生物监测及其在环境监测中的应用

近年来,生物技术不断发展,生物监测也逐渐被大众熟知并得到了广泛的应用。本文对生物监测进行了简要的分析,阐述了生物监测涉及的常见指示物及其在大气、土壤和水体污染监测中的具体应用。     

海水中重金属生物监测分子指示物研究进展

水体中的重金属污染通常具有扩散性、持久性和难治理的特点,尤其是其通常具有一定的联合生物致毒效应,已经受到极大关注。常规的化学检测方法操作过程复杂、繁琐,难以保证数据可信度,而且临时采样所测得的结果随机性比较高,通常不具有代表性。大量研究表明,重金属污染会对生物体某些生理指标造成差异性影响从而可以指示水体重金属污染状况。该文综述了用于重金属监测和评估生物的抗氧化防御系统、DNA损伤以及金属硫蛋白等几种不同指标监测重金属原理在国内外研究状况。结果显示这些指标在重金属污染物下通常具有特异性、灵敏性,可以快速指示重金属污染状态。在实际应用中需要注意各项因子的干扰作用,生物体样本之间的差异及环境因子变化会导致同种条件下重金属及有机物生物监测指标的差异性。多种污染物耦合作用和暴露时间及方法也会影响生物监测结果准确性和参考性。目前,关于海水中生物体污染物富集量及致毒害方面的报道较多,但是关于海水中重金属含量与相关生理指示物之间的关系大多集中在响应层面,关于海洋水体重金属生物监测机理、数据挖掘方面的报道并不多见。这将是海洋水体污染物监测的重点研究之一。     

中国近海水域重金属的生物监测

本文对中国香港近海水域的铜、锌、铁、镉等重金属在纹藤壶(Balanus amph—itrite)、僧帽牡蛎(Saccostrea cucullata)、扁跳钩虾(Platorchestia platensis)体内积累的浓度作了比较分析,在大量的生物监测资料基础上,指出香港水域的重金属浓度在时间和地域上都存在着梯度。生物体内的重金属含量变化反映了香港地区重金属污染的基本特征。     

生物监测的意义,现状及展望

生物监测指利用生物个体，种群或群落对环境污染或变化所产生的反应阐明污染状况为环境质量的监测和评价提供依据。生物监测在国内外正受到越来越多的重视。我国应着重开展发挥生物监测和污染源排放监测中的先导作用，建立生物监测预警系统，研究生物监测与理化监测的关系、制定生物监测指标的环境标准等方面工作。     

生物监测及其研究进展

一、生物监测的特点生物监测是利用生物个体、种群或群落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科学依据。生物监测具有如下特点。 1.能反映环境污染物对生物的综合效应当今世界上已知的各类物质达数百万种之多,其中仅人工合成的物质就达数十万种。这些物质中的绝大部分在生产和使用的过程中,都可能对环境造成不同程度的污染。因此,环境污染物的成份极为复杂,即使使用世界上最先进的理化检测技术和手段,要对如此繁多的污染物全部进行监测分析,无论是在技术上或经济上都不可能的。加之环境因子的千变万化,     

入湖口沉积物重金属对微生物群落的影响

重金属因其可蓄积、有毒性、易积累性等固有性质会对河流沉积物中的微生物群落产生较大影响。为了进一步探索南淝河入湖口重金属对微生物群落结构、多样性和功能的影响,找出诊断入湖口沉积物污染的合适的生物指示物,在南淝河入湖口采集了9个位点沉积物样品。结果表明：通过污染负荷指数评价,研究区域的污染状况处于中度污染水平;相比沉积物理化性质,重金属更能解释微生物群落的变化;重金属显著影响微生物群落的结构,金属Zn和Ni的含量与绿弯菌门及分其类水平下脱卤球菌纲显著性负相关,5种金属元素与厌氧绳菌纲也有一致的负相关;此外,重金属显著地影响微生物群落的功能,包括翻译、复制和修复、折叠、分类和降解、转录及核苷酸代谢功能。基于敏感微生物类群的丰度和预测功能,建立了反映和预测沉积物重金属污染状况的生物指示物：脱卤球菌纲、复制功能和修复与翻译功能。研究结果为重金属胁迫下沉积物的生物修复与环境检测提供了参考。     

微型生物在水质监测中的作用和意义

水污染仍是中国水环境面临的突出问题.生物监测是常用水质监测的有效方法之一,它是利用水生生物在污染环境下所发生的信息来判断水体污染状况的一种手段.而微型生物群落是水生态系统中一个完整的生态单元,具有对胁迫反应敏感以及胁迫过后自身恢复迅速等特性,在水质监测中起着重要的作用.水生微型生物主要包括藻类、原生动物、细菌、真菌、轮虫等.本文阐述它们在水生生态系统中具有的各自地位、作用和微型生物监测水质成为生物监测的重要手段的原因.     

海洋生物对重金属的积累及意义

本文概述了海洋生物对重金属的积累,着重阐述无脊椎动物对重金属的积累机理,及其在重金属污染生物监测方面的意义。中国海(香港水域)无脊椎动物的重金属积累,将在另文阐述。     

抗铅、镉菌株对土壤铅、镉生物有效性的影响

将从土壤中分离到的2株能同时耐铅(Pb)、镉(Cd)的抗性菌株(编号为H1和H2)分别接种至Pb、Cd污染的土壤中进行小白菜盆栽试验,研究2株抗性菌株对土壤Pb、Cd生物有效性的影响。结果表明:H1菌株可专一性的钝化交换态Cd,降幅为43.78%,并能显著促进小白菜地上部生长,与对照相比增产79.62%;H2菌可同时降低交换态Pb、Cd的比重,降幅分别为30.31%和27.61%,但小白菜产量与对照无显著差异。此外,与对照相比,接菌处理均能显著降低小白菜地上部Pb、Cd含量。     

土壤作物生态系统中的铅镉污染影响研究

土壤的铅镉污染是一个非常严重的环境问题。利用植物生长实验确认在土壤中添加有机肥后可以抑制和减缓Pb、Cd向作物器官中的迁移。     

垃圾焚烧中吸附剂对Cd、Pb迁移分布的影响

利用管式炉和模拟垃圾,研究了焚烧过程中SiO₂、Al₂O₃、CaO等吸附剂对重金属Cd、Pb迁移分布的影响规律,考察了不同吸附剂添加量、管式炉反应温度和停留时间的影响.结果表明,在各反应温度下,SiO₂、Al₂O₃、CaO均有利于Cd停留在底渣中;对于Pb,SiO₂、Al₂O₃亦使其易于停留在底渣中,而CaO在高温时表现为使Pb更易于向飞灰迁移.上述影响的程度均随着吸附剂添加量的增加而增加.当反应炉温度为850℃时,各吸附剂对于Cd的吸附效果顺序为CaO>Al₂O₃>SiO₂,对Pb的顺序为Al₂O₃>SiO₂>CaO.反应炉温度和停留时间的增加,也都易于使Cd、Pb向飞灰迁移.     

施用生物质炭对土壤Cd、Pb有效性影响的整合分析

大量研究表明生物质炭施用可改变重金属在土壤中的生物有效性,但这种影响取决于土壤理化性质、生物质炭的种类与施用量等.本文以公开发表的81篇有关生物质炭与土壤重金属有效性的研究论文为基础进行归纳整理,采用数据整合分析方法,从土壤性质、生物质炭的特性与施用量等方面量化了生物质炭对土壤有效态Cd、Pb的影响.结果显示,与不施用生物质炭处理相比,施用生物质炭对土壤中Cd和Pb均具有显著的钝化效果,其有效态含量平均降低了37.59%和51.37%.其中,生物质炭对不同质地土壤Cd、Pb钝化效果表现为:砂质土壤壤质土壤粘质土壤,且生物质炭施用可使砂质土壤中有效态Cd、Pb平均降低47.18%和57.82%;生物质炭施用对弱酸性土壤Cd、Pb的钝化效果均最佳,弱酸性土壤Cd、Pb有效态含量平均降幅分别为50.05%和58.60%,略高于中性土壤,明显高于碱性土壤.从生物质炭类型看,壳渣类生物质炭施用使土壤有效态Cd、Pb降幅最大,分别为58.44%和71.28%;在500～600℃的温度区间下制备获取的生物质炭可使土壤有效态Cd、Pb显著降低52.23%和60.90%;当生物质炭pH在7～8,土壤中Cd的有效态含量降低了71.93%,当生物质炭pH小于7时,有效态Pb降幅最大为61.88%.另外,土壤Cd、Pb的钝化效果随着生物质炭施用量的增加而提高,当生物质炭施用量大于5%时,Cd、Pb有效态的降幅最大,分别达到54.41%和77.47%.可见,在选择生物质炭来修复重金属污染土壤时,应根据土壤性质来选择适宜的生物质炭种类及其施用量,以达到更好的钝化效果.     

接种丛枝菌根真菌对雌雄美洲黑杨吸收铅镉的影响

以雌雄美洲黑杨(Populus deltoides)为研究对象,砂培条件下,研究接种丛枝菌根真菌(Glomus intraradices)对受Pb污染(200 mg·kg-1)、Cd污染(10 mg·kg-1)及复合污染的雌雄美洲黑杨Pb和Cd的富集与分配特征的影响,关注Pb/Cd复合污染独特的环境效应.结果表明:1未接种丛枝菌根真菌条件下,与单一污染相比,复合污染增加了美洲黑杨雄株叶、粗根、细根Pb和Cd含量;复合污染增加了雌株叶片中Pb和Cd含量,却降低了粗根和细根中Pb和Cd含量;复合污染条件下雄株Pb和Cd向地上部分器官的迁移率分别增加135%和78%,雌株则分别增加52%和18%.2复合污染条件下,接种丛枝菌根真菌引起雄株Pb和Cd富集系数分别增加87%和6%,雌株则分别增加171%和65%;雄株Pb和Cd向地上部分器官的迁移率降低65%和69%,雌株则分别降低59%和53%.3Pb污染条件下,接种丛枝菌根真菌的雌雄之间Pb积累量没有显著差异;Cd污染条件下,接种丛枝菌根真菌的雄株总Cd积累量是雌株的1.7倍;复合污染条件下,接种丛枝菌根真菌的雌株Pb和Cd总积累量分别是雄株的1.3和1.2倍.本研究表明,接种G.intraradices能提高美洲黑杨的Pb和Cd积累能力,对于不同污染条件下,应根据实际情况选择合适的杨树性别进行造林和生态修复.     

色谱仪在环境监测中的应用

以离子色谱法为基础的检测仪器在我国的水质、大气、土壤等环境监测中都有应用,并逐步成为环境监测的主要仪器.在监测中有效克服的传统技术的劣势,获得了更好的准确性,为环境监测提供了高效而可靠的检测数据,为环境管理与控制提供了帮助.     

吉林黑土中Cd、Pb、As的空间分布及潜在生态风险

研究了吉林省黑土区耕层土壤(0～20cm)中Cd、Pb、As含量的分布特征及其潜在生态风险.结果表明,煤矿区周围、公路旁和城郊为农田黑土Cd、Pb、As的高含量分布区,煤矿区周围土壤Cd、Pb、As均具有明显的累积效应,公路旁和城郊的土壤外源Pb进入量较大.采用Muller地累积指数法和Hakanson潜在生态危害指数法得出的潜在生态风险评价结果表明,煤矿区土壤Cd具有很高的潜在生态风险,As具有一般风险;各采样区的Pb含量均呈现一般风险.总体而言,煤矿区土壤具有一般潜在风险,而公路旁和城郊土壤均具有低潜在生态风险.关键词:黑土;Cd;Pb;As;潜在生态风险;吉林省     

重金属铜、锌、镉、铅复合污染对土壤环境微生物群落的影响

以铜锌冶炼厂附近的水稻土为例 ,研究了重金属复合污染对土壤微生物群落的影响 .结果表明 ,有效铜、锌、镉、铅与微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物商、微生物生物量氮 全氮均呈显著负相关 .重金属污染均能降低细菌、真菌和放线菌的数量 .用BIOLOG生态盘研究了重金属污染对微生物群落结构的影响 ,发现重金属污染明显影响了微生物群落结构 ,反映在典型变量 1(CV1)与重金属元素含量呈极显著正相关 ,因此认为典型变量 1是反映重金属污染程度的有效指标 .经逐步回归分析发现 ,有效铜是影响典型变量 1最主要的因素 .     

单一与复合胁迫下油菜对镉、铅的吸收效应

以干旱区绿洲灰漠土为供试土壤,油菜(Brassica campestris L.)为供试植物,通过盆栽试验研究了Cd/Pb单一和复合胁迫下其在油菜体内的吸收和富集特征,并解析了油菜条件下Cd、Pb的交互作用.结果表明,Cd/Pb单一和复合胁迫下油菜体内Cd、Pb的含量均随着其胁迫浓度的增大而增大,但复合胁迫下油菜对Cd、Pb的吸收互为拮抗作用(Cd最大胁迫浓度<7mg.kg-1,Pb最大胁迫浓度<1 500 mg.kg-1);Cd单一胁迫下油菜对其富集能力和其在油菜体内的迁移能力均随着其胁迫浓度的增加呈现先增大后减小的趋势,Pb单一胁迫下油菜对其富集能力和其在油菜体内的迁移能力则均随着其胁迫浓度的增加而持续减小;复合胁迫降低了油菜对Cd、Pb的富集能力和Pb在油菜体内的迁移能力,但提高了Cd在油菜体内的迁移能力;油菜对Cd的吸收能力和其在油菜体内的迁移能力均远远大于Pb;油菜对重金属Cd、Pb的吸收和迁移模式均符合二次方程.     

施用海泡石对铅、镉在土壤-水稻系统中迁移与再分配的影响

以浙江省绍兴市某铅(Pb)、镉(Cd)复合重污染地区土壤(全Pb含量为2 028.22 mg·kg~(-1),全Cd含量为2.36 mg·kg~(-1))及具有低Pb、Cd积累特性的浙江省典型晚粳稻品种嘉33为对象,通过土培盆栽试验,研究了海泡石的施用对铅、镉复合污染土壤中有效态Pb、Cd的含量以及水稻植株对Pb、Cd的吸收和分配关系的影响.结果表明:供试土壤中有效态Pb、Cd的含量与添加的海泡石量呈显著负相关,其相关系数分别为-0.940、-0.952,均达到显著水平(P0.01).随着海泡石添加量的增加,水稻根、茎、叶和精米中Pb、Cd的含量有不同程度地降低,水稻根、茎、叶及精米对Pb、Cd的富集系数显著下降,同时茎对根系吸收的Pb、Cd以及精米对茎中Pb、Cd的转运系数也显著下降.当海泡石的添加量为9.00 g·kg~(-1)土时,嘉33精米中的Pb、Cd含量分别为(0.14±0.02)mg·kg~(-1)、(0.03±0.01)mg·kg~(-1),均低于国家的限量指标(GB 2762-2012);相比于对照组而言,水稻根、茎、叶及精米对Pb的富集系数分别下降了8.83%、29.96%、49.20%、79.41%,对Cd的富集系数分别下降了23.08%、63.22%、44.00%、82.35%;另外,茎对根吸收的Pb、Cd的转运系数分别下降了23.18%、52.19%,精米对茎转运的Pb、Cd的转运系数分别下降了70.83%、52.00%,意味着在铅、镉复合重污染土壤上,海泡石同时对重金属Pb、Cd在土壤-水稻系统的迁移与再分配具有较好的阻控作用,合理施用海泡石与低重金属积累品种相结合可以实现污染浓度相对较高的重金属Pb、Cd复合污染土壤的农业安全利用.