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生物環境檢測方法

發布時間:2022-08-21 16:50:52

❶ 生物上的四種調查方法是什麼

生物學研究的基本方法有四種:

①觀察法

觀察法是科學探究的一種基本方法。生物科學的很多重大發現或發明都源於細致的觀察。觀察法就是在自然狀態下,研究者按照一定的目的和計劃,用自己的感觀外加輔助工具,對客觀事物進行系統的感知和描述,以發現和驗證科學結論。

②調查法

調查是科學探究常用的方法之一,是了解生物種類、生存環境和外部形態等常用的研究方法。調查法一般是在自然的過程中進行的,通過訪問、座談、問卷、測驗和查閱書面材料等方式去搜集反映研究對象的材料。

科學調查的步驟:明確調查目的和調查對象→制訂合理的調查方案→實施實驗調查方案,並如實做好記錄→對調查情況和結果進行整理和分析→寫出調查報告。

③實驗法(如對照實驗和模擬實驗)

生物學是在實驗的基礎上建立和發展起來的一門自然科學。利用實驗的方法進行科學探究是現代生物學的重要方法。實驗法就是利用特定的器具和材料,通過有目的、有步驟的實驗操作和觀察,記錄、分析,發現或驗證科學結論。

④測量法

(1)生物環境檢測方法擴展閱讀:

實驗的設計過程

從研究過程的大體步驟來看,實驗方法與一般實證研究(即經驗研究)相類似,通常可分以下幾個步驟:

1、在對現實經濟生活中各種現象作觀察思考並對有關文獻進行回顧分析的基礎上,確定研究問題;

2、根據理論,作出合乎邏輯的推測,提出假設命題;

3、設計研究程序和方法;

4、搜集有關數據資料;

5、運用這些數據資料對前面提出的假設命題進行檢驗;

6、解釋數據分析的結果,提出研究結論對現實或理論的意義以及可以進一步研究或改進的餘地。

在實驗研究中特別引人注目的是第3個步驟——實驗設計過程,它是實驗研究的核心。實驗研究用以檢驗假設的數據是對實驗現象觀察得到的,因此實驗的設計如何直接關系研究成敗。

仔細觀察已有的實驗研究成果,可以發現,在以上步驟的具體實施上,實驗方法與經驗研究方法還是有所不同的。這一點在第2個步驟中就已經顯示出來。

將假設命題具體化為可以檢驗的模型,與實驗設計有直接關系,研究者在對研究結果做出理論預期(即假設)時,必須考慮實驗的可實施性;在建立可證偽的檢驗模型時必須考慮變數的值可以通過實驗取得。研究的第4個步驟是數據資料收集,在實驗研究中就是實施實驗並記錄實驗情況。

實驗研究中用於假設檢驗的數據來自研究者自己設計的實驗,而經驗研究應用的數據來自經驗,如統計資料或報刊雜志(即現實世界中存在的數據),這個差別在方法定義時就已經明確。

實驗的影響因素

實驗設計影響因素

外部環境設計

行為者內因設計

影響因素控制方法

根據行為影響因素變化的特性不同,可將其控制方法區分為組間控制和組內控制。

組間控制方法

組內控制方法

參考資料:網路-實驗研究方法

❷ 微生物的傳統檢測方法有哪些

傳統檢測有三種方法

1、直接顯微鏡觀察,正常情況,在一定的培養條件下(相同的培養基、溫度以及培養時間),同種微生物表現出穩定的菌落特徵。可以通過顯微鏡觀察菌落特徵對微生物種類進行判斷。

2、選擇培養基培養微生物或人為提供有利於目的菌株生長的條件,選擇培養基,其作用是允許特定種類的微生物生長,同時抑制或阻止其他微生物生長。選擇培養一般是通過觀察微生物的同化作用類型或某一特徵進行間接判斷,得到的微生物往往並不只有一種,但是能夠大致確定這些微生物存在的共有特徵從而對其分類。

3、鑒別培養基,根據微生物的代謝特點,在培養基中加入某種指示劑或化學葯品。與選擇培養相比,鑒別培養基的鑒別所得結果的范圍比較小,一般可直接測定某微生物的種類。

❸ 找一案例用生物指示進行環境檢測

生物監測是通過對生物群落、種群及個體對環境變化或者污染出現的反應進行監測,立足於生物學角度監測和評價環境污染狀況。生物監測屬於環境監測的重要組成部分,具有綜合性、非破壞性、經濟性、連續性、長期性、敏感性的特徵,在環境標准制定、突發事件監測、環境污染早期預警、環境風險評價等各種領域得到廣泛應用。

在社會生產水平不斷發展的今天,世界的環境問題也變得越來越嚴重,因此世界各國都開始積極地研究環境保護問題。作為環境保護工作的基礎,環境監測工作的主要目的就是將環境問題的發展趨勢以及質量現狀及時、准確、全面地反映出來,從而將科學的依據提供給環境規劃、污染控制以及環境管理。物理和化學監測是傳統的、主要的環境監測的方法,由於現在人們使用的化學物品的數量和品種正在不斷增長,因此不管是在效率上還是基本上,傳統的物理和化學檢測方法已經不能夠使監測的需要得到充分的滿足。在這種情況下,生物檢測作為一種新的環境監測方法。

1 生物監測的分類和原理概述

1.1 生物監測的分類

1.1.1
以生物的生長環境為根據進行監測:以生物的生長環境為根據可以將生物檢測方法劃分為主動生物檢測以及被動生物檢測,所謂的主動生物監測主要是將生物體在控制條件下轉移到監測點,從而開展各種參數測試。所謂的被動生物監測主要是通過對污染環境中天然存在的生物個體和群落的反映對環境狀況進行評價。

1.1.2
以生物的分類為根據進行監測:通常可以將生物分類監測劃分為微生物檢測、植物監測以及動物監測,生物監測良好的指示劑就是各種環境介質中的生物,比如指示植物、蚯蚓以及魚類。微生物監測主要是通過對微生物群落在環境中的功能和變化進行監測,從而將環境污染狀況反映出來。

1.1.3
以生物所處的主要環境介質為根據進行監測:以生物所處的主要環境介質為根據可以將生物監測劃分為土壤污染、水體污染以及大氣污染的生物監測,植物是監測大氣污染的主要生物;葉綠素a測定法以及生物群落法是對水體生物監測的主要方法;酶活性的測定、土壤微生物、指示植物和動物監測是主要的土壤監測方法。

1.1.4 以生物學層次為根據進行監測:生物學層次為根據可以將生物監測劃分為行為測試、生物測試以及生態監測等方法。

1.2 生物監測的主要原理

生物學理論以及生態系統理論是生物監測的主要理論基礎,由於生物與其生存環境之間具有相互依存、相互制約、相互影響的關系,同時兩者之間還不間斷地進行能量以及物質的交換,一旦環境受到污染,生物體內就會有污染物的遷移和蓄積現象,最終引起環境中各級生物出現生理生化、生長發育情況以及分布情況的變化,比如藻類的光合作用強度和細胞密度會帶水環境受到污染的情況下發生變化。監測主要是通過生物對環境污染的反應為根據對環境污染的程度和狀況進行度量和反映。

2 生物監測方法在環境監測中的應用

2.1 生物群落監測法的應用

生物群落監測法主要是監測水體污染,同時也可以在大氣污染以及土壤污染監測中進行應用,比如水生生物的群落結構和個體在水體出現污染情況之後就會出現明顯變化,一些敏感生物會消亡,而一些抗性生物則會生長得越來越旺盛,因此就會產生非常單一的群落結構。利用對生物群落變化的監測能夠將污染狀況很好地反映出來,其中最為主要的指示生物就是魚類、底棲動物、著生動物以及浮游生物等。

❹ 環境監測方法都有哪些

按專業部門分類,環境監測可分為飛秒檢測監測、衛生監測、氣象監測和資源監測等。按污染物存在的介質分類(1)水質污染監測對地表水、地下水和底泥中的物理指標(色度、電導率、溫度、懸浮物等)、化學指標(重金屬、無機鹽類、化學需氧量、生化需氧量、農葯、揮發酚等)和生物學指標(細菌總數、大腸桿菌數)等進行監測。(2)大氣污染監測對大氣中的懸浮顆粒、二氧化硫、一氧化碳、汞等一次污染物和光化學煙霧等二次污染物進行定性和定量測定。(3)土壤污染監測對土壤中的重金屬、農葯殘留量及其它有毒有害物質進行監測。(4)固體廢棄物監測對工業有害固體廢物和生活垃圾的毒性、易燃性、腐蝕性、重金屬等指標進行監測。(5)生物污染監測當生物從環境中攝取營養時,水、空氣、土壤中的污染物質隨之進入生物體內。植物的監測項目大體與土壤監測項目類似,水生生物的監測項目依水體污染情況而定。(6)雜訊污染監測現代工農業生產、交通運輸業和生活雜訊產生的污染日益嚴重,雜訊污染的監測和雜訊控制越來越受到人們的重視。(7)放射性污染監測。
按照監測目的分類(1)例行監測例行監測又稱常規監測或監視性監測,是對指定的項目進行長期、連續的監測,以確定環境質量和污染源狀況、評價環境標準的實施情況和環境保護工作的進展等,是環境監測部門的日常工作,其工作的質量是環境監測水平的標志。例行監測包括環境質量監測和污染源監督監測。環境質量監測基本上是採用各種監測網(如水質監測網、大氣監測網等)在設置的測點上長期收集數據,用以評價環境污染的現狀、污染程度及變化的趨勢,以及環境改善所取得的進展等,從而確定一個區域、國家或全球的環境質量狀況。污染源監督監測是為掌握污染源,監視和檢測主要污染源在時間和空間的變化所採取的定期、定點的常規性監督監測,包括主要生產、生活設施排放的「三廢」監測,機動車輛尾氣監測,雜訊、熱、電磁波、放射性污染的監測等。(2)應急性監測應急監測又稱特定目的監測,監測的內容和形式很多,除一般地面固定監測外,還有流動監測、低空航測、衛星遙測等。按照其特定的目的,主要指:①污染事故監測:在污染事故發生時進行應急監測,以確定污染物的擴散方向、速度和可能波及的范圍,為污染的有效控制提供依據。例如,監測核動力事故發生時放射性物質危害的空間、油船石油溢出污染的范圍、工業污染源意外事故造成的影響。②仲裁監測:當發生環境污染事故糾紛或在環境執法過程中發生矛盾時,進行仲裁監測,為執法部門、司法部門提供具有法律效力的數據。仲裁監測只能由國家指定的權威部門進行。例如,目前我國的排污收費中進行的監測,處理污染事故中進行的監測。③考核驗證監測:包括人員、實驗室的考核,方法的驗證和污染治理工程竣工時的驗收監測等。④咨詢服務監測:為政府部門、生產部門和科研部門等提供的咨詢性監測。如對新建企業進行環境評價時所進行的監測。⑤可再生資源的監測:如對土壤、植被草原和森林等自然資源的監測,監測土壤退化的趨勢,熱帶雨林的變化,牧地的變化等。⑥健康監測:了解污染對人們健康的危害。這是一種非常重要的監測。西方國家多因掌握了這種監測數據和所發生的污染事件才使得政府採取嚴格的控制污染的措施。(3)科研監測科研監測又叫研究性監測,是針對特定目的的科學研究所進行的高層次監測。科研監測主要是通過監測找出污染物在環境中的遷移轉化規律,研製監測環境標准物質,專項調查監測某環境的原始背景值,或參加某個項目的環境評價等。當收集到的數據表明存在環境問題時,還必須研究確定污染物對人體、生物體等各種受體的危害程度。

❺ 環境檢測如何分類,都包括哪些檢測項目呢

環境檢測的介質對象大致可分為水質檢測、空氣檢測、土壤檢測、固體廢物檢測、生物檢測、雜訊和振動檢測、電磁輻射檢測、放射性檢測、熱檢測、光檢測、衛生檢測等。環境檢測內容包括哪些項目?環境檢測主要內容是什麼?下面就環境檢測內容分類匯總如下:1、水質污染的水質監測對象包括未被污染和已受污染的天然水(江、河、湖、海、地下水)、各種各樣的工業廢水和生活污水等。主要監測項目大體可分為兩類,一類是反映水質污染的綜合指標,如溫度、色度、濁度、PH值、電導率、懸浮物、溶解氧、化學耗氧量和生化需氧量等。另一類是有毒物質,如酚、氰、鉛、鉻、鎘、汞、鎳和有機農葯、苯並芘等。除上述監測項目外,還應測定水體的流速和流量。2、大氣污染監測,大氣污染監測是檢測和監測大氣中的污染物及期含量,目前已認識的大氣污染物約100多種,這些污染物以分子和粒子兩種形式在於大氣中。分子狀污染物的監測項目有二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧,總氧化劑,鹵化氫以及碳氫化合物等。粒子狀的污染物的監測項目有TSP(總懸浮顆粒物)、PM10(可吸入顆粒物)、自然降塵量及塵粒的化學組成(如重金屬和多環芳烴)等。此外,局部地區還可根據具體情況增加某些特有的監測項目(如酸雨和氟化物的檢測)。大氣污染物的濃度與氣象條件有著密碼的關系,在檢測大氣污染的同時還需測定風向、風速、氣溫、氣壓等氣象參數。3、土壤和固體廢棄物監測 土壤污染主要是由兩方面因素所引起,一是工業廢棄物,主要是廢水和廢渣浸出液污染;別一方面是化肥和農葯污染。土壤污染的主要監測項目是對土壤、作物中有害重金屬如鉻、鉛、鎘、汞及殘留的有機農葯進行監測。固體廢棄物包括工業、農業廢物和生活垃圾,主要檢測項目是固體廢棄物的危險特性檢測和生活垃圾特性檢測。4、生物污染檢測地球上的生物,無論是動物或植物,都是從大氣、水體、土壤、陽光中直接或間接地吸取各自所需的營養。在它們吸取營養的同時,某些有害的污染物也會進入生物體內,有些毒物在不同的生物體中還會被富集,從而使動植物生長和繁殖受到損害,甚至死亡。環境污染物通過生物的富集和食物鏈的傳遞,最終危害人類健康。生物污染檢測是對生物體內環境污染物的檢測,檢測項目有重金屬元素、有機農葯、有毒的無機和有機化合物等。6、物理污染監測包括雜訊監測、振動、電磁輻射、放射性、熱輻射等物理能量的環境污染監測。雜訊監測、振動、電磁輻射、放射性對人體的損害與化學污染物質不同,當環境中的這些物理量超過期閾值時會直接危害人的身心健康。所以物理因素的污染監測也是環境監測的重要內容,其監測項目主要是環境中各種物理量的水平。

❻ 生物監測的特點是什麼主要有哪些檢測技術和方法

太籠統了,生物監測在很多地方都有不同的意義,不能一概而論,比如我們可以對水源進行生物監測,可以對公共場所衛生情況進行生物監測,可以對制葯廠的制葯環境進行生物監測,可以對消毒滅菌的效果進行生物監測,等等等等,不勝枚舉。
不過大體上應該都可以進行字面理解,采樣後進行微生物分析以便進行污染的評價。

❼ 檢測空氣微生物的采樣方法有幾種

檢測空氣中微生物有凝膠膜過濾方法和撞擊法兩種方式;

MD8 空氣采樣器

台式空氣采樣器MD8 Airscan 和攜帶型空氣采樣器 AirPort MD8 設計用於檢測空氣中最小的微生物。

BACTair: 不同凡響

預裝的瓊脂平板採用即用型無菌包裝,可直接用撞擊法采樣。

凝膠膜過濾器:連續主動空氣監測

凝膠膜與 MD8 空氣采樣器結合使用(凝膠膜過濾法),用於採集空氣中的微生物和病毒。

❽ 病原微生物中細菌常見檢測方法有哪些

1、快速測試片技術法

快速測試片是指以紙片、紙膜、膠片等作為培養基載體,將特定的培養基和顯色物質附著在上面,通過微生物在上面的生長、顯色來測定食品中微生物的方法。

細菌總數檢測紙片的研製始於 20 世紀 80 年代,其主要優點是簡便、實用、經濟、操作性強。近年來以濾紙和美國某公司的 Petrifilm 為載體的測試片已開始被廣泛應用。

2、生物電化學方法

生物電化學方法是指通過電極測定微生物產生或消耗的電荷,從而提供分析信號的方法。微生物在滋生代謝過程中,培養基的電化學性質如電流、電位、電阻和電導等會發生變化,所以可以通過檢測分析這些電化學參量的變化來實現對微生物的快速測定。

常見的有:阻抗分析法、電位分析法、電流分析法等。生物電化學方法具有測量快速、直觀、操作簡單、測量設備成本低和信號的可控性等特點。

3、微菌落技術

微菌落是指細菌生長繁殖早期在固相載體上所形成的只能藉助於顯微鏡觀察的微小菌落。微菌落技術具有快速、經濟、實用的特點,其研究始於 20 世紀50年代,定量測定技術從 20 世紀 70 年代開始,國外已有報道將該法應用於水、食品中細菌總數的快速檢測。

4、氣相色譜法

氣相色譜應用到微生物的檢測中,主要是依據不同微生物的化學組成或其產生的代謝產物各異,利用上述色譜檢測可直接分析各種體液中的細菌代謝產物、細胞中的脂肪酸、蛋白質、氨基酸、多肽、多糖等,以確定病原微生物的特異性化學標志成分,協助病原診斷和檢測。

5、高效液相色譜法

利用高效液相色譜檢測可分析各種體液中的細菌代謝產物、病原微生物等,以確定病原微生物的特異性化學標志成分,協助病原診斷和檢測。

❾ 環境檢測主要檢測什麼

環境檢測儀器包括:大氣、職業衛生、雜訊、振動、輻射檢測儀器。
大氣環境監測儀器:
1、大氣采樣器:用於環境空氣、作業場所中的有毒有害氣體、甲醛、氨氣、TVOC、苯等采樣
2、顆粒物采樣器:捕集環境大氣中的總懸浮微粒(TSP)和可吸入微粒(PM10)或細顆粒(PM2.5)
3、大氣顆粒物綜合採樣器:採集環境大氣、室內空氣中各種有害氣體,捕集環境大氣中的總懸浮微粒(TSP)和可吸入微粒(PM10、PM2.5)
4、空氣氟化物采樣器:用於環境中氟化物和重金屬採集
5、揮發性有機物采樣器:環境空氣中揮發性有機物采樣,吸附管法
6、降水降塵采樣器:具有融雪,冷藏功能,降塵、降水
7、皂膜流量計:校準小流量采樣器,量程可選
職業衛生檢測儀器:
1、大氣采樣器:低流量、中流量、大流量不同流量要求的采樣儀器
2、防爆大氣采樣器:用於爆炸性氣體環境中採集氣體樣品的常規性儀器
3、粉塵采樣器:採集工作場所空氣中粉塵的采樣儀器
4、防爆粉塵采樣器:適合於爆炸危險性氣體的作業環境粉塵采樣
5、皂膜流量計:滿足不同流量采樣要求
6、輻射熱計:直接測出輻射熱溫度、空氣溫度和皮膚溫度、定向平均輻射溫度
7、照度計:進行光強度測量
8、WBGT指數儀:用來評價高溫車間氣象條件,它綜合考慮空氣溫度、空氣濕度、風速和輻射熱四個因素。
9、風速儀:用於任何處所以測量風速、溫度及相對濕度
10、粉塵檢測儀:粉塵濃度檢測儀器
11、防爆粉塵檢測儀:測定環境空氣中浮游粉塵濃度的儀器,用於煤礦井下及其它含有爆炸危險性氣體的作業場所
雜訊檢測儀器:
1、雜訊檢測儀:測試雜訊分貝的儀器
2、個體雜訊劑量計(包括防爆):個人聲暴露測量
3、防爆雜訊檢測儀:石油、化工、油庫、鋼鐵、焦化、煤礦等防爆場所的雜訊檢測
振動檢測儀器:環境振動檢測儀、機械振動檢測儀、多功能振動分析儀、手傳振動測定儀
輻射檢測儀器:
1、電磁場測定儀:測量1Hz-100kHz電磁場、高頻、超高頻、微波的設備
2、場強儀:主要用於測量高壓輸變電系統,配電室,感應爐,地鐵,電動機車,醫療設備,烘乾設備,計算機等具有電磁輻射作業場所的磁場強度
3、個人劑量報警儀:用來監測X射線和γ射線
4、中子劑量儀:用於中子劑量率檢測
5、хγ輻射檢測儀:測高能、低能γ射線外,還能對低能X射線進行准確的測量
6、測氡儀:測量土壤氡、空氣氡、水中氡濃度和氡析出率,滿足新國標
7、低本底αβ測量儀:αβ測量儀
8、α β γ表面污染測量儀:用於放射性表面污染測量,可同時對α、β、γ射線進行測量

❿ 利用水生生物監測和評價水體污染的兩種方法!!!急,在線等!

2.3 水污染生物監測的方法

2.3.1利用指示生物在水體中的出現或消失、數量的多少來監測水質

許木啟 [3]利用白洋淀水體中浮游動物群落優勢種的變化來判斷水體的污染程度和自凈程度。結果表明,府河—白洋淀水體從上游至下游,浮游動物耐污種類逐漸減少,廣布型種類逐漸出現較多,在下游許多正常水體出現的種類均有分布;同時,原生動物由上游的鞭毛蟲至中游出現纖毛蟲,在下游則發現很多一般分布在清潔型水體的種類,表明府河—白洋淀水體從上游到下游水體的污染程度不斷減輕,水體具有明顯而穩定的自凈功能。

2.3.2利用水生生物群落結構的變化來監測水質

蔣昭鳳等 [4]用底棲動物的變化趨勢評價湘江水質污染,結果發現湘江幹流底棲大型無脊椎動物種類數和物種的多樣性指數從上游到下游呈減少趨勢,表明毒殺生物的有毒物質對湘江的污染較為明顯,並且可根據湘江幹流各斷面種類數的減少程度判斷出各斷面的污染程度;同時也觀察到,隨著時間的推移,底棲大型無脊椎動物種類數和多樣性指數也呈減少趨勢,說明這種有毒污染仍在發展之中。

2.3.3水污染的生物測試

水污染的生物測試是利用水生生物受到污染物質的毒害所產生的生理機能的變化,測試水質污染狀況。

Belding [5]根據魚的呼吸變化指示有毒環境,在有污染物存在的情況下,魚腮呼吸加快且無規律。德國[6]從1977年開始研究利用魚的正趨流性開展生物監測,在下游設強光區或適度電擊,控制健康魚向下游的活動;或間歇性提高水流速度,迫使魚反應。如果魚不能維持在上游的位置,則表明污染產生了危害。

3 國內外水污染生物監測的研究進展

近幾年來,應用生物監測環境技術的研究廣泛開展,出現了一些新方法、新材料和新的監測物,提高了生物檢測的靈敏性。

3.1 水污染生物監測及其檢測的新方法

3.1.1 利用遺傳毒理學監測水體污染

環境污染物質對人類及其它生物危害最為嚴重的問題是對細胞遺傳物質造成的損害。因此,近20年來環境生物檢測技術的研究和應用,尤其是細胞微核技術和四分體微核技術在動植物以及人類染色體受外界理化因子的損傷等方面的分析、誘變劑的測試篩選,以及應用於環境監測的研究得到了廣泛的發展[7]。微核在生物細胞內的形成途徑以及與染色體畸變的相關性早已被人們所認識,用微核測定法替代染色體畸變方法來監測環境污染物對生物遺傳物質的損傷具有簡便、快速、靈敏度高等優點。最常用的蠶豆根尖細胞微核試驗技術是一種以染色體損傷及紡錘絲毒性等為測試終點的植物微核監測方法,該技術自1982年由Degrassi等建立以來,在環境誘變和致癌因子的檢測研究中,特別是在水質污染和致突變劑檢測研究中得到了廣泛應用[8]。

吳甘霖 [9]在利用水花生根尖微核技術(MCN)對馬鞍山市廢水的監測研究中,發現利用水花生根尖微核可作為監測水體污染的新材料。其根尖細胞微核率 MCN(‰),不僅可用於監測不同廢水的污染程度,而且由於該植物長期生活在污染水體中,還能反映不同廢水的污染物富集程度及現狀。當外界環境中存在一定濃度的致突變物時,可使細胞發生損傷,從而使微核細胞率上升。另外微核細胞率的上升,提示環境中存在有致突變物,即受試水樣中含有能打斷DNA分子的誘變劑或能打斷紡錘絲的紡錘絲毒劑,從而表現出遺傳毒性。

單細胞凝膠電泳(SCGE),即彗星試驗也是一種通過檢測DNA鏈損傷來判別遺傳毒性的技術。它比微核試驗更有益,因為環境中的遺傳毒物濃度一般很低,而彗星試驗檢測低濃度遺傳毒物具有高度靈敏性,所研究的細胞不需要處於有絲分裂期。同時,這種技術只需要少量細胞。目前它已經被用於檢測哺乳動物、蚯蚓、一些高等植物、魚類、兩棲動物以及海洋無脊椎動物的細胞[11]。Mirjana Pavlica等 [10]用暴露在五氯苯酚(PCP)中的淡水蚌類(Dreissena polymorpha Pallas)血細胞進行彗星試驗,觀察血細胞中DNA損傷程度。在進行實驗室實驗和原位實驗後,發現高濃度的PCP(80g/L)會引起血細胞中DNA斷裂,表明用彗星試驗檢測DNA損傷能夠監測水體中PCP污染。

SOS顯色法[12]是國內在20世紀80年代發展起來的一種遺傳毒性檢測新方法,具有快速、准確、靈敏及假陽性率低的特點,被廣泛用於遺傳毒性的測定中。其原理是:在DNA分子受到外因引起的大范圍損傷、其復制又受到抑制的情況下,會導致一種容易發生錯誤的修復。所有這些在遺傳毒物處理後大腸桿菌中出現的一系列反應統稱為SOS應答。SOS顯色法有許多優於Ames的特點:(1)快速、簡便,測定過程只需7h;(2)靈敏,被處理的細胞全產生或不產生SOS反應,用分光光度法測定β-ONPG(鄰硝基苯β-D-半乳糖苷)分解產物非常靈敏;(3)准確,SOS顯色法測定的是遺傳毒物對細胞原發的直接反應,其陽性結果十分可信,而Ames試驗的假陽性率較高。因此,SOS顯色法已引起人們的密切關注,成為一種值得推廣的水質監測評價方法。

3.1.2 微型生物監測(PFU法)

以前生物監測的研究重點多放在分類和結構方面。然而,生物系統的結構變化並非總與生物系統的其它變化相關聯,僅以某個種類、某個種群構成的生物反應系統的變化來評價一個水生生態系統,其偏差較大。因此,為掌握水生生態系統對環境污染的完整反應,要求我們在生物系統(細胞、組織、個體、種群、群落、生態系統)中選擇超出單一種類水平即群落或生態系統來作為生物監測的生物反應系統,並對該系統的結構和功能變化均進行研究。美國Cains創建了用聚氨酯泡沫塑料塊(簡寫為PFU)測定微型生物群落的結構和功能參數,進而進行監測預報的新方法。中科院水生所沈韞芬研究員把PFU應用到生物監測中,並使PFU法成為我國生物監測的一種標准方法[13]。PFU法適用於原生動物、藻類對水質的檢測。此方法可以鑒別水體是有機污染還是毒性污染。
尹福祥、楊立輝 [13]應用PFU法對某印染廠印染廢水處理設施的凈化效能進行了監測。結果表明,微型生物群落的結構參數和功能參數均較好地反映了印染廢水的凈化效果。與經典的生物監測方法相比,PFU法由單一監測結構(或功能 )參數轉變為結構參數(種類組成、優勢種)和功能參數(群集參數)同時監測,提高了生物監測的信息捕獲能力,並使監測信息能更完整、准確、精密地評價環境狀況。PFU法可快速、准確地監測水質的突變,通過1d的試驗結果就能預測、預報受納系統環境質量的狀態及其變化過程。某樣點的群集曲線突然大幅下降,說明該點的水質發生了突變,應調查有無事故性排放。

由於潮汐流和環流的影響,PFU法用於海水水質監測的有效性不如在淡水中監測。Kuidong Xu等 [14]用一種改良的PFU法—瓶裝聚氨酯泡沫塑料塊(BPFU)法進行海水的生物監測。BPFU法是將2塊聚氨酯泡沫塑料塊裝入1個圓柱形塑料瓶中,塑料瓶有4道裂縫,用於保護聚氨酯泡沫塑料塊不受粗糙條件的干擾,同時便於微生物群落進入聚氨酯泡沫塑料塊,達到平衡。BPFU法比傳統的PFU法在海水生物監測中的優越性體現在:⑴取樣穩定;⑵海水生物評價結構和功能的精確性;⑶定量比較時可以保持水體積的穩定性。實驗結果表明,用BPFU法進行海水生物監測比PFU法更加有效。通過BPFU法聚集的物種數量隨污染物強度的增大而減少,減少程度大於PFU法。由BPFU法計算出的多樣性指數同樣也高於PFU法。

3.1.3 應用分子生態毒理學方法監測水體污染

隨著社會的進步,生物技術也在不斷地發展,在此基礎上逐步形成了分子生態毒理學。分子生態毒理學採用現代分子生物學方法與技術,研究污染物及代謝產物與細胞內大分子,包括蛋白質、核酸、酶的相互作用,找出作用的靶位或靶分子,並揭示其作用機理,從而能對在個體、種群、群落或生態系統水平上的影響作出預報,具有很大的預測價值。目前最常用的是把腺三磷酶作為生物學標志,方法是測定體內三磷酸腺苷酶ATPase的活性,並以其活性強弱作為多種污染物脅迫的指標[15]。

Petrovi S等 [16]通過測定貽貝 (Mytilus galloprovincialis Lam.)消化腺上皮細胞中的溶酶體(Lysosome)膜的穩定性和金屬硫蛋白(Metallothionein,MT)的含量來監測水體中有毒物質。貽貝消化腺上皮細胞中的溶酶體是有毒物質積累滯留的主要場所,同時它在排泄有毒污染物質的過程中起著關鍵作用。溶酶體中的有毒物質會削弱膜的穩定性,減少產生水解作用的溶酶體酶向細胞溶質中擴散。MT是動物對周圍環境中過量金屬的一種防禦機制,能夠阻止有毒物質及其代謝產物產生的細胞毒素對有機體產生影響。一般來說,監測MT的方法比監測組織中金屬總量更可行,因為這種方法可以將胞內具有顯著毒理效應的金屬結合片段與不可利用的金屬絡合物區分出來[17]。因此貽貝消化腺上皮細胞中的溶酶體膜的穩定性和金屬硫蛋白的含量的測定可以作為水體環境有毒物質變化的早期警報。

近年來,生物體內膽鹼脂酶活性的測定已經成為海水和淡水水體污染的一種監測工具。由於環境中的有機磷農葯和氨基甲酸鹽殺蟲劑與底物乙醯膽鹼的分子形狀類似,能與酶酯基的活性中心發生不可逆的鍵合從而抑制酶活性,因此它可以用來評價有機體在殺蟲劑和毒害神經的污染物質(如重金屬)中的暴露程度。Mohamed Dellali等 [18]用蛤和貽貝監測瀉湖的水體污染,結果表明,蛤和貽貝體內乙醯膽鹼脂酶的活性能很好地反映當地水體的污染狀況。

3.1.4水生生物環境診斷技術

用常規的毒性測試可以檢測污染嚴重水體的毒性,但對於低毒性水體,用常規的毒性試驗難以檢測到其毒性水平。為此,日本NUS株式會社開發出一種低毒性水體的新的生物測試方法——水生生物環境診斷技術(Aquatic Organisms Environment Diagnostics,簡稱AOD)[19]。該方法採用冷凍濃縮技術 ,將低毒性水體樣品中的部分水分脫出,使水樣中的毒理成分合理地濃縮,再進行生物毒性試驗,進而判定水體的毒性水平。AOD技術所選用的測試魚要求體積較小,同時要滿足測試生物所必備的高敏感性、取材方便、便於飼養或繁殖、品系純等條件。目前,AOD主要採用紅鰭魚(T.albnubes)和淡水蝦(P.compressa)作測試生物。

3.1.5 幼蟲變態實驗

近年來,對於以海洋無脊椎動物的胚胎和幼蟲期毒性實驗研究較為廣泛。然而研究表明[20],浮游幼蟲變態比現有的生物個體水平的毒性實驗指標更為敏感。海洋底棲無脊椎動物幼蟲的變態期是其生活史的關鍵階段,變態期的幼體對污染物的敏感性要高於其它階段,胚胎發生和幼蟲發育不受影響的污染物濃度會阻礙其變態。幼蟲的變態過程易於觀察(受到外來信息物質的調控),易受環境污染的干擾。與死亡率比較,能否在附著基表面順利變態是監測污染物毒性的更敏感的指標。

3.1.6 四膜蟲 (Tetrahymena pyriformis) 刺泡發射法

四膜蟲是一種淡水單細胞生物,生長速度快、繁殖量大,實驗室內易無菌培養和控制,適用於水質監測。以前應用四膜蟲監測水質都是通過測試四膜蟲的生長曲線和繁殖曲線等生物學特徵來反映水質變化情況。然而四膜蟲個體差異小、對化學毒物敏感,在誘變實驗中無須添加活化酶、自發突變率低,也是一種理想的致突變試驗材料。四膜蟲的刺泡是附著在細胞質表面,由基粒分化而來,垂直胞質排列,當外界環境因子觸發可誘導刺泡發射,形成顯微鏡下可見的分泌泡。吳偉等[21]用陽性致突變物誘發四膜蟲刺泡發射,試驗結果表明,四膜蟲對致突變陽性物質相當敏感,且有劑量效應關系。因此利用四膜蟲刺泡發射是評價水體中化學物質致突變的一種快速、簡便、良好的方法。

3.2 水污染生物監測的新材料和新的監測物

近年來,水污染生物監測不僅出現了一些新的方法,同時也出現了一些新材料、新的監測物。席玉英、韓鳳英等 [22]對長葉異痣蟌〔Ischnura elegans(VanderLinden)〕體內汞含量及與水體汞污染的關系進行了研究,結果發現,長葉異痣蟌對水體汞具有富集性,富集倍數高達5448~7600倍,可作為水體汞污染的監測生物。其中雌性長葉異痣蟌體內汞含量樣體(同時、同地採集的)間存在很大差異,因此可作為水體汞污染的定性研究,不宜作為水體汞污染的定量監測。而雄性長葉異痣蟌體內汞含量樣本間的差異則不顯著,並且雄性長葉異痣蟌體內汞含量隨水體汞含量的增加及時間的延長而增加,可作為水體汞污染的指示生物。

Flammarion P等 [23]通過測定白鮭(Leuciscus cephalus)體內膽鹼脂酶的活性來監測水體污染,發現白鮭可以成為很好的水體污染監測工具。而Khan R A等 [24]用比目魚(Pleuronectes americanus)體內乙氧基-異吩惡唑酮-脫乙基酶(EthoxyresorufinO-Deethylase,EROD)活性的強弱來判斷紐芬蘭島水體的污染狀況,發現它也有很好的監測效果。

Kahle J等[25]測定一種橈腳類動物Metridia gerlachei對威德爾海中痕量金屬的生物累積率,發現Metridia gerlachei對Co、Cu、Ni、 Pb 、 Zn等金屬元素的敏感度較高,可以作為海水中金屬元素的監測物。而Rainbow P S 等[26]利用藤壺監測香港海域中痕量金屬,同樣也得到很好的效果。

劉綺 [27]進行了一種新的生物監測方法研究。他以孵化好的Ⅱ~Ⅲ期鹵蟲為受試生物,實驗研究了K2Cr2O7、HgCl2、As2O3、KCN、六六六、苯酚、苯7種物質對鹵蟲的中毒閾值和 LC50 -24h(Leathal Concentration 50-24h, 24 h半致死濃度)的測定,闡明了該方法具有操作簡便、快速、覆蓋面寬、技術易掌握、所需設備不復雜等特點。此生物監測方法在環境科學與工程中的研究和應用可進一步擴展到對入江、河、海的工業排放物的檢毒、農葯殘留量分析、真菌毒素分析等廣泛領域。

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