环境生物学--第八章.doc

第四篇 生物监测与生物治理 第八章 生物对受损环境的监测 第一节 生物监测概述 一、生物监测的基本概念 二、监测生物的选择 三、生物预警和监测环境变化的机理 第二节 生物对污染环境的监测与指示 一、形态结构监测 二、生理生化监测 三、生物体内污染物及其代谢产物监测 四、遗传毒理监测 五、分子标记 六、生物群落监测法 第三节 环境预警与生物监测 一、环境预警的概念和意义 二、生物监测在环境预警中的应用 三、生态监测 思考题 推荐读物 第四篇 生物监测与生物治理 第八章 生物对受损环境的监测 生物与环境是一个有机互动的整体．当环境发生变化时，生物也将进行调整使之与环境保持协调和一致，当环境受损时，生物自然也将在其生命活动中产生异常反应。在一定条件下，这种反应与受损环境的性质特征、产生强度，甚至作用时间都呈高度的相关性。这样，就可以利用生物的这些反应来指示环境的变化。生物对受损环境产生的响应，可以发生在生物系统的基因、细胞、组织、器官、个体、种群、群落、生态系统等各层次。利用这些不同层次的生物学属性的变化，就可以对各种不同类型的污染环境和退化环境进行监测和预警。 第一节 生物监测概述 一、生物监测的基本概念 生物监测(biological monitoring)是利用生物分子、细胞、组织、器官、个体、种群和群落及生态系统等层次上的变化对人为胁迫的生物学响应反应来阐明环境状况。即用生物作指标对环境质量变化进行指示，从生物学的角度对环境质量变化进行监测，为环境质量的评价提供依据。 利用生物对环境进行监测和预警早在古代就已被人们所认识，历史上很早就有利用金丝雀、老鼠来监测地下矿区瓦斯含量的记载，但生物监测真正受到人们重视并被广泛用于环境监测领域，却是在20世纪初。工业革命以来，人类生活方式的改变和工农业生产的迅速发展，深刻地影响着环境的变化。人类活动所导致的环境污染及对自然资源的不合理利用所引发的生态破坏，已成为人类面临的严峻挑战。为此，人们迫切需要能够对环境质量状况及其变化的即时信息进行准确测量，为环境管理和环境建设提供依据的环境监测方法。 借助于各种先进检测仪器和分析手段的理化监测方法，虽然能精确测定环境污染物的瞬时浓度，但不能反映各种污染物混合作用于生物系统的长期影响。人为胁迫导致的受损环境中，各种污染物同时存在，并共同作用于生物系统。不同污染物之间或发生协同作用，或发生拮抗作用，不考虑污染物、环境因素与生物的综台作用，就不能真正反映环境质量的变化和生活在其中的生物状况，不能真正保护自然生态系统的健康运行。而利用生物指标对环境质量变化进行监测，由于生物接受的是各种环境因子与污染物综合作用，因而反映的是各种影响因子对生物综合作用的结果，是对整个环境的生物学损伤后果的监测与评价。与理化监测方法相互补充，就能够帮助人们即时获取有关环境质量状况及其变化的综合信息，为环境控制管理提供依据。因此，生物监测在环境监测领域的研究应用，受到了人们的极大关注。 目前生物监测已经从传统的生物种类、数量和行为的描述发展到现代化验室自动分析，从单纯的生态学方法扩展到与生理生化、毒理学和生物体残留量分析等领域相结合的研究。在美国、日本、加拿大等许多国家的环境保护部门，已将一些生物学监测方法列人了国家的环境管理目标，我国国家环境保护局也分别在1986年颁布了《生物监测技术规范》(水环境部分)，1993年编写出版了《大气污染生物监测方法》。生物监测已成为了解和评价环境质量状况不可或缺的环境监测方发之一。 二、监测生物的选择 生物的种类繁多，由于生物在长期进化过程中形成的胁迫适应机制的多样性及遗传差异，不同生物对人为胁迫作用下，受损环境影响的反应是不一样的。如唐菖蒲的敏感品种白雪公主暴露在10×10-9的氟化氢中20 h便出现明显的受害症状，而泡桐吸氟量高达1．06×10-5却没有受害症状出现。可见，并非任何一种生物都适用于对环境质量的监测。 监测生物的选择应遵循以下原则： (1)选择对人为胁迫敏感并具有特异性反应的生物 监测生物的敏感性直接决定了生物监测方法的灵敏度。监测生物对人为胁迫的生物反应应具有特异性，即对特定胁迫具有特殊的敏感性或抗性，而对其他胁迫反应不敏感。同时，这种生物反应应能及时灵敏地通过一些测试手段如形态解剖技术、生理生化技术、生态技术等进行测定，以反映较低水平的环境受损，提供环境质量的现时信息。 (2)选择遗传稳定、对人为胁迫反应个体差异小、发育正常的健康生物 遗传稳定的监测生物，能够保证监测结果的重复性，是生物监测方法标准化必须具备的条件。同时，监测生物还必须生长发育良好、干扰症状少。如以植物监测大气污染时，所选择的监测植物个体应发育正常、健壮，叶片无斑痕，植