物：唐菖蒲、郁金香、金荞麦、杏、葡萄、小苍兰、金线草、梅、紫荆、雪松（幼嫩叶）、落叶松、欧洲赤松等。HF氟化物指示植物氟化物指示植物 大多为脉间点块状伤斑脉间点块状伤斑，伤斑褐色或褐黑色伤斑褐色或褐黑色，与正常组织之间界线明显，症状一般出现较早，稳定得快。常见的指示植物常见的指示植物：芝麻、荞麦、向日葵、大马蓼、藜、万寿菊、鸡冠花、大白菜、萝卜、桃树、枫杨、雪松、落叶松、油松。Cl2大多为脉间点块脉间点块状伤斑状伤斑，伤斑褐褐色或褐黑色色或褐黑色，与正常组织之间界限明显，症状出
11、现较早，稳定得快。NH3大多为叶脉间叶脉间不规则形伤斑，不规则形伤斑，呈白色，黄褐呈白色，黄褐色、或棕色色、或棕色，有时出现全叶点状斑。NOx：氮氧化物指示植物 大多为叶面散布叶面散布细密点状斑，呈棕细密点状斑，呈棕色或黄褐色色或黄褐色，少数为脉间块斑。常见的指示植物：烟草、矮天牛、马唐、燕麦、洋葱、萝卜、马铃薯、女贞、皂荚、丁香、葡萄、牡丹。O3矮牵牛花矮牵牛花葡萄葡萄菠菜菠菜黄瓜黄瓜马铃薯马铃薯洋葱洋葱O O3 3的指示植物的指示植物叶片背面变为银白叶片背面变为银白色，棕色、古铜色色，棕色、古铜色或玻璃状，不呈点、或玻璃状，不呈点、块状伤斑，有时在块状伤斑，有时在叶片的先端，中部叶片的先端
12、，中部或基部出现坏死带或基部出现坏死带。常见的指示植物常见的指示植物：早熟禾、矮牵牛、繁缕和菜豆等。PAN过氧乙酰硝酸脂过氧乙酰硝酸脂叶片发生不正常的偏上生长偏上生长（叶片下垂），或失绿黄化，并常常发生落叶、落花、落果以及结实等不正常的现象。C2H4乙烯的指示植物扩展：净化室内空气的植物 1.龟背竹“龟背竹本领强，二氧化碳一扫光”。龟背竹又名龟背蕉、蓬来蕉、电线莲、透龙掌，常绿藤本植物。它夜间有很强的吸收二氧化碳的特点，比其他花卉高6倍以上。2.美人蕉“美人蕉抗性强，二氧化硫它能降”。美人蕉又名红花蕉、苞米花、凤尾花、宽心姜。它对二氧化硫有很强的吸收性能。石榴“花石榴红似火，既观花又观果，空气
13、含铅别想躲”。石榴又名安石榴、海石榴、丹若。花谚说，室内摆一两盆石榴，能降低空气中的含铅量。石竹“草石竹铁肚量，能把毒气打扫光”。石竹又名洛阳花、草石竹，多年生草本植物，石竹种类很多，夏秋开花。它有吸收二氧化硫和氯化物的本领，凡有类似气体的地方，均可以种植石竹。海桐“七里香降烟雾，又是隔音好植物”。海桐又名宝珠香、七里香，为常绿灌木，夏季开花，叶片嫩绿光亮，四季常青不凋。它能吸收光化学烟雾，还能防尘隔音。月季、蔷薇“月季蔷薇肚量大，吞进毒气能消化”。这两种花卉较多地吸收硫化氢、氟化氢、苯酚、乙醚等有害气体，减少这些气体的污染。吊兰、芦荟“吊兰芦荟是强手，甲醛吓得躲着走”。这两种花卉可消除甲醛的
14、污染，使空气净化。菊花、铁树、生长藤“菊花铁树生长藤，能把苯气吸干净”。这三种花卉，都有吸苯的本领，可以减少苯的污染。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污染物危危 害害 症症 状状O3叶面出现白色或褐色不规则斑点或呈条斑分布，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叶尖端变成褐色或坏死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脉间组织和靠近叶缘边出现不规则的白色或褐色溃伤色溃伤SO2伤斑多分布于脉间，与健康组织区别明显，阔伤斑多分布于脉间，与健康组织区别明显，阔叶
15、植物脉间出现不规则坏死斑，单子叶植物平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区行脉间出现斑点或条状坏死区HF叶尖和叶缘出现灼伤、退绿，伤区与健康组织叶尖和叶缘出现灼伤、退绿，伤区与健康组织区别明显区别明显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、近圆形坏死斑表表4 41 1 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（2 2）现场调查法）现场调查法 在污染区内调查原有植物生长发育状况，初步查明大气污染与植物生长之间的关系。1 选择观察点（布点）2 调查了解主要大气污染
16、物的种类、浓度和分布扩散规律3 选择观察对象4 根据调查目的和人力条件确定观测时间5 确定观测项目6 根据调查和资料对比分析，确定各种植物对有害气体的抗性等级（3 3）植物群落监测法）植物群落监测法 植物群落和周围环境有着密切的关系，环境条件的变化可以直接或间接影响植物群落的生长。各种植物对污染物敏感性不同，其反应有明显的不同。因此，监测各种植物的受害症状和受害程度，分析植物群落中各种植物的反应，可以对该地区的大气污染程度作出评价。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。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
17、大气污染十分严重；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。实例：某化工厂3050m范围内植物受害情况说明及分析植物名称受 害 情 况悬铃木、加拿大白杨80或全部叶片受害，甚至脱落桧柏、丝瓜叶片有明显大块伤斑，部分植物枯死向日葵、葱、玉米、菊花、牵牛花50左右叶面积受害，叶脉间有点、块状伤斑月季、蔷薇、枸杞、香椿、乌桕80左右叶面积受害，叶片有轻度点、块状伤斑葡萄、金银花、构树、马齿苋10左右叶面积受害，叶片有轻度点状伤斑广玉兰、大叶黄杨、腊梅肉眼观察无明显症状情况分析：根据植物叶片出现的
18、症状特点（伤斑出现叶脉间），表明该厂附近的大气已被SO2污染。从受害程度上看，由于一些对SO2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，估测其SO2浓度为310 ppm。（4 4）现场盆栽定点监测法）现场盆栽定点监测法将监测用的指示植物栽培在污染区的监测点上，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，以此来监测该地区大气污染情况。（5）地衣苔藓监测法）地衣苔藓监测法 地衣和苔藓对SO2和和HF反应敏感（其中SO2 0.015-0.105mg/m3可使地衣全部死亡，大于0.017 mg/m3时，大多数苔藓植物就不能生存），根据这两类植物的多度、盖度、频
19、度和种类、数量的变化绘出污染分级图，以显示大气污染的程度、范围和污染历史。推荐的大气污染指示生物地衣、苔藓生长在树干上，故可以减少土壤或水体污染的干扰。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。优缺点苔藓苔藓地衣地衣在
20、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；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。地衣和苔藓调查法：通过调查区域地衣和苔藓的种类与数量以推测大气污染程度。在工业城市，通常距市中心越近，地衣的种类越少，重污染区内一般仅有少数壳状地衣分布，随着污染程度的减轻，便出现枝状地衣；在轻污染地区，叶状地衣数量最多。（6）微核技术）微核技术利用环境污染物会引起染色体畸变而形成微核（MCN）的原理。为美国EPA列为污染物监测的常规指标。我国常用紫露草紫露草微核方法来监测大气、水污染状况。以分析叶片中污染物含量为基础，
21、以监测大气污染的一种方法，计算公式如下：KIPC=Cm/Cc KIPC污染量指数，Cm为监测点监测点指示植物叶片中某污染物含量；Cc为对照点对照点同种植物叶片中某污染物的含量 根据根据IPC值对各监测点污染程度进行分级：值对各监测点污染程度进行分级：I级：清洁大气（3.0）。（7）污染量指数法（）污染量指数法（IPC）根据植物种类和生长情况选择一些综合性的指标作为评价因子，仔细观察记录这些评价因子的特征，以此划分大气污染等级。（8）大气污染的综合生态指标8.2.3 大气污染的辨别方法某处有一蔬菜基地（700亩）位于群山环保之间，内有3家工厂（分别为皮革厂、塑料厂和玻璃厂），每年蔬菜基地内都会发
22、生几次蔬菜作物（30多个品种）中毒事故，具体表现为短时间内（1-2d）大面积的蔬菜叶片枯黄、焦化甚至整个植株死亡。工厂蔬菜叶片卷曲等畸形，边缘焦化、漂白，下锅无法伸展，纠在一起成结皮革厂塑料厂玻璃厂试就该蔬菜基地作物生试就该蔬菜基地作物生长异常原因设计一个事长异常原因设计一个事故溯源调研方案。故溯源调研方案。8.2.4大气污染的微生物监测方法大气污染的细菌总数测定法a a 测定方法测定方法 沉降平皿法 吸收管法 撞击平皿法 滤膜法沉降平皿法沉降平皿法b b 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 一般选用细菌总数和链球菌总数。空气污染的微生物学评价指标：依室内空气质量标准，室内空
23、气菌落总数应100000细菌总数的测定平皿法总大肠菌群的测定五日发酵法粪大肠菌群的测定多管发酵法水中沙门氏菌属的测定水中粪链球菌属的测定B 大肠菌群大肠菌群的测定的测定A 细菌总数的测定（平皿法）细菌总数的测定（平皿法）大肠菌群为一群好氧及兼性厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌，它们能在37培养24 h内使乳糖发酵产酸产气，包括埃希氏菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌属、克雷伯氏菌属等，是一种很好的水质粪便污染的指示菌。大肠菌群数 大肠杆菌是一群需氧和兼性厌氧的、能发酵乳糖、产酸、产气的革兰氏阴性无芽孢杆状细菌。主要来源于人畜粪便中，在肠道中普遍存在并且是数量最多的一种。故大肠杆菌群的检测作为监测水体是否受粪
24、便污染的指标。大肠菌群数指每升水样中含有的大肠菌群的数量。如每升饮用水中大肠菌群数不得超过3个。大肠菌群数的测定：多管发酵法和滤膜法思考：为何用其作为水质粪便污染的指示菌？致病菌在水体中存在数量极少，检测技术复杂，不易直接检测；大肠菌在水中存在的数目与致病菌呈一定正相关，抵抗力略强，易于检查等特点，故作为水体受粪便污染的指标，以大肠菌群最为理想。大肠菌群数量的表示方法有两种：一是“大肠菌群数”，亦称“大肠菌群指数”，即1 L水中含用的大肠菌群数量。二是“大肠菌群值”是指水样中可检出1个大肠菌群数的最小水样体积。该值越大，表示水中大肠菌群数越小。大肠杆菌值1000/大肠杆菌指数 我国生活饮用水卫
25、生标准规定，1 L水中总大肠菌群数不得超过3个，即大肠菌群值不得小于333 mL。1 水样的采集 自来水水样：水龙头用酒精灯灼烧或用70酒精消毒，放水3 min后直接采集约占采样瓶80的水样。地面水水样：将采样瓶沉入水面下10-15cm 处，瓶口朝向上游方向，使水样灌入瓶内。2 细菌总数的测定（平皿法）3 总大肠菌群的测定 4 其它细菌的测定细菌检验程序细菌检验程序二）细菌总数：二）细菌总数：判定水体受污染程度的标志，1毫升水样在营养琼脂培养基中，于37经24小时培养后，统计生长的细菌菌落的总数。1.灭菌 1)干热灭菌：将试管、平皿、吸管等器皿，装入干热灭菌箱中150灭菌2小时。2)高压蒸气灭
26、菌：稀释水、培养基、采样瓶等置于高压蒸气灭菌中，经115高压蒸气灭菌20分钟。3)蒸气灭菌：采用蒸气灭菌器，在100 常压下，每次定时灭菌。4)火焰灭菌：此法灭菌对应用远火徐徐加热，然后再于火焰焰心灼烧为妥。2.营养琼脂培养基的制备 称取10克蛋白胨、3克牛肉膏、5克氯化纳及10-20克琼脂溶于1000毫升蒸馏水中，加热至琼脂溶解，调节pH为7.4-7.6，过虑，分装于玻璃容器中，经高压蒸气灭菌20分钟，置暗冷处备用。3.试样培养 1)取定量混合均匀的水样，注入灭菌平皿中，倾入15 mL已融化并冷至45左右的营养琼脂培养基，旋摇平皿使其混合均匀。2)待平皿上试样凝固后，将平皿置于恒温箱中37
27、培养24小时，然后进行菌数计数。3)用营养琼脂培养基同时进行空白对照实验。4.菌数计数 可用眼观察，也可用放大镜观察，求出1毫升水中的平均菌落数。进行稀释水样计数时，应采用平皿内有30一300个菌落的稀释度。(三)大肠菌群的测定 大肠菌群系一群喜氧又兼性厌氧，在37生长时能使乳糖发酵，在24小时内产酸产气的革兰氏阴性无芽孢杆菌。检验方法：发酵法和滤膜法。1.发酵法：根据大肠杆菌使乳糖发酵产生酸和气的特性进行检验，如产酸产气大肠菌群则阳性。培养基：(1)乳糖蛋白胨培养基；(2)三倍浓缩乳糖蛋白胨培养液；(3)品红亚硫酸钠培养基(发酵用)；(4)伊红美蓝培养基。培养基内加有溴甲酚紫作为pH指示剂，
28、细菌产酸后，培养基即由原来的紫色变为黄色。溴甲酚紫还有抑制其他细菌如芽胞菌生长的作用2)发酵法的程序：(1)初步发酵试验：大肠杆菌能分解乳糖生成二氧化碳等气体，水体中的某些菌类不具该特点，但能产酸、产气的绝非仅属大肠杆菌。初步发酵试验在灭菌操作条件下，取定量水样加入3倍浓缩乳糖蛋白胨培养液发酵管中，于37培养24小时内小套管中有气体形成，并且培养基混浊，颜色改变，说明水中存在大肠菌群，为阳性结果，但也有个别其他类型的细菌在此条件下也可能产气；此外产酸不产气的也不能完全说明是阴性结果。在量少的情况下，也可能延迟到48小时后才产气，此时应视为可疑结果，因此，以上两种结果均需继续做下面两部分实验，才
29、能确定是否是大肠菌群。48小时后仍不产气的为阴性结果。（2)平板分离：经24小时培养后，将产酸产气及只产酸的发酵管，分别接种于品红亚硫酸钠培养基或伊红美蓝培养基上，再恒温培养24小时，然后分别选择具下述特征的菌落，取菌落的小部分进行涂片、革兰氏染色、镜检。平板培养基一般使用品红亚硫酸钠琼脂（远藤氏培养基，Endos medium）或伊红美蓝琼脂（eosin methylene blueagar，EMB agar），前者含有碱性复红染料，在此作为指示剂，它可被培养基中的亚硫酸钠脱色，使培养基呈淡粉红色，大肠菌群发酵乳糖后产生的酸和乙醛即和复红反应，形成深红色复合物，使大肠菌群菌落变为带金属光泽的
30、深红色。亚硫酸钠还可抑制其他杂菌的生长。伊红美蓝琼脂平板含有伊红与美蓝染料，在此亦作为指示剂，大肠菌群发酵乳糖造成酸性环境时，该两种染料即结合成复合物，使大肠菌群产生与远藤氏培养基上相似的、带核心的、有金属光泽的深紫色（龙胆紫的紫色）菌落。初发酵管24小时内产酸产气和48小时产酸产气的均需在以上平板上划线分离菌落。品红亚硫酸钠培养基上菌落：紫红色，具有金属光泽的菌落，深红色，不带成略带金属光泽的菌落；淡红色，中心色较深的菌落；伊红美蓝培养基上的菌落：深紫黑色，具有金属光泽的菌落，紫黑色，不带或略带金属光泽的菌落，淡紫红色，中心色较深的菌落；(3)复发酵试验：上述涂片镜检菌落如为革兰氏阴性无芽孢
31、杆菌，可进一步取该菌落的另一部分接种于乳糖蛋白胨培养液中，于37恒温培养24小时，有产酸产气者，即证实大肠菌群存在。(4)大肠菌群计数；根据以上试验证实有大肠菌群存在的阳性管数，查大肠菌群检数表，计算每升水样中大肠菌群数。水样或稀释水样乳糖蛋白胨培养液371培养24 2h无气体产生有气体产生，再接种于伊红美蓝培养基371培养24 2h无菌落或无典型菌落有典型菌落革兰氏染色镜检革兰氏阳性或有芽孢杆菌革兰氏阴性无芽孢杆菌乳糖蛋白胨培养液371培养24 2h产气不产气大肠菌群阳性大肠菌群阳性大肠菌群阴性大肠菌群阴性2滤膜法 滤膜是采用一种微孔薄膜，按灭菌操作将水样注入具有滤膜的过滤器中，经抽滤，细菌
32、被截留在膜上，将滤膜贴于品红亚硫酸钠培养基上，进行恒温培养16-18小时，符合上述特征的菌落进行涂片，革兰氏染色，镜检。凡革兰氏染色阴性、无芽孢杆菌者，再接种于乳糖蛋白胨培养液，经恒温培养24小时，产酸产气者，判断为大肠菌群阳性。生物指数法是指运用数学公式反映生物种群和群落结构的变化，以评价环境质量的数值。1955年Beek 提出了一个计算生物指数的方法：IB=2 nA +nB A为敏感类底栖动物；B 为耐污种类底栖动物；n 为底栖大型无脊椎动物的种类。IB=0 严重污染区域；IB 1 6 中等有机物污染区域;IB=10 40 清洁水区；1.贝克生物指数2.贝克-津田生物指数3.生物种类多样性
33、指数4.硅藻生物指数）3.2 生物指数（Biotic index）法该方法要求调查采集的各监测点的环境因素力求一致，如水深、流速、底质，有无水草等 贝克-津田生物指数（津田松苗法）：津田松苗(日)从20世纪60年代起多次对贝克生物指数作了修改他提出不限定采集面积，由4-5人在欲评价河段上采集30分钟，尽量把河段各种大型底栖动物采集完全，然后对所得生物样进行鉴定、分类，并采用与上述相同方法计算，此法在日本广泛应用。指数与水质关系为：生物指数 水质情况 30 清洁河段 2915 较清洁河段 146 较不清洁河段 50 极不清洁河段1.贝克生物指数2.贝克-津田生物指数3.生物种类多样性指数4.硅藻
34、生物指数）生物种类多样性指数 NnNndisii12logdd1.贝克生物指数2.贝克-津田生物指数3.生物种类多样性指数4.硅藻生物指数）种类多样性指数；N单位面积样品中收集到的各类动物的总个数；ni单位面积样品中第i种动物的个数；S收集到的动物种类数。动物种类越多，指数越大，水质越好；反之，种类越少，指数越小，水体污染越严重。威尔姆对美国十几条河流进行了调查，总结出指数与水样污染程度的关系如下：值1.0：严重污染;值1.03.0：中等污染；值3.0：清洁硅藻指数硅藻指数=式中：A不耐污染藻类的种类数；B广谱性藻类的种类数；C仅在污染水域才出现的藻类种类数。硅藻指数：050 为多污带；硅藻指
35、数：50100 为-中污带；硅藻指数：100150 为-中污带；硅藻指数：150200 为轻污带。10022CBACBA1.贝克生物指数2.贝克-津田生物指数3.生物种类多样性指数4.硅藻生物指数 硅藻生物指数硅藻生物指数 未受污染的环境水体中生活着多种多样的水生生物，这是长期自然发展的结果，也是生态系统保持相对平衡的标志。当水体受到污染后，水生生物的群落结构和个体数量就会发生变化，使自然生态平衡系统被破坏，最终结果是敏感生物消亡，抗性生物旺盛生长，群落结构单一，这是生物群落监测法的理论依据。3.3 生物群落监测法（1）指示生物法（2）PFU微型生物群落监测法（简称PFU法）（3）污水生物系统
36、法 附着于长期浸没水中的各种基质表面上的有机体群落。包括许多生物类别，如细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、甲壳动物、线虫、寡毛虫类、软体动物、昆虫幼虫、甚至鱼卵和幼鱼等栖息在水体底部淤泥内、石块或砾石表面及其间隙中的肉眼可见的水生无脊椎动物。原生动物、轮虫、枝角类和桡足类（1）指示生物法）指示生物法对水中污染物对水中污染物产生各种定性、产生各种定性、定量反应的生定量反应的生物物裂足轮虫晶囊轮虫砧型咀嚼器聚花轮虫萼花臂尾轮虫 裸腹蚤 矩形龟甲轮虫巨腕轮虫 蓝藻门拟鱼腥藻螺旋藻 拟项圈藻拟项圈藻绿藻门盘星藻实球藻 小球藻 浮游生物检验法浮游生物检验法浮游植物：清水指示种类：冰岛直链藻、小球藻、锥囊
37、藻属的一些种类。污水指示种类：谷皮菱形藻、铜锈微囊藻、水花束丝藻浮游动物：不稳定，常常集群分布，因而作为水质指示生物的可靠性和准确性受到限制。浮游生物：悬浮在水体中的生物，可分为浮游动物（原生动物）和浮游植物（藻类）两大类。多数个体小，游泳能力弱或完全没有游泳能力，过着随波逐流的生活。是水生食物链的基础，它们对环境变化反应很敏感。鱼腥藻鱼腥藻螺旋藻螺旋藻微囊藻微囊藻色球藻色球藻蓝藻门蓝藻门 Cyanophyta隐藻门隐藻门 Cryptophyta角甲藻角甲藻甲藻门甲藻门 Pyrrophyta蓝隐藻蓝隐藻隐藻隐藻多甲藻多甲藻变形虫（原生动物）变形虫（原生动物）轮虫轮虫枝角类枝角类水蚤（跷足类）水
38、蚤（跷足类）浮游生物监测法的具体步骤:水样的采集 水样的固定 沉淀和浓缩 计数 生物量的测算 结果计算浮游生物网采样浮游生物网采样浮游生物采样器岸边采样浮游生物采样器岸边采样浮游生物采样器网采样浮游生物采样器网采样利用白洋淀水体中浮游动物群落优势种的变化来判断水体的污染程度和自净程度。结果表明：1：水体从上游至下游，浮游动物耐污种类逐渐减少，广布型种类逐渐出现较多，在下游许多正常水体出现的种类均有分布；2：同时，原生动物由上游的鞭毛虫至中游出现纤毛虫，在下游则发现很多一般分布在清洁型水体的种类，表明水体从上游到下游水体的污染程度不断减轻，水体具有明显而稳定的自净功能。浮游生物监测实例底栖动物是
39、栖息在水体底部淤泥内、石块或砾石表面及其间隙中，以及附着在水生植物之间的肉眼可见的水生无脊椎动物，其体长超过2 mm，亦称底栖大型无脊椎动物。包括水生昆虫、大型甲壳类、软体动物、环节动物等，一般栖息在水底或附着在水中植物和石块上，肉眼可见。在未受干扰的环境里，河流和湖泊中大型无脊椎动物群落的组成和密度比较稳定，这些群落可调节群落结构来反映生境质量变化，这些对环境变化的反应可用来监测和评价城市、工业、石油、农业废物及其土地利用对自然水体的影响。是水体污染监测中应用较多的指示生物，因大多数运动能力不强，长固定生活于某处，种类数量多，寿命长，分布广。同时体型大，肉眼可见，容易采集和鉴定。不仅可以反映
40、水体中水质的状况，也能反映沉积物的质量状况。底栖大型无脊椎动物检测底栖大型无脊椎动物检测摇蚊摇蚊水丝蚓水丝蚓颤蚓颤蚓蚌蚌底栖动物监测法具体步骤 水样的采集采泥器法 面积为1/6 m2的带网夹泥器，采集软体动物等大型底栖动物；面积为1/40 m2的艾克曼采泥器，采集寡毛类和昆虫幼虫；面积为1/16 m2或1/20 m2的彼得生采泥器，采集寡毛类、昆虫幼虫和小型软体动物。水样采集后要进行洗涤，然后分样。标本的固定 样品鉴定 计数和称重 结果表达 将计数和称重获得的结果换算成每m2 面积上的个数或生物量 鱼类对水体受污染的反应，比上述生物可能更敏感，所以鱼类品种的变化、及个体数量的变化，能够全面的反
41、映水体的总体质量。传说中的长江鲥鱼鱼类检测2006年12月13日，为期38天的寻找白鳍豚之旅到达终点站武汉。中外联合科考队遗憾地宣布，来回3336 km的考察未发现一头白鳍豚。考察活动覆盖了白鳍豚的所有历史分布江段，声学考察和目视观测的结果都没有发现白鳍豚，江豚数量也呈明显的锐减趋势。结果表明，长江水域生态系统中的顶级捕食者生存状况进一步恶化，长江水生生物多样性遭受破坏，长江生态与环境不容乐观。最后一条人工饲养的白鳍豚“淇淇”，已于2002年7月死亡。（2）PFU法法微型生物群落监测方法（PFU法）：是应用聚氨酯泡沫塑料块聚氨酯泡沫塑料块（Polyurethane foam unit）作为人工
42、基质收集水体中的微型生物群落，测定该群落结构与功能的各种参数，以评价水质。微型生物群落在水生态系统中客观存在。用PFU浸泡水中，曝露一定时间后，水体中大部分微型生物种类均可群集到PFU内，挤出的水样能代表该水体中的微型生物群落。通过分析集群速度和种类，用于水体污染的评价和分析。是指用聚氨酯泡沫塑料块采集水域中微型生物和测定其群集速度和种类来监测和评价环境质量状况的一种方法。根据水环境条件确定采样时间，一般在静水中采样约需4周，在流水中采样约需2周；采样结束后，带回实验室，把PFU中的水全部挤于烧杯内，用显微镜进行微型生物种类观察和活体计数。Cairns首次使用聚氨酯泡沫塑料块(Polyurec
43、hane Foam Unit，简称PFU)采集水体微型生物群落；根据生物地理平衡模型及微型生物在PFU上群集的过程，提出了3个功能参数：平衡时的物种数量Seq；群集曲线的斜率(或称群集常数)G；达到90Seq所需要的时间T90。目前研究已证明原生动物(包括植物性鞭毛虫、动物性鞭毛虫、肉足虫和纤毛虫)在群集过程中符合生态学上的MacArthur-Wilson岛屿区域地理平衡模型。如果环境受到污染影响，原来的平衡遭到破坏，这3个参数将发生改变。因此，利用微型生物在PFU上的群集过程中3个参数的变化，可以评价水质和监测水污染。污染较轻的情况下，随着污染加重，集群速度G、平衡时的物种数Seq都会增大，
44、达到90Seq的时间T90%将缩短。从生态学观点看，此时营养水平适合大多数原生动物的生长，因此，种类多。但随着污染程度进一步加重，平衡时物种数Seq会减少，达到90Seq所需时间T90%将延长，集群速度G也减小。从生态学观点看，重污染和严重污染已超出大多数原生动物的耐受限度，在这恶劣的环境中，大多数种类不能耐受而消失。PFU微型生物群落参数的变化在不同的水质范围内具有不同的行为:早在1908年和1909年，克尔威茨（Kolkwitz）和马森(Marsson)发现：由于受污染河流自净过程而导致自上游往下游形成一系列在污染程度上逐渐减轻的连续带，每一带都生存有大体上能表示这一带特性的动物和植物，从
45、而可以根据河流中一定区域内所发现的动植物区系来鉴别该区域的有机物污染情况。一般的生物多适宜于清洁的水体，但是有的生物则适宜于某种程度污染的水体。在各种不同污染程度的水体中，各有其一定的生物种类和组成。根据水域中的动、植物和微生物区系，可推该水域中的污染状况，污水生物带便是通过以上检测而确定的。通常把水体划分为多污带、中污带和寡污带多污带、中污带和寡污带。中污带又分为甲型中污带和乙型中污带（或称-、-中污带）。用于河流污染、尤其是有机污染的一种监测方法。理论基础：当河流受到污染后，在污染源下游的一段流程里会发生自净过程，即随着河水污染程度的逐渐减轻，生物的种类组成也随之发生变化，在不同河段将出现不同的物种。（3）污水生物系统法（水体污染指示生物带法水体污染指示生物带法）表 污水系统生物学、化学特征续上表该方法主要缺陷续上表
