2、污水生物系统法(应用对象是被生活污水污染的水域)
要点:受污染河流的自净作用导致河流从上游向下游形成一系列污染程度由高到低的连续区带;每一带中都生活有一些特征生物,构成生物区系;根据区系的生物特征可鉴别河流的不同区带受有机污染的程度。
多污带→中污带→寡污带
以细菌和低等原生动物为主→以细菌为食的耐污动物占优势、藻类大量出现、原生动物种类增多及高等的鱼类出现→细菌数量很少、藻类种类增多、轮虫等微型动物占优势
3、PFU微型生物群落监测法(简称PFU法) PFU:聚氨酯泡沫塑料块
原理:以聚氨酯泡沫塑料块(PFU)作为人工基质沉入水体中,经一定时间后,水体中大部分微型生物种类均可群集到PFU内,达到种数平衡,通过观察和测定该群落结构与功能的各种参数来评价水质状况。
根据水环境条件确定采样时间,一般在静水中采样约需4周,在流水中采样约需2周;采样结束后,带回实验室,把PFU中的水全部挤于烧杯内,用显微镜进行微型生物种类观察和活体计数。
PFU法-工业废水监测
微型生物:特指生活在水体中、显微镜下才可观测的包括细菌、藻类、原生动物、轮虫、线虫和甲壳类等的微小生物。
特点:将PFU(聚氨酯泡沫塑料、三维基质)投入水体,收集其中的微型生物、测定群集速度。基质的使用不受时间和空间的限制,即可在任何时间浸泡于任何水体的任何深度;所获得的微型生物群落达85%,具有环境的真实性。
相对于其它的生物群落法(如浮游生物法,底栖动物法等),具有快速、经济和准确等优点。 4、生物测试法
利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生的反应或生理机能的变化,来评价水体污染状况,确定毒物安全浓度的方法称为生物测试法。 静水式生物测试和流水式生物测试。 按水流方式:静水式和流水式。 按测试时间分类:急性试验和慢性试验。 按受试活体分类:水生生物和发光细菌等。 (1)水生生物毒性试验
(2)发光细菌法(理论依据;发光细菌是一类非致病的革兰氏阴性微生物,他们在适当的条件下能发射出肉眼可见的蓝绿色光。当毒性组分与发光细菌接触时,可影响或干扰细菌的新陈代谢,使细菌的发光强度下降或不发光。在一定毒物浓度范围内,毒物浓度与发光强度成负相关线性关系,
因而可使用生物发光光度计测定水样的相对发光强度来监测毒物的浓度) 5、空气污染生物监测,利用植物监测指示植物;
SO2:紫花苜蓿,熟禾,芥菜,堇菜,百目草,大麦,荞麦,棉花,南瓜,白杨,白蜡树,白桦树,加拿大短叶松,挪威云杉及苔藓,地衣 NO2:烟草,番茄,秋海棠,向日葵,菠菜
HF:唐菖蒲,郁金香,葡萄,玉簪,金线草,金丝桃树,杏树,雪松,云杉,慈竹,池柏,南洋楹
光化学氧化剂(O3):矮牵牛花,菜豆,洋葱,烟草,菠菜,马铃薯,葡萄,黄瓜,松树,美国白蜡树
持久性有机物污染(pops):地衣,苔藓,以及某些植物的叶 (五)生物污染监测
1、生物对污染物的吸收及在体内分布 (1)污染物在植物体内的分布
A.污染物在植物体内各部位的分布规律与吸收污染物的途径,作物品种,污染物的性质等因素有关。
B.从土壤和水体中吸收污染物,分布规律和残留含量的顺序是:根>茎>叶>穗>壳>种子 C.从空气中吸收污染物,叶片残留量大
农药:渗透能力强,果肉、米粒,弱则停留果皮、米糠
注意:作物种类不同、污染物质性质不同(如渗透性、疏水性等)影响规律
例:镉污染的土壤上种植的萝卜和莴苣,含镉量 萝卜: 块根<顶叶 莴苣:根>叶>茎 2、污染物在动物体内的分布 传输:血液和淋巴系统到全身各组织 分布规律:
(A)溶解于体液:如钠,钾,氟等离子,在体内分布比较均匀
(B)镧,锑,钍等三价和四价阳离子,水解后生成胶体,主要蓄积于肝或其他网状内皮系统 (C)与骨骼亲和较强:如铅,钙等二价阳离子在骨骼中含量较高 (D)特殊亲和性:汞-肾脏、碘-甲状腺
(E)脂溶性物质,如有机氯化合物(六六六,DDT等)易蓄积于动物体内的脂肪中。
3、植物样品的采集
(一)调查:采样的目的、污染情况、环境因素、植物特点、其他情况。 采集的样品要具有代表性、典型性、适时性。
(二)选择采样区域
(三)布设采样点:梅花型、交叉间隔布点法 (四)确定采样时间
(五)确定采样位置(植株)及方法 (六)准备采样工具等
(七)原始样采集、保管、洗净、拭干 4、动物样品的采集和制备
A.尿液:早晨浓度高时收集或者连续8-24小时收集;
B.血液:金属毒物及非金属毒物,如铅、汞、氟化物、酚等,10 mL C.毛发和指甲:头发--汞、砷(男:枕部发;女:短发),2~5g D.组织和脏器:肝、肾;>8g;组织捣碎机匀浆--鲜样备用 E.乳液:某些有机污染物浓缩,对后代有害,直接采集 F.水产食品
5、生物样品的预处理
生物样品的预处理:生物样品含有大量有机物(母质),且所含有害物质一般在痕量和超痕量级。测定前对样品进行分解,对欲测组分进行富集和分离,或对干扰组分进行掩蔽等。
(一)消解和灰化
测定生物样品中含大量有机物,测定无机物或无机元素时,通常都要将其大量的有机物基体分解,使欲测组分转变成简单的无机化合物或单质,然后进行测定。分解有机物的方法有湿式消解法和干灰化法。
A.湿式消解法:对于脂肪和纤维素含量高的样品,加防起泡剂的方法减少泡沫的产生
常用体系:
硝酸-硫酸:能分解各种有机物,但对吡啶及其衍生物(如烟碱)、毒杀芬等分解不完全。样品中的卤素在消解过程中可完全损失,汞、砷、硒等有一定程度的损失。
硝酸-高氯酸:破坏有机物比较有效的方法,防爆 硝酸-过氧化氢:测定氮、磷、钾、硼、砷、氟等 硝酸-硫酸-五氧化二钒/高锰酸钾:测汞 凯氏消解:测定氮;
增压溶样法:聚四氟乙烯坩埚;试剂用量少,效率高,减少玷污
B.干灰化法:不宜处理测定易挥发组分的样品。
(二)提取、分离和浓缩 1、提取方法
提取生物样品中有机污染物地方法应根据样品的特点,待测组分的性质、存在形态和数量,以及分析方法等因素选择。常用的提取方法有:振荡浸取法、组织捣碎提取法和脂肪提取器提取法。
(1)振荡浸取法:蔬菜、水果、粮食等样品都可使用这种方法。
(2)组织捣碎提取法:该方法提取效果较好,应用较多,特别是从动、植物组织中提取有机污染物比较方便。
(3)脂肪提取器提取法:索格斯列特式脂肪提取器(索氏提取器,溶剂用量小),常用于提取生物、土壤样品中的农药、石油类、苯并[a]芘等有机污染物。
(4)直接球磨提取法:可用于提取小麦、大麦、燕麦等两市中的有机氯和有机磷农药。 2、分离方法
(1)液—液萃取法:是依据有机物组分在不同溶剂中分配系数的差异来实现分离的。农药与脂肪、蜡质、色素等一起用石油醚被提取后,加入一种极性溶剂(如乙腈)振摇,由于农药的极性比脂肪、蜡质、色素要大,故可被萃取分离
(2)蒸馏法:适用于测定蔬菜、水果等生物样品中有机氯(磷)农药残留量。
(3)层析法:层析法分为柱层析法、薄层层析法、纸层析法等。其中,柱层析法在处理生物样品中应用较多。
(4)磺化法和皂化法:脂肪、腊质等与浓硫酸发生磺化反应,生成极性很强的磺酸基化合物,随硫酸层分离,而达到与提取液中农药分离的目的。磺化法常用于有机氯农药的净化,对于易被酸分解或与之发生反应的有机磷、氨基甲酸酯类农药则不适用。皂化法是利用油脂等能与强碱发生皂化反应,生成脂肪酸盐而将其分离的方法。
(5)气提法和顶空法:这两种方法也常用于分离生物样品提取液中的欲测组分或干扰组分。 (6)低温冷凝法:这种方法的最大优点是有机化合物在净化过程中不发生变化,并且有良好的分离效果。
3、浓缩方法
常用的浓缩方法有:蒸馏或减压蒸馏法、K—D浓缩器法、蒸发法等。其中,K—D浓缩器法是浓缩有机污染物的常用方法。
第七章 物理性污染监测 一、噪声污染监测
(一)噪声的概念
声音是物体的振动以波的形式在弹性介质中进行传播的一种物理现象,振动频率20~20,000 Hz可听。
广义上来讲,凡是人们不需要的,使人厌烦并干扰人的正常生活、工作和休息的声音统称为噪声。
(二)噪声来源
1.交通运输噪声 2.工业生产噪声 3.建筑施工噪声 4.社会生活噪声 (三)声音的物理特性和量度 1、声音的发生、频率、波长和声速 c=fλ f = 1/T
20℃,空气中声速约为344m/s C=331.4+0.607t(m/s) 2、声功率W、声强I和声压P 1.声功率W
(1)定义:单位时间内,声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。单位为瓦(watt) (2)声源辐射声音的能力 2.声强I
(1)定义:在单位时间内(s),通过垂直声波传播方向的单位面积上的声能,叫做声强。 (2)声场中的强弱:与离噪声源的距离远近相关 (3)I=W/4πr2,距声源远,声越弱(W/m2) 3.声压 P
定义:由于噪声能引起空气质点的振动,使周围空气质点发生疏密交替变化而产生的压强变化称为声压。亦即噪声场中单位面积上由声波引起的压力增量为声压,牛顿/米2或帕(Pa)
声压与声强关系(球面波与平面波)
I=P2/ρc ρ-空气密度;c—声速 声压的大小反应了噪声的强弱 特性阻抗:单位为瑞利,ρ×c
标准大气压 与 20℃ 时的空气密度和声速代入,ρ×c=408Pa s/m