污染生态学的方法

污染生态学研究的方法•污染生态学的综合方法是指对原地观测或受控实验的大量资料和数据进行综合归纳和分析，表达各组变量之间存在的种种相互关系，反映客观生态规律性的技术。1.资料的归纳和分析：污染生态现象观测数据和资料，涉及的学科多、因素及变量多，属性不同、量纲不同、尺度不同，为了便于归纳分析，首先要对数据进行适当的处理，包括：数据类型的的转化，或一致化；对不同量纲数据进行数值转换（对数、倒数、概率等），合理体现各类数据间的数量关系，使其具有一定的分布形式（如正态分布）或一定的数据结构（如线性结构），也可进行数据的标准化或中心化（绝对值转化为相对值），使变量的取值在0-1之间，从而获得数据的几何意义，能在一定维数的坐标上定位和进行运算。污染生态学研究的方法2.污染生态学的数值分类和排序：A.数值分类：是近几年来发展起来的对污染群落和环境进行客观分类及区分种内污染生态类型的方法技术。分类对象单元是受污染植被的抽样（样方或样地），样方大小、数量和进行物种的数量特征（属性）的计测，都有规范化的方法，获得原始数据经过处理建立原始数据矩阵，再计算样方两两之间的相似系数或相异系数，列出相似系数矩阵，最后按一定程序进行样方的聚类或划分，得出表征同质污染群落的树状图和划分或聚类的分类结果。特点：原地调查抽样，数据处理和计算分类规范，客观性较强，可重复检验，能运用计算机加快运算速度。污染生态学研究的方法通过上述规范后的数据，可用来构建数据矩阵，应用多元分析方法，进一步对数据鸽子作用的大小、相互作用的关系进行辨识。这些方法包括：统计相关分析、主成分分析、综合结构模型、系统层次分析等。污染生态学研究的方法B.排序技术是确定污染因子（环境因子）、种群和群落三者存在复杂关系，并将其加以概括抽象的方法。分为：直接梯度分析和间接梯度分析。直接梯度分析是依据两个或多个污染因子的梯度坐标系统来排列受影响物种或群落属性。间接梯度分析是按受影响物种或群落属性的相似性或相关性的测定而导出抽象轴（物种或群落梯度坐标系统），进而确定种群或群落状态的变化与污染因子（环境）的关系。污染生态学研究的方法3.污染生态学的数学模型与仿真种群或群落系统行为的时态变化的数据概括，统称为污染生态系统的动态数学模型。数学模型要进行验证，确定其真实性后，才能成为一项有用的工具，进行试验仿真，其计算过程要借助于计算机实现。常用于一些突发性环境污染事件对生态系统造成的干扰和破坏程度的预测。污染生态学研究的方法•污染生态学研究方法的内容体系〔受污染生物系统←→受污染环境系统〕↓↓野外观测→生态环境样品→生态环境样品→实验数据的综合研究技术采集技术实验室技术分析技术↓↓↓↓自然环境观测技术土壤样品采集技术植物样品分析技术数据整理与方差分析小气候观测技术水样品采集技术动物样品分析技术相关回归分析技术生物环境观测技术大气样品采集技术微生物样品分析技术主成份分析野外实验设计技术生物样品采集技术环境样品分析技术数值分析与排序数学建模技术污染生态学研究的方法•根据污染生态学研究的对象特点，具体方法和技术有：环境因子的野外观测方法与技术植物实验观测方法与技术动物实验观测方法与技术微生物实验观测方法与技术污染生态系统方法与技术污染环境实验观测方法与技术分子生态实验方法与技术化学生态实验方法与技术景观生态研究方法与3S技术污染生态研究的现代仪器分析技术污染生态学研究的方法•污染生态环境监测方法与技术工作程序：现场调查→实验方案设计→样品采集→运送保管→分析测试→数据处理→综合评价→结论与建议﹠污染样品的野外采集技术大气水体土壤植物动物样品制备与预处理污染生态学研究的方法﹠常用实验分析方法1、化学分析法：重量分析法，对象有水样中的悬浮固体、残渣、油类等。大气中的总悬浮颗粒、降尘量、烟尘、生产性粉尘等容量分析法（中和法、氧化还原滴定法、络合滴定法、沉淀滴定法），对象有硫化物、苯酚、化学需氧量、溶解氧、铬、铜、二氧化硫、硫化氢等Clˉ、Ag﹢等污染生态学研究的方法2.光谱分析法1）分光光度法：对象砷、铬、铅、锌、铜、硒、氰化物、氟化物、二氧化硫、氮氧化物、酚、油类等2）原子吸收分光光度法：土壤中的镉、铅、锌、铜、铁和锰3）荧光分析法：常用的方法有3类：原子荧光光谱法、分子荧光光谱法、X射线荧光光谱法。对象铝、硼、钙、镁、锶、镉、铅、锌、铜、铁、CNˉ、Fˉ等污染生态学研究的方法3.色谱分析法：∷气相色谱法：对象水中笨系物、挥发性卤代物、氯苯类、六六六、DDT、有机磷农药、三氯乙醛、硝基苯类、有机酸、脂肪酸、金属离子、有机金属化合物等∷高效液相色谱法：对象多环芳烃、农药、真菌霉素等∷离子色谱法：环境样品中的各种阴阳离子和有机化合物，确定化合物的价态和存在形态污染生态学研究的方法4.酶学分析法：过氧化物酶活性及活性抑制的测定污染生态学实（试）验设计方法•科学研究的正确结论与实验设计密切相关。污染生态学实验设计是污染生态学研究的首要与重要环节。实验设计的科学性、正确性与否直接影响实验结果的代表性、可信度和准确性。污染生态学实（试）验设计方法•污染生态学实验根据污染因子的多少和实验目标的不同通常分为单因子实验、多因子实验和综合性实验。⊕单因子实验：是指在实验全过程中只变更、比较一个实验因子（factor）的不同水平（level），其他作为实验条件的因子均严格控制一致。污染生态学实（试）验设计方法⊕多因子实验：是指在同一实验方案中有两个或两个以上的实验因子，各个因子均分为不同的水平。其他实验条件则严格控制一致。各因子不同水平的组合称为处理组合（treatmentcombination）。处理组合数是各供试因子水平数的乘积，这类实验的目的在于明确各因子的相对重要性和因子间的相互作用。实际上污染环境中的生物是受多种污染物的综合作用，多因子实验有利于探究并明确对生物生长发育有关的污染效应及其污染物之间的相互作用。污染生态学实（试）验设计方法⊕综合性实验：是多因子实验的一种，与多因子实验不同的是综合性实验中的各因子不构成平衡的处理组合，而是将若干因子的某些水平结合在一起形成少数几个处理组合。其目的在于探讨一系列供试因子某些组合的综合作用。污染生态学实（试）验设计方法•实验设计的基本原则◆重复原则（replication）：实验中同一处理设置的不同小区数，称为重复次数。作用是估计实验误差和降低实验误差。数理统计学证明，误差大小与重复次数的平方根成反比。污染生态学实（试）验设计方法◆随机原则（randomassortment）：随机排列是指一个区组中每个处理都有同等的机会设置在任何一个实验小区上，以避免主观因素的干扰。随机排列方法有：抽签法、计算机产生的随机数字法、随机数表法等。污染生态学试（实）验设计方法◆局部控制原则：局部控制是指在野外试验时尽量选择局部环境条件相对一致若干地段，再在其内设置成套处理。在这样的地段进行试验环境条件容易控制一致，这是降低误差的重要手段之一。污染生态学实（试）验设计方法实验设计方法：1.顺序排列的实验设计（对比法设计）2.随机排列的实验设计（完全随机设计、随机区组设计、拉丁方设计、裂区设计）3.正交设计参考书目：﹡明道续主编.生物统计附试验设计.中国农业出版社，2003，283～318﹡盖钧镒主编.试验统计方法.中国农业出版社，2000，1～33