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空氣污染生物監(jiān)測
日期：2025-02-09 05:09
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摘要：
空氣污染生物監(jiān)測
本節(jié)要求：了解利用植物、動物和微生物進行空氣污染監(jiān)測的原理。
1、指示植物
指示植物是指受到污染物的作用后能較敏感和快速地產(chǎn)生明顯反應的植物，可以選擇草本植物、木本植物及地衣、苔蘚等。
2、監(jiān)測方法
（1）、栽培指示植物監(jiān)測法
該方法是先將指示植物在沒有污染的環(huán)境中盆栽或地栽培植，待生長到適宜大小時，移至監(jiān)測點觀察它們的受害癥狀和程度。
（2）、植物群落監(jiān)測法
該方法是利用監(jiān)測區(qū)域植物群落受到污染后，各種植物的反應來評價空氣污染狀況
（3）、其他監(jiān)測法
剖析樹木的年輪，可以了解所在地區(qū)空氣污染的歷史。
空氣污染可以導致指示植物一些生理生化指標的變化，如光合作用、葉綠素、體內(nèi)酶的活性、細胞染色體等指標的變化，故通過測定這些指標可評估空氣污染狀況。
通過測定植物體內(nèi)吸收積累的一些污染物含量，也可以評價空氣污染物的種類和污染水平。
在一個區(qū)域內(nèi)，利用動物種群數(shù)量的變化，特別是對污染物敏感動物種群數(shù)量的變化，也可以監(jiān)測該區(qū)域空氣污染狀況。
空氣不是微生物生長繁殖的天然環(huán)境，故沒有固定的微生物種群，它主要通過土壤塵埃、水滴、人和動物體表的干燥脫落物、呼吸道的排泄物等方式帶入空氣中。
本節(jié)要求：了解植物、動物樣品的采集和制備方法，了解生物樣品的預處理方法；
生物污染監(jiān)測就是應用各種檢測手段測定生物體內(nèi)的有害物質(zhì)，及時掌握被污染的程度，以便采取措施，改善生物生存環(huán)境，保證生物食品的**。
一、生物對污染物的吸收及在體內(nèi)分布
1、植物對污染物的吸收及在體內(nèi)分布
空氣污染物主要通過粘附、從葉片氣孔或莖部皮孔侵入方式進入植物體內(nèi)。
粘附是指污染物粘附在植物表面的現(xiàn)象。
氣態(tài)污染物如氟化物，主要通過植物葉面上的氣孔進入葉肉組織，首先溶解在細胞壁的水分中，一部分被葉肉細胞吸收，大部分則沿纖維管束組織運輸，在葉尖和葉緣中積累，使葉尖和葉緣組織壞死。
植物通過根系從土壤或水體中吸收水溶態(tài)污染物，其吸收量與污染物的含量、土壤類型及植物品種等因素有關。
污染物進入植物體后，在各部位分布和蓄積情況與吸收污染物的途徑、植物品種、污染物的性質(zhì)及其作用時間等因素有關。
2、動物對污染物的吸收及在體內(nèi)分布
環(huán)境中的污染物一般通過呼吸道、消化道、皮膚等途徑進入動物體內(nèi)。
空氣中的氣態(tài)污染物、粉塵從鼻、咽、腔進入氣管，有的可到達肺部。
水和土壤中的污染物質(zhì)主要通過飲用水和食物攝入，經(jīng)消化道被吸收。
皮膚是保護肌體的有效屏障，但具有脂溶性的物質(zhì)，如四乙基鉛、有機汞化合物、有機錫化合物等，可以通過皮膚吸收后進入動物肌體。
動物吸收污染物質(zhì)后，主要通過血液和**系統(tǒng)傳輸?shù)饺砀鹘M織發(fā)生危害。
1、植物樣品的采集和制備
（1）、植物樣品的采集
對樣品的要求：采集的植物樣品要具有代表性、典型性和適時性。
代表性系指采集代表一定范圍污染情況的植株為樣品。這就要求對污染源的分布、污染類型、植物的特征、地形地貌、灌溉出入口等因素進行綜合考慮，選擇合適的地段作為采樣區(qū)，再在采樣區(qū)內(nèi)劃分若干小區(qū)，采用適宜的方法布點，確定代表性的植株。不要采集田埂、地邊及距田埂地邊2米以內(nèi)的植株。
典型性系指所采集的植株部位要能充分反映通過監(jiān)測所要了解的情況。根據(jù)要求分別采集植株的不同部位，如根、莖、葉、果實，不能將各部位樣品隨意混合。
適時性系指在植物不同生長發(fā)育階段，施藥、施肥前后，適時采樣監(jiān)測，以掌握不同時期的污染狀況和對植物生長的影響。
（2）、植物樣品的制備
鮮樣的制備：
①洗滌：將樣品用清水、去離子水洗凈，晾干或拭干；
②切碎：將晾干的鮮樣切碎、混勻，稱取100g于電動高速組織搗碎機的搗碎杯中，加適量蒸餾水或去離子水，開動搗碎機搗碎1—2min，制成勻漿。對含水量大的樣品，如熟透的西紅柿等，搗碎時可以不加水。
③研磨：對于含纖維多或較硬的樣品，如禾木科植物的根、莖桿、葉子等，可用不銹鋼刀或剪刀切（剪）成小片或小塊，混勻后在研缽中加石英砂研磨。
干樣的制備：
①風干：將洗凈的植物鮮樣盡快放在干燥通風處風干（莖桿樣品可以劈開）。如果遇到陰雨天或潮濕氣候，可放在40—60℃鼓風干燥箱中烘干，以免發(fā)霉腐爛，并減少化學和生物變化。
②磨碎：將風干或烘干的樣品去除灰塵、雜物、用剪刀剪碎（或先剪碎再烘干），再用磨碎機磨碎。谷類作物的種子樣品如稻谷等，應先脫殼再粉碎。
③過篩：將粉碎好的樣品過篩。一般要求通過1mm篩孔即可，有的分析項目要求通過0.25mm的篩孔。制備好的樣品貯存于磨口玻璃廣口瓶或聚乙烯廣口瓶中備用。
④保存：對于測定某些金屬含量的樣品，應注意避免受金屬器械和篩子等污染。因此，*好用瑪瑙研缽磨碎，尼龍篩過篩，聚乙烯瓶保存。
（3）、分析結(jié)果表示方法
植物樣品中污染物質(zhì)的分析結(jié)果常以干重為基礎表示（mg/kg?干重），以便比較各樣品某一成分含量的高低。含水量常用重量法測定，即稱取一定量新鮮樣品或風干樣品，于100—105℃烘干至恒重，由其失重計算含水量。對含水量高的蔬菜、水果等，以鮮重表示計算結(jié)果為好。
2、動物樣品的采集和制備
動物的尿液、血液、唾液、胃液、乳液、糞便、毛發(fā)、指甲、骨骼和組織等均可作為檢驗樣品。
（1）、尿液
絕大部分毒物及其代謝產(chǎn)物主要由腎臟經(jīng)膀胱、尿道隨尿液排出。尿液收集方便，因此，尿檢在醫(yī)學臨床檢驗中應用較廣泛。尿液中的排泄物一般早晨濃度較高，可一次收集，也可以收集8h或24h的尿樣，測定結(jié)果為收集時間內(nèi)尿液中污染物的平均含量。
（2）、血液
血液中有害物質(zhì)的濃度可反映近期接觸污染物質(zhì)的水平，并與其吸收量呈正相關。以往從靜脈取血樣，手續(xù)較繁瑣，取樣量大。隨著分析技術的發(fā)展，減少了血樣用量，用耳垂、指血代替靜脈血，給實際工作帶來了方便。
（3）、毛發(fā)和指甲
蓄積在毛發(fā)和指甲中的污染物質(zhì)殘留時間較長，即使已脫離與污染物接觸或停止攝入污染食物，血液和尿液中污染物含量已下降，而毛發(fā)或指甲中仍容易檢出。頭發(fā)中的汞、砷等含量較高，樣品容易采集和保存，故在醫(yī)學和環(huán)境分析中應用較廣泛。人發(fā)樣品一般采集2—5g，男性采集枕部發(fā)，女性原則上采集短發(fā)。采樣后，用中性洗滌劑洗滌，去離子水沖洗，*后用乙醚或丙酮洗凈，室溫下充分晾干后保存和備用。
（4）、組織和臟器
（5）、水產(chǎn)食品
1、消解和灰化
濕法消解、灰化法
2、 提取、分離和濃縮
（1）、提取方法
振蕩浸取法：蔬菜、水果、糧食等樣品都可使用這種方法。將切碎的生物樣品置于容器中，加入適當?shù)娜軇?，放在振蕩器上振蕩浸取一定時間，濾出溶劑后，用新溶劑洗滌樣品濾殘或再浸取一次，合并浸取液，供分析或進行分離、富集用。
組織搗碎提取法：取定量切碎的生物樣品，放入組織搗碎杯中，加入適當?shù)奶崛?，快速搗碎3—5min，過濾，濾渣重復提取一次，合并濾液備用。該方法提取效果較好，應用較多，特別是從動植物組織中提取有機污染物質(zhì)比較方便。
脂肪提取器提?。核鞲袼沽刑兀⊿oxhlet）式脂肪提取器，簡稱索氏提取器或脂肪提取器，常用于提取生物、土壤樣品中的農(nóng)藥、石油類、苯并（a）芘等有機污染物質(zhì)。其提取方法是：將制備好的生物樣品放入濾紙筒中或用濾紙包緊，置于提取筒內(nèi)；在蒸餾燒瓶中加入適當?shù)娜軇?，連接好回流裝置，并在水浴上加熱，則溶劑蒸氣經(jīng)側(cè)管進入冷凝器，凝集的溶劑滴入提取筒，對樣品進行浸泡提取。當提取筒內(nèi)溶劑液面超過虹吸管的頂部時，就自動流回蒸餾瓶內(nèi)，如此重復進行。因為樣品總是與純?nèi)軇┙佑|，所以提取效率高，且溶劑用量小，提取液中被提取物的濃度大，有利于下一步分析測定。但該方法費時，常用作研究其他提取方法的對照比較方法。
直接球磨提取法：該方法用己烷作提取劑，直接將樣品在球磨機中粉碎和提取，可用于提取小麥等糧食中的有機氯及有機磷農(nóng)藥。由于不用極性溶劑提取，可以避免以后費時的洗滌和液-液萃取操作，是一種快速提取方法。提取用的儀器是一個50mL的不銹鋼管，鋼管內(nèi)放兩個小鋼球，放入1—5g樣品，加2—8g無水硫酸鈉，20mL已烷，將鋼管蓋緊，放在350r/min的搖轉(zhuǎn)機上，粉碎提取30min即可，回收率和重現(xiàn)性都比較好。
（2）、分離方法
液-液萃取法：是依據(jù)有機物組分在不同溶劑中分配系數(shù)的差異來實現(xiàn)分離的；
蒸餾法：適用于測定蔬菜、水果等生物樣品中有機氯（磷）農(nóng)藥殘留量。
層析法：層析法分為柱層析法、薄層層析法、紙層析法等。其中，柱層析法在處理生物樣品中用的較多。這種方法的原理是將生物樣品的提取液通過裝有吸附劑的層析柱，則提取物被吸附在吸附劑上，但由于不同物質(zhì)與吸附劑之間的吸附力大小不同，當用適當?shù)娜軇┝芟磿r，則按一定的順序被淋洗出來，吸附力小的組分先流出，吸附力大的組分后流出，使它們彼此得以分離。
磺化法和皂化法：磺化法是利用提取液中的脂肪、臘質(zhì)等干擾物質(zhì)能與濃硫酸發(fā)生磺化反應，生成極性很強的磺酸基化合物，并進入硫酸層。分離硫酸層后，洗去殘留在提取液中的硫酸，再經(jīng)脫水，得到純化的提取液。該方法常用于有機氯農(nóng)藥的凈化，對于易被酸分解或與之起反應的有機磷、氨基甲酸酯類農(nóng)藥，則不適用。
皂化法是利用油脂等能與強堿發(fā)生皂化反應，生成脂肪酸鹽而將其分離的方法。例如，用石油醚提取糧食中的石油烴，同時也將油脂提取出來，如在提取液中加入氫氧化鉀-乙醇溶液，油脂與之反應生成脂肪酸鉀鹽進入水相，而石油烴仍留在石油醚中。
氣提法和液上空間法：這兩種方法也常用于分離生物樣品提取液中的欲測組分或干擾組分。
低溫冷凍法：該方法基于不同物質(zhì)在同一溶劑中的溶解度隨溫度不同而不同的原理進行彼此分離的。
（3）濃縮方法
生物樣品的提取液經(jīng)過分離凈化后，欲測污染物濃度可能仍達不到分析方法的要求，這就需要進行濃縮。常用的濃縮方法有：蒸餾或減壓蒸餾法、K-D濃縮器濃縮法、蒸發(fā)法等。
生物樣品中的主要污染物有汞、鎘、鉛、銅、鉻、砷、氟等無機化合物和農(nóng)藥、芳香烴、**等有機化合物，其測定法主要有分光光度法、原子吸收光譜法、熒光分光光度法、色譜法、質(zhì)譜法和聯(lián)機法等。
