水质生物监测方法.docx

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水质生物监测方法

水质生物监测方法

2012级6班李斐学号：

201210540616生物监测是水环境污染监测的方法之一，它是指利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应阐明环境污染状况，具有敏感性、富集性、长期性和综合性等特点。

目前在实际监测中已经应用的生物监测方法主要包括生物指数法、种类多样性指数法、微型生物群落监测方法（聚氨酯泡沫塑料块法，

polyurethanefoamunit,PFU、生物毒性试验、生物残毒测定、生态毒理学方法等，涉及的水生生物涵盖单胞藻类、原生动物、底栖生物、鱼类和两栖类。

除了鱼类，藻类和底栖生物这些在水污染生物监测上已经得到广泛应用的传统生物监测方法之外，生物监测的方法在近几年得到了很大程度的发展。

为了验证发光细菌法在测定水域水质毒性的用途，吴伟等利用明亮发光杆菌作为指示物，对受到污染的渔业水域的急性毒性进行了测定，试验表明在温度在20C到30C,pH值界于6到9之间时，利用发光细菌法所测得的水域急性毒性的结果与鱼类毒性试验可以互相替代。

华银峰等通过系统研究重金属和缓冲液类型及其浓度对脲酶抑制率的影响，为脲酶抑制法在快速检测重金属离子中最佳检测条件的选择提供了理论依据。

陆贻通等也对酶抑制技术的条件进行了试验，研究表明当被测重金属是少数几种并能以抑制方式影响酶活性时，这种测定方式便能取得较好的结果。

一、鱼类毒性实验鱼类是重要的水产资源,而且对水质污染反应极其敏感。

即使微小的环境变化,就可明显地影响鱼的生长发育及其生理活动造成鱼类的变异或死亡。

因而有人主张,水体污染的生物学研究

应集中在鱼类和作为鱼类食料的生物中进行。

因为水污染控制工作的重要目的之一,就是防止危害这类生物,保护自然资淤门。

在进行水体污染调查时,往往由于污染源成分复杂,难以用单一的理化指标表示其污染程度,而通过鱼类试验则能够在一定程度上反映出水体的混合污染状况和污染物的毒性。

鱼类试验不仅可以作为评价水体污染的综合指标,而且还可配合其他调查测定以制订工业废水的排放标淮。

因此鱼类试验是一种简便、经济而又易于推广的方法,具有很大的实用价值目前已被某些国家列为标准方法。

有一种鱼类的生理学监测方法是根据污染物质引起鱼类的活动异常及呼吸与心跳等变化情况来判断水质状况的。

将鱼直接置于河水中进行监测。

例如在瑞典,曾将鱼类置于篓中,再将鱼篓悬于某些工厂废水排人的河流中,以监测水质污染的影响。

或者在废水排人水体之前在工厂内进行废水对鱼类影响的监测在进行这类试验时,运用连续自动记录装置记录废水对鱼类活动方式变化及心跳和呼吸活动的影响。

由于有效地利用这类厂内监测系统而改进了水质污染的防治工作。

在鱼类的毒理学试验方法方面目前已积累了大量资料。

一般是通过测定鱼类24、48和96小时的中间忍受限度值（TLm,即半数存活浓度）来评价污染物质的毒性。

另外,当水体受到污染时,污染物质可以引起鱼类的迥避反应。

因而有人采用鱼类进行迥避试验,以测定污染物质的毒性。

二、甲壳动物毒性实验如在海洋水质生物学监测中有人用叶足类甲壳动物鳃足虫

（Ar‘em:

aSali,:

a）。

这种甲壳动物分布于世界各地，主要生存于各

种海水与盐水湖中。

它的卵可以干燥保存几年仍不失去活力,试验时可将保存的千燥虫卵在20C条件下孵化24或48小时后即可孵化为可供试验用的幼虫（无节幼体期）,因而容易得到大批同种、同龄的试验幼虫。

近年来研究表明,在海洋污染监测工作中,以鳃足虫生物试验作为一个标准方法是有可能的。

最近Pl.ice等

〔‘归曾对引起海洋污染的多种石油化学物质进行了周密的鳃足虫毒性试验。

其毒性试验的基本方法如下:

将虫卵孵化为实验用

幼虫。

用5个1升容积的广口瓶做孵化器。

将5个广口瓶排成一

排,并以黑纸包裹起来,每瓶的两侧各留一小洞,以便透光。

各瓶装有一个多孔玻璃扩散器作为曝气之用。

每瓶加入一克虫卵,然后注满合成海水。

合成海水的制备方法:

称取氯化钠557.37克、硫酸钙27.20克、硫酸镁（MgSO;・7HZo）63.36克、氯化镁168.30克、氯化钾15.84克、澳化镁（MgBI.:

•6HZO）3.14克。

顺序将上述物质溶于20升蒸馏水中。

在孵化过程中,孵化瓶内应不断曝气,直到孵化完成为止。

将光源放到第一瓶侧的黑纸洞口处,使光线透过各孵化瓶。

此时孵化出来的幼虫集中于孵化瓶的光束之内。

然后用滴管将幼虫移到各试验容器中。

将一定体积的水通过一个特殊

的网状滤器过滤,然后计数,即可得出每毫升水溶液中的鳃足虫数目。

在正式测定各种污染物质对鳃足虫的中间忍受限度以前,同

样亦应进行预试验，找出各种物质对鳃足虫的毒性范围,•314国外医学参考资料卫生学分册

方法如下:

1.将鳃足虫卵置上述孵化器中孵化48小时,以提供预试验的幼虫,

2.将孵出的幼虫稀释成每毫升含30~50个幼虫的混悬液;

3.将各种试验的物质制成1%溶液,取出一定量的体积加到150毫升容积的各个广口瓶中,使其稀释到99毫升时其浓度分别为100、1,000和10,000毫克/升。

不易溶解的物质则以海水制成饱和溶液进行试验,

4.将1毫升幼虫混悬液用吸管分别加到含有不同浓度试验物质的各个瓶中以及仅含有海水对照的瓶中,将瓶口盖上,但不要盖得过紧。

然后置于24.5C温度下再孵化24小时，

5.孵化24小时后,籍助菌落计数器观察并记录试验瓶中死虫与活

虫的数目。

通过以上方法即可求出各种污染物质对鳃足虫的毒性作用范围。

测定中间忍受限度时应采用的剂量浓度,可根据预试

验结果来确定。

不测定中间忍燹限度

lr000%1.800.U.204L5,00.

10,000

100.28久32人580.!

t0001叭18^32.5氣100x

U1飞.器氛5.趴10

不测定中间忍受限度

分别为饱和度的10%,25%.50X>

丁5%、100%

三、细菌学检验

当水源受到生活污水或工业废水污染时，水中的细菌也会发生一系列的改变。

当然，废水的种类不同，对细菌的影响也不同。

例如排人水体的阴离子表面活性剂在一定浓度条件下，可明显地

促进水中腐物寄生菌、大肠杆菌和伤寒杆菌的繁殖〔20〕。

因此,

水的细菌学检查，也是判断水质的一项重要指标。

用于水质监测的细菌学检验有下述几种:

1.细菌总数:

细菌总数是1毫升水样在普通琼脂培养基上经过37'

c培养24小时后,所生长的各种细菌菌落总数。

当水体受到人畜粪便等污染时，其细菌总数急剧增加。

因此细菌总数可作为水体污染的指标之一。

但此方法仅适于在人工培养基上在一定实验条件下繁殖的菌种，不是水中所有细菌都能在这种条件下生长。

所以细菌总数不能表示水中的全部细菌。

另外细菌也能随各种植物

和矿物物质进人水体,与人畜的污染毫无关系。

可见细菌总数既不能得出水中实际所含细菌的绝对数,也不能指明水中出现细菌

的原因,同时更不能说明有无病原菌存在。

因此,细菌总数在评价

水体时只有相对的意义。

一般认为,如水中细菌数多,表示水中含有大量有机物的腐败产物,从而推测有病原菌污染的可能性,但不能肯定水体已受粪便污染。

关于细菌计数,Bu（:

ksteeg等采用下

述两种方法〔2'〕。

（1）改良平皿计数法—将样品接种在含有氯化2、3、5一三苯基四

氮吐（2、3、5—triPhen,ltetrazoliumehloride—TTC的琼脂平板或明胶平板上。

培养后再将1%TTC水溶液喷雾到平板上。

在活细

菌细胞的还原酶作用下,无色的TTC还原成红色的甲腾（formazane）。

结果平皿上的菌落变为红色，菌落计数更易于进行。

（2）间接细菌计数法—平皿计数法所得结果约占直接计数法所得出的细菌数的15%。

为了更准确地检定细菌总数,根据活细菌的还原酶能将TrC还原成红色甲婚的原理，可采用1叹,C间接测定细菌总数法。

此法系将TTC溶液加到河底泥中或污水中进行试验,在活细菌还原酶作用下，TTC被还原成红色甲鳍。

再以酒精提取这种红色染料。

然后用分光光度计测定,与含有已知数目细菌的标准混悬液比较,即可测出样品的细菌总数。

与平皿计数法相比较,

此法操作更为简便和迅速,不但提高了检出率,而且准确性也较高更真实地反映了底泥或污水的生物学活性情况。

2.大肠杆菌:

化学物质的污染可以在河流某一段比较不大的距离

内消失,而细菌污染的扩散范围则较大〔22〕。

关于水体自净过程的许多研究表明,无论什么样的污染,也无论其细菌如何丰富,随着自净过程的进展,终归导致粪便污染指示菌的数目明显下降。

许多国家明确规定,大肠杆菌及其变种是一项水体污染指标。

从卫生观点来看,大肠杆菌作污染指标具有双重意义,首先它是水体受到人畜粪便污染的可靠指标。

而大肠杆菌又可能与肠道病原菌同时排出体外。

粪便污染指示生物应在人畜粪便中普遍存在,而

在未受污染的环境中又缺乏;其次它在自然界的存活时间应比病原菌长,而又容易鉴定。

大肠杆菌基本满足了上述要求,因此它是

最有价值的粪便污染指标〔25,2幻。

有关水中大肠菌的测定,曾有多种改进。

近来p。

、KoB曾提出三种快速简易测定法〔25〕（见本刊2975年l期文摘027—编者）。

这些改良的方法一般不需要转种,节约了许多培养基,只需十余小时就可得出结果,是较好的方法。

在水质监测中,大肠杆菌除了作为粪便污染指标外,还可通过以下几种方法来判断水体的污染程度:

（1）以大肠杆菌的生物量指数来确定水体污染程度—在一定条件下,大肠杆菌的生长受到可利用的有机氮化合物量的限制。

因而大肠杆菌的繁殖率可以用来指示水样中这些化合物的含量。

而有机氮化合物是严重污染的特征,所以

生物量（即在一定时间内细菌繁殖的量）可表明污染水平。

由于有机氮化合物只是大肠杆菌繁殖的一个因素,此外还需要其他营养物质。

为此,试验时还必需将葡萄糖、磷酸二氢钾和硫酸镁加人到样品中。

同时水样应先经过滤以除去浮游生物并消除混浊。

灭菌后,将大肠杆菌接种进去,培养48小时。

然后用散射浊度计测定培养物的混浊度（即生物量指数）。

有人认为在某些河流中运用这个方法要比生态学方法好。

（2）以大肠杆菌测定污水的毒性—大肠杆菌能分解葡萄糖产酸。

当

水中存在有毒物质时,产酸作用将受到抑制。

试验是将被检的水样作一系列稀释,分别置于各个试管中,加入葡萄糖和蛋白膝,以满足营养需要。

调节PH至7.5,然后将一定量的大肠杆菌混悬液接种进去。

在有毒物质作用干扰的情况下,样品的PH值降低速度比对照组慢,这是由于细菌的代谢受到了抑制。

据此可以测定废水的毒性。

（3）以大肠杆菌来测定某些有毒物质的致癌作用〔26“:

近来有人

使用大肠杆菌试验来测定致癌物质。

其原理是某些化学物质的致癌作用在于它们能够改变活细胞的DNA。

正常的细胞在某种程度

上，可以通过修复其DNA的受损部分，来抵抗致癌物质的破坏作用。

但是那些修复DNA能力不足的细胞，对于能与其DNA发生反应的物质将表现敏感性增高。

DNA聚合酶是参与DNA修复的一种酶,缺乏这种酶的细胞（如大肠杆菌的变异菌株PolA一）与含有这种酶的母细胞（如大肠杆菌的原始菌株PolA+）相比较,对许多已知与细胞DNA发生反应的物质（如放射线、致癌物质等）更为敏感。

另一方面,这两种细胞对于一些非致癌物质则表现同等程度的感受性。

已经知道,