• 从不同种类生物来分:包括动物监测、植物 监测和微生物监测；
• 从环境介质的不同来分:包括大气污染监测、 水污染监测和土壤污染监测。
一、形态结构监测
• 动物生病、死亡或迁移；植物叶片出现病 变，植株生病、死亡；微生物种类和数量 的变化等。
• 在此类监测方法中，发展最成熟、应用最 广的就是利用生物对大气污染进行监测。
（五）乙烯
乙烯对植物一般是影响植物的生长及 花和果实的发育，并加速植物组织的老化。 监测乙烯的植物通常有兰花、麝香石竹、 黄瓜、番茄、万寿菊及皂角等。
监测土壤污染
植物的根、茎、叶都可能产生影响，出现一定 的症状。如锌污染引起洋葱主根肥大和曲褶；铜 污染使大麦不能分粟，
受到污染的土壤使蛆身体蜷曲、僵硬、缩短和 肿大，体色变暗，体表受伤甚至死亡，表明土壤 受到了DDT和有机氯化物的污染。
SO2，NOx
减少
非特异性
减少
• 动物:主要是利用鱼来监测水污染，鱼的常 用生理代谢指标有：鳃盖运动频率、呼吸 频率、呼吸代谢、侧线感观机能、掺透压 调节、摄食量与能量转换率、抗病力等。
• 生化方面的指标有：血液成分变化、血糖 水平、酶活性变化、糖类及酯类代谢等。 鱼的血液对一些污染物很敏感，如铅中毒 会加速红细胞的沉降、增加不成熟红细胞 的数量、使一般红细胞溶解和退化而导致 溶血性贫血。
当一定浓度的环境污染物及其活性代谢 产物进入生物机体后，通过对生命活动不 可或缺的催化剂—酶的抑制，将改变细胞 膜的通透性，从而直接影响细胞的正常功 能.
2、组织、器官水平的生物反应
如大气环境受污染后，植物叶片会出现各种伤斑， 甚至叶组织局部坏死，不同污染物对植物的伤害 反应症状不同。根据受害叶数、颜色深浅及伤斑 大小与大气中污染物种类及浓度的相关性，将污 染伤害植物的程度同已知的环境污染物浓度联系 起来，就能凭借叶片的受害症状反映大气中相应 污染物的浓度，从而对大气进行监测和预警。
• 水生生物体内污染物质进行分析，同 样也可以了解水中污染物的种类、相 对含量和危害程度。
• 人体健康监测。比如环境中铅污染可以通 过人体血液和头发中铅含量来监测，也可 以通过血中游离原扑琳浓度和尿中δ-氨基 乙酞丙酸浓度增加来监测。再如根据人尿 中马尿酸浓度监测空气中甲苯浓度，根据 人尿中有机溶剂的浓度来监测空气中有机 溶剂的浓度等。
四、遗传毒理监测
环境中许多污染物能够引起生物体的遗传 物质发生基因结构变化，这些物质称为致 突变物。生物体的遗传物质发生了基因结 构的变化称为突变。突变可分为基因突变 和染色体畸变两大类。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基因突变 （Gene mutation）
在化学致突变物作用下细胞DNA中碱基 对的排列顺序发生变化。
• 鱼儿在受到外界环境的不良刺激时会“咳 嗽”。
• 攻击伊拉克时，美国除配备世界上最先进的 化学侦测仪器外，养了一些小鸡，以便在遇 到毒气时尽早得到报警。
• 借助于各种先进检测仪器和分析手段 的理化监测方法，虽然能精确测定环 境污染物的瞬时浓度，但不能反映各 种污染物混合作用于生物系统的长期 影响。
（二）种群及群落的生物反应
污染物将从两个方面影响种群：
一方面，在污染作用下，种群中敏感个 体死亡，种群的死亡率上升；
另一方面，污染胁迫会使躯体生长率下 降，如污染物通过降低植物的光合作 用或动物的合成代谢导致种群的躯体 生长率下降。
• 环境的受损将使正常环境条件下的群 落物种组成与结构发生改变。
第八章 生物对受损环境的监测
• 生物与环境是一个有机互动的整体，当环 境发生变化时，生物也将进行调整使之与 环境保持协调和一致，当环境受损时，生 物自然也将在其生命活动中产生异常反应。 在一定条件下，这种反应与受损环境的性 质特征、产生强度，甚至作用时间都呈高 度的相关性。这样，就可以利用生物的这 些反应来指示环境的变化。
二、监测生物的选择
• 并非任何一种生物都适用于对环境质量的 监测。 唐昌蒲的敏感品种白雪公主暴露在 10×10-9的氟化氢中20h便出现明显的受害症 状，而泡桐吸氟量高达1.06×10-5却没有受 害症状出现。
监测生物选择应遵循的原则：
• （1）选择对人为胁迫敏感并具有特异性反 应的生物
• （2）选择遗传稳定、对人为胁迫反应个体 差异小、发育正常的健康生物
• 1974年的英国Bantry海湾溢油事故使35km海 滩受到污染。现场调查表明：齿缘墨角藻 等藻类由于受害严重而大量死亡，而车叶 藻等藻类由于对石油污染的抗性较强而成 为优势种。其它油轮事故的调查也发现污 染导致了群落结构改变。
（三）生态系统的响应
1、生态系统结构变化 敏感物种的消失使系统内的物种数量显著降低，
• 通过生态系统速率，即群落中种群的 生产速率和呼吸速率；营养物质的循 环速率如受污染后物种恢复率，初级 生产力等功能参数的变化与环境受损 程度存在的相关性，可以反映环境的 受损程度。
• 第一节 生物监测概述 • 第二节 生物对污染环境的监测与指示 • 第三节 环境预警与生物监测
生物监测优点：
（一）SO2
植起物皱受，SO出2伤现害失后绿的斑典，型失症绿状斑为渐：渐叶失面水微干微枯失，水发并展 为明显的坏死斑，颜色可以从白色、灰白色、黄 色到褐色、黑色不等。在低浓度时一般表现为细 胞受损，不发生组织坏死。长期暴露在低浓度环 境中的老叶有时表现为缺绿，不同植物间存在较 大差异。禾本科植物在中肋两侧出现不规则坏死， 从淡棕色到白色；针叶植物从针叶顶端发生坏死， 呈带状，红棕色或褐色。
二、生理生化监测
当外界环境受到污染时，生物的某 些生理生化指标会随之发生变化，而 且比可见症状反应更灵敏、精确。
大气污染物胁迫的生物化学和生理学指标变化
指标 过氧化物酶 多酚氧化酶 谷氨酸脱氨酶 硝酸还原酶 光合作用
污染物 F2、HF、SO2
变化 增加
SO2、NO2、碳氢化合 物
SO2、NOx
增加 增加
• 微生物也可以很好地监测环境污染。 例如大肠埃希菌对光化学烟雾非常敏 感，只要几个ng/g就可以导致死亡。 臭氧对大肠埃希菌也有毒害作用，使 细胞表面氧化，造成内含物渗出细胞 而被毁。
三、体内污染物及其代谢产物监测
可以通过分析生物体内污染物的种 类和含量来监测环境的污染状况。
• 地衣和苔鲜植物对于大气污染物极为敏感， 它们体内的污染物质含量与环境中污染物 质浓度及其沉降率之间有着良好的相关关 系。地衣和苔鲜植物被广泛地用于监测大 气中重金属、粉尘、SO2等污染物。
监荞测麦SO、2的美植国物白有蜡苔树鲜、、欧地洲衣白、桦紫、花南苜瓜蓿、、美大洲麦五、针 松、芥菜、荃菜等。
（二）O3
植物受臭氧伤害后出现的症状为：阔叶植 物下表皮出现不规则的小点或小斑，部分 下陷，小点变成红棕色，后褪成白色或黄 褐色；禾本科植物最初的坏死区不连接， 随后可以造成较大的坏死区；针叶树针叶 顶部发生棕色坏死，但棕色和绿色组织分 布不规则
竟争、捕食、寄生及共生等种间关系的改变，使 群落的物种组成与结构发生改变，生态系统的结 构趋于简单化、食物链不完整、食物网简化。
种的目录、多样性指数、分布格局、密度、指 示种类等物种水平分析及对非生物物质的理化分 析结合可以反映受损环境对生态系统结构的影响。
2、生态系统功能变化
• 由于污染物的毒害作用使初级生产者受到 伤害，从而使食物链缩短，并通过对分解 者的毒害作用使生态系统的营养循环受到 影响，物质分解和信息传递受阻，生态系 统的功能发生改变。
• 生物对受损环境产生的响应，可以发生在 生物系统的基因、细胞、组织、器官、个 体、种群、群落、生态系统等各层次。利 用这些不同层次的生物学属性的变化，就 可以对各种不同类型的污染环境和退化环 境进行监测和预警。
• 第一节 生物监测概述 • 第二节 生物对污染环境的监测与指示 • 第三节 环境预警与生物监测 • 第四节 生态监测
• 高等植物叶片中的污染物含量也常常被用 来监测大气污染。
在污染地区选择抗性好、吸污能力强、分 布广泛的一种或几种监测植物，分析叶片 中某种或多种污染物质含量；或者人工实 地栽培监测植物，也可以把盆栽监测植物 放到监测点，经历一段时间后取叶片分析 其中污染物质含量，从而判断当地环境污 染情况。
• 植物树皮一年四季都能固定空气中的污染 物质，它具有不受季节限制的优点，所以 可以把污染区植物树皮中污染物质含量与 生长在清洁区立地条件相类似的植物树皮 污染物含量相比较，用来监测空气污染的 年度变化。
一、生物监测的基本概念
生物监测是利用生物分子、细胞、组织、 器官、个体、种群和群落及生态系统等层 次上的变化对人为胁迫的生物学响应来阐 明环境状况。即用生物作指标对环境质量 变化进行指示，从生物学的角度对环境质 量变化进行监测，为环境质量的评价提供 依据。
• 利用金丝雀、老鼠来监测地下矿区瓦斯含量
（四）氟化氢
氟化氢对阔叶植物的伤害症状，一般是 叶缘或叶片顶部出现坏死区，坏死区有明 显的有色边缘。坏死组织可能分离、脱落， 而叶片并不脱落。针叶树首先从当年的针 叶叶尖开始，然后逐渐向针叶基部蔓延。 被伤害的部分逐渐由绿色变再变成赤褐色。 严重枯焦的针叶则发生脱落。新叶较老叶 更易受到伤害。
监测氟化氢的植物有杏树、北美黄杉、 美国黄松、唐菖蒲、小苍兰。
个体水平 种群及群落
生态系统
反应
（一）个体水平的生物反应
• 个体是生物系统中最重要的组织层次， 是器官、细胞和基因的整合单位，是 环境变化的直接承受者。
（一）个体水平的生物反应
1、细胞及分子水平的生物反应 染色体结构变异、数目变异，DNA损伤
及基因突变率等与污染物的种类、浓度存 在着相关关系，即剂量一效应关系。
O3的监测植物及其典型症状
监测植物
典型症状
美国白蜡 白色刻斑、紫铜色
菜豆
古铜色、褪绿
黄瓜
白色刻斑