水體有機污染物生物監(jiān)測的研究進展【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　水體有機污染物生物監(jiān)測的研究進展</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 農業(yè)資源與環(huán)

2、境 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目錄</b></

3、p><p>　　中文摘要………………………………………………………………………………1</p><p>　　英文摘要………………………………………………………………………………2</p><p>　　1 前言…………………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1 水體有機污染物…………………………………………

4、……………………1</p><p>　　1.2 生物監(jiān)測………………………………………………………………………1</p><p>　　1.3 水體有機污染物的生物監(jiān)測…………………………………………………2</p><p>　　2 水體中主要有機污染物種類、來源與危害………………………………………3</p><p>　　2.1 水體主要有機污

5、染物種類……………………………………………………3</p><p>　　2.2 水體有機污染物的來源………………………………………………………3</p><p>　　2.3 水體有機污染物的危害………………………………………………………4</p><p>　　3 水體有機污染物的污染現(xiàn)狀………………………………………………………4</p><p&

6、gt;　　3.1 地表水…………………………………………………………………………5</p><p>　　3.2 地下水…………………………………………………………………………5</p><p>　　4 水體有機污染物的生物監(jiān)測………………………………………………………6</p><p>　　4.1 生物監(jiān)測的原理………………………………………………………………6&l

7、t;/p><p>　　4.2 主要的監(jiān)測方法………………………………………………………………6</p><p>　　4.3 不同種類的生物體在水體有機污染物上的監(jiān)測應用………………………8</p><p>　　5 小結及展望…………………………………………………………………………11</p><p>　　5.1 小結………………………………………

8、……………………………………11</p><p>　　5.2 展望……………………………………………………………………………12</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………………13</p><p>　　參考文獻………………………………………………………………………………14</p><p>　　[摘要

9、] 水體有機污染物特別是持久性有機污染物（POPs）具有廣泛的毒性，對人類生存環(huán)境以及對動、植物生長等會造成嚴重的影響和潛在的威脅。本文概述了水體主要有機污染物的種類、來源、污染現(xiàn)狀及其危害，并對我國部分重點河流、湖泊和地下水的有機污染現(xiàn)狀進行了描述；重點介紹了生物監(jiān)測的原理、主要監(jiān)測方法，以及利用生物監(jiān)測技術進行有機污染物監(jiān)測的研究現(xiàn)狀；列舉了利用魚類、浮游生物、底棲生物、鳥類、原生生物等進行水體有機污染物的監(jiān)測實例，特別是對水體持久

10、性有機污染物的生物監(jiān)測。最后對全文進行了小結與回顧，水體有機污染物的生物監(jiān)測與物理化分析手段進行了比較，生物監(jiān)測技術具有明顯的優(yōu)勢，并就水體有機污染物今后的研究發(fā)展方向進行了展望，生物監(jiān)測要與理化監(jiān)測手段、分子遺傳技術等相結合，從而開辟更廣闊的天地。</p><p>　　[關鍵詞] 水體 有機污染物 危害 生物監(jiān)測</p><p>　　The research progre

11、ss about biological monitoring on waters organic contamination </p><p>　　[Abstract] Organic pollutants in waters, especially persistent organic pollutants (POPs) has a wide range of toxicity, on the human en

12、vironment and the animals and plants grow so will cause serious impact and potential threat. This article outlines the major organic pollutants in water body types, sources, pollution and harm, and some focus on our rive

13、rs, lakes and groundwater of organic pollution are described; Focuses on the principles of biological monitoring, the main detection methods, and </p><p>　　[Key Words] Waters Organic pollutants Harm R

14、esearch Biological monitoring</p><p><b>　　1. 前言</b></p><p>　　1.1 水體有機污染物</p><p>　　全國科學技術名詞審定委員會指出，所謂有機污染物是指是能導致生態(tài)系統(tǒng)、生物體產生不良反應或對水體造成污染的有機化合物，可分為天然有機污染物和人工合成有機污染物兩大類。由于

15、人類生產活動作用影響，有機污染物普遍存在于各個領域，其污染范圍已經是全球性的問題。早在20年前，人們就發(fā)現(xiàn)遠在南極的企鵝體內有DDT的存在，可見有機污染物已經蔓延至全球各個角落。而且有機污染物的毒性極強，具有致畸、致癌、致突變的作用，全球由于有機污染物的污染造成人們中毒事件比比皆是。</p><p>　　水體有機污染物主要是指工業(yè)污水、城市生活垃圾和有機農藥等造成的。進入水體之后分解需要大量溶解氧，一旦水體供養(yǎng)不

16、足，使氧化作用停止，引起有機物厭氧發(fā)酵，散發(fā)出惡臭，嚴重影響環(huán)境質量。有些有機污染物（如有機氯農藥）難以降解，長年累月累積下來，經食物鏈富集放大，最后集到人體身上，引起急性或慢性中毒，影響人類生存的可持續(xù)性發(fā)展。</p><p><b>　　1.2 生物監(jiān)測</b></p><p>　　1.2.1生物監(jiān)測技術的產生</p><p>　　生物監(jiān)測

17、工作是20世紀初在一些國家開展起來的。70年代以來，人們對機污染物的研究和控制有一個過程，采取的措施也與科學技術和生產發(fā)展水平密切相關。早期對污染物的研究大多基于某些含量大或濃度高、易于觀察等特征比較明顯的種類，成熟的環(huán)境質量監(jiān)測技術偏重于理化分析手段。隨著生產和科學技術的發(fā)展，人們開始認識到僅利用理化監(jiān)測手段來分析說明環(huán)境質量問題已遠遠不夠、更無法全面客觀反映環(huán)境質量狀況[1]。因此生物監(jiān)測逐漸成了研究人員監(jiān)測手段的活躍領域，生物監(jiān)測

18、日益得到重視。1977年美國試驗和材料學會(ASTM)出版了《水和廢水質量的生物監(jiān)測會議論文集》，內容包括利用各類生物體進行監(jiān)測和生物測試技術。為能更好的發(fā)展研究生物檢測技術，國家環(huán)境保護局還將其下屬的幾個研究所重新組合為國家研究中心國立健康與環(huán)境影響研究所和國立人體暴露劑量研究所等。1992年舉行的“北大西洋公約組織高科技討論會”指出對于環(huán)境污染的監(jiān)測，僅用理化方法是沒有實際的生態(tài)學意義，而用生物監(jiān)測手段最能體現(xiàn)生物學意義和對環(huán)境的危

19、害程度，最后都認為應該將理化方法和生物學方法兼而并用。同時還認定，今后對環(huán)境污染物的監(jiān)測將使用各種生物體系統(tǒng)（例</p><p>　　1.2.2生物監(jiān)測的優(yōu)勢</p><p>　　傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測方法如理化分析是監(jiān)測環(huán)境污染的一個重要手段，其主要是通過物理和化學分析了解污染物的濃度。但是傳統(tǒng)的理化分析系統(tǒng)與生物監(jiān)測方法相比有其缺陷性。</p><p>　　1.2.2.

20、1 假如環(huán)境中的污染物濃度相當?shù)?，受現(xiàn)有監(jiān)測儀器的敏感度影響，就會很難準確測定，而生物監(jiān)測具有很強的靈敏性；一些微量的污染物進入環(huán)境后，在人類能直接感受到或能直接檢測出來之前，生物即可作出反應，顯示出某些污染癥狀，可見利用生物監(jiān)測可提早發(fā)現(xiàn)污染，及時控制及防治。</p><p>　　1.2.2.2 在環(huán)境污染中，生物體接觸的不只是一種污染物。而是幾種甚至幾十種混合起來，使其發(fā)生協(xié)同作用，生物監(jiān)測恰能對環(huán)境污染的綜

21、合效應通過群落、個體顯現(xiàn)出來。</p><p>　　1.2.2.3 受儀器的靈活性限制，不能夠對污染物進行連續(xù)性的監(jiān)測，而且取樣相當繁瑣，生物監(jiān)測則都克服了這些局限性[3]。</p><p>　　1.2.2.4 傳統(tǒng)的理化分析只能代表取樣期間的污染狀況，不能準確的反映環(huán)境中各類污染物的長期混合效應；而生活于某區(qū)域內的生物，卻可以把長期的污染效果反映出來[4]。</p><

22、;p>　　1.2.2.5 生物處于生態(tài)系統(tǒng)中，易于富集污染物，通過食物鏈可以把環(huán)境中的微量有毒物質富集起來，當達到該食物鏈頂端時，可將污染物濃度提高達數(shù)萬倍。</p><p>　　1.2.2.6 免去高昂及煩瑣的儀器保養(yǎng)和維修工作費用，卻可以做到大面積的連續(xù)布點研究，因此生物監(jiān)測較理化監(jiān)測費用大大降低。</p><p>　　1.2.2.7 生物監(jiān)測比較多樣化，更具功能性，因為一種生物

23、體可以對不同污染物表現(xiàn)出不同癥狀[5]。</p><p>　　1.2.2.8 理化分析手段難以反映污染物的毒性效應及對生態(tài)系統(tǒng)和生物體的綜合效應，無法準確說明環(huán)境中生物體的受危害程度，難以反映其環(huán)境風險，生物監(jiān)測在自然情況下卻能反映出多種污染物對生物的綜合影響。</p><p>　　因此生物監(jiān)測便于綜合性環(huán)境風險評價，可以更加準確、全面、客觀的評價環(huán)境質量。</p><

24、p>　　1.3 水體有機污染物的生物監(jiān)測</p><p>　　隨著國內外環(huán)境研究人員利用生物體對水體有機污染物進行的大量深入研究，發(fā)現(xiàn)生物及其生存環(huán)境中存在著協(xié)同進化性及統(tǒng)一性關系等，因此生物體對生存環(huán)境污染程度的變化十分敏感。人們可以從監(jiān)測生物的體內器官有機污染物含量、細胞變化情況、生化反應及等得到信息；也可以根據(jù)生態(tài)學的相關指示標準，如群落的異常反應、數(shù)量的變化、優(yōu)勢種的更替演變等對該單位水體的有機污染

25、物的實際毒性和潛在影響進行監(jiān)測，為水體有機物污染的生物監(jiān)測的實踐提供了可靠的理論依據(jù)[6]。根據(jù)以上理論依據(jù)我們可以知道生物監(jiān)測能直接判斷水體中有機污染物的實際毒性和潛在影響，真實反映有機污染物對生物體的危害狀況，在多種有機污染物共同存在的情況下，能綜合準確的反映環(huán)境質量狀況，且能連續(xù)監(jiān)測，通過其不同的反應癥狀指示出多種干擾效應，監(jiān)測靈敏度高，可實現(xiàn)早期預報。而且能監(jiān)測長期作用產生的有機污染物的慢性毒性效果，利用生物監(jiān)測水體有機污染物，

26、克服了理化分析的局限性。</p><p>　　在水體有機污染生物監(jiān)測的研究中，根據(jù)不同的要求和目的，可以采用不同的生物監(jiān)測方法，如對有機污染物的毒性研究可以用生態(tài)毒理學法，某一生態(tài)系統(tǒng)中對受污染指示生物的組織病理學和某有機物的流動遷移分析可以用生物殘毒測試法，對藻類葉綠素a含量的分析、在特定環(huán)境中特定物種體內有機污染物含量的分析等可用PFU法。除了選擇適當?shù)谋O(jiān)測方法外，對指示生物的選擇也很重要，應優(yōu)先選取易于養(yǎng)殖

27、、分布廣泛、有豐富背景資料的生物體。該生物在食物鏈中占有一定的地位，且應是一種重要的水生生態(tài)群的代表，能從周圍環(huán)境中積累有機污染物，而且其體內的有機污染物濃度與環(huán)境中有機污染濃度之間存在相關性關系。資料表明，用于監(jiān)測水體有機污染的指示生物常用有原生動物、底棲動物(如貝類、螺)等其他水生生物。由于有機污染物日益受到人們的關注，所以水體有機污染物的生物監(jiān)測技得到了實際性的進展。近年來人們利用生物體對水體有機污染物的監(jiān)測做了很多的研究，獲得了

28、大量準確可靠的實驗數(shù)據(jù)和經驗。</p><p>　　2. 水體主要有機污染物種類、來源與危害</p><p>　　2.1 水體主要有機污染物種類</p><p>　　自20世紀以來，有機污染物的危害越來越嚴重，而且其結構復雜，種類繁多。有機污染物按人類活動分為工業(yè)環(huán)境污染、城市環(huán)境污染和農業(yè)環(huán)境污染三大類；按環(huán)境要素分大氣污染、土壤污染和水體污染三類；按造成環(huán)境污染

29、的性質來源分化學污染、生物污染和物理污染（放射性污染、噪聲污染等）、固體廢棄物污染和能源污染。</p><p>　　水體主要有機污染物有以下四大類：有機錫化合物、二噁英類、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、三氯乙醛；甲醛、阿特拉津、丙烯腈、丙烯醛、有機氯農藥、有機磷農藥和鄰苯二甲酸酯類；有機質、半揮發(fā)性和揮發(fā)性有機污染物、氯苯類化合物、揮發(fā)性鹵代烴、苯系物；總有機鹵化物、可吸附有機鹵素、硝基苯類、石油類、酚類化合物和苯胺類化合

30、物[7]。有些是毒性極強的三致（致畸、致癌和致突變）物質，尤其以持久性有機污染物最為突出，具有難以降解、流動遷移性強，高毒性、、持久性、生物積累性及不易察覺等特點。如多氯聯(lián)苯、二噁英類和有機氯農藥等，人體攝入微量就可能引起急性或慢性中毒。</p><p>　　2.2 水體有機污染物的來源</p><p>　　2.2.1 工業(yè)排放</p><p>　　來自城鄉(xiāng)食品工業(yè)

31、、印染工業(yè)、塑料制造工業(yè)及石油化工等工業(yè)污水，工業(yè)廢水引起的水體有機污染最為嚴重，它含有機污染物多，成分復雜，不僅在污水水體中不易凈化，而且處理也比較困難。工業(yè)廢水，是工業(yè)污染引起水體污染的最重要的原因。它占工業(yè)排出的污染物的大部分。工業(yè)廢水所含的污染物因工廠種類不同而千差萬別，即使是同類工廠，生產過程不同，其所含有機污染物的質和量也不一樣。工業(yè)除了排出的廢水直接注入水體引起污染外，廢氣和固體廢物也會造成水體有機污染。</p>

32、;<p>　　2.2.2 城市生活排放</p><p>　　隨著人口不斷向城市和工業(yè)區(qū)集中生活，城市生活污染已成為水體有機污染另一項重要污染源，是城市生活垃圾、污水和廢氣所造成的。城市污染源對水體的污染主要是生活污水，它是人們日常生活中產生的各種污水的混合液，其中包括廚房、洗滌房、廁所排出的污水等。世界上僅城市地區(qū)一年排出的工業(yè)和生活廢水就多達500立方公里，而每一滴污水將污染數(shù)倍乃至數(shù)十倍的水體。

33、</p><p>　　2.2.3 農業(yè)徑流排放</p><p>　　我國是農業(yè)生產大國，其用水量比工業(yè)還大，并且不能重復利用，除了噴撒農藥、施肥及光合作用可為植物吸收和吸附外，其余80～90%的灌溉水等通過土壤或排灌渠進入地表水和地下水。由于有機農藥、化肥等日益擴大生產使用，而使用的有機農藥和化肥只有少量附著或被農作物吸收，其余絕大部分殘留在土壤和飄浮在大氣中，通過降雨，經過地表徑流的沖刷

34、攜帶進入河流湖泊和滲入地下水，形成污染，成為典型的面狀有機污染源。是造成天然水體有機污染及水體富營養(yǎng)化作用的主要來源 [8]。</p><p>　　2.3 水體有機污染物的危害</p><p>　　2.3.1對環(huán)境的危害</p><p>　　地球是我們賴以生存的家園，并為我們提供了良好的生活環(huán)境。但是隨著社會經濟的迅速發(fā)展和城市人口的高度集中，水體有機污染物日益嚴重

35、，水環(huán)境遭受了前所未有的破壞，導致生物的減少或滅絕，造成各類環(huán)境資源的價值降低，破壞生態(tài)平衡。如藍藻的爆發(fā)使各種水生生物缺氧而死、水環(huán)境發(fā)出臭味，彌漫整個周邊環(huán)境。威脅到人類對水體資源的可持續(xù)發(fā)展利用和生存發(fā)展環(huán)境。</p><p>　　2.3.2 對水生生物的危害</p><p>　　由于水生生物對有機污染物比較敏感，水體環(huán)境中有機污染物的一些微量變化都能引起生物種群數(shù)量、群落結構的變化

36、、優(yōu)勢種的演變更替等，例如一定區(qū)域水體受有機質污染到一定程度時，耗盡水體溶解氧，產生厭氧作用，使大量魚蝦類缺氧而死，同時藍藻迅速生長繁殖，即畸形繁殖，代替其他優(yōu)勢種群，爆發(fā)水華或赤潮，使水體發(fā)出惡臭，嚴重影響環(huán)境質量。當水體中有機污染物超過一定含量，會導致病菌大量滋生并傳播，會使各種水生生物感染疾病、嚴重的會導致魚染病大量死亡。少量的有機物如有機農藥，含量即使很低，但魚類在長期接觸的情況下，也會引起慢性中毒，表現(xiàn)出麻痹、痙攣失調和游動停

37、滯等病態(tài)，最終攝食致死。</p><p>　　2.3.3 對人類的危害</p><p>　　到目前為止全世界已在水中測定出2221種有機污染物，其中765種存在于自來水中，20種已被確認為致癌物，18種為促癌物，26種為可疑致癌物，56種為誘變物質[9]。水體受污染后水中各種有機污染物質超過一定含量，可危害人體健康，可引慢性、急性中毒和致畸、致癌等長遠危害。這些有機物通過其特有的吸附作用，

38、再通過生物放大和食物鏈的層層關系中對動植物和人類健康造成了嚴重的危害。在水體有機污染物中，以POPs危害最為嚴重，其具有高毒性、持久性、生物積累性和流動性四個特點。POPs在自然界中滯留時間很長，由于POPs不易分解，毒性又極強，經過富集進入生物體，并沿著食物鏈濃縮放大。進入人體后又不易及時察覺，往往要經過多年后才有癥狀，對人類的可持續(xù)發(fā)展和生存繁衍構成重大威脅。其具體癥狀包括致突變性、致畸性、致癌及具有內分泌干擾作用，可以影響到幾代人

39、。1999年，法國、荷蘭、德國發(fā)生的二噁英污染事件，造成家禽飼料被污染，經各種傳播途徑很多畜禽類產品及乳制品含有二噁英，導致歐洲食品行業(yè)經濟大崩潰[10]。1979年，臺灣的米糠油因為被多氯聯(lián)苯污染，上千人食用該食物，致使集體中毒事件。具體癥狀表現(xiàn)為：皮膚毛囊</p><p>　　3.水體有機污染物的污染現(xiàn)狀</p><p>　　水環(huán)境的有機污染是一個全球性的問題，其嚴重程度、性質和危害是

40、隨著工業(yè)的發(fā)展不斷增多和變化。特別是20世紀50年代以來，化學工業(yè)的發(fā)展使人工合成的有機物種類和數(shù)量與日俱增。據(jù)相關資料表明，1880年，人們知道的有機物有112萬種，1910年增加至127萬種，1940年達167萬種，1978年劇增至500萬種，目前已知的有機物種類約為700多萬種，并仍在以每年數(shù)以千計的速率上升。全球合成有機物的總量已達215億t。這些有機物已經或正在通過各種途徑進入水環(huán)境，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的就有10000多種。</p

41、><p><b>　　3.1地表水</b></p><p>　　我國隨著工業(yè)化進程和人們生活水平的不斷進步，我國地表水有機污染物日益嚴重，我國水利部門于1994年對7個流域的14個典型河段進行了有機物污染狀況調查檢測，共檢出197種有機化合物，在上海黃浦江水中檢出700多種有機污染物；在天津引灤水中，曾檢出了200多種有機污染物及揮發(fā)性有機物15種；在第二松花江吉林江段水

42、中測得有機化合物317種；長江干流有40種。經生物論證其中已經確認的“三致”物質有25種、可疑致癌物有24種、助癌物或促癌物有18種、致突變物質有47種。廣東境內部分江段有機污染超過Ⅲ類標準。全國7大重點流域地表水有機污染普遍，主要污染河段均集中在城市河段。長江流域、黃河流域、珠江流域、松花江流域、海河流域、淮河流域、遼河流域、渭河和汾河污染嚴重，主要污染指標為氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量和石油類。我國部分江河、湖泊有機污染狀況見表1

43、[12]。</p><p>　　表3.1-1我國主要江河及湖泊有機污染狀況</p><p>　　Table 3.1-1 Situation of organic contamination in some rivers and lakes of China</p><p><b>　　3.2地下水</b></p><p>

44、;　　2000年國家環(huán)保局環(huán)境公報顯示，地表水中檢出有機污染物的種類和數(shù)目明顯多于地下水，但地下水有機污染物也不容忽視，主要有揮發(fā)性有機物和有機污染物10種[13]。我國44個城市地下水的調查中，有42個城市地下水受到污染，并檢出數(shù)百種有毒有機物。地下水的有機污染物以POPs居多，如在華北地區(qū)地下水中普遍檢出有機氯類污染物，沉積物中多氯有機物濃度與國外部分水體沉積物中的多氯有機物濃度基本相當[14]；洞庭湖底泥中五氯酚含量最高，顯著高于

45、全國用藥區(qū)沉積物中五氯酚含量中位數(shù)462μg/kg的上千倍[15]。我國部分地區(qū)地下水有機污染狀況見表2。</p><p>　　表 3.2-1 我國部分地區(qū)地下水有機污染狀況</p><p>　　Table 3.2-1 Sitatus of organic contamination in some regional groundwater systems of China</p&g

46、t;<p>　　4.水體有機污染物的生物監(jiān)測</p><p>　　4.1生物監(jiān)測的原理</p><p>　　生物監(jiān)測方法的建立是以環(huán)境生物學理論為基礎。根據(jù)監(jiān)測生物系統(tǒng)的結構水平、監(jiān)測指示物及分析技術等，可以將生物監(jiān)測的基本方法大致分為四大類，即生態(tài)學方法、生理學方法、毒理學方法及生物化學成分分析法。生物監(jiān)測指利用群落、種群或生物個體對環(huán)境污染產生的各種反應（如優(yōu)勢種的更替、

47、群落結構變化和個體生物體攝食異常等），通過生物學的方法，從生物學角度對環(huán)境污染狀況進行監(jiān)測和評價的一種技術[23]。又稱“生物測定”法。利用生物對環(huán)境中污染物質的敏感性反應來判斷環(huán)境污染的一種手段。用來補充物理、化學分析方法的不足。如利用敏感植物監(jiān)測水體污染，應用指示生物群落結構、生物測試及細菌學檢驗法等方法，反映水體受污染狀況。</p><p>　　4.2主要的監(jiān)測方法</p><p>

48、　　4.2.1生物指數(shù)法</p><p>　　在特定的生態(tài)系統(tǒng)中，生物的優(yōu)勢群、豐度值及群落、種類結構組成等都隨水體有機污染物濃度程度的變化而變化。生物指數(shù)是利用選定的生物類群或指示生物與水質的相關性系數(shù)，特別是與有機污染物之間的相關性系數(shù)，劃分出不同污染程度的水體，可以直接客觀的反映水體質量[24]。</p><p>　　4.2.2微型生物群落檢測方法</p><p&

49、gt;　　即PFU法，其原理：微型生物群落在水生態(tài)系統(tǒng)都有存在。用PFU浸泡水中，曝露一段時間后，水體中大部分微型生物種類均可富集到PFU內，擠出的水樣能代表該水體中的微型生物群落特征。該方法是應用泡沫塑料塊作為人工基質來收集污染水體中微型生物群落，測定該群落結構、功能和反映效應的各種相關性參數(shù)。通常我們是以微型生物的群落結構和功能來評價水體污染狀況，此方法可將水體的毒性污染和有機污染區(qū)分開來。中科院水生所沈韞芬等研究員把微星生物群落法

50、應用到生物監(jiān)測中，并使衛(wèi)星生物群落法成為我國生物監(jiān)測的一種標準方法口[25]。該方法在野外監(jiān)測技術中適用于很多水體，包括溪流、大江、湖泊、池塘等。</p><p>　　4.2.3生物測試法</p><p>　　生物測試法又稱生物毒性試驗，其是利用生物體受到有機污染物質的毒害作用所產生的各種生理機能變化，測試有機污染狀況的方法，分為流水式生物測試法和靜水式生物測試法[26]，生物測試法主要應

51、用于對水體有機污染源的監(jiān)測。應用此監(jiān)測方法能夠反映很多準確及實用的重要信息，例如有害物質進入水環(huán)境時其毒性能否或發(fā)生如何變法，受到自然生態(tài)系統(tǒng)影響的程度，哪種污染物質的致毒性在何種條件下毒性最強以及對各個生物體的毒性效應對生物體的生活能產生什么綜合效應等。此外，在尋找有機污染源、確定有機污染物排放標準、監(jiān)測廢水處理效果和確定廢水處理要求等方面均有實用價值。</p><p>　　4.2.4種類多樣性指數(shù)法</

52、p><p>　　種類多樣性指數(shù)法是運用數(shù)理統(tǒng)計學方法求得表示生物個體數(shù)量、物種豐富度、優(yōu)勢種、均度值和生物群落的種類等各種綜合性指標，定量反映群落中各種類組成比例變化及生物群落結構(數(shù)量、種類)的信息，用以評價水體環(huán)境質量。</p><p>　　4.2.5細菌學檢驗法</p><p>　　當水體環(huán)境受到有機污染物污染時，細菌大量繁殖。因此，水體的細菌學檢驗，尤其是腸道細

53、菌的檢驗，在生理衛(wèi)生學上具有重要意義。在實際工作中，經常以檢驗細菌總數(shù)，特別是檢驗作為有機污染的指示細菌，來間接判斷水質的衛(wèi)生質量狀況。</p><p>　　4.2.6水生生物法</p><p>　　水生生物法又稱生物殘毒測定法，它是利用生物體含有的污染量來對水體進行監(jiān)測、防治和評價。水體中的有機污染物如多環(huán)芳烴（PAH）、某些二惡英類化合物和多氯聯(lián)苯（PCBs）有時含量較低，利用傳統(tǒng)的理

54、化分析方法難以監(jiān)測，而許多水生生物體常常對這些有機污染物有較強的富集能力。所以根據(jù)有機污染物在生物體內的殘留量可推斷出水體的污染程[27]。</p><p>　　4.2.7污水生物系統(tǒng)法</p><p>　　河流受生活污水污染后形成的特有生物群落體系。受污染后隨流程的延長和自凈過程形成不同的帶(多污帶、中污帶和寡污帶)，各帶河流理化特征和生物群落結構不同。此過程稱為“污水生物系統(tǒng)”。污水生

55、物系統(tǒng)是德國學者科爾克維茨和馬松于20世紀初提出的。其理論基礎是河流受到有機物污染后，在污染源下游的一段流程里，會產生自凈過程，即隨河水污染程度的逐漸減輕，生物種類也發(fā)生變化，在不同的河段出現(xiàn)不同的生物種。據(jù)此，可將河流依次劃為4個帶：多污帶、中污帶、β-中污帶（即甲型、乙型中污帶）和寡污帶，每個帶都有自己的物理、化學和生物學特征。根據(jù)這些特征進行判斷水體質量狀況。</p><p>　　4.2.8硝化細菌測試法[

56、28]</p><p>　　硝化細菌為化能自養(yǎng)細菌，其包括亞硝酸氧化菌和氨氧化菌兩個亞種群。硝化過程由兩個不同而又連續(xù)的階段組成，第一階段，由氨氧化菌將氨氧化為亞硝酸，第二階段，由亞硝酸氧化為硝酸。硝化細菌通常生活在水底底泥中，在自然界的氮循環(huán)中起著決定性作用。鑒于硝化細菌對多種多種有機污染物尤為敏感，固通過測定有機物對硝化細菌硝化作用的影響可以很好地顯示有機物毒性的大小和對自然界中氮循環(huán)功能的作用程度，使這種方

57、法檢測污染物的毒性具有廉價、快速、簡便和定量等特性。</p><p>　　4.2.9發(fā)光細菌毒性檢驗法</p><p>　　發(fā)光細菌試驗是環(huán)境樣品毒性檢測的生物測試技術，已被列入國際標準(IS011348)和德國國家標準(DIN38412)。毒性是一項綜合的生物學參數(shù)，它是衡量污染物對活性生物體所產生的作用，不能以理化分析的方法進行測定，而其他的生物測試方法例如底棲動物實驗、藻類試驗、浮游

58、動物試驗、魚類試驗等則比較復雜，且必須使用高等生物體進行試驗，使得引起眾多的爭議。發(fā)光細菌實驗使用了具有發(fā)光功能的天然微生物，而有機污染毒物則抑制發(fā)光，且毒性越強光抑制作用越明顯，這一方法經研究被給予證實具有簡便和快速的特點，同時很好的準確性、可靠性和靈敏度。而且發(fā)光細菌體沒有危害性。</p><p>　　4.2.10生產力測定法</p><p>　　生產力測定法是指利用測定水生植物中的光

59、合作用能力、葉綠素作用、固氮能力等指標的變化來反映水體的污染狀況。水體被污染物污染后，水生植物這種生產能力則會發(fā)生連續(xù)性改變。此外，水生生物對有機污染物具有放大和累積作用，用理化檢驗法來測定他們體內有機污染物質的分布情況和含量，可表明水環(huán)境中有機污染物的分布、轉移規(guī)律和積累狀況。</p><p>　　4.3不同種類的生物體在水體有機污染物上的監(jiān)測應用</p><p><b>　　

60、4.3.1魚類</b></p><p>　　魚類是水體環(huán)境生物的主力軍，其具有種類繁多，分布廣泛，流動性強等特點，而且它作為水生生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的頂端，對人類的健康產生直接影響。因此，魚類成為了水體污染監(jiān)測中應用最為廣泛的水生動物之一，也是被研究最廣泛的水生生物之一。</p><p>　　Ueno等[29]對黑海沿岸廣泛存在的沙灘胡瓜魚研究發(fā)現(xiàn)，其對有機物質很敏感，可以作為監(jiān)測生

61、物。在對世界上不同水域(圍繞菲律賓群島、塞舌爾、印尼、巴西、孟加拉灣等水域)的金槍魚(金槍魚主要分布在熱帶和氣候溫暖的水域，幾乎遍布全世界各海域)研究發(fā)現(xiàn)，其體內富集多少有機污染物與魚體重量及長度沒有什么明顯的聯(lián)系，而持久性有機污染物，例如HCB，CHLs，DDTs，PCBs在該魚體內的含量與它們生存的水體含有的濃度極為接近(HCH和DDTs的含量與所在水體環(huán)境最為接近)，是用來監(jiān)測持久性有機物在世界水體環(huán)境中分布狀況比較理想的魚類。據(jù)

62、相關資料顯示，有機污染物對幼蟲的基傳因子在生物生理和化學上有很敏感的反映效應，能使其蛋白質的組成成分發(fā)生明顯變化[30]。</p><p>　　近年來的大量研究表明，鯽魚和劍尾魚在淡水有機污染的生物監(jiān)測中應用較為廣泛，鯉魚和斑馬魚也是最具代表性的淡水魚類，此兩種魚也被廣泛應用于水體有機污染的研究[31]。1994年于常榮、何子光等[32]對松花江的嫩江下游、扶余至三岔河口江段和哨口至村江段的8種魚類體內的有機污染

63、物進行測定。發(fā)現(xiàn)了5類33種有機污染物（表3）。研究中發(fā)現(xiàn)鯉魚的EROD酶中的P450lA族對有機物敏感，大多數(shù)有機污染物進生物體后，先經過肝MFOs代謝，由此可見生物代謝酶活性的變化是一種能反應水體環(huán)境化學和物理變化的生物標記物。例如有機污染物多氯聯(lián)苯是對EROD酶分子結構很強的敏感指示物，已經被廣泛應用于生態(tài)影響評價中[33]。硝基芳烴化合物對鯉魚肝臟腺昔三磷酸酶(ATPase)和過氧化氯酶(CA)均有影響，可以利用鯉魚ATPase

64、和CA的變化來檢測水體中的硝基芳烴濃度。</p><p>　　表 4.3.1-1 1994年松花江（嫩江下游、扶余至三岔河口江段和哨口至村江段）8種魚類體內的有機物含量（mg/kg鮮重）及百分比（%）</p><p>　　Table 4.3.1-3 8fish have organic(mg/kg fresh weight) from Songhuajiang(downstream of

65、nengjiang,fuyu to three estuary and shaokou to cunjiang) and it’spercentage(%) of 1994</p><p><b>　　4.3.2浮游生物</b></p><p>　　浮游生物分為浮游動物和浮游植物，兩者的特點均有生物量大，且分布廣泛等，這兩個特點使得其在水體有機物污染監(jiān)測中得到廣泛應用

66、。這里將列舉浮游植物為代表來說明其在水體有機污染物上生物監(jiān)測研究進展。</p><p>　　浮游植物如藻類等是水體生態(tài)系統(tǒng)的初級生產者，在水生生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中起著十分重要的作用。生理機能對污染程度比較敏感，它的種類和數(shù)量受到水體質量的直接或間接影響。例如有機污染物通過各種途徑進入水環(huán)境后，一旦被藻類吸收，就會引起藻類的生理功能和生長代謝的紊亂，藻類的光合作用強度和細胞密度均會發(fā)生變化。細胞色素減少、光合作用被抑

67、制，導致組織壞死、細胞畸變等，甚至使藻類中毒死亡，改變天然環(huán)境中藻類的種類數(shù)量組成[34][35]。且不同藻類對生態(tài)因子的耐受性不同，富營養(yǎng)化指示藻類有來絲藻、藍藻等；耐酸性指示藻類有羽紋藻、短縫藻等。因此，通過分析水生藻類的數(shù)量和種類結構組成,研究其生化、生理反應及毒物積累的特點，可以準確地判斷水體的有機污染物的性質和污染濃度。2007年，李彬、王倩怡等[36]以天津的敬業(yè)湖和海河為研究對象，對以持久性有機污染物DDTs和HCHs為代

68、表的有機污染化合物進行研究，對水體中的浮游藻類數(shù)量和結構組成變化與HCHs和DDTs的含量關系進行了監(jiān)測。監(jiān)測結果表明秋季和春季是浮游植物生長的旺盛的時期并且秋季易于發(fā)生赤潮，敬業(yè)湖水和海河三岔口水體中葉綠素濃度分別在9月初、10月初達</p><p><b>　　4.3.3底棲生物</b></p><p>　　由于POPs難以溶解，受污染的水域經過長期累積，就會沉積

69、到水體底泥中，底棲生物如水生昆蟲類、甲殼動物類和寡毛類等具有生活史長且長期生活在沉積物表層等特點，因此容易受到POPs的影響。當POPs在生物體內累積到一定濃度，使其生理行為和繁衍活動不正常。導致底棲生物的種群數(shù)量、群落結構、水平分布結構等發(fā)生大幅度變化，影響整個生態(tài)系統(tǒng)的平衡。固一些底棲生物可以作為水底持久性有機污染物的指示生物。</p><p>　　聶湘平、藍崇鈺等[37]對珠江廣州段的底棲生物體內的持久性有

70、機污染物研究發(fā)現(xiàn)，多氯聯(lián)苯在水體、沉積物和生物體三者之間存在著顯著的放大和富集作用，以底棲生物中的寡毛類體內的多氯聯(lián)苯含量最高，有很高的濃縮系數(shù)。此寡毛類受多氯聯(lián)苯的毒性影響，其生活習性和生理功能都發(fā)生了異常變化，能直接反映水體受有機物污染狀況。因此，寡毛類被研究人員廣泛應用于生態(tài)毒理學的研究，主要應用于生物有機污染指數(shù)，監(jiān)測有機殺蟲劑等。</p><p><b>　　4.3.4鳥類</b>

71、</p><p>　　以水生生物作為主要食物長期生活在水邊的許多鳥類如家禽、水鳥、海鳥等，數(shù)量巨大、到處存在，非常容易富集有機污染物，且處于食物鏈的頂端。高濃度的有機污染物積累到鳥類體內后會導致內分泌失調，繁殖能力下降，生理機能混亂和生存能力降低等影響，最終致使鳥類種群數(shù)量減少，部分類群和物種瀕于滅絕[38]。因此鳥類是很理想的有機污染監(jiān)測生物。其覓食活動范圍較大，體內能積累大量有機污染物，且易于采樣，是監(jiān)測水環(huán)

72、境有機污染狀況最適宜的生物指示物。1960年，Anderson等[39]研究發(fā)現(xiàn)，造成加利福尼亞州的路易斯安那，褐色鶉鵬、鵬鵬、鴻鵝和其它物種的急劇減少的污染物為DDT，說明鳥類可以作為水體有機污染物的生物監(jiān)測。</p><p>　　李峰、丁長青等[40]對持久性有機污染物對鳥類的研究發(fā)現(xiàn)，持久性有機污染物對環(huán)境的破壞迫使活動性強的鳥類或候鳥改變棲息地及越冬地；使鳥類可棲息范圍減小，持久性有機物對環(huán)境的污染，使鳥

73、類需要花費更多的體力來尋覓食物。因此研究鳥類的棲息范圍、群落數(shù)量和結構、種類數(shù)量等可以直接的反映該地有機污染物狀況。且鳥類作為食物鏈頂端的高級生物，與人類的食物鏈地位相近。可以監(jiān)測鳥類體內的有機物濃度，間接評價這些有機污染物在這些鳥類活動區(qū)域范圍內對人類健康的潛在影響。Thompson等[41]研究發(fā)現(xiàn)，在鳥體組織中，鳥羽可以用作監(jiān)測持久性有機污染物。其具有采樣方便、可長期保存，便于檢測等特點。</p><p>

74、<b>　　4.3.5原生生物</b></p><p>　　凡是有水的地方就有原生生物，它們是組成自然水體環(huán)境的重要生態(tài)類群之一，在海洋、河流、湖泊或池塘邊緣的靜止水面含量特別豐富，也有些底棲在海洋深處或淡水域中央，來源廣泛。這些能行光合作用的浮游原生生物成為其他原生生物的食物來源，是食物鏈底層的生物，具有富集、放大有機污染物的能力。所以對許多有機毒物比其他高等生物更為敏感、直接，作為水環(huán)境

75、食物鏈中能量和物質流動最重要的環(huán)節(jié)，原生生物發(fā)揮了極其重要的作用。它們所形成的復雜的群落結構是水體環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中的完整單元，對于水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡起著極其重要的作用。顯示了整個水生生態(tài)系統(tǒng)功能和結構的諸多特性，其對有機污染物相當敏感，在水體中有機污染物含量的細微變化就能引起原生生物種群結構穩(wěn)定性和各種生理功能的變化。當水體有機污染物超過一定含量或條件不利時，該生物群落數(shù)量就會減少、結構則會趨于簡單。因此被研究人員普遍認為是理想水生生

76、態(tài)系統(tǒng)遭到破壞時的早期警報器[42]。</p><p><b>　　4.3.6其他生物</b></p><p>　　利用小老鼠監(jiān)測水體有機污染物也是一種很好的檢測方法，該方法能比較準確的控制污染量和時間差距，老鼠對有機污染物有很高的富集性。國內外很多研究人員常利用監(jiān)測老鼠的卵母細胞、肝臟、腎、淋巴細胞等的有機污染物含量來直接反映該區(qū)域范圍內的有機污染物濃度。棘皮類動物

77、也是監(jiān)測水體有機污染物一類很好的指示物，在其生活周圍如有機污染物超過一定含量，使其體內的有機污染物含量隨之上升，當富集到一定程度，就會導致行為異常，生存能力下降，使數(shù)量減少。影響整個群落甚至整個水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。海獅和海豹對水體有機污染物也有很強的富集作用，它們可以用作海洋區(qū)域水體有機污染物的生物監(jiān)測，但由于這兩種動物數(shù)量不多，且受海洋污染影響還在不斷銳減。成為許多國家的重點保護對象，因此在實際應用中比較少。</p>

78、<p><b>　　5. 小結及展望</b></p><p><b>　　5.1小結</b></p><p>　　雖然水體有機污染物的生物監(jiān)測已經發(fā)展了幾十年，得到了深入研究。生物監(jiān)測方法是理化分析方法的一個重要補充，生物監(jiān)測具有很強的真實性、靈敏度和綜合性，其最大優(yōu)點就在于它可以長期連續(xù)的進行監(jiān)測，可及時且連續(xù)的反映有機污染物的濃度和

79、毒性，利用生物監(jiān)測水體有機污染物，能直接顯示水生生態(tài)系統(tǒng)的變化，能快速、方便、綜合的反映水體環(huán)境質量，判斷水體中有機污染物的毒性和潛在威脅，是未來評價水體中有機污染物狀況的一個方向。但是單一利用生物監(jiān)測也是不行的，它也有自己的局限性：對測水體特定有機污染物的還沒有統(tǒng)一的生物指示對象，手段和方法沒有標準化，模型化，還比較混亂；其二由于同種生物對不同的有機污染物敏感度不一樣，不同生物對同種有機污染物的敏感度也不一樣，因此我們在選取檢測生物時

80、應該選取那些能比較全面收集信息的生物。其缺乏理化數(shù)據(jù)分析，無法提供全面的信息，我們應該將生物監(jiān)測和理化分析手段相結合，取長補短才能更好的對水體有機污染物進行監(jiān)測和防治。</p><p><b>　　5.2展望</b></p><p>　　水體有機污染物的生物監(jiān)測是無可替代的，其表現(xiàn)了其強大的生命力，利用生物監(jiān)測系統(tǒng)可以建立水體有機污染監(jiān)測的預警系統(tǒng)，在污染源的排放監(jiān)測

81、上有很好的先導作用。為更好的完善生物檢測技術，我們應該加強對生物監(jiān)測的立法管理，建立統(tǒng)一的生物監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，做好數(shù)據(jù)庫的工作是其發(fā)展的必然性。同時我們應該對生物監(jiān)測和理化監(jiān)測的相關性進行研究，綜合利用這些研究手段。</p><p>　　當今監(jiān)測儀器日益精確、科學技術水平日益發(fā)達，生物監(jiān)測手段具有獨到的優(yōu)勢與特點，尤其是分子生物學方面技術的應用，生物體暴露于環(huán)境單一或多種污染物中，生物大分子的變化或反

82、應會更敏感和迅速，且對環(huán)境污染的總體效應較其他方法更加準確、全面。因而今后將進一步向分子化水平發(fā)展，從群體、個體走向器官、組織，并逐步發(fā)展到細胞、分子的水平，宏觀與微觀相結合，比如生借助物體在環(huán)境脅迫下特定酶活的改變、水生生物對環(huán)境毒素的排解、DNA受損等方面的研究，開展水體環(huán)境污染物的風險評價、環(huán)境受損與修復評估等提供更好的服務。</p><p><b>　　[參 考 文 獻]</b>&l

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