生态环境监测

生物监测——古老又年轻！


生物监测是一门古老而又年轻的技术，既 需要传统经典的生物学基础知识的支撑， 如生物的分类与鉴定，又需要由科技进步 的突破与发展以及环境保护面临的新问题 需要注入新鲜活力。 生物监测是环境监测的重要组成部分。
生物监测——BOD分析
BOD可以表征水体有机物含量乃至毒性，是应用最为广泛的生物监测技术。
二、生物监测的特点

1、能综合、真实地反应环境质量状况 环境中的污染因素是相当复杂的，混合成 分之间的相互作用使得环境中污染物对生 物的影响大相径庭，难以预测。孤立检测 各种污染物对反应毒性的意义不是很大。 复合污染物的毒性及其对生物的影响，不 是个别因素简单加合，因此单纯的物理、 化学分析不能说明问题，只有通过生物监 测才能真正反映综合效应的结果。
什么是PCR?


聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction ,PCR)是80年代中期发展起来的体外核 酸扩增技术. 它具有特异，敏感，产率高， 快速， 简便，重 复性好，易自动化等突出优点；能在一个试管内 将所要研究的目的基因或某一DNA片段于数小时 内扩增至十万乃至百万倍，使肉眼能直接观察和 判断；可从一根毛发,一滴血，甚至一个细胞中 扩增出足量的DNA供分析研究和检测鉴定。过去 几天几星期才能做到的事情，用PCR几小时便可 完成。PCR技术是生物医学领域中的一项革命性 创举和里程碑.
生物监测类型


3、特种目的监测: 污染事故监测:在发生污染事故时及时深入事故地 点进 行应急监测，确定污染物的种类、扩散方向、 速度和污染程度及危害范围，查找污染发生的原 因，为控制污染事故提供科学依据。这类监测常 采用流动监测（车、船等）、简易监测、低空航 测、遥感等手段。 纠纷仲裁监测等 按监测对象分:大气污染生物监测;水污染生物监 测;土壤污染生物监测;水污染控制生物监测
生物监测类型

2、研究性监测:是通过监测了解污染机理、弄清 污染物的迁移变化规律、研究环境受到污染的程 度，例如环境本底的监测及研究、有毒有害物质 对从业人员的影响研究、为监测工作本身服务的 科研工作的监测（如统一方法和标准分析方法的 研究、标准物质研制、预防监测）等。这类研究 往往要求多学科合作进行。
第二章
现代环境生物技术在环 境监测与评价中的应用
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。
二、生物监测的特点 2、具有连续监测的功能


环境污染是变化和连续的。 一般物理、化学监测手段相 对只能反映取样前后环境情 况的，而生物监测能更为全 面地了解污染物对环境造成 的长期效应。 例如：年轮解析法能极为形 象地分析历年环境条件的优 劣。
二、生物监测的特点 3、具有多功能性

Fra Baidu bibliotek
通常，理化监测仪器 的专一性很强，测O3 的不能测SO2 ，测 SO2的不能兼测CH4， 生物监测可以通过指 示生物的不同反应症 状，分别监测多种干 扰效应 例如某种元素在生物 体内的富集性
PCR原理
PCR反应步骤

1、变性 加热到94℃）可将双链DNA分为两 条单链，称之为“变性”。 由于连接碱基之间的氢键较弱，它们 在高温下断裂，而脱氧核糖和磷酸之间的 共价键结合力较强，在高温下保持不变。
PCR反应步骤

2、模板DNA与引物的退火(复性)：当温度降 至55℃ -60℃左右，引物与模板DNA单链的互 补序列配对结合；
PCR反应步骤

3、引物的延伸：在TaqDNA聚合酶的作用下， 以dNTP为反应原料，靶序列为模板，按碱 基配对与半保留复制原理，合成一条新的与 模板DNA 链互补的半保留复制链。重复循 环变性--退火--延伸三过程，就可获得更 多的"半保留复制链"。

PCR反应试剂 （1）引物 根据待扩增的DNA的不同，进行设计与 合成。 （2）Taq DNA聚合酶 此酶来自嗜热细菌，能耐受 高温（93℃～100℃）。 （3）10×PCR缓冲液 500mmol/L KCl，100mmol/L Tris-HCl（pH8.4，20℃），15mmol/L MgCl2， 1mg/ml明胶。 （4）5mmol/L dNTP贮备液 将dATP，dCTP，dGTP 和dTTP钠盐各100mg合并，加3ml灭菌去离子水溶 解，用NaOH调pH至中性，分装每份300μl，-20℃ 保存。dNTP浓度最好用紫外吸收法精确测定。
一、生物监测的定义
生物学监测:利用生物的组分、个 体、种群或群落对环境污染或环境变化 所产生的反应，从生物学的角度，为环 境质量的监测和评价提供依据，称为生 物监测。 生物监测:用活的生物体测量对人 为压力的灵敏度
生物对环境变化的多层次反应



基因 大分子 个体 种群 群落 生态系统



５、简单易行
生物监测：优势与局限
生物监测缺点



不能快速,定量地反映环境污染状况和变化 易受外界各种因素的影响 生物生长发育，生理代谢状况制约着外界干扰的 作用 指示生物同一受害症状可由多种因素造成 技术水平高，推广困难
生物监测类型


1、监视性监测:是指对污染源排放和区域环境质 量进行的例行监测。它是环境监测的主体，是环 境综合整治和环境管理的基础。其发展方向是进 一步扩大监视视野和增强监视功能，建立综合观 测体系和国际合作监测网络，对多要素进行同步 监测，并运用现代信息传递系统，使世界环境状 况瞬间进入视野，实现对环境质量的有效控制 2、研究性监测 3、特种目的监测
二、生物监测的特点 4、监测灵敏度高

某些生物对特定污染物的敏感程度是现代精密仪器也 难以实现的。 人对的嗅阈为1～5mg/L，在1０～２０mg/L的浓度下， 才会引起咳嗽和流泪 某些植物在0.3ml/Ｌ的含SO2空气中就会出现受害症 状。 据记载，有的敏感植物能监测到十亿分之一浓度的氟 化物污染，而现在许多仪器也未达到这样的灵敏度水 平
2.2 PCR技术及在环境监测与评价中的应用


自然状态下，生物基因在相当稳定的水平 上发生遗传变异，生物在一定范围内对环 境胁迫具有自我修复功能，但如果受到有 毒有害化合物的污染，基因发生突变的频 率就会急剧增加，正常的基因表达和遗传 功能遭到破坏，无法进行正常的繁殖等。 相关监测技术：PCR技术