第七章应用生态学 §1环境污染及其监测 环境污染 环境监测和风险评价 环境污染 环境污染( environmental pollution)是指人类活动使环境要素或其状态发生 了变化,从而使环境质量恶化,扰乱和破坏了生态系统的稳定性以及人类的正常 生活条件的现象。常见的环境污染有: 空气污染 air pollution) 酸雨( acid rain) 水污染 water pollution) 土壤污染 空气污染( air pollution) 空气污染是由人类活动直接或间接引起天然与合成有害物质向大气的排放。污染 物直接排放到大气中称初级污染物,在太阳电磁辐射的影响下,在空气中由其他 污染物制造出来,称次级污染物。主要的空气污染物有:二氧化硫、固体颗粒、 二氧化氮、碳氢化合物、一氧化碳、臭氧、硫化氢、氟化物、一氧化氮、铅、汞。 空气污染物对人及整个自然界有重要的影响。造成环境不舒适,腐蚀雕塑,破坏 公共设施;防碍人类和其他生物的健康,同时改变气候以及土壤、湖泊和河流的 化学性质。 酸雨( acid rain 酸雨( acid rain)和酸沉降 acid deposition):酸雨(1972,英国化学家RA smih提出)是指雨水中含有一定数量本性物质(硫酸、硝酸、盐酸等的自然降 水现象。大气中形成酸的物质以雨、雪、雹和雾等形式从空气中沉降下来,其pH 值一般都小于56,这种现象称酸沉降。 酸沉降对动物、植物以及森林有明显的损害;改变了土壤和湖泊的pH值,同时 本酸化会导致有毒金属(汞和铝等)从土壤和沉积物中释放出来。 水污染( water pollution 水污染是指由于人类活动而排放的污染物进入水体,使水体及其底泥的物理、化 学性质或生物化学性质发生了变化,从而防碍了对水体的利用,这种现象称水污 染 水体污染物可分为生物体、可溶性化学物质、不溶性化学物质和热四类。 水污染危害: 有毒物对生物的直接毒害,不溶性固体降低水的质量; 水中有害生物导致水传播疾病的流行; 水中有机质引起水体的富营养化,引起水体生物耗氧(BOD)和化学耗氧量
第七章 应用生态学 §1 环境污染及其监测 ⚫ 环境污染 ⚫ 环境监测和风险评价 环境污染 ⚫ 环境污染（environmental pollution）是指人类活动使环境要素或其状态发生 了变化，从而使环境质量恶化，扰乱和破坏了生态系统的稳定性以及人类的正常 生活条件的现象。常见的环境污染有： ➢ 空气污染(air pollution) ➢ 酸雨(acid rain) ➢ 水污染(water pollution) ➢ 土壤污染 空气污染(air pollution) ⚫ 空气污染是由人类活动直接或间接引起天然与合成有害物质向大气的排放。污染 物直接排放到大气中称初级污染物，在太阳电磁辐射的影响下，在空气中由其他 污染物制造出来，称次级污染物。主要的空气污染物有：二氧化硫、固体颗粒、 二氧化氮、碳氢化合物、一氧化碳、臭氧、硫化氢、氟化物、一氧化氮、铅、汞。 ⚫ 空气污染物对人及整个自然界有重要的影响。造成环境不舒适，腐蚀雕塑，破坏 公共设施；防碍人类和其他生物的健康，同时改变气候以及土壤、湖泊和河流的 化学性质。 酸雨(acid rain) ⚫ 酸雨( acid rain )和酸沉降(acid deposition): 酸雨（1972，英国化学家R. A. Smith提出）是指雨水中含有一定数量本性物质(硫酸、硝酸、盐酸等)的自然降 水现象。大气中形成酸的物质以雨、雪、雹和雾等形式从空气中沉降下来，其pH 值一般都小于5.6，这种现象称酸沉降。 ⚫ 酸沉降对动物、植物以及森林有明显的损害；改变了土壤和湖泊的pH值，同时 本酸化会导致有毒金属（汞和铝等）从土壤和沉积物中释放出来。 水污染(water pollution) ⚫ 水污染是指由于人类活动而排放的污染物进入水体，使水体及其底泥的物理、化 学性质或生物化学性质发生了变化，从而防碍了对水体的利用，这种现象称水污 染。 ⚫ 水体污染物可分为生物体、可溶性化学物质、不溶性化学物质和热四类。 ⚫ 水污染危害： ➢ 有毒物对生物的直接毒害，不溶性固体降低水的质量； ➢ 水中有害生物导致水传播疾病的流行； ➢ 水中有机质引起水体的富营养化 ，引起水体生物耗氧（BOD）和化学耗氧量
(coD)增加; 水中有毒物质如重多属和多氯联苯等在食物链上的生物放大作用,使生物体的酶 活性受影响 工业余热通过多种途径影响水生生物。 富营养化( eutrophication) 富营养化是指在人类活动的影响下,生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、 河口、海湾等缓流水体,引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降, 水质恶化,鱼类及其他生物大量死亡的现象。水体出现富营养化情况下,浮游藻 类大量繁殖,形成水华,因占优势的浮游藻类的颜色不同,水面出现各种颜色 这种现象在海洋中叫赤潮。 多数学者认为氮和磷等营养物质浓度的升高是藻类大量繁殖的原因,由于磷通常 是水生生物生长的限制性营养物,因此是引起水体富营养化的主要物质。 土壤污染 环境监测和风险评价 生态监测的内容及特点 生态监测的原理和方法 风险评价 生态监测的内容及特点 环境监测 environmental monitoring):研究和监测环境质量。其手段有化学、 物理学、生物学、生态学、地球物理、地球化学等,因此其内容有化学监测、物 理监测、生物监测、生态监测、地球物理化学监测等。 ·生态监测( ecological monitoring):利用生命系统各层次对自然或人为因素引 起环境变化的反应来判定环境质量 生态监测的特点: 能综合地反映环境质量状况; 具有连续监测的功能; 具有多功能; 监测灵敏度高。 生态监测的原理和方法 生态监测的原理 生态监测的方法 生态监测的原理
（COD）增加； ➢ 水中有毒物质如重多属和多氯联苯等在食物链上的生物放大作用，使生物体的酶 活性受影响； ➢ 工业余热通过多种途径影响水生生物。 富营养化（eutrophication） ⚫ 富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、 河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降， 水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。水体出现富营养化情况下，浮游藻 类大量繁殖，形成水华，因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面出现各种颜色， 这种现象在海洋中叫赤潮。 ⚫ 多数学者认为氮和磷等营养物质浓度的升高是藻类大量繁殖的原因，由于磷通常 是水生生物生长的限制性营养物，因此是引起水体富营养化的主要物质。 土壤污染 环境监测和风险评价 ⚫ 生态监测的内容及特点 ⚫ 生态监测的原理和方法 ⚫ 风险评价 生态监测的内容及特点 ⚫ 环境监测(environmental monitoring): 研究和监测环境质量。其手段有化学、 物理学、生物学、生态学、地球物理、地球化学等，因此其内容有化学监测、物 理监测、生物监测、生态监测、地球物理化学监测等。 ⚫ 生态监测(ecological monitoring): 利用生命系统各层次对自然或人为因素引 起环境变化的反应来判定环境质量。 ⚫ 生态监测的特点： ➢ 能综合地反映环境质量状况； ➢ 具有连续监测的功能； ➢ 具有多功能； ➢ 监测灵敏度高。 生态监测的原理和方法 ⚫ 生态监测的原理 ⚫ 生态监测的方法 生态监测的原理
生物与环境之间相互依存、相互影响、协同进化 生物与环境相互补偿、协同发展是在自然界长期发展过程中形成的,生物的变化 是某一区域内环境变化的一个组成部分,因此,生态学上个体、种群、群落和生 态系统各组织层次的生物变化可以作为环境改变的指示和象征。 生态监测的方法 个体和种群水平 令指示生物法( ndicator organism) 群落和生态系统水平 令污水生物系统法( saprobien system) 令PFU聚氨酯泡沫塑料块)法( polyurethane foam unit) 生物测试( bioassay) ◆生物指数法( 指示生物法 ·指示生物法是指用指示生物来监测环境状况的一种方法。指示生物 ndicator organIsm是一些对环境中的某些物质,包括污染物的作用或环境条件的改变能 较敏感和快速地产生明显反应的生物。通过其所作的反应可了解环境的现状和变 化,起“预警”功能 指示生物的基本特征: 对干扰作用反应敏感且健康; 具有代表性; 对干扰作用的反应个体间的差异小、重现性高; >具有多功能。 常用的指示生物:紫花苜蓿(So2),地衣和苔藓(So2、氟化物),菜豆、烟 草(o3)等。 污水生物系统法 污水生物系统法是由Kokw和 Marson1909年提出,后经完善 的一种用于河流污染、尤其是有机污染的一种监测方法。 由于河流受污染后,在污染源下游的一段流程里会发生自净过程,即 随着河水污染程度的逐渐减轻,生物的种类组成也随之发生变化,在 不同的河段将出现不同的物种。 根据生物种类组成将河流划分为多污带、a污染带、β污染带和寡 污染带。各污染带都有各自的物理、化学和生物的特征。 亦可用群落中优势种群来划分污染带。 PFU法 PFU法是用取氨酯泡沫塑料块采集水域中微生物和测定其群集速度来监测和评 价环境质量状况的一种方法。1969年由美国弗吉尼亚工程学院和弗吉尼亚州立大 学环境研究中心的cans等人1969年创立的。国内自80年代起将这种方法用于
⚫ 生物与环境之间相互依存、相互影响、协同进化。 ⚫ 生物与环境相互补偿、协同发展是在自然界长期发展过程中形成的，生物的变化 是某一区域内环境变化的一个组成部分，因此，生态学上个体、种群、群落和生 态系统各组织层次的生物变化可以作为环境改变的指示和象征。 生态监测的方法 ⚫ 个体和种群水平 ❖ 指示生物法（indicator organism） ⚫ 群落和生态系统水平 ❖ 污水生物系统法（saprobien system） ❖ PFU(聚氨酯泡沫塑料块)法(polyurethane foam unit) ❖ 生物指数法（biotic index） ⚫ 生物测试（bioassay） 指示生物法 ⚫ 指示生物法是指用指示生物来监测环境状况的一种方法。指示生物(indicator organism)是一些对环境中的某些物质，包括污染物的作用或环境条件的改变能 较敏感和快速地产生明显反应的生物。通过其所作的反应可了解环境的现状和变 化，起“预警”功能。 ⚫ 指示生物的基本特征： ➢ 对干扰作用反应敏感且健康； ➢ 具有代表性； ➢ 对干扰作用的反应个体间的差异小、重现性高； ➢ 具有多功能。 ⚫ 常用的指示生物：紫花苜蓿（SO2），地衣和苔藓（SO2、氟化物），菜豆、烟 草 （O3）等。 污水生物系统法 ⚫ 污水生物系统法是由Kolkwiz 和 Marsson 1909年提出，后经完善 的一种用于河流污染、尤其是有机污染的一种监测方法。 ⚫ 由于河流受污染后，在污染源下游的一段流程里会发生自净过程，即 随着河水污染程度的逐渐减轻，生物的种类组成也随之发生变化，在 不同的河段将出现不同的物种。 ⚫ 根据生物种类组成将河流划分为多污带、α-污染带、β-污染带和寡 污染带。各污染带都有各自的物理、化学和生物的特征 。 ⚫ 亦可用群落中优势种群来划分污染带。 PFU法 ⚫ PFU法是用取氨酯泡沫塑料块采集水域中微生物和测定其群集速度来监测和评 价环境质量状况的一种方法。1969年由美国弗吉尼亚工程学院和弗吉尼亚州立大 学环境研究中心的Cairns 等人1969年创立的。国内自80年代起将这种方法用于
污染水体的监测和评价。 PFU法的原理是岛屿生物学原理,即原生动物集群过程实际上是集群速度随着种 类上升而下降的过程,二者的交叉点就是种数的平衡点。达到平衡点的时间取决 于环境条件。 PFU法的优点:使监测水平提高到了群落层次,使监测更符合客观事实和真实环 境;简便易行。 生物指数法 生物指数法是指用数学公式反映生物群落结构变化,以评价环境质量常用的有: 生物指数(B)=2nA+nB,n为底栖大型无脊椎动物的种类数,A为敏感种类数, B为耐污染种类数 污染生物指数=颞蚓类的个体数量/底栖动物个体数量★100 硅藻指数=(2A+B-20)/(A+B-c)★100,A为不耐污染的种类数;B 为对有机污染耐力强的种类数;c为在污染区内独有的种类数 生物测试 生物测试又称生物测定或生物检试,是利用生物受到污染物质的毒害所产生的生 理机能等变化测试污染状况的方法。 毒性试验 急性毒性试验 慢性毒性试验 致突变检测 微核技术:细胞分裂过程中染色体进行复制时,如果受到外界诱变因子作用,就 会产生一些游离的染色体片断,形成包膜,变成大小不等的小球体,这就是微核 利用细胞减数分裂四分体时期出现的微核来指示环境污染的方法称微核技术。 生态风险评估 生态风险评估是利用生态学、环境化学及毒理学的知识,定量地确定环境危害对 人类的负效应的概率及其强度的过程。 ·生态风险评价的步骤 生态风险评估的步骤 §2生物资源的管理 ●生物多样性及其保育 生物资源管理 人口管理 生物多样性及其保育
污染水体的监测和评价。 ⚫ PFU法的原理是岛屿生物学原理，即原生动物集群过程实际上是集群速度随着种 类上升而下降的过程，二者的交叉点就是种数的平衡点。达到平衡点的时间取决 于环境条件。 ⚫ PFU法的优点：使监测水平提高到了群落层次，使监测更符合客观事实和真实环 境；简便易行。 生物指数法 ⚫ 生物指数法是指用数学公式反映生物群落结构变化，以评价环境质量。常用的有： ➢ 生物指数（BI）＝2nA+nB, n为底栖大型无脊椎动物的种类数， A为敏感种类数， B为耐污染种类数。 ➢ 污染生物指数＝颤蚓类的个体数量／底栖动物个体数量＊100 ➢ 硅藻指数＝（2A＋B－2C）／（A＋B－C）＊100，A为不耐污染的种类数；B 为对有机污染耐力强的种类数；C为在污染区内独有的种类数。 生物测试 ⚫ 生物测试又称生物测定或生物检试，是利用生物受到污染物质的毒害所产生的生 理机能等变化测试污染状况的方法。 ⚫ 毒性试验 ➢ 急性毒性试验 ➢ 慢性毒性试验 ⚫ 致突变检测 ➢ 微核技术：细胞分裂过程中染色体进行复制时，如果受到外界诱变因子作用，就 会产生一些游离的染色体片断，形成包膜，变成大小不等的小球体，这就是微核。 利用细胞减数分裂四分体时期出现的微核来指示环境污染的方法称微核技术。 生态风险评估 ⚫ 生态风险评估是利用生态学、环境化学及毒理学的知识，定量地确定环境危害对 人类的负效应的概率及其强度的过程。 ⚫ 生态风险评价的步骤 生态风险评估的步骤 §2 生物资源的管理 ⚫ 生物多样性及其保育 ⚫ 生物资源管理 ⚫ 人口管理 生物多样性及其保育
生物多样性 生物多样性( biodiversity):生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以 及与此相关的各种生态过程的总和。它包括数以百万计的动物、植物、微生物和 它们所拥有的基因以及它们与生存环境形成的复杂生态系统。 包括四个层次 遗传多样性(基因多样性) 物种多样性 生态系统多样性 >景观多样性 遗传多样性 指种内基因的变化,包括种内显著不同的种群间和同一种群内的遗传变异 其测度包括三个方面,即染色体多态性、蛋白质多态性和DNA多态性。 物种多样性 指物种水平的多样性,即一个地区内物种的多样化,主要是从分类学、系统学和 生物地理学角度对一定区域内物种的状况进行研究 生态系统多样性 指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境差异、生态 过程变化的多样性。 生态多样性指数可分为: a多性指数 β多样性指数 Y多样性指数 景观多样性 指不同类型的景观要素或生态系统构成的景观在空间结构、功能机制和时间动态 方面的多样化或变异性。 生物多样性的价值 生物多样性的现状
生物多样性 ⚫ 生物多样性(biodiversity): 生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以 及与此相关的各种生态过程的总和。它包括数以百万计的动物、植物、微生物和 它们所拥有的基因以及它们与生存环境形成的复杂生态系统。 ⚫ 包括四个层次: ➢遗传多样性（基因多样性） ➢物种多样性 ➢生态系统多样性 ➢景观多样性 遗传多样性 ⚫ 指种内基因的变化，包括种内显著不同的种群间和同一种群内的遗传变异。 ⚫ 其测度包括三个方面，即染色体多态性、蛋白质多态性和DNA多态性。 物种多样性 ⚫ 指物种水平的多样性，即一个地区内物种的多样化，主要是从分类学、系统学和 生物地理学角度对一定区域内物种的状况进行研究。 生态系统多样性 ⚫ 指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境差异、生态 过程变化的多样性。 ⚫ 生态多样性指数可分为: ➢α多性指数 ➢β多样性指数 ➢γ多样性指数 景观多样性 ⚫ 指不同类型的景观要素或生态系统构成的景观在空间结构、功能机制和时间动态 方面的多样化或变异性。 生物多样性的价值 生物多样性的现状