1、第七章 环境污染的监测和评价,教学内容,第一节 环境污染物与毒物 第二节 环境污染物的迁移和转化 第三节 环境污染物的毒理学评价 第四节 环境污染物的生物学监测,本章重点,污染物的生物富集、放大和积累 耗氧和有毒有机物的微生物降解 元素的微生物转化 微生物对污染物的转化速率 毒物的毒性、联合作用,教学要求,掌握污染物质的生物富集、发大和积累；耗氧和有毒有机污染物质的微生物降解；若干元素的微生物转化；毒物的毒性、联合作用和致突变、致癌及抑制酶活性等作用； 了解有关重要辅酶的功能，有毒有机污染物质生物转化的类型。,第一节 环境污染物与毒物,第二节 环境污染物的迁移和转化,一、污染物运动过程污染物质
2、在机体内的运动过程包括吸收、分布、排泄和生物转化。 转运包括：吸收和分布。消除包括：排泄和生物转化。,一、吸收 (Adsorption) 吸收是污染物质从机体外，通过各种途径通透体膜进入血液的过程。消化管是吸收污染物质最主要的途径；呼吸管是吸收大气污染物的主要途径；皮肤吸收是不少污染物质进入机体的途径；,二、分布 (Distribution) 分布是指污染物质被吸收后或其代谢转化物质形成后，由血液转送至机体各组织；与组织成分结合；从组织返回血液；以及再反复等过程。,三、排泄(Excretion) 排泄是污染物质及其代谢物质向机体外的转运过程。排泄器官以肾和肝胆为主。1、肾排泄(Renal Ex
3、cretion) 2、肝胆系统的胆汁排泄(Biliary Excretion )3、肠道排泄(Enterohepatic Excretion),四、蓄积 (Accumulation) 机体长期接触某污染物质，若吸收超过排泄及其代谢转化，则会出现该污染物质在体内逐增的现象，称为生物蓄积。机体的主要蓄积部位是血浆蛋白、脂肪组织和骨骼。,二、污染物质的生物富集、放大和积累,一、生物富集(Biological Concentration)：生物通过非吞食方式，从周围环境蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。,二、生物放大(Biomagnification) 生物放大：同
4、一食物链上的高营养级生物，通过吞食低营养级生物富集某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象。 生物放大并不是在所有条件下都能发生。,三、生物积累 (Bioaccumulation Process) 生物积累：生物从周围环境和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。与生物富集的区别多了食物链这一获取污染物的渠道 表达：BCF 积累速率： Ci = Cwi + Ci 即：积累浓度 = 水中摄取浓度 + 食物链传递的浓度 反映的是在生物积累达到平衡时，生物富集和生物放大在生物积累达到平衡时的贡献大小。,三、污染物质的生物转化,污染物质在环
5、境中的三大转化途径：化学转化、光化学转化、生物转化生物转化（或代谢）：物质在生物作用下经受的化学变化。,一、生物转化中的酶 (Enzyme in Biotransformation) 酶(Enzyme )：一类由细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活性的生物 催化剂。底物（或基质）：在酶催化下发生转化的物质。酶促反应：底物所发生的转化。,二、若干种重要辅酶的功能 1、FMN和FAD 黄素单核苷酸和黄素腺嘌呤二核苷酸在酶促反应中担任传递氢任务 2、NAD+和NADP+ 辅酶I和辅酶 3、辅酶Q（泛醌）：简写CoQ 4、细胞色素酶系的辅酶在反应中担当传递电子作用 5、辅酶A：简写CoA
6、SH 在酶促反应中起着传递酰基的作用,三、生物氧化中的氢传递过程 (Hydrogen Transfor Process in Biological)生物氧化(Biological Oxidation ):指有机物质在机体细胞内的氧化，并伴随有能量的释放。生物氧化主要是去氢氧化。,四、耗氧有机污染物质的微生物降解 (Microbial Degradation of Oxygen-Consuming Organic Pollutant) 耗氧有机污染物质 (Oxygen-Consuming Organic Pollutant ):是生物残体、排放废水和废弃物中的糖类、脂肪和蛋白质等较易生物降解的有
7、机物质。生物降解(Biodegradation) ：有机物质通过生物氧化以及其他的生物转化，可以变成更小、更简单的分子过程。,五、有毒有机污染物质生物转化类型 (Types of Biotransformation of Toxic Organic) 1、氧化反应 （1）混合功能氧化酶加氧氧化 C=C 环氧化C羟基化氧脱烃硫脱烃、硫氧化及脱硫N脱烃、氮氧化及脱氮 （2）脱氢酶脱氢氧化 醇氧化成醛醇氧化成酮醛氧化成羧酸 （3）氧化酶氧化,2、还原反应 （1）可逆脱氢酶加氢还原 （2）硝基还原酶还原 （3）偶氮还原酶还原 （4）还原脱氯酶还原,3、水解反应 （1）羧酸酯酶使脂肪族酯水解（2）芳香酯
8、酶使芳香族酯水解（3）磷酯酶使磷酸酯水解 4、若干重要结合反应类型,六、有毒有机污染物质的微生物降解 (Microbial Degradation of Toxic Organic) 1、烃类以有氧氧化占绝对优势 （1）正烷烃 C数1：主要是末端氧化（即羟基化），次末端和双端 氧化是次要的。正烷烃 醇 醛 脂肪酸 TCA CO2 + H2O 甲烷：CH4 CH3OH HCHO HCOOH CO2 + H2O,（2）稀烃 a 饱和末端氧化：经与正烷烃（C1）相同途径，形成不饱和脂肪酸 b 不饱和端：双键环氧化，开环 二醇 脂肪酸（3）苯及其衍生物第一步：双醇中间产物儿茶酚第二步：形成有机酸第三步
9、：进入TCA 循环形成二氧化碳和水,小结：烃类降解的难易顺序（从易到难）a 稀烃 烷烃 芳烃 多环芳烃 脂环烃b 正构烷烃 异构烷烃c 直链烷烃 支链烷烃d 烷基苯 多环化合物 苯,第四节 污染物质的生物转化,2、农药（1）除草剂：苯氧乙酸类 以 2，4-D 乙脂为例 （2）杀虫剂 对硫磷DDT,第三节 环境污染物的毒理学评价 (Toxicity of Pollutant),一、毒物 (Toxicant) 毒物是进入生物机体后能使体液和组织发生生物化学的变化，干扰或破坏机体的正常生理功能，并引起暂时性或持久性的病理损害，甚至危及生命的物质。毒物与非毒物之间并不存在绝对的界限。,二、毒物的毒性
10、(Toxicity of Toxicant) 影响毒物毒性的因素：毒物的化学结构及理化性质 毒物所处的基体因素 机体暴露于毒物的状况 生物因素 生物所处的环境,效应：毒理学把毒物剂量（浓度）与引起个体生理学的变化，如脑电、心电、血象、免疫功能、酶活性等的变化称为效应。 反应：把引起群体的变化，如肿瘤或其他损害的发生率、死亡率等变化称为反应。,毒作用的分类(Classification of Toxic action)： 急性(Acute)慢性(Chronic)亚急（或亚慢） (Sub-acute) 半数有效剂量（ED50，median effective dose） 半数有效浓度（EC50，m
11、edian effective concentration) 半数致死剂量（LD50，median lethal dose) 半数致死浓度（ LC50 ，median lethal concentration),三、毒物的联合作用 (Complex-Action of Toxicant)两种或两种以上的毒物，同时作用于机体所产生的综合毒性称为毒物的联合作用。协同作用 (Synergism) M M1+M2相加作用 (Additive Effect) M=M1+M2独立作用 (Independent Effect) M=M1+M2(1-M1)拮抗作用 (Antagonism) M M1+M2,四
12、、毒作用的过程 (Process of Toxic Action)1、进入体液 2、毒物与受体进行原发反应 3、引发一系列的病理生理的继发反应,五、毒作用的生物化学机制 (Biochemical Mechanism of Toxic Action) 1、酶活性的抑制有些有机化合物与酶的共价结合有些金属离子与含巯基的酶强烈结合某些金属取代金属酶中的不同金属,2、致突变作用(Mutagensis)致突变作用是指生物细胞内DNA改变，引起的遗传特性突变的作用。基因突变：碱基对的转换、颠换、插入与缺失染色体突变,3、致癌作用 (Carcinogenesis)致癌是体细胞不受控制的生长。致癌物根据性质可
13、分为： 化学性致癌物 物理性致癌物 生物性致癌物,化学致癌物的分类：按照对人和动物致癌作用的不同，可分为确证致癌物、可疑致癌物和潜在致癌物。根据作用机理，可分为遗传毒性致癌物和非遗传毒性致癌物。,4、致畸作用人或动物在胚胎发育过程中由于各种原因所形成的形态结构异常，称为先天性畸形或畸胎。遗传因素、物理因素、化学因素、生物因素，母体营养缺乏或内分泌障碍等都可引起先天性畸形，并称为致畸作用。,环境和生物体中的部分“三致”毒物 致癌物 (Carcinogen)艾氏剂、苯并a芘、双（2-氯乙基）醚、氯乙烯、氯仿、四氯化碳、狄氏剂和异狄氏剂、二噁英、亚硝酸盐、石棉、镉酸盐、砷化物、放射性核素、霉素、病毒
14、等。 致畸物 (Teratogen) 2,4,5-T、二噁英、有机汞、苯二甲酸酯、 砷酸钠、硫酸镉、醋酸苯汞等。 致突变物(Mutagen)DDT、2,4-D、2,4,5-T、二噁英、苯、臭氧、砷酸钠、硫酸镉、亚硝酸盐、铅盐等。,生物监测法：受到污染的生物，在生态、生理和生化指标以及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，利用这些变化来反映和度量环境污染程度的方法称为生物监测法。通过生物（动、植物及微生物）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情况来研究环境污染情况，测定污染物毒性的监测方法。 生物监测的方法：1、生态监测（生物群落生态和个体生态）；2、
15、生物监测（毒性测定、致突变测定等）；3、生物的生理、生化指标测定；4、生物体内污染物残留量的测定等。,第五节 环境污染生物监测,优点：（与物理、化学监测方法相比）1、更能确切反映污染因子对人和生物危害及环境污染综合影响。2、环境污染物比较低的情况下，可以利用有些生物对特定污染物很敏感，危害人体之前进行“早期诊断” 。 局限性：不能象理化监测那样获得准确数据。对污染因子的敏感性随生活在污染环境中时间增长而降低，专一性差。要全面、准确地评价环境质量，必须使理化监测和生物监测结合起来，生物监测作为理化监测补充，用理化监测数据说明生物反应现象。,指示生物 含义：能够对环境中污染物作出定性、定量反应的生
16、物。1、敏感生物：环境中污染物浓度含量很低时（甚至低至化学方法测不出来），指示生物就表现出某些灵敏的反应.根据症状及反应程度进行定性、定量分析。如：牵牛花对光化学烟雾很敏感。2、耐性(抗性）生物：这类生物在不良的环境中却表现出良 好的生长势。也就是说污染了的环境反而促进了这类生物的生长。如：水体富营养化，蓝藻大量出现。,一、水环境污染生物监测,1.水环境污染生物监测目的和监测项目,水环境中存在着大量的水生生物群落，各类水生生物之间及水生生物与其赖以生存的环境之间存在着互相依存又互相制约的密切关系。当水体受到污染而使水环境条件改变时，各种不同的水生生物由于对环境的要求和适应能力不同而产生不同的反
17、应，因此可用水生生物来了解和判断水体污染的类型、程度，为制定控制污染措施提供依据。 用水生生物来监测研究水体污染状况的方法较多，如生物群落法、生产力测定法、残毒测定法、急性毒性试验、细菌学检验等。,水环境生物监测技术规范中规定了河流、湖泊、水库等淡水环境的生物监测项目、频率等，对断面和采样点的布设，应尽量与化学监测的断面一致。河流：根据河流长度，至少设置三个断面：对照断面、污染断面和观察断面；采样点数视水面宽、水深、生物分布特点等确定。湖泊、水库：一般在入湖（库）区、中心区、出口区、最深水区、清洁区等处设置监测断面。,河、湖、库淡水生物监测项目及频率,2.生物群落监测方法,未污染的环境水体中生
18、物群落种类多、生态系统相对稳定，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，使自然生态平衡受到破坏，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。水生指示生物水污染指示生物主要有：浮游生物、着生生物、底栖动物、鱼类和微生物等。利用它们的群落结构、种类和数量的变化能反映水质状况 。,浮游生物：是指浮游在水体中的生物，可分为浮游动物和浮游植物两大类，其特点是个体小、游泳能力差，是水生食物链的基础，对环境变化反应敏感。浮游动物：原生动物、轮虫、枝角类、桡足类等。浮游植物：藻类（以单细胞、群体或丝状体的形式存在）。着生生物：是指附着在长期浸没于水中的各种基质（植物、动物、石头
19、、人工）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、鱼卵和幼鱼等。底栖动物（亦称底栖大型无脊椎动物） 是指栖息在水体底部淤泥内、石块或砾石表面的间隙中，以及附着在水生植物之间的肉眼可见的水生无脊椎动物，体长超过2mm。,包括：水生昆虫、大型甲壳虫类、软体动物、环节动物、圆形动物、扁型动物等。其特点是移动能力差、故在比较稳定的水体环境中，种类比较多，每个种的数量适当，群落结构稳定，当水体受到污染后，其群落结构便发生变化，污染较重时，多数敏感种和好氧种逐渐消失，而耐污染种成为优势种。鱼类：代表最高营养水平凡。凡能影响浮游
20、生物和大型无脊椎动物的水质因素，也能改变鱼类的种群。某些污染物对低等生物可能不会引起明显变化，但对鱼类影响明显。鱼类能够全面反映水体的总体水平。微生物：微生物对水体有机污染非常敏感，清洁水体中微生物的数量较少，有机污染物浓度增加，微生物的数量会成倍增加。,（二）污水生物系统法污水生物系统是由德国学者于20世纪初提出的，其原理基于将受有机污染的河流按照污染程度和自净过程，自上而下划分为相互连续的河段，分别称为多污带段、-中污带段、 -中污带段和寡污带段，根据每个带的物理、化学和生物学特征， 对水体水质进行评价。津田生物系统表：见P295表62。特点：将物理、化学特性与生物学特性结合起来，综合评价
21、水体水质状况。,污水系统生物学、化学特征,（三）PFU微型生物群落监测法（聚氨酯泡沫塑料）微型生物群落是指水生态系统中在显微镜下才能看到的微小生物，包括细菌、真菌、原生动物和小型后生动物等。它们彼此间有复杂的相互作用，在一定的生境中构成特定的群落，当水体环境受到污染后，群落的平衡被破坏，种类减少，多样性指数下降，结构和功能参数发生变化。将PFU塑料块作为人工基质放入水体，经一定时间后，水体中大部分微型生物均可群集到PFU内，达到种数平衡，通过观察和测定PFU内的生物群落结构和功能参数来评价水质状况。,3.生物测试法,利用生物受到污染物毒害后所发生的反应或生理机能的变化，来评价水体的污染状况，确
22、定毒物安全浓度的方法称为生物测试法。将受试生物放入试验水体中，测试污染物浓度与生物中毒反应之间的关系，从而确定污染物的毒性。有静水生物测试和流水生物测试两种；测试时间有短期（4天）的急性试验和长期（数月或数年）的慢性试验；测试工作可以在实验室、也可以在野外污染水体中进行。,4.细菌学检验法,通过检验水中的细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群、粪链球菌、沙门氏菌（肠道病菌）等，来间接判断水的卫生学质量。（一）、水样采集采样瓶、采样器必须严格按照无菌操作要求进行；防止在运送过程中被污染，并应迅速进行检验。一般从采样到检验不宜超过2h；在10以下冷藏保存不得超过6h。,（二）、细菌总数的测定细菌总数是指
23、1mL水样在营养琼脂培养基中，于37 经24h培养后，所生长的细菌菌落的总数。操作步骤：1、培养皿、移液管及蒸馏水等灭菌；2、琼脂培养基的配制；3、倒皿：将1mL水样或稀释后的水样注入培养皿中，倒入15 mL左右的琼脂培养基，摇匀后置于37 恒温培养箱中培养24h。4、计数：用肉眼或借助放大镜对培养皿中的菌落计数。,二、空气污染生物监测,监测大气污染的生物可以用动物，也可以用植物，但由于动物的管理比较困难，目前尚未形成比较完整的监测方法，而植物分布范围广、容易管理，当遭受污染物侵袭时，有不少种植物会显示明显受害症状，因此广泛用于大气污染监测。,1.利用植物监测,（一）指示植物及其受害症状指示植
24、物是指受到污染物作用后能较敏感和快速地产生明显反应的植物。可选择草本植物、木本植物及地衣、苔藓等。受害症状的共同特点是：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，叶片脱落，甚至全株枯死。,1、SO2污染的危害症状：一般其叶脉间叶肉最先出现淡棕红色斑点，经过一系列的颜色变化，最后出现漂白斑点，危害严重时叶片边缘及叶肉全部枯黄，仅留叶脉仍为绿色。敏感植物主要有紫花苜蓿、棉株、元麦、大麦、小麦、大豆、芝麻、荞麦、辣椒、菠菜、胡萝卜、烟草、百日菊、麦杆菊、玫瑰、苹果树、雪松、马尾松、白杨、白桦、杜仲、腊梅等。 2、硫酸雾危害症状：叶片边缘光滑，受害较轻
25、时，叶面上呈现分散的浅黄色透光斑点；受害严重时则成孔洞，这是由于硫酸雾以细雾状水滴附着于叶片上所致。,3、NOx污染的危害症状：NOx对植物构成危害的浓度要大于SO2等污染物。它往往与O3或SO2混合在一起显示危害症状，首先在叶片上出现密集的深绿色水浸蚀斑痕，随后这种斑痕逐渐变成淡黄色或青铜色。损伤部位主要出现在较大的叶脉之间，但也会沿叶缘发展。敏感植物主要有烟草、番茄、秋海棠、向日葵、菠菜等。4、光化学氧化剂污染的危害症状：首先在叶片上出现分布较均匀、细密点状斑，呈棕色或褐色，随后这种斑痕逐渐变成黄褐色或灰白色，并连成一片。 敏感植物主要有烟草、矮牵牛花、马唐、花生、马铃薯、洋葱、萝卜、丁香
26、、牡丹、长叶莴笋、瑞士甜菜及早熟禾等。,5、氟化物污染的危害症状：先在植物的特点部位呈现伤斑，例如，单子叶植物和针叶树的叶尖，双子叶植物和阔叶植物的叶缘等。开始这些部位发生萎黄，然后颜色转深形成棕色斑块，在发生萎黄组织与正常组织之间有一条明显分界线，随着受害程度的加重，黄斑向叶片中部及靠近叶柄部分发展，最后，使叶片大部分枯黄，仅叶主脉下部及叶柄附近仍保持绿色。敏感植物主要有唐菖蒲、金荞麦、葡萄、玉簪、杏梅、榆树叶、郁金香、山桃树、金丝桃树、慈竹等。,选择监测区内现有植物作为大气污染的指示植物。首先要知道现场生长植物对有害气体的抗性等级，一般分为敏感、抗性中等和抗性强三类。如果敏感植物叶部出现受
27、害症状，表明大气已经受到轻度污染；如果抗性中等植物出现部分受害症状，中度污染；如抗性中等植物出现明显受害症状，抗性较强植物也出现受害症状，表明严重污染。,2.利用动物监测,利用动物监测空气污染由于受客观条件限制，应用不多。例如用金丝雀、老鼠、鸡等动物的异常反应来探测矿井瓦斯毒气； 在一个区域内，利用动物种群数量的变化，特别是对污染物敏感动物种群数量的变化，也可以监测区域空气污染的状况。,3.利用微生物监测,空气中微生物区系组成及数量变化与空气污染有密切关系。有研究发现：空气中微生物的数量随着人群和车辆流动的增加而增多，繁花地区的微生物数量最多，其次是交通口、居民小区，公园和农村地区空气中细菌最
28、少。,1.生物污染的途径,生物受污染的途径主要有表面附着、生物吸收和生物浓缩三种形式。(一)表面附着表面附着是指污染物附着在生物体表面的现象。例如，施用农药或大气中的粉尘降落时，部分农药或粉尘以物理的方式粘附在植物表面上，其附着量与作物的表面积大小、表面性质及污染物的性质、状态有关。附着在作物表面上的污染物，可因蒸发、风吹或随雨水流失而脱离作物表面。(二)、生物吸收大气、水体和土壤中的污染物，可经生物体各器官的主动吸收和被动吸收进入生物体。,三、生物污染监测,主动吸收 即代谢吸收，是指细胞利用生物特有的代谢作用所产生的能量进行的吸收作用。细胞利用这种吸收能把浓度差逆向的外界物质引入细胞内。如水
29、生植物和水生动物将水体中的污染物质吸收，并成百倍、千倍甚至数万倍地浓缩，就是依靠这种代谢吸收。被动吸收 即物理吸收，这是一种依靠外液与原生质的浓度差，通过溶质的扩散作用而实现的吸收过程，不需要供应能量。此时，溶质的分子或离子借分子扩散运动由浓度高的外液通过生物膜流向浓度低的原生质，直至浓度达到均一为止。1、植物吸收(叶面、根系吸收）2、动物吸收（呼吸道、消化道、皮肤：四乙基铅、有机汞、有机锡等）(三)、生物浓缩污染物可以通过生物代谢进入微生物体内而被浓缩；还可以通过生物的食物链进行传递和富集。水浮游植物浮游生物虾小鱼大鱼、贝类等人水、空气、土壤农作物动物人,二、污染物在生物体内的分布和积累污染
30、物通过各种途径进入生物体后，传输分布到生物肌体的不同部位，并在体内进行积累。（一）污染物在生物体内的分布 1、污染物在植物体内的分布污染物被植物吸收后，在植物体内各部位的分布规律与吸收污染物的途径、植物品种、污染物的性质等因素有关。吸收途径不同，在植物的各部分的分布不同。例如从土壤和水体中吸收污染物的植物，一般分布规律和残留量的顺序为：根 茎 叶 穗 壳 种子；而从空气中通过叶面吸收，则叶面的残留量最大。 见 P308 表66、67。,污染物的性质不同，在植物中的分布也有不同。例如一般农药喷洒后，水果表皮的残留量较大，果肉中的残留量较少，而脂溶性的农药，其渗透性比较大，更容易渗透到果肉中，见表
31、69。2、动物对污染物的吸收及在体内分布动物吸收污染物质后，主要通过血液和淋巴系统传输到全身各组织。按照污染物性质和进入动物组织的类型不同，大体有以下五种分布规律：(1)、能溶解于体液的物质，如钠、钾、锂、氟、氯、溴等离子，在体内分布比较均匀。 (2)、镧、锑、钍等三价和四价阳离子，水解后生成胶体，主要蓄积于肝或其他网状内皮系统。,(3)、与骨骼亲和性较强的物质，如铅、钙、钡、锶、镭、铍等二价阳离子在骨骼中含量较高。(4)、对某一种器官具有特殊亲和性的物质，则在该种器官中蓄积较多。如碘对甲状腺，汞、铀对肾脏有特殊亲和性。(5)脂溶性物质，如有机氯化合物(六六六、DDT等)，易蓄积于动物体内的脂
32、肪中。上述五种分布类型之间彼此交叉，比较复杂。往往一种污染物对某一种器官有特殊亲和作用，但同时也分布于其他器官。例如，铅离子除分布在骨骼中外，也分布于肝、肾中；砷除分布于肾、肝、骨骼中外，也分布于皮肤、毛发、指甲中。同一种元素，由于价态和存在形态不同，在体内蓄积的部位也有差异。水溶性汞离子很少进入脑组织，但烷基汞不易分解，呈脂溶性，可通过脑屏障进入脑组织。,（二）污染物在动物体内的转化和排泄污染物进入动物体内，绝大部分都要经过酶的代谢作用，进行一系列的氧化、还原、水解和结合反应，转化为化学形态和结构不同的化合物，有的经代谢过程转化为水溶性的或比原有毒性小的惰性物质后被排出体外，有的经代谢过程转
33、化为比原有毒性更强的物质留在体内。动物对污染物的排泄途径主要通过肾脏、消化道和呼吸道，也有少量随汗液、唾液、乳汁等分泌液排出。例如：汞、铅、镉、铬、砷及苯等的代谢产物大多经过肾脏进入尿液排出体外，所以通过测定尿液中污染物的含量可以间接了解生物体受污染的情况。进入体内的许多金属（锰、铅、镉等）经过消化道吸收，进入肝脏被代谢转化，污染物及其代谢产物进入胆汁由肠道粪便排出。气体或挥发性的污染物（CO、醇、醚、苯类物、汽油等）可以通过呼吸道经呼出气排出体外。,（三）污染物在生物体内的积累1、生物积累污染物经过各种途径进入生物体内并随着生物的生长、发育不断地浓缩的现象称为生物积累。2、生物积累的原则任何
34、生物在任何时候，机体内某种物质的高低由摄取和吸收过程的速率及消除（排泄）过程的速率来决定，如果摄取或吸收的量大于消除的量，就会发生生物积累。,生态监测技术简介,一、基本概念生态质量：生态质量是以生态学理论为基础，从生态系统的层次上，研究系统各组分，特别是有生命组分的质量变化规律和相互关系，以及人为作用下结构和功能的变化情况，从而评价其环境质量的优劣。生态监测：是在地球的全部或局部范围内观察和收集生命支持能力的数据，并加以分析研究，以了解生态环境的现状和变化。生命支持能力数据包括：生物的（人类、动物、植物和微生物等）、非生物的（地球的基本属性）。（or）生态监测是运用可比的方法，在时间和空间上对
35、特定区域范围内的生态系统或生态系统组合体的类型、数量、结构和功能及其组成要素等进行系统的测定和观察过程，监测结果用于评价和预测人类活动对生态系统的影响，为合理利用资源、改善生态环境和自然保护提供决策依据。,二、生态监测的类型宏观生态监测宏观生态监测的对象是区域范围内各类生态系统的组合方式、镶嵌特征、动态变化和空间分布格局等及其在人类活动影响下的变化。主要依赖于遥感技术和地理信息系统。监测的主要内容是监测区域范围内具有特殊意义的生态系统的分布及面积的动态变化。如热带雨林生态系统、沙漠化生态系统、湿地生态系统等。微观生态监测微观生态监测是指对一个或几个生态系统内各生态因子进行的物理和化学的监测。监
36、测的对象是某一特定生态系统或生态系统聚合体的结构和功能特征及其在人类活动影响下的变化。,1、干扰性生态监测是指人类特定生产活动所造成的生态干扰监测。如砍伐森林所造成的森林生态系统的结构和功能、水文过程和物质迁移规律的改变；草场过牧引起的草场退化、生产力降低；湿地的开发引起的生态型的改变及生活污染的排放对水生生态系统的影响等。2、污染性生态监测主要是对农药及重金属污染物等在生态系统中食物链的传递及富集的监测。3、治理性生态监测主要是指对被破坏的生态系统经人类的治理后生态平衡恢复过程的监测。如对侵蚀劣地的治理与植物重建过程的监测；对沙漠化土地治理过程的监测等。三、生态监测方法：地面监测、空中监测（
37、直升机、航片）、卫星监测（遥感图片）,四、生态监测指标体系生态体系分自然陆地（森林、草原、荒漠）、农业、淡水（河流、湖泊和湿地）和海洋四大生态体系。 （一） 自然陆地生态监测指标1、森林生态系统：指标类型 监测指标大气 SO2 、酸雨、O3 、NOx TSP、林间CO2浓度土壤 土壤质量、土壤盐基饱和度、PH值水体 PH、DO、浊度、F-、Cl-植物 森林生长量、林冠状况、病虫害、火灾、树叶中养分（N、P、 K、Ca、Mg等）、植被结构、树叶中的化学污染物（ SO2等 ）、生态系统多样性 动物 鸟类丰度、鸟鸣声频度、蚯蚓丰度景观 地面覆盖情况、土地利用情况、水土流失强度等级、其他干扰证据,2、
38、荒漠生态系统：主要归纳为18种，其中14种为自然指标，4种为人为指标。序号 监测指标1 多年生植被覆盖度（）2 生物量（干重）（mg/hm2.a )3 生长量（ t/hm2.a ）4 生物种类数（sp/ hm2 ) 5 优势种数（sp/ hm2 ) 6 优势度（）7 正常平面上的土壤风蚀率（t/hm2.a )8 正常平面上的砂土沉积率（t/hm2.a )9 一年内沉积的土层厚度（cm）10 一年内风蚀带走土层厚度（cm）11 沙暴频度（10年间有沙暴年数）12 一年内沙暴日数（d）13 一年内沙暴时数（h）14 2m高处最大风速（m/s）15 人口概况16 资源利用状况 17 产业结构18 经
39、济发展水平,（二）农业系统生态监测指标归纳为3大类、12组、74个指标。指标类型 指标组 监测指标 1、生境资源类 气候 温度、日照时数、雨量、无霜期、气候灾害、蒸发量土地 面积、土地利用类型、地形、坡度、土地侵蚀状况、地面景观 土壤 土壤类型、土层厚度、土壤营养、土壤营养障碍土壤质地、土壤湿度、土壤元素背景值水文 年径流量、地面水储量、水深、水温、透明度、含盐量、地下水位和变幅、地下水流向、水质背景值非主体生物 生物种类、生物数量、与主体生物间的关系、植被状况、植被结构、物种多度、生物多样性指数、作为天敌的生物种类数量和活动强度、土壤生物种类和数量、环境指示生物状况 2、主体生物类 农作物
40、种类与品种、产量与生产率、光能利用率,家畜家禽 种类与品种、产量与生产率、饲料转化率鱼类 种类与品种、产量与生产率、饲料转化率 3、人类社会 人口 人口总数、人口密度、人口素质、人口从业状况影响类 经济与技术 工业产值、农业产量与产值、区域经济类型、城市化程度、人均产值、人均收入、经济产投比单位面积投入物质量、单位面积投入能源量、土地耕作与经营方式生态破坏 水土流失量、土地沙化或盐渍化程度与数量、土地肥力减退情况、病虫害猖獗程度、植被破坏情况、生物多样性变化、气候状况变化化学污染 土壤污染、水源污染、大气污染、农牧鱼产品污染 、野生生物生境污染、污染对生物及其生境的影响,（三）淡水生态监测指标
41、淡水系统包括河流湖泊生态系统和湿地生态系统2大类。河流湖泊生态系统监测指标指标类型 指标组 监测指标生物类 大型水草 种类、数量、优势种、覆盖率、分布浮游动物 轮虫和夹壳虫种的丰度、不同种的丰度比例 浮游植物 种类、数量、优势种底栖无脊椎动物 浮游目/责翅目/毛翅目数量、比例、丰度沉积性硅藻 种类、丰度周丛生物 种类、丰度微生物 细菌总数、大肠杆菌数鱼类 种类、丰度、年龄、大小结构、敏感种百分数外来种百分数、外部变异性鸟类 种类、丰度,生境资源类 物理状况 温度、色度、透明度、浊度、悬浮物水质状况 Na、K、Ca、Mg、Si、SO42-、NO3- 、Cl-、 CO32-硬度、PH、COD、BO
42、D、DO、Mn、Fe、Eh等营养状况 叶绿素a、可溶性有机碳、 NO3- N、NH3 NTN、TP、正磷酸盐有毒污染物 CN、农药类、As、Cr、Cd、Cu、Pb、Hg、Se、Zn岸边情况 植被的类型和数量水体性状 面积、最大深度、平均深度、水体体积、水面波动 生境复杂性 水深、流速、底质构成 社会经济 土地利用和覆盖 农业、城市、采矿、放牧、造林等的强度和构成 影响类 百分数人口、畜禽密度 数量和密度与产业结构污染物负荷 点源和非点源排放量水产养殖和鱼种 种类和数量,湿地生态监测指标 指标类型 指标组 监测指标 生物类 植被 植被类型、植被覆盖度、植被群落结构及功能、植物生产量、植物季相变化
43、动物 动物种群、动物数量、迁徙动物种类和数量、土壤微生物、种类和数量 生境资源类 气象 降水量、气温、空气湿度、风、蒸发量、日照、辐射土壤 湿度、冻结与减冻、呼吸强度、理化性状水文与水质 地表与地下水位、流向、水质（ Na、K、Ca、Mg、SiSO42-、NO3- 、 CO32-、 Cl-、 硬度、PH、COD、BOD、DO、Mn、Fe、Eh等大气 贴地气层CO2、 CH4、 SO2、 NOx、降尘等湿地状况 面积改变 社会经济 人口 数量、从业状况 影响类 产业状况 工农业构成与发展水平、产业开发对湿地及其湿地生物的影响污染 污染物排放种类及数量、污染影响,其他 地表径流量与水质改变、海岸带
44、开发利用情况 社会经济 污染物 油类、六六六、DDT、多氯联苯、硫化物、挥 影响类 发物、氰化物、放射性核素、 As、Cr、Cd、Cu、Pb、Hg、Se、Zn渔业活动 近海养殖、海洋捕捞、海岸带开发,（四）海洋生态监测指标 指标类型 指标组 监测指标 生物类 浮游植物群落 细胞总数量、种类数、优势种/优势度、甲藻数量/硅藻数量浮游动物群落 生物量（或个体总数量）、种类数、优势种/优势度底栖动物群落 生物量、种类数、优势种/优势度、种类丰度潮间带生物群落 生物量、种类数、优势种/优势度微生物 异养细菌总数、石油降解菌数、化能无机菌数异常细菌数渔业生态 渔获总量、渔获物种类、渔获鱼类年龄组成、增养殖种类的存活率、肥满率生产率 叶绿素a、初级生产力 非生物类 常规水质 PH、SS、TOC、浊度、DO、COD、BOD常规底质 有机质、硫化物、粒度、氧化还原电位营养盐类 NO3- N、NH3 N、 NO2- N、磷酸盐、硅酸盐水文要素 水深、水温、盐度、海流、海浪、透明度、水色、海冰,
