1、一、环境污染的概念一、环境污染的概念 指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统结构与功能发生变化，迁移、转化，使环境系统结构与功能发生变化，对人类以及其他生物的正常生存和发展产生不利对人类以及其他生物的正常生存和发展产生不利影响的现象。影响的现象。引起环境污染的物质或因子称为污染物。引起环境污染的物质或因子称为污染物。一、污染对种群动态的影响一、污染对种群动态的影响 污染物对种群动态的影响主要表现为种群数污染物对种群动态的影响主要表现为种群数量的改变、种群性比和年龄结构的变化、种群增量的改变、种群性比和年龄结构的变化、种群增长率
2、的改变、种群调节机制的改变等。长率的改变、种群调节机制的改变等。1.导致个体数量的增加或减少导致个体数量的增加或减少2.改变种群的生活史进程改变种群的生活史进程3.对种群增长率的影响对种群增长率的影响4.影响种群的性别比例和年龄结构影响种群的性别比例和年龄结构二、污染对种间关系的影响二、污染对种间关系的影响l 污染物通过影响生物体的生理代谢功能，使污染物通过影响生物体的生理代谢功能，使 之出现各种异常生理、心理及行为反应，从而之出现各种异常生理、心理及行为反应，从而改变原有的种间关系。改变原有的种间关系。污染物毒害会影响到动物取食能力、捕获猎物污染物毒害会影响到动物取食能力、捕获猎物的能力以及
3、逃脱捕食者的能力等。的能力以及逃脱捕食者的能力等。污染物可以改变或逆转种间竞争关系。污染物可以改变或逆转种间竞争关系。三、污染与种群进化三、污染与种群进化研究表明，生物对污染物的抗性是污染胁迫下种研究表明，生物对污染物的抗性是污染胁迫下种群进化的基本过程。群进化的基本过程。抗性抗性是指有机体暴露在逆境是指有机体暴露在逆境(如有毒物质、低温、如有毒物质、低温、干旱及病虫害等干旱及病虫害等)时成功进行各项固有活动的能力。时成功进行各项固有活动的能力。生物有机体对污染物的抗性通常有两种基本类型：生物有机体对污染物的抗性通常有两种基本类型：回避性和耐受性回避性和耐受性避性是指有机体阻止环境中过量污染物
4、进人体内避性是指有机体阻止环境中过量污染物进人体内的能力。的能力。耐性是指有机体处理过量蓄积在体内的污染物的耐性是指有机体处理过量蓄积在体内的污染物的能力。能力。一、污染对生态系统结构的影响一、污染对生态系统结构的影响p污染物可导致群落组成和结构的改变，包括优污染物可导致群落组成和结构的改变，包括优势种变化、生物量、丰度、种的多样性等。势种变化、生物量、丰度、种的多样性等。p污染物对群落物种组成的影响是由于不同物种污染物对群落物种组成的影响是由于不同物种对污染物的敏感性不同引起的。（耐污种、敏感对污染物的敏感性不同引起的。（耐污种、敏感种）种）p污染物对群落和生态系统的结构效应主要反映污染物对
5、群落和生态系统的结构效应主要反映在群落的物种组成和物种多样性的变化上。是生在群落的物种组成和物种多样性的变化上。是生物监测的理论基础。物监测的理论基础。1水生生态系统水生生态系统2.陆生生态系统陆生生态系统二、污染物对生态系统功能的影响二、污染物对生态系统功能的影响1污染对初级生产量的影响污染对初级生产量的影响直接毒害作用使初级生产量下降直接毒害作用使初级生产量下降通过减少重要营养元素的生物可利用性、减少光通过减少重要营养元素的生物可利用性、减少光合作用、增加呼吸作用、增加病虫害胁迫等途径而合作用、增加呼吸作用、增加病虫害胁迫等途径而使初级生产量下降使初级生产量下降2污染对物质循环的影响污染对
6、物质循环的影响污染物能在营养循环的一些作用点上影响营养物污染物能在营养循环的一些作用点上影响营养物质的动态，如改变有机物质的分解和矿化速率、营质的动态，如改变有机物质的分解和矿化速率、营养物质吸收状况等而影响生态系统的物质循环养物质吸收状况等而影响生态系统的物质循环三、污染与生态系统演替三、污染与生态系统演替 在污染严重的地区，由于污染引起的初级生产在污染严重的地区，由于污染引起的初级生产力下降和环境条件的改变，已造成整个牛态系统的力下降和环境条件的改变，已造成整个牛态系统的退化群落朝着逆向演替的方向，甚至可能造成整退化群落朝着逆向演替的方向，甚至可能造成整个生态系统的崩溃。个生态系统的崩溃。
7、一、污染物的毒性试验一、污染物的毒性试验1.毒物与毒性效应毒物与毒性效应p在一定条件下，能够对生物体造成损害的物质在一定条件下，能够对生物体造成损害的物质称为毒物。称为毒物。p毒性效应是指化学物引起生物体损害的总和。毒性效应是指化学物引起生物体损害的总和。毒性效应可以发生在不同的水平，如器官、组织、毒性效应可以发生在不同的水平，如器官、组织、细胞等。细胞等。2.污染物毒性参数污染物毒性参数p(1)绝对致死剂量或浓度绝对致死剂量或浓度p(2)半数致死剂量或浓度半数致死剂量或浓度p(3)最小致死剂量或浓度最小致死剂量或浓度p(4)最大耐受剂量或浓度最大耐受剂量或浓度p(5)最大无作用剂量最大无作用
8、剂量p(6)最小有作用剂量最小有作用剂量p(7)半数效应浓度半数效应浓度p(8)半数抑制浓度半数抑制浓度p(9)毒性最大容许浓度毒性最大容许浓度我国将毒物分为剧毒、高毒、中等毒、低毒和微我国将毒物分为剧毒、高毒、中等毒、低毒和微毒五级。毒五级。u急件毒性试验急件毒性试验u亚慢性毒性试验亚慢性毒性试验u慢性毒性试验慢性毒性试验二、污染物的群落与生态系统效应研究方法二、污染物的群落与生态系统效应研究方法1生物指数生物指数 用来描述污染物对群落结构的影响，以反映受用来描述污染物对群落结构的影响，以反映受污染的群落和生态系统结构的变化。如群落种类组污染的群落和生态系统结构的变化。如群落种类组成变化，特
9、别是某些对污染物敏感或有耐受性的种成变化，特别是某些对污染物敏感或有耐受性的种类的出现或消失，群落中种群的数量变化，群落中类的出现或消失，群落中种群的数量变化，群落中种类组成比例的变化等等。种类组成比例的变化等等。uBeck生物指数生物指数IB=2n1n2 按底栖大型无脊椎动物对有机污染的耐受性将其按底栖大型无脊椎动物对有机污染的耐受性将其分为两类，分为两类，n1是对污染敏感的生物种类，是对污染敏感的生物种类，n2是抗是抗污染的生物种类污染的生物种类 式中：式中：I为硅藻生物指数为硅藻生物指数;A为不耐污染的种类为不耐污染的种类数数;B为在污染和清洁水体中均出现的种类数为在污染和清洁水体中均出
10、现的种类数;C为为在中等污染和多污染带出现的种类数。在中等污染和多污染带出现的种类数。生物指数均是以水生生态系统为基础提出的。生物指数均是以水生生态系统为基础提出的。只有在对所研究的生态系统和污染物有比较详细只有在对所研究的生态系统和污染物有比较详细了解的条件下才能应用。所得结果的有效性基了解的条件下才能应用。所得结果的有效性基本上取决于对生物物种的正确鉴定及其抗污染能本上取决于对生物物种的正确鉴定及其抗污染能力的了解。另外，大多生物指数只考虑物种数，力的了解。另外，大多生物指数只考虑物种数，而忽略各物种的个体数，因而损失了部分信息。而忽略各物种的个体数，因而损失了部分信息。u一般来说，多样性
11、指数所依据的只是群落中的一般来说，多样性指数所依据的只是群落中的部分物种，而且没有考虑不同物种的相对重要性部分物种，而且没有考虑不同物种的相对重要性或生态学功能。在以一个物种代替另一个物种的或生态学功能。在以一个物种代替另一个物种的情形下，此类指数不能反映群落的变化，而且也情形下，此类指数不能反映群落的变化，而且也不能反映出稀有物种的消失；事实上，若要揭示不能反映出稀有物种的消失；事实上，若要揭示污染物对群落的影响，单以多样性指数的变化是污染物对群落的影响，单以多样性指数的变化是不足为据的，还必须结合单个种群动态的变化。不足为据的，还必须结合单个种群动态的变化。三、模型生态系统法三、模型生态系
12、统法p是研究污染物在群落和生态系统水平上的生态效是研究污染物在群落和生态系统水平上的生态效应的方法。这些方法主要用于研究污染物的生态效应的方法。这些方法主要用于研究污染物的生态效应，但也可用于研究污染物在生态系统中的行为。应，但也可用于研究污染物在生态系统中的行为。p根据人工控制程度的大小，模型生态系统法可分根据人工控制程度的大小，模型生态系统法可分为三大类：即模拟微系统试验、半模拟微系统试验为三大类：即模拟微系统试验、半模拟微系统试验和野外试验。和野外试验。1模拟微系统模拟微系统 模拟微系统是在实验室、温室，甚至气候箱等模拟微系统是在实验室、温室，甚至气候箱等人工控制条件下建立，用以模拟选定
13、的生态系统成人工控制条件下建立，用以模拟选定的生态系统成分相互作用及其过程的人工生态系统。分相互作用及其过程的人工生态系统。三、模型生态系统法三、模型生态系统法2半模拟微系统半模拟微系统 半模拟微系统是指在野外条件下的部分人工控半模拟微系统是指在野外条件下的部分人工控制试验。此类试验在野外真实环境条件下进行，气制试验。此类试验在野外真实环境条件下进行，气候及环境介质等基本环境因素与正常环境相同，但候及环境介质等基本环境因素与正常环境相同，但通常有一个人为边界，受试物与实验生物由实验者通常有一个人为边界，受试物与实验生物由实验者确定。确定。3野外试验野外试验 野外试验是以真实生态系统为实验系统，
14、测试野外试验是以真实生态系统为实验系统，测试污染物对生态系统的结构效应与功能效应。生态系污染物对生态系统的结构效应与功能效应。生态系统的所有条件基本上保持自然状态，实验者可以控统的所有条件基本上保持自然状态，实验者可以控制的变量是污染物的种类和数量。制的变量是污染物的种类和数量。一、生物监测概述一、生物监测概述(biological monitoring)是指以生物个体、种群或群落对环境污染物胁迫的反应为指标，检测环境的污染状况，从生物学角度为环境质量监测和评价提供依据。生物监测以环境污染物与生物之间的浓度-反应关系为基础。浓度-反应关系可以分为不同的类型。即使属于同一类浓度-反应关系，不同的
15、化学物质或不同的生物其曲线也不尽相同。以陆地植物对大气污染物的反应为例，这些反应可能表现在叶片伤害、生物量变化以及生物积累等方面。在建立具体的生物监测技术之前，人们应事先了解监测生物对监测污染物的可能反应。这需要进行大量的实验研究，以便建立起浓度-反应关系。在各种高、精、尖理化检测仪器和分析手段可资利用的现代环境监测数据中，生物监测的理论和方法还能得到不断发展和有效应用，这反映出生物监测具有某些独特的应用价值和理化监测方法不能替代或不能有效替代的特点。在生物监测实践中，如果同时配合一定的理化监测技术，将会使生物监测结果更加明确有效。这说明生物监测本身具有一定的局限性，不能代替理化监测。生物监测
16、的优点和局限性均是生物本身的特点所决定的。从某种意义上说，由环境质量变化所引起的生物学过程变化能够更直接地综合反映出环境质量对生态系统的影响，比用理化方法监测得到的参数更具有说服力。1 1、生物监测的优点、生物监测的优点(1)能综合反映环境质量状况；(2)监测灵敏度高，能发现早期 环境污染；(3)能连续监测污染史；(4)方法简便，成本低。2.2.生物监测的局限性生物监测的局限性 (1)易受各种环境因素的影响；(2)可能受到监测生物生长发育 状况的影响；(3)费时且难确定环境污染的实际浓度。鉴于生物监测的优点和局限性，在实际应用中可将其与理化监测配合运用，扬长避短、相互补充、准确监测。监测生物的
17、规范化、监测条件(培养条件、观测时间等)的标准化、浓度-反应曲线的精确化(含供比较用的准确标准图谱)以及监测人员的专业化(如具有扎实的毒理学、生理学、分类学等知识)，均可在一定程度上弥补生物监测之不足。二、监测生物及指标的选择二、监测生物及指标的选择 监测生物是生物监测的核心，其优劣直接决定生物监测结果的可靠性。监测指标是检测监测生物对污染胁迫反应的依据，正确选择监测指标是生物监测成败的关键。因此，监测生物及指标的选择至关重要。1.1.生物的选择生物的选择 监测生物的选择应遵循以下五个原则：(1)选择对污染物敏感的生物；(2)选择具有污染特异性反应的生物；(3)选择遗传上稳定的生物；(4)选择
18、易于繁殖和管理的常见生物；(5)应尽量选择除监测功能外兼有其他功能的生物。2.2.监测指标的选择监测指标的选择理论上说，如果生物系统对污染胁迫产生反应，它必然有某种形式的状态改变。这些变化都可以作为监测指标。如症状指示指标、生长势和产量评价指标、生理生化指标、行为指标等。实际工作中，由于受到人力、经费、技术水平及其他条件的限制，不可能对所有指标全部进行测定。因此，只能根据具体情况有针对性地选择某些指标。2.2.监测指标的选择监测指标的选择(1)根据监测目的选择监测指标；(2)根据污染物的性质和毒理作用机制选择监测指标；(3)根据生物的特性选择监测指标。三、生物监测的基本方法三、生物监测的基本方
19、法根据监测生物系统的组构水平、监测指标及分析技术等，可将生物监测的基本方法大致分为四类：化学成分分析法 生理学方法 毒理学与遗传毒理学方法 生态学方法1.1.化学成分分析法化学成分分析法 化学成分分析法是基于生物的蓄积特性，通过分析生物体内污染物含量来监测环境污染状况。如应用污染指数(I)：I=Cm/Co Cm：污染区指示植物中某污染物的含量 Co：对照点同种植物中某污染物浓度。2.2.生理学方法生理学方法 生理学方法是利用污染物引起的生物个体行为、生长、发育以及各种生理生化变化为指标，监测环境污染状况。在一定的浓度范围以内，污染物没有致死作用和致病作用，但可能干扰机体的某些生理功能，使其部分
20、功能受到影响。3.毒理学与遗传毒理学方法 毒理学方法是以污染物引起机体病理状态和死亡为指标，监测环境污染状况。3.3.毒理学与遗传毒理学方法毒理学与遗传毒理学方法 遗传毒理学方法是利用染色体畸变和基因突变为指标，监测环境污染物的致突变作用。4.4.生态学方法生态学方法 生态学方法是利用污染物引起的群落组成和结构变化及生态系统功能变化为指标，监测环境污染状况。1.概念与术语环境污染；污染物；迁移；转化；生物浓缩；浓缩系数；生物放大；生物富集；生态效应；环境激素；种群效应；耐污种；敏感种；群落效应；半数致死浓度；半数致死剂量；毒性效应；急性毒性试验；慢性毒性试验；生物指数；模拟生态系统；标准水生模拟微系统；混合烧杯模拟微系统；聚氨酯泡沫塑料块；生物监测；指示生物。2.叙述污染物在环境中的迁移方式与转化途径。3.举例说明污染物的生物放大作用以及与人类健康的关系。4.论述环境污染在不同生物学水平上的生态效应。5.以水生生态系统为例，说明污染物对群落的物种组成和结构的影响。6.污染物对生态系统功能有哪些影响?7.常用的毒性参数有哪些?8.应用模型生态系统法研究污染物的生态效应有什么优点和局限性?9.生物监测有哪些优点和局限性?10.生物监测的基本方法有哪些?它们的原理是什么?
