《生态监测》PPT课件

（a）大颤藻 ；（b）小颤藻；（c）椎尾水轮虫 ；（d）栉虾 30
第六节 指示生物和污水生物系统
3. -中污带
（1）理化特征 氧化作用占优势，绿色植物大量出现。水中含氧量增高，氮的化合物呈铵 盐、亚硝酸盐或硝酸盐。BOD下降(<5mg/L)，pH稳定。
（2）生物特征 微生物：水细菌数量减少（<10万个/mL） 植物：各种藻类 动物：轮虫类、贝类和各种昆虫、泥鳅、鲤鱼等鱼类
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（3）指示生物
有多种藻类（如水花束丝藻，梭裸藻，短荆盘 星藻类等），轮虫（如腔轮虫，双荆同尾轮虫， 卵形鞍甲轮虫等），水溞（溞状水溞、大型水 溞等），以及虫类（绿草履虫，鼻节毛虫，弹 跳虫等）
（a）梭裸藻 （b）大型水溞 （c）绿草履
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4. 寡污带
（1）理化特征
自净作用已经完成，有机物已被完全氧化或矿 化，为清洁水体。溶解氧丰富，硫化氢几乎不 存在，水的pH值适于生物生存。污泥沉淀已矿 质化。
河流：根据长度，至少设上（对照）、中（污 染）、下游（观察）三个断面；采样点数视水面宽、 水深、生物分布特点等确定。
湖泊（水库）：入湖（库）区、中心区、出口 区、最深水区、清洁区等处设监测断面。
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生物监测主要方法
1、生物群落监测方法 2、生物测试法 3、细菌学检验法
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1、生物群落监测方法
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。
（2）生物特征
微生物：水细菌少（<100个/mL）
植物：水中藻类少，但着生藻类多，出现显 花植物 动物：多种多样，有甲壳类、苔藓虫、水螅、
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各种鱼类、水生昆虫幼虫等。
（3）指示生物 多种鱼类、水生昆虫幼虫、田螺 等。
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表 污水系统的部分生物学、化学特征
项目
多污带
α-中污带
β-中污带
寡污带
化学 过程
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4、生态监测的理论依据
➢生态监测的基础——生命与环境的统一性和协同进 化； ➢生态监测的可能性——生物适应的相对性； ➢ 污染生态监测的依据——生物的富集能力； ➢ 生态监测结果的可比性——生命具有共同特征
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5. 生态监测的原理
➢ 生物与环境之间相互依存、相互影响、协同进 化。
➢ 生物与环境相互补偿、协同发展是在自然界长 期发展过程中形成的，生物的变化是某一区域 内环境变化的一个组成部分，因此，生态学上 个体、种群、群落和生态系统各组织层次的生 物变化可以作为环境改变的指示和象征。
（1）理化特征 水为灰色，BOD值仍相当高(5-10mg/L)，但是，除了还原作用之外，还有 氧化作用。氧气仍然缺乏，为半嫌氧条件，并有硫化氢存在。pH不稳定。
（2）生物特征 微生物：以水细菌为主（>10万个/mL） 植物：蓝藻、绿藻、硅藻 动物：出现吞食细菌的纤毛虫类和轮虫类
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（3）指示生物 大颤藻、小颤藻、椎尾水轮虫、天蓝喇叭虫、 栉虾、臂毛水轮虫等多种藻类和轮虫类
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人类生产、生活所产生的污染物，成份极其 复杂。理化监测只能获得各种成份的类别和含量， 但不能确切说明对生物有机体的影响。而生物是 接受综合作用，不仅仅是个别组分的影响，所以 生态监测能反映环境诸因子、多组分综合作用的 结果，能阐明整个环境的情况。对符合排放标准 的污染物，其长期影响环境的后果，更需要用生 态监测来评价。
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d ＜1.0：严重污染; 值1d.0～3.0：中等污染； 值＞d3.0：清洁
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（二）污水生物系统
✓ 是1909年由科尔克威茨和马森提出，后又经许多学者不 断完善的一种用于河流污染、尤其是有机污染的一种监 测方法。这种方法的理论基础是，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。
（一）水环境污染生物监测方法
对水环境进行生物监测的主要目的: 了解污染对水生生物的危害状况，判别和 测定水体污染的类型和程度，为制定控制污染 措施，使水环境生态系统保持平衡提供依据。
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采样断面和采样点的布设原则
断面要有代表性 尽可能与化学监0为多污带；硅藻指数50～100为 α-中污带；硅藻指数100～150为β-中污带；硅藻 指数150～200为轻污带。
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（5）生物种类多样性指数
d
s
i 1
ni N
log 2
ni N
式中： d——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； nS—i———收单集位到面的积动样物品种中类第数i种。动物的个数；
当指数为0时属重污染区； 当指数为1--6时属中等有机污染区； 当指数为10--40时属清洁水体；
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（2）、贝克－津田生物指数： 所有拟评价或监测的河段各种底栖大型无脊椎
动物 I=2A+B
式中A为不耐污种数；B为耐污种数。 当BI≥20，为清洁水区；10＜BI＜20，为轻度污 染水区；6＜BI≤10，为中等污染水区；0＜BI≤6， 为严重污染水区 。
植物：几乎没有，如果有的话，有少量的蓝藻
动物：以原生动物为主，主要为鞭毛虫和纤毛
虫类，颤蚓类 、摇蚊幼虫
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（3）指示生物 主要有浮游球衣细菌、贝氏硫细菌、素衣藻、钟虫、 颤蚓类，摇蚊幼虫等。
（a）素衣藻；（b）贝氏硫细菌；（c）摇坟幼虫；（d）颤蚯蚓 28
第六节 指示生物和污水生物系统
2.-中污带
✓ 根据生物种类组成将河流划分为多污带、α-污染带、β污染带和寡污染带。各污染带都有各自的物理、化学和 生物的特征 。亦可用群落中优势种群来划分污染带
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有机污染
多污带
α－中污带
β－中污带
寡污带
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1.多污带
（1）理化特征
水呈暗灰色，极浑浊，BOD很高（10500mg/L），氧气极缺，水底沉积大量的悬浮 物质。pH不稳定。 （2）生物特征 微生物：水细菌数量多，＞100万个/mL
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群集过程是根据MacArthur－wilson岛屿区系平衡模型
St Seq 1 eGt
其中
St----是t时间的种数， Seq ---是平衡时的种数， G ---- 是群集速度常数
t90--- 达到平衡90%所需要的时间
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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。
1、 PFU法的概念
PFU微型生物群落监测方法(以下简称PFU法)是 应用泡沫塑料块作为人工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。
2、基本原理
PFU法的原理是岛屿生物学原理，即原生动 物集群过程实际上是集群速度随着种类上升而下 降的过程，二者的交叉点就是种数的平衡点。达 到平衡点的时间取决于环境条件。
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6、生态监测的局限性
➢ 不能像理化检测仪器那样迅速作出反应，它通常
反映的只是各监测点的相对污染或变化水平；
➢ 外界各种因子容易影响生态监测结果和生物监测
性能；
➢ 生物生长发育、生理代谢状况等都制约着外干扰
的作用；
➢ 指示生物同一受害症状可由多种因素造成，增加
了对监测结果判别的困难。
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第二节 生态监测的基本方法
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➢ 生物监测
利用生物个体、种群或群落的状况和变化及其 对环境污染或变化所产生的反应，阐明环境污染 状况，从生物学角度为环境质量的监测和评价提 供依据。
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2、生态监测的特点和意义
（1）生态监测的特点
➢ 能综合地反映环境质量状况 ➢ 具有连续监测的功能 ➢ 具有多功能性 ➢ 监测灵敏度高
例1：0.29微克/升的马拉硫磷在48h内可以使隆腺蚤死亡。
（二）污水生物系统法 （三） PFU微型生物群落监测法（简称PFU法）
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（一）生物指数法
生物指数法是指用数学公式反映生物群落结构变 化，以评价环境质量。常用的有：
（1）.贝克生物指数 生物指数（BI）＝2nA+nB, n-----为底栖大型无脊椎动物的种类数， A------为敏感种类数， B------为耐污染种类数。
高分子化合物分解产 生氨基酸、氨等
硫化铁氧化成氢氧化 铁，底泥不呈黑色 细菌较多，每毫升在 10万个以上
大部分有机 有机物全分解 物已完成无 机化过程
有Fe2O3存 大部分氧化 在
数量减少， 数量少，每毫 每毫升在10 升在100个以下 万个以下
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（三）PFU（polyurethane foam unit）法
➢ 通过生物监测可掌握对生态环境变化构成影响的各种主要 干扰因素及每种因素的贡献，为受损生态系统的恢复和重 建提出科学依据；
➢ 生态监测可反馈各种干扰的综合信息，因此可依次对生态 环境质量的变化趋势作出科学预测。
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3、生态监测的基本要求
➢样本容量应满足统计学要求 ； ➢要定期、定点连续观测 ； ➢综合分析 ； ➢要有扎实的专业知识和严谨的科学态度
环境监测中理化监测的不足
目前在环境监测中，一般采用各种仪器和化学 分析手段．对污染物的种类和浓度可以比较快速而 灵敏地分析测定出来，其中某些常规检验已经能够 连续监测。但大部分测定项目或参数还需定期采样。 因而只反映采样瞬时的污染物浓度，不能反映环境 已经发生的变化。
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环境污染物的含量和其它环境条件改变的强度 大小，是随时间而变化的。这些变化是因污染物 的排放量不稳定而造成的。理化监测只能代表取 样期间的概况。而生活于一定区域内的生物，能 把一定时问内环境变化情况反映出来。
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生物群落监测中的对象：
水污染指示生物
浮游生物
浮游生物（原生 动物、轮虫、枝 角类和桡足类 ） 浮游生物－藻类
着生生物－附着于长期浸没水中
的各种基质表面上的有机体群落。
底栖动物－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。
鱼类
微生物
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（一）生物指数监测法（贝克生物指数 、贝克-津 田生物指数 、生物种类多样性指数 、硅藻 生物指数 ）
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第八章 生态监测
第一节 生态监测的概述 第二节 生态监测的基本方法
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第一节 生态监测的概述
1、生态监测的概念 2、生态监测的特点和意义 3、生态监测的基本要求 4、生态监测的理论依据
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1、生态监测的概念
➢ 生态监测
生态监测环境监测的组成部分；是利用各种技术测定 和分析生命系统各层次对自然或人为作用的反应或反 馈效应的综合表征来判断和评价这些干扰对环境的影 响。 生态监测就是利用生命系统及其相互关系的变化反应 做“仪器”来监测环境质量状况及其变化。
例2：10-6—10-5mg/L的有机磷农药会使鱼脑中的乙酰胆碱酯酶
的活性受到抑制，使鱼类中毒。
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（2）生态监测的意义
➢ 通过生态监测可揭示和评价各类生态系统在某一时间段的 环境质量状况，为利用、改善和保护环境指出方向；
➢ 生态监测侧重于研究人为干扰与生态环境变化的关系，从 而为协调人与自然关系提供科学依据；
（3）、污染生物指数＝颤蚓类的个体数量／底栖动 物个体数量＊100
当数值小于60%为良好水质，60%-80%为中等污染，大于
80%为重污染。
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（4）、硅藻生物指数
硅藻指数＝（2A＋B－2C）＊100 ／（A＋B－C ）
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。
溶解氧
还原和分解作用明 显开始
没有或极微量
水和底泥里出现氧化 作用
少量
氧化作用更 强烈
较多
因氧化使无机 化达到矿化阶 段
很多
BOD 很高
高
较低
低
硫化氢 具有强烈的硫化氢 没有强烈硫化氢臭味 无
无
的生成 臭味
水中 有机物
底泥
水中 细菌
蛋白质、多肽等高 分子物质大量存在
常有黑色硫化铁存 在，呈黑色 大量存在，每毫升 可达100万个以上
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生物的一个重要特点是它能够通过各种方式从环 境中富集某些元素。如水中DDT农药:
水中浓度为0.000003mg／L
以上过程，只有通 浮游生物（过富集生7态.3万监倍测）手段，通过
食物链放大了的各营养 小鱼 级 体进 进(行 行富分全集1析面4.3，评万才价倍能。) 对水
大鱼
（富集858万倍）
人食用这些水中生物后富集1000万倍。