第八章 生态监测

第一节生态监测概述第八章生态监测一、生态监测的概念生态监测：运用可比的方法，在时间和空间上对特定区域范围内生态系统或生态系统组合体的类型、结构和功能及其组合要素等进行系统地测定和观察的过程。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。二、生态监测的特点1.综合性协同作用：例如：SO2+NO2SO2+O3综合性：环境中往往多种污染成分同时存在，理化监测只能测定出它们的种类和含量，而生物是接受综合影响，所以生物能反映环境中多种污染成分综合作用的结果。什么是综合性呢？拮抗作用例如：SO2+NH32.长期性（反映既往情况）•环境中污染物的浓度是变化的，理化监测只能反映采样前后环境的情况，而生物由于长期生活在该环境下，它能把采样前几年，甚至几十年的情况都反映出来。例如：树木的年轮3、累积性有些生物能从环境中吸收污染物质,并在体内累积,使其体内的浓度比环境中高很多倍，这种累积作用只有通过生物监测才能反映出来。生物浓缩:生物从环境中吸收污染物质,使其体内的浓度比环境中高很多倍。生物放大:污染物在生物体内的累积随着食物链中营养级的提高而在生物体内逐步增加的现象。4.灵敏性•有些生物对污染物的反映非常敏感，某些情况下，甚至用精密仪器都不能测出的某些微量污染物对生物确有严重危害，通过生物监测就可以清楚地反映出来。例1：0.29微克/升的马拉硫磷在48h内可以使隆腺蚤死亡。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。5、复杂性外界各种因子容易影响生态监测结果。生态监测在时间和空间上的巨大变异性，以及自然界中许多自然灾害如洪水、干旱和火灾等所产生的干扰作用很大。生物生长发育、生理代谢状况等都会干扰生态监测的结果。三、生态监测的类型（一）宏观生态监测（二）微观生态监测◆干扰性生态监测◆污染性生态监测◆治理性生态监测第八章生态监测第二节大气污染的生态监测一、污染症状监测法1．二氧化硫（SO2）初始典型症状为：微微失去膨压，失去原来光泽，出现呈暗绿色的水渍状斑点，叶面微微有水渗出并起皱。阔叶植物：典型急性中毒症状是叶脉间有不规则的坏死斑，伤害严重时，点斑发展成为条状、块斑，坏死组织和健康组织之间一般界限明显。单子叶植物：在平行叶脉之间出现斑点状或条状的坏死区。针叶植物：受二氧化硫伤害首先从针叶尖端开始，逐渐向下发展，呈红棕色或褐色。•受害严重的叶子会萎焉下垂卷缩，最后因失水干枯而脱落。☆几种主要污染气体的污染症状2．氟化物•典型症状是叶尖和叶缘坏死，伤区和非伤区之间常有一红色或深褐色界线。氟污染容易危害正在伸展中的幼嫩叶子，因而出现枝梢顶端枯死现象。3．光化学烟雾光化学烟雾：指氮氧化物和碳氢化合物(HC)在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种浅兰色烟雾。（1）臭氧（O3）典型症状：叶片上散布细密点状斑，几乎是均匀地分布在整个叶片上，并且其形状、大小也比较规则、一致，颜色呈银灰色或褐色，这种斑点随着叶龄的增长逐渐脱色，变成黄褐色或白色。这些斑点还会连成一片，变成大片的块斑（blotch），致使叶片褪绿或脱落。点斑通常是急性伤害的一个标志。（2）过氧酰基硝酸酯（PAN）PAN诱发的早期症状是在叶背面出现水渍状或亮斑。随着伤害的加剧，气孔附近的海绵叶肉细胞崩溃并为气窝（airpocket）取代。结果使受害叶片的叶背面呈银灰色，两三天后变为褐色。（3）氮氧化物（NOx）NO2危害植物的症状特点是叶脉之间和近叶缘处的组织显示不规则的白色或棕色的解体损伤。（4）乙烯•作用：“偏上生长”，即叶片下垂，落叶、落花、落果，茎变粗，节间变短，顶端优势消失，须卷曲，侧枝丛生等。危害：使些植物如石竹、紫花苜蓿、夹竹桃等正在开放的花朵发生闭花现象。（5）氨（NH3）•大多为脉间点状或块状伤斑。中龄叶片似乎对NH3最为敏感，整个叶片会因受NH3的伤害而变成暗绿色，然后变成褐色或黑色。伤斑与正常组织之间界限明显。（6）氯气（C12）•伤害大多为脉间点状或块状伤斑，与正常组织之间界限模糊，或有过渡带。1.对污染物反应比较敏感2.症状明显、典型3.是当地常见种，分布广4.生长期长，能不断地萌发新叶※指示植物应具备的条件：二、指示植物监测法二、指示植物监测法★几种主要污染气体常用的指示植物1．监测SO2的指示植物监测二氧化硫的植物：一年生早熟禾、芥菜、堇菜、百日草、欧洲蕨、苹果树、颤杨、美国白蜡树、欧洲白桦、紫花苜蓿、大麦、荞麦、南瓜、美洲五针松、加拿大短叶松、挪威云杉，以及苔藓和地衣等。苹果树百日草紫花苜蓿大麦2．监测HF的指示生物•最敏感的植物是唐菖蒲；•此外，金荞麦、梅、葡萄、玉簪、玉米、烟草、苹果、郁金香、金钱草、山桃、榆叶梅、紫荆、杏、落叶杜鹃、梓树、北美黄杉、美洲云杉、美国黄松、小苍兰、欧洲赤松、挪威云杉等都能作为监测HF的指示生物。唐菖蒲金荞麦葡萄玉簪郁金香3．监测O3的指示生物美国白蜡、菜豆、黄瓜、葡萄、牵牛花、洋葱、松树、马铃薯、菠菜、烟草。黄花烟草牵牛花4．监测PAN的指示生物矮牵牛、瑞士甜菜、菜豆、繁缕、蕃茄、长叶莴苣、芹菜、燕麦、芥菜、大丽花以及一年生早熟禾等。矮牵牛大丽花芥菜菜豆5．监测C2H4的指示生物•乙烯的指示植物以洋玉兰最为有名。其它有芝麻、番茄、香石竹、棉花、兰花、麝香、石竹、茄子、辣椒、向日葵、蓖麻、四季海棠、含羞草、银边翠、玫瑰、香豌豆、黄瓜、万寿菊、大叶黄杨、瓜子黄杨、楝树、刺槐、臭椿、合欢、玉兰、皂荚树等。洋玉兰(广玉兰)刺槐香石竹（康乃馨）芝麻6.监测NH3的指示植物向日葵、悬铃木、枫杨、女贞、紫藤、杨树、虎杖、杜仲、珊瑚树、薄壳核桃、木芙蓉、楝树、棉花、芥菜、刺槐等。向日葵枫杨杨树7.监测C12的指示植物•芝麻、荞麦、向日葵、萝卜、大马蓼、藜、万寿菊、大白菜、菠菜、韭菜、葱、番茄、菜豆、冬瓜、繁缕、大麦、曼陀罗、百日草、蔷薇、郁金香、海棠、桃树、雪松、池柏、水杉、薄壳核桃、木棉、樟子松、紫椴、赤扬、复叶槭、落叶松、火炬松、油松、枫杨等。野荞麦万寿菊曼陀罗8.监测NO2的指示植物悬铃木向日葵番茄秋海棠烟草秋海棠★利用指示植物监测大气污染的方法1.在工厂周围栽培各种敏感性不同的植物2.植物群落监测法3.利用指示植物定点监测报警4.利用简易植物监测装置监测空气污染第八章生态监测第三节水污染的生态监测1.指示生物法指示生物：指对环境中的某些物质（包括污染物，O2，CO2等特殊物质）能够产生各种反应信息的生物。2.群落和生态系统层次的生态监测法•把受有机污染的河流从排污口至下游划分成一系列在污染程度上逐渐下降的连续带，即多污带、中污带（又分为—中污带和—中污带）和寡污带，这一系列的带称为污水生物系统。(1)污水生物系统法一、水污染的生物群落监测与生物学评价多污带：为严重污染的水体，指示生物有：水细菌、颤蚓类和摇蚊虫类等。中污带—中污带：颤藻类、轮虫、天蓝喇叭虫等。—中污带：水溞、某些原生动物寡污带：水螅、甲壳类、田螺、昆虫幼虫等需氧型生物。常见污水生物系统的指示生物颤蚓颤藻水溞水螅(2)PFU法利用泡沫塑料块做为人工基质，采集水体中的微型生物，并以微型生物在PFU上的群集速度对水体进行监测和评价的方法。(3)生物指数法贝克(Beck)指数BI=2nA+nB生物指数水质状况＞30清洁河段29～15较清洁河段14～6较不清洁河段5～0极不清洁河段BI——生物指数nA——不耐污的种类数nB——为耐污的种类数硅藻生物指数10022CBACBAII≤0重污染I：0～100中度污染I：100～150轻度污染I＞150基本无污染A：不耐污的硅藻种类B：对有机污染无所谓的种类C：仅在污染区独有的种类数Goodnight生物指数%100底栖动物总个体数颤蚓类个体数生物指数指数＞80%严重污染指数＜60%水质情况良好指数60%－80%中等污染马加利夫（Margalef）多样性指数NSdln1d＜3严重污染3＜d＜4中度污染4＜d＜5轻度污染d＞5清洁（4）生物多样性指数香农一威纳（Shannon—Wiener）多样性指数siNniNniH12)/(log)/(H为0时，没有生物为严重污染H为0～1时，水体受到重污染H为1～2时，中等污染H为2～3时，为轻污染H大于3时，水体比较清洁。Simposon指数（1949）（又称组合型多祥性指数）SininiNNd1)1()1(d＜2重污染d=2～3中污染d=3～6轻污染＞6清洁二、污水生物处理系统的生物监测与评价1．丝状细菌的优势生长2．轮虫的出现3．固着性纤毛虫的出现4．游泳型纤毛虫的大量繁殖P2097题