水域环境监测与评价

水域环境监测与评价MonitoringandAssessmentofAquaticEnvironment前言一、课程性质、地位和任务水域环境监测与评价是通过对影响水域环境质量因素的代表值的测定，确定水域环境质量（或污染程度）及其变化趋势的科学。交叉学科：水域污染对淡水生态系统群落结构、功能的整体效应及其原理、水域污染的生态监测与评价、水生态毒理学、水污染的生物控制与利用途径等。基本目标：及时、准确、全面的反映水域环境质量现状及发展趋势，为水域环境规划、水域环境评价、水域环境治理和水域环境科学研究提供可靠的依据。二、教学要求（一）理论知识方面1．重点内容（1）水环境调查、布点和采样、监测方法选择和方案实施（2）生物监测的基本原理、方法、技术和应用（3）环境监测与评价新方法、新技术2．基础内容（1）水域环境监测和评价的基本概念及其特点（2）常规生物理化指标监测的原理与方法(二)实验技能方面1．重点技术（1）常规水样理化指标的测定与分析（2）水域环境指示生物的监测，包括生物鉴别、各种指数的确定等2．一般技术（1）水样和水生生物采集、保存与处理（2）水质分析仪的使用（二）实验部分（8学时）水域基本环境要素调查水样的采集与处理技术水样常规物理、化学指标测定水质分析仪的使用浮游生物和大型底栖动物采集与分析三、教学参考书目及网站1．黄玉瑶编著，内陆水域污染生态学，北京：科学出版社，2001。2．陈玲、赵建夫主编，环境监测，北京:化学工业出版社，2004。3．沈韫芬等编著，微型生物监测新技术，北京：中国建筑工业出版社，1990。第一章绪论1.1内陆水域概况1.2水域污染的概念、污染物来源及影响1.3水域环境监测与评价的定义、目的及对象1.4水域环境监测与评价的发展概况1.5水域环境监测与评价特点和监测技术概述1.6水域环境标准第一节内陆水域概况1．内陆水域是国家重要的自然资源内陆水域是指河流、湖泊、水库、池塘等水体地球上的水大部分分布在海洋，仅有2.8％分布在陆地仅有约占总水量0.03％的水分布在河流、湖泊、水库、池塘等内陆水域饮用水源农业灌溉工业生产水产养殖内陆水体主要用途航运交通水力发电游乐健身调节气候2．我国内陆水域概况我国大小河川总长约达42×104km，流域面积在1000km2以上的河流有1500多条面积在1km2以上的天然湖泊有2600余个，总面积约为71230km2左右，其中大部分为浅水型湖泊。咸水湖大约占我国湖泊总数的一半我国是贫水国家：我国淡水资源总量虽达2.8×1012m3，在世界各国排名第六位；但人均占有水量只有约2000m3，不及世界人均占有量的1／4，排名第88位降水量年际变化大，洪涝、干旱频繁发生水资源特点水量地区分布不匀，约占国土面积47％的西北部地区，农业每年缺水300×108m3，8000万农村人口饮水困难。现约有300多个城市缺水。水污染加剧，生态环境恶化水资源浪费严重东湖蓝藻太湖蓝藻水华滇池蓝藻水华周边的自来水厂大部分已经关闭，损失惨重，剩下的一些水厂其源水的安全状况也令人堪忧。洞庭湖和鄱阳湖局部水域的蓝藻水华2013年云南洱海的蓝藻水华卫星遥感图云南洱海蓝藻水华的演变趋势，水华发生日益频繁。世界各地的蓝藻水华蓝藻水华的主要危害----生物毒素毒素类别Toxicgroup毒性或刺激效应Toxicorirritanteffect产毒蓝藻属名Producerofcyanobacteriagenera环肽Cyclicpeptides微囊藻毒素Microcystins肝毒性Hepatotoxic鱼腥藻Anabaena,项圈藻Anabaenopsis,隐球藻Aphanocapsa,陆生软管藻Hapalosiphon,微囊藻Microcystis,念珠藻Nostoc,颤藻Oscillatoria节球藻毒素Nodularins肝毒性Hepatotoxic节球藻（主要在咸淡水）Nodularin(mainlybrackishwater)生物碱Alkaloids神经毒性生物碱Neurotoxicalkaloids类毒素-aAnatoxin-a神经毒性Neurotoxic鱼腥藻Anabaena,束丝藻Aphanizomenon,颤藻Oscillatoria拟类毒素-a(s)Anatoxin-a(s)神经毒性Neurotoxic鱼腥藻Anabaena,颤藻Oscillatoria石房蛤毒素Saxitoxins神经毒性Neurotoxic鱼腥藻Anabaena,束丝藻Aphanizomenon,拟柱胞藻Clindrospermopsis,鞘丝藻Lyngbya细胞毒性的生物碱Cytotoxicalkaloids筒胞藻毒素Cylindrospermopsin细胞毒性Cytotoxic,肝毒性hepatotoxic,神经毒性neurototoxic,遗传毒性genotoxic鱼腥藻Anabaena,束丝藻Aphanizomenon,拟柱胞藻Clindrospermopsis,Umezakia皮炎毒性生物碱Dermatotoxicalkaloids海洋蓝藻Marinecyanobacteria海兔毒素Aplysiatoxin皮炎毒性Dermatotoxic鞘丝藻Lyngbya,裂须藻Schizothrix,颤藻Oscillatoria皮炎毒性Dermatotoxic鞘丝藻Lyngbya,裂须藻Schizothrix,颤藻Oscillatoria鞘丝藻毒素Lyngbyatoxin-a皮炎毒性Dermatotoxic,口腔和肠胃发炎oralandgastrointestinalinflammation鞘丝藻Lyngbya脂多糖内毒素Lipopolysaccharides(LPS)具有刺激任何暴露组织的可能Potentiallyirritatesanyexposedtissue所有All试剂AgentLD50(μgkg-1)分子量Molecularweight来源Source肉毒菌毒素BotulinumToxin0.001150,000细菌Bacterium志贺毒素ShigaToxin0.00255,000细菌Bacterium破伤风毒素TetanusToxin0.002150,000细菌Bacterium相思子豆毒素Abrin0.0465,000植物（相思豆）Plant(RosaryPea)白喉毒素DiphtheriaToxin0.1062,000细菌Bacterium刺尾鱼毒素Maitotoxin0.103,400海洋鞭毛类MarineDinoflagellate岩沙海葵毒素Palytoxin0.152,700海洋软珊瑚MarineSoftCoral雪卡毒素Ciguatoxin0.401,000鱼/海洋双鞭毛类Fish/MarineDinoflagellate组织毒素Textilotoxin0.6080,000毒蛇ElapidSnake产气荚膜梭菌毒素Clostridiumperfringenstoxins0.1-5.035,000-40,000细菌Bacterium哥伦比亚箭毒蛙毒素Batrachotoxin2.0539箭毒蛙Arrow-PoisonFrog篦麻毒素Ricin3.064,000植物（蓖麻子）Plant(CastorBean)海蜗牛毒素-Conotoxin5.01,500海蜗牛ConeSnail泰攀蛇毒素Taipoxin5.046,000毒蛇ElapidSnake河豚毒素Tetrodotoxin8.0319河豚PufferFish蝎毒素-Tityustoxin9.08,000蝎子Scorpion石房蛤毒素Saxitoxin10.0(吸入Inhal,2.0)299海洋双鞭毛类MarineDinoflagellateVX神经毒剂VX15.0267化学毒剂ChemicalAgent葡萄球菌肠毒素Ｂ(Rhesus/Aerosol)SEB(Rhesus/Aerosol)27.0(半数有效剂量ED50~pg)28,494细菌Bacterium拟类毒素-A(s)Anatoxin-A(s)50.0500蓝藻Blue-GreenAlga微囊藻毒素-LRMicrocystin-LR50.0994蓝藻Blue-GreenAlga索曼毒剂（GD）Soman(GD)64.0182化学毒剂ChemicalAgent沙林毒气（GB）Sarin(GB)100.0140化学毒气ChemicalAgent乌头碱Aconitine100.0647植物（乌头）Plant(Monkshood)T-2毒素T-2Toxin1,210.0466真菌毒素FungalMycotoxin所选的毒素与化学毒剂对实验小白鼠致死性的比较一种常见微囊藻毒素MC-LR的化学结构图微囊藻毒素的化学性质十分稳定，能耐高温（达300℃），耐酸碱，因此，泡茶和烹饪对其影响甚微（Zhangetal.2010）。这也意味，在自来水中或进入水产品中的毒素大部分将通过饮水或食物链危害消费者的健康，长期的慢性暴露将带来不容忽视的健康风险（Xieetal.2005,谢平2006，Chenetal.2009,Zhangetal.2009）。微囊藻毒素专一性地与细胞（如肝、肾）内的蛋白磷酸酶结合，在致死剂量暴露的情况下，15-60min之内即发生不可逆的器官损伤，在这种情况下，具有重要功能的肝脏、肾脏等被严重损伤以致治疗可能作用甚微或毫无价值。最新的研究表明，这种毒素对生殖、神经和心脏等的影响亦不可小视（Qiuetal.2009,Liuetal.2010,Lietal.2012,Zhaoetal.2012,Chenetal.2015）。产毒蓝藻已报道的从自然水体中采集的水华蓝藻中的MC含量，以中国的7300μgg-1dw（Zhangetal.1991）和葡萄牙的7100μgg-1dw（Vasconelosetal.1996）为最高。蓝藻毒素重大进展或事件回顾导致60多人死亡的巴西透析水藻毒素污染事件巢湖渔民血液中的MC含量（引自Chenetal.2009a）巢湖专业渔民长期暴露于蓝藻毒素的高风险之中，因为他们饮用未经处理的巢湖水，取食含有毒素的各种水产品。通过对在湖面生活过5-10年的专业渔民的流行病学调查，从渔民的血液中普遍检测出毒素（图10），通过与21种血液生化指标的相关分析，发现引发了一些个体的实质性肝损伤（图11）。根据巢湖渔民血液样本中的微囊藻毒素浓度和21种血液生化指标做成的PCCA图，血清中微囊藻毒素含量与主要肝功能指标间存在正相关关系（引自Chenetal.2009a）每个渔民MC的日摄食量为2.2-3.9μgMC-Lreq世界卫生组织确定的日容许摄入量（2.4μgMC-LReq)世界卫生组织制定的日允许摄入值存在健康风险，需要向下修订（Chenetal.2009a）。利用大鼠的代谢组学研究也支撑了这一结论（Heetal.2012）。安徽巢湖甲壳动物、软体动物和鱼类肌肉/足中的毒素含量（引自Chenetal.2009a）微囊藻毒素通过食物链向人的传递蓝藻毒素的暴露途径包括：饮水摄入（主要途径）、水产品消费（我国民众MC摄入的重要途径之一）、静脉输入（透析病人）、娱乐活动的皮肤暴露。江苏太湖各种鱼类、甲鱼、家鸭以及水鸟中的微囊藻毒素含量基于动物体内微囊藻毒素含量以及每人每日平均消费量，对太湖和巢湖经济水产品的食用安全性的评估蓝藻生态风险的管控对策2005年11月22日，航拍受污染的松花江05年11月13日中石油吉林石化公司双苯厂发生爆炸，发生苯污染第二节、水域污染、污染物来源及影响水污染人类活动是罪魁祸首！定义：水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境境，造成水质恶化的现象水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。根据污染杂质的不同而主要分为三