土壤污染物生物监测1

土壤污染物生物监测主讲人：陈强培成员：尚志、冼宪恒、王建华、赵国保主要内容背景生物监测的方法及其运用展望背景介绍土壤的定义：位于地球陆地的、具有肥力的、能够生长植物的疏松表层。土壤是人类赖以生存与发展的重要资源与生态环境条件，是在地球演化、特别是地表圈层系统形成的历史过程中，继原始岩石圈、大气圈、水圈、生物圈之后，最后出现和形成的独立自然全层。我国土壤现状近半个世纪以来,我国土壤质量一直在下降,土壤污染日益严重,农业生产中使用的农药、化肥,城市周边工业等的有机物污染,集中在城市周边、工矿区、交通线附近的重金属污染,已使土地不堪重负。土壤污染具有隐蔽性、滞后性、区域性、不可逆性、累积性和难恢复性等特点。这些特性使其对人类的危害可能是灾难性的,对于中国实现可持续发展和国家生态安全已构成严重威胁,因此,有必要加强土壤环境污染的监测。生物监测的优点(1)生物监测表明外源性化学物质影响生物物种或生物调控过程的细微变化,而这些变化可能为常规分析所错过;(2)在环境中,生物接触的污染物不止一种,而几种污染物混合起来,有可能发生协同作用,使危害程度加剧,生物监测能较好地反映出环境污染对生物产生的综合效应;(3)生物监测具有灵敏性,一些低浓度甚至是痕量的污染物进入环境后,在能直接检测或人类直接感受到以前,生物即可迅速作出反应,显示出可见症状。因此,可以在早期发现污染,及时预报;生物监测的优点(4)对于那些剂量小、长期作用产生的慢性毒性效应,用理化方法很难进行测定,而生物监测却可以做到;(5)生物监测克服了理化监测的局限性和连续取样的繁琐性;(6)价格低廉;(7)不需要烦琐的保养及维修仪器等工作;(8)可以大面积布点,甚至边远地区也能实行。生物监测的定义生物监测是指利用生物的组分、个体、种群或群落对环境污染或环境变化所产生的反应,从生物学的角度,为环境质量的监测和评价提供依据。生物监测植物监测动物监测微生物监测植物监测及其运用利用土壤污染的指示植物进行监测,土壤受到污染后,污染物对植物产生各种反应“信号”,主要是:产生可见症状,如叶片上出现伤斑;生理代谢异常,如蒸腾率降低、呼吸作用加强,生长发育受抑;植物成分发生变化,由于吸收污染物质,使植物体中的某些成分相对于正常情况下发生改变。植物监测及其运用(1)根据植物形态异常变化判定土壤污染。研究发现,当土壤中Cu过量时,婴粟植株矮化;Ni过量时,白头翁的花瓣变为无色;植物监测及其运用(2)根据植物生态习性判定土壤污染。研究证实,有些植物具有超量积累重金属能力,通常分布于重金属过量土壤中,此生态习性可资判断土壤重金属污染与否。早熟禾、裸柱菊、北美独行菜能在Cu污染土壤上生存;植物监测及其运用(3)根据植物体内污染物含量判定土壤污染。如祝栋林等报道了苔藓对Pb有很强的富集能力,其体内的重金属浓度随土壤浓度的增大而增大动物监测及其运用土壤动物在土壤有机质分解、养分循环、改善土壤结构、影响健康和植物演替中具有重要的作用。由于土壤动物的主要种类与生态系统不同方面的信息相互联系,因此土壤动物可以作为土壤污染的生态指标。微生物监测及其运用主要是通过监测土壤中微生物群落的变化来反映土壤受到污染的状况。通过对土壤中异养菌(主要是细菌、放线菌和霉菌)的分离和计数,观察和了解受测土壤中微生物群系的结构和数量的改变,从而评价土壤被污染的状况及程度。(1)根据微生物种群结构的变化判定土壤污染。邓晓等研究表明草甘膦在5种不同浓度下对土壤微生物的种群数量具有一定的抑制作用,并随药剂浓度的升高抑制作用逐渐增强。微生物监测及其运用(2)根据微生物功能的变化判定土壤污染。朱南文等报道甲胺磷对脱氢酶和3种磷酸酶的活性均有不同程度的抑制,其抑制强度和作用时间随浓度升高而加剧和延长;土壤污染生物监测的展望尽管有多种不足,但随着环境科学的发展,生物监测的重要性必定会显现出来,并与理化监测并驾齐驱,相互配合,使之更全面,更真实地对环境污染作出评价。同时,生物监测可指导农业生产及环境变化研究,促进我国社会经济和生态环境的可持续发展。今后,有关建立标准化的监测方法,寻找分布广、对污染反应灵敏的指示生物,掌握污染因子间的相互作用对植物、动物和微生物应激反应的影响等方面的研究有待加强。