① 利用水生生物監測和評價水體污染的兩種方法!!!急,在線等!
2.3 水污染生物監測的方法
2.3.1利用指示生物在水體中的出現或消失、數量的多少來監測水質
許木啟 [3]利用白洋淀水體中浮游動物群落優勢種的變化來判斷水體的污染程度和自凈程度。結果表明,府河—白洋淀水體從上游至下游,浮游動物耐污種類逐漸減少,廣布型種類逐漸出現較多,在下游許多正常水體出現的種類均有分布;同時,原生動物由上游的鞭毛蟲至中游出現纖毛蟲,在下游則發現很多一般分布在清潔型水體的種類,表明府河—白洋淀水體從上游到下游水體的污染程度不斷減輕,水體具有明顯而穩定的自凈功能。
2.3.2利用水生生物群落結構的變化來監測水質
蔣昭鳳等 [4]用底棲動物的變化趨勢評價湘江水質污染,結果發現湘江幹流底棲大型無脊椎動物種類數和物種的多樣性指數從上游到下游呈減少趨勢,表明毒殺生物的有毒物質對湘江的污染較為明顯,並且可根據湘江幹流各斷面種類數的減少程度判斷出各斷面的污染程度;同時也觀察到,隨著時間的推移,底棲大型無脊椎動物種類數和多樣性指數也呈減少趨勢,說明這種有毒污染仍在發展之中。
2.3.3水污染的生物測試
水污染的生物測試是利用水生生物受到污染物質的毒害所產生的生理機能的變化,測試水質污染狀況。
Belding [5]根據魚的呼吸變化指示有毒環境,在有污染物存在的情況下,魚腮呼吸加快且無規律。德國[6]從1977年開始研究利用魚的正趨流性開展生物監測,在下游設強光區或適度電擊,控制健康魚向下游的活動;或間歇性提高水流速度,迫使魚反應。如果魚不能維持在上游的位置,則表明污染產生了危害。
3 國內外水污染生物監測的研究進展
近幾年來,應用生物監測環境技術的研究廣泛開展,出現了一些新方法、新材料和新的監測物,提高了生物檢測的靈敏性。
3.1 水污染生物監測及其檢測的新方法
3.1.1 利用遺傳毒理學監測水體污染
環境污染物質對人類及其它生物危害最為嚴重的問題是對細胞遺傳物質造成的損害。因此,近20年來環境生物檢測技術的研究和應用,尤其是細胞微核技術和四分體微核技術在動植物以及人類染色體受外界理化因子的損傷等方面的分析、誘變劑的測試篩選,以及應用於環境監測的研究得到了廣泛的發展[7]。微核在生物細胞內的形成途徑以及與染色體畸變的相關性早已被人們所認識,用微核測定法替代染色體畸變方法來監測環境污染物對生物遺傳物質的損傷具有簡便、快速、靈敏度高等優點。最常用的蠶豆根尖細胞微核試驗技術是一種以染色體損傷及紡錘絲毒性等為測試終點的植物微核監測方法,該技術自1982年由Degrassi等建立以來,在環境誘變和致癌因子的檢測研究中,特別是在水質污染和致突變劑檢測研究中得到了廣泛應用[8]。
吳甘霖 [9]在利用水花生根尖微核技術(MCN)對馬鞍山市廢水的監測研究中,發現利用水花生根尖微核可作為監測水體污染的新材料。其根尖細胞微核率 MCN(‰),不僅可用於監測不同廢水的污染程度,而且由於該植物長期生活在污染水體中,還能反映不同廢水的污染物富集程度及現狀。當外界環境中存在一定濃度的致突變物時,可使細胞發生損傷,從而使微核細胞率上升。另外微核細胞率的上升,提示環境中存在有致突變物,即受試水樣中含有能打斷DNA分子的誘變劑或能打斷紡錘絲的紡錘絲毒劑,從而表現出遺傳毒性。
單細胞凝膠電泳(SCGE),即彗星試驗也是一種通過檢測DNA鏈損傷來判別遺傳毒性的技術。它比微核試驗更有益,因為環境中的遺傳毒物濃度一般很低,而彗星試驗檢測低濃度遺傳毒物具有高度靈敏性,所研究的細胞不需要處於有絲分裂期。同時,這種技術只需要少量細胞。目前它已經被用於檢測哺乳動物、蚯蚓、一些高等植物、魚類、兩棲動物以及海洋無脊椎動物的細胞[11]。Mirjana Pavlica等 [10]用暴露在五氯苯酚(PCP)中的淡水蚌類(Dreissena polymorpha Pallas)血細胞進行彗星試驗,觀察血細胞中DNA損傷程度。在進行實驗室實驗和原位實驗後,發現高濃度的PCP(80g/L)會引起血細胞中DNA斷裂,表明用彗星試驗檢測DNA損傷能夠監測水體中PCP污染。
SOS顯色法[12]是國內在20世紀80年代發展起來的一種遺傳毒性檢測新方法,具有快速、准確、靈敏及假陽性率低的特點,被廣泛用於遺傳毒性的測定中。其原理是:在DNA分子受到外因引起的大范圍損傷、其復制又受到抑制的情況下,會導致一種容易發生錯誤的修復。所有這些在遺傳毒物處理後大腸桿菌中出現的一系列反應統稱為SOS應答。SOS顯色法有許多優於Ames的特點:(1)快速、簡便,測定過程只需7h;(2)靈敏,被處理的細胞全產生或不產生SOS反應,用分光光度法測定β-ONPG(鄰硝基苯β-D-半乳糖苷)分解產物非常靈敏;(3)准確,SOS顯色法測定的是遺傳毒物對細胞原發的直接反應,其陽性結果十分可信,而Ames試驗的假陽性率較高。因此,SOS顯色法已引起人們的密切關注,成為一種值得推廣的水質監測評價方法。
3.1.2 微型生物監測(PFU法)
以前生物監測的研究重點多放在分類和結構方面。然而,生物系統的結構變化並非總與生物系統的其它變化相關聯,僅以某個種類、某個種群構成的生物反應系統的變化來評價一個水生生態系統,其偏差較大。因此,為掌握水生生態系統對環境污染的完整反應,要求我們在生物系統(細胞、組織、個體、種群、群落、生態系統)中選擇超出單一種類水平即群落或生態系統來作為生物監測的生物反應系統,並對該系統的結構和功能變化均進行研究。美國Cains創建了用聚氨酯泡沫塑料塊(簡寫為PFU)測定微型生物群落的結構和功能參數,進而進行監測預報的新方法。中科院水生所沈韞芬研究員把PFU應用到生物監測中,並使PFU法成為我國生物監測的一種標准方法[13]。PFU法適用於原生動物、藻類對水質的檢測。此方法可以鑒別水體是有機污染還是毒性污染。
尹福祥、楊立輝 [13]應用PFU法對某印染廠印染廢水處理設施的凈化效能進行了監測。結果表明,微型生物群落的結構參數和功能參數均較好地反映了印染廢水的凈化效果。與經典的生物監測方法相比,PFU法由單一監測結構(或功能 )參數轉變為結構參數(種類組成、優勢種)和功能參數(群集參數)同時監測,提高了生物監測的信息捕獲能力,並使監測信息能更完整、准確、精密地評價環境狀況。PFU法可快速、准確地監測水質的突變,通過1d的試驗結果就能預測、預報受納系統環境質量的狀態及其變化過程。某樣點的群集曲線突然大幅下降,說明該點的水質發生了突變,應調查有無事故性排放。
由於潮汐流和環流的影響,PFU法用於海水水質監測的有效性不如在淡水中監測。Kuidong Xu等 [14]用一種改良的PFU法—瓶裝聚氨酯泡沫塑料塊(BPFU)法進行海水的生物監測。BPFU法是將2塊聚氨酯泡沫塑料塊裝入1個圓柱形塑料瓶中,塑料瓶有4道裂縫,用於保護聚氨酯泡沫塑料塊不受粗糙條件的干擾,同時便於微生物群落進入聚氨酯泡沫塑料塊,達到平衡。BPFU法比傳統的PFU法在海水生物監測中的優越性體現在:⑴取樣穩定;⑵海水生物評價結構和功能的精確性;⑶定量比較時可以保持水體積的穩定性。實驗結果表明,用BPFU法進行海水生物監測比PFU法更加有效。通過BPFU法聚集的物種數量隨污染物強度的增大而減少,減少程度大於PFU法。由BPFU法計算出的多樣性指數同樣也高於PFU法。
3.1.3 應用分子生態毒理學方法監測水體污染
隨著社會的進步,生物技術也在不斷地發展,在此基礎上逐步形成了分子生態毒理學。分子生態毒理學採用現代分子生物學方法與技術,研究污染物及代謝產物與細胞內大分子,包括蛋白質、核酸、酶的相互作用,找出作用的靶位或靶分子,並揭示其作用機理,從而能對在個體、種群、群落或生態系統水平上的影響作出預報,具有很大的預測價值。目前最常用的是把腺三磷酶作為生物學標志,方法是測定體內三磷酸腺苷酶ATPase的活性,並以其活性強弱作為多種污染物脅迫的指標[15]。
Petrovi S等 [16]通過測定貽貝 (Mytilus galloprovincialis Lam.)消化腺上皮細胞中的溶酶體(Lysosome)膜的穩定性和金屬硫蛋白(Metallothionein,MT)的含量來監測水體中有毒物質。貽貝消化腺上皮細胞中的溶酶體是有毒物質積累滯留的主要場所,同時它在排泄有毒污染物質的過程中起著關鍵作用。溶酶體中的有毒物質會削弱膜的穩定性,減少產生水解作用的溶酶體酶向細胞溶質中擴散。MT是動物對周圍環境中過量金屬的一種防禦機制,能夠阻止有毒物質及其代謝產物產生的細胞毒素對有機體產生影響。一般來說,監測MT的方法比監測組織中金屬總量更可行,因為這種方法可以將胞內具有顯著毒理效應的金屬結合片段與不可利用的金屬絡合物區分出來[17]。因此貽貝消化腺上皮細胞中的溶酶體膜的穩定性和金屬硫蛋白的含量的測定可以作為水體環境有毒物質變化的早期警報。
近年來,生物體內膽鹼脂酶活性的測定已經成為海水和淡水水體污染的一種監測工具。由於環境中的有機磷農葯和氨基甲酸鹽殺蟲劑與底物乙醯膽鹼的分子形狀類似,能與酶酯基的活性中心發生不可逆的鍵合從而抑制酶活性,因此它可以用來評價有機體在殺蟲劑和毒害神經的污染物質(如重金屬)中的暴露程度。Mohamed Dellali等 [18]用蛤和貽貝監測瀉湖的水體污染,結果表明,蛤和貽貝體內乙醯膽鹼脂酶的活性能很好地反映當地水體的污染狀況。
3.1.4水生生物環境診斷技術
用常規的毒性測試可以檢測污染嚴重水體的毒性,但對於低毒性水體,用常規的毒性試驗難以檢測到其毒性水平。為此,日本NUS株式會社開發出一種低毒性水體的新的生物測試方法——水生生物環境診斷技術(Aquatic Organisms Environment Diagnostics,簡稱AOD)[19]。該方法採用冷凍濃縮技術 ,將低毒性水體樣品中的部分水分脫出,使水樣中的毒理成分合理地濃縮,再進行生物毒性試驗,進而判定水體的毒性水平。AOD技術所選用的測試魚要求體積較小,同時要滿足測試生物所必備的高敏感性、取材方便、便於飼養或繁殖、品系純等條件。目前,AOD主要採用紅鰭魚(T.albnubes)和淡水蝦(P.compressa)作測試生物。
3.1.5 幼蟲變態實驗
近年來,對於以海洋無脊椎動物的胚胎和幼蟲期毒性實驗研究較為廣泛。然而研究表明[20],浮游幼蟲變態比現有的生物個體水平的毒性實驗指標更為敏感。海洋底棲無脊椎動物幼蟲的變態期是其生活史的關鍵階段,變態期的幼體對污染物的敏感性要高於其它階段,胚胎發生和幼蟲發育不受影響的污染物濃度會阻礙其變態。幼蟲的變態過程易於觀察(受到外來信息物質的調控),易受環境污染的干擾。與死亡率比較,能否在附著基表面順利變態是監測污染物毒性的更敏感的指標。
3.1.6 四膜蟲 (Tetrahymena pyriformis) 刺泡發射法
四膜蟲是一種淡水單細胞生物,生長速度快、繁殖量大,實驗室內易無菌培養和控制,適用於水質監測。以前應用四膜蟲監測水質都是通過測試四膜蟲的生長曲線和繁殖曲線等生物學特徵來反映水質變化情況。然而四膜蟲個體差異小、對化學毒物敏感,在誘變實驗中無須添加活化酶、自發突變率低,也是一種理想的致突變試驗材料。四膜蟲的刺泡是附著在細胞質表面,由基粒分化而來,垂直胞質排列,當外界環境因子觸發可誘導刺泡發射,形成顯微鏡下可見的分泌泡。吳偉等[21]用陽性致突變物誘發四膜蟲刺泡發射,試驗結果表明,四膜蟲對致突變陽性物質相當敏感,且有劑量效應關系。因此利用四膜蟲刺泡發射是評價水體中化學物質致突變的一種快速、簡便、良好的方法。
3.2 水污染生物監測的新材料和新的監測物
近年來,水污染生物監測不僅出現了一些新的方法,同時也出現了一些新材料、新的監測物。席玉英、韓鳳英等 [22]對長葉異痣蟌〔Ischnura elegans(VanderLinden)〕體內汞含量及與水體汞污染的關系進行了研究,結果發現,長葉異痣蟌對水體汞具有富集性,富集倍數高達5448~7600倍,可作為水體汞污染的監測生物。其中雌性長葉異痣蟌體內汞含量樣體(同時、同地採集的)間存在很大差異,因此可作為水體汞污染的定性研究,不宜作為水體汞污染的定量監測。而雄性長葉異痣蟌體內汞含量樣本間的差異則不顯著,並且雄性長葉異痣蟌體內汞含量隨水體汞含量的增加及時間的延長而增加,可作為水體汞污染的指示生物。
Flammarion P等 [23]通過測定白鮭(Leuciscus cephalus)體內膽鹼脂酶的活性來監測水體污染,發現白鮭可以成為很好的水體污染監測工具。而Khan R A等 [24]用比目魚(Pleuronectes americanus)體內乙氧基-異吩惡唑酮-脫乙基酶(EthoxyresorufinO-Deethylase,EROD)活性的強弱來判斷紐芬蘭島水體的污染狀況,發現它也有很好的監測效果。
Kahle J等[25]測定一種橈腳類動物Metridia gerlachei對威德爾海中痕量金屬的生物累積率,發現Metridia gerlachei對Co、Cu、Ni、 Pb 、 Zn等金屬元素的敏感度較高,可以作為海水中金屬元素的監測物。而Rainbow P S 等[26]利用藤壺監測香港海域中痕量金屬,同樣也得到很好的效果。
劉綺 [27]進行了一種新的生物監測方法研究。他以孵化好的Ⅱ~Ⅲ期鹵蟲為受試生物,實驗研究了K2Cr2O7、HgCl2、As2O3、KCN、六六六、苯酚、苯7種物質對鹵蟲的中毒閾值和 LC50 -24h(Leathal Concentration 50-24h, 24 h半致死濃度)的測定,闡明了該方法具有操作簡便、快速、覆蓋面寬、技術易掌握、所需設備不復雜等特點。此生物監測方法在環境科學與工程中的研究和應用可進一步擴展到對入江、河、海的工業排放物的檢毒、農葯殘留量分析、真菌毒素分析等廣泛領域。
② 海水的陳分與淡水的陳分有什麼不同
海水中的成分可以劃分為五類:
1.主要成分(大量、常量元素):指海水中濃度大於1×106mg/kg的成分。屬於此類的有陽離子Na+,K+,Ca2+,Mg2+和Sr2+五種,陰離子有Cl¯,SO42¯,Br¯,HCO3¯(CO32¯),F¯五種,還有以分子形式存在的H3BO3,其總和占海水鹽分的99.9%。所以稱為主要成分。
由於這些成分在海水中的含量較大,各成分的濃度比例近似恆定,生物活動和總鹽度變化對其影響都不大,所以稱為保守元素。
海水中的Si含量有時也大於1mg/kg,但是由於其濃度受生物活動影響較大,性質不穩定,屬於非保守元素,因此討論主要成分時不包括Si。
2.溶於海水的氣體成分,如氧、氮及惰性氣體等。
3.營養元素(營養鹽、生源要素):主要是與海洋植物生長有關的要素,通常是指N、P及Si等。這些要素在海水中的含量經常受到植物活動的影響,其含量很低時,會限制植物的正常生長,所以這些要素對生物有重要意義。
4.微量元素:在海水中含量很低,但又不屬於營養元素者。
5.海水中的有機物質:如氨基酸、腐殖質、葉綠素等
淡水的化學成分是氫和氧,無色、無味、透明。但我們實際飲用的水由於經過岩層、土壤來提取並與空氣接觸,所以飲用水中實際上已溶入了許多物質,如多種礦物質、有機物等。目前人類已知的化學元素有107種,在天然水中已檢出60多種。
海水包括溶解物質(溶解無機鹽,有機化合物和氣體)和不溶解物質(氣泡,以固相存在的無機或有機物)兩種。 海水中的溶解無機鹽又分三類, 主要成分:11種,以離子的形式存在於水中:它們是: 氯,硫酸根,碳酸根,溴,硼酸根,氟,鈉,鎂,鈣,鉀,鍶。它們的含量占海水總鹽分的99.9%以上。 營養鹽:如硅,磷和無機氮化合物。 微量元素:如汞,鉛,銅,鐵,錳,砷等.淡水的密度小
海水的密度大
③ 水質監測的常規五項指標是哪些
水質監測的常規五項指標:
pH:地表水水質中pH值的變化會影響藻類對氧氣的攝入能力及動物對食物的攝取敏感度;
電導率:主要是測水的導電性,監測水體中總的離子濃度。包含了各種化學物質、重金屬、雜質等等各種導電性物質總量。
溶解氧:地表水中溶解氧除了被通常水中硫化物、亞硝酸根、亞鐵離子等還原性物質所消耗外,也被水中微生物的呼吸作用以及水中有機物質被好氧微生物的氧化分解所消耗。溶解氧是地表水監測的重要指標,是水體是否具備自凈能力的表示。
濁度:濁度值的高低,直觀反映的是水體的渾濁程度。渾濁程度主要是受水中的不溶性物質引起,不溶性物質包括懸浮於水中的泥沙、腐蝕質、浮游藻類和膠體顆粒物等。降低濁度的同時也降低了水中的細菌、大腸菌、病毒、隱孢子蟲、鐵、錳等。
溫度:地表水溫度的變化,會對水生野生動物產生重大的負面影響,影響生物生長和魚蝦類動物進食的速度,以及它們的繁殖時間和效率。
水質監測常規五參數技術指標
1.禹山在線溶解氧感測器 DO
量程范圍:0-20mg/L或 0-200%飽和度
精度:±1%
2.禹山在線濁度感測器 TUR
量程范圍:0.1~1000 NTU
精度:<5%或 0.3NTU(取大者)
3.禹山四電極電導率感測器 CT
量程范圍:0.1~5000 µS/cm或0.01~100mS/cm
精度:±1%
4.禹山數字pH感測器
量程范圍:0-14 pH
精度:±0.1 pH
④ 水質檢測的方法有哪些
水樣的採集1、測定懸浮物、pH、溶解氧、BOD、油類、硫化物、余氯、放射性、微生物等項目需單獨采樣;在測定溶解氧、BOD和有機污染物等項目的水樣必須充滿容器;測定pH、溶解氧和電導率等項目宜在現場測定。采樣時要同步測量水文和氣象參數。 2、填寫登記表水樣的保存1、保存要求 不發生物理、化學、生物變化;不損失組分; 不玷污(不增加待測組分和干擾組分) 2、容器的要求 選性能穩定,不易吸附預測組分,雜質含量低的材料製成的容器,如聚乙烯和硼硅玻璃材質的容器是常規監測中廣泛使用的,也可用石英或聚四氟乙烯製成的容器,但價格昂貴。 3、保存時間要求: 即最長貯放時間,一般污水的存放時間越短越好。 清潔水樣72h;輕污染水樣48h;嚴重污染水樣12h;運輸時間24h以內。 4、保存方法 (1)冷藏或冷凍法 (2)加入化學試劑保存法:加入生物抑制劑、調節pH值、加入氧化劑或還原劑。水樣的運輸水樣運輸注意事項: 1、塞緊采樣器塞子,必要時用封口膠、石蠟封口;避免因震動、碰撞而損失或玷污,因此最好將樣瓶裝箱,用泡沫塑料或紙條擠緊; 2、需冷藏的樣品,應配備專門的隔熱容器,放入製冷劑,將樣瓶置於其中;冬季應注意保溫,以防樣瓶凍裂。水樣的消解(一)目的:破壞有機物,溶解懸浮性固性,將各種價態的欲測元素氧化成單一高價態或轉變成易於分離的無機化合物。 水質監測 (二)要求:消解後的水樣應清澈、透明、沉澱。 (三)方法:消解水樣的方法有濕式消解法和乾式分解法(干灰化法)。 干灰化法又稱高溫分解法。其處理過程是:取適量水樣於白瓷或石英蒸發皿中,水浴蒸干,移入馬弗爐,450—550℃灼燒到殘渣呈灰白色,有機物完全分解除去。取出蒸發皿,冷卻,用適量2%HN03(或HCl)溶解樣品灰分,過濾,濾液定容後供測定。 干灰化法不適用於處理測定易揮發組分(如砷、汞、鎘、硒、錫等)的水樣。
⑤ 水質檢測標准
標准中規定水的色度不應超過15度。
水的檢測指標:
1、色度:飲用水的色度如大於15度時多數人即可察覺,大於30度時人感到厭惡。標准中規定飲用水的色度不應超過15度。
2、渾濁度:為水樣光學性質的一種表達語,用以表示水的清澈和渾濁的程度,是衡量水質良好程度的最重要指標之一,也是考核水處理設備凈化效率和評價水處理技術狀態的重要依據。
渾濁度的降低就意味著水體中的有機物、細菌、病毒等微生物含量減少,這不僅可提高消毒殺菌效果,又利於降低鹵化有機物的生成量。
(5)cod海淡水檢測方法有何不同擴展閱讀:
調查研究和收集資料:
1、收集、匯總監測區域的水文、地質、氣象等方面的有關資料和以往的監測資料。
2.調查監測區域內城市發展、工業分布、資源開發和土地利用情況,尤其是地下工程規模應用等;了解化肥和農葯的施用面積和施用量;查清污水灌溉、排污、納污和地面水污染現狀。
3.測量或查知水位、水深,以確定采水器和泵的類型,所需費用和采樣程序。
4.在完成以上調查的基礎上,確定主要污染源和污染物,並根據地區特點與地下水的主要類型把地下水分成若干個水文地質單元。