空气污染生物监测
本节要求：了解利用植物、动物和微生物进行空气污染监测的原理。
一、利用植物监测
1、指示植物
指示植物是指受到污染物的作用后能较敏感和快速地产生明显反应的植物，可以选择草本植物、木本植物及地衣、苔藓等。
2、监测方法
（1）、栽培指示植物监测法
该方法是先将指示植物在没有污染的环境中盆栽或地栽培植，待生长到适宜大小时，移至监测点观察它们的受害症状和程度。
（2）、植物群落监测法
该方法是利用监测区域植物群落受到污染后，各种植物的反应来评价空气污染状况
（3）、其他监测法
剖析树木的年轮，可以了解所在地区空气污染的历史。
空气污染可以导致指示植物一些生理生化指标的变化，如光合作用、叶绿素、体内酶的活性、细胞染色体等指标的变化，故通过测定这些指标可评估空气污染状况。
通过测定植物体内吸收积累的一些污染物含量，也可以评价空气污染物的种类和污染水平。
二、利用动物监测
在一个区域内，利用动物种群数量的变化，特别是对污染物敏感动物种群数量的变化，也可以监测该区域空气污染状况。
三、利用微生物监测
空气不是微生物生长繁殖的天然环境，故没有固定的微生物种群，它主要通过土壤尘埃、水滴、人和动物体表的干燥脱落物、呼吸道的排泄物等方式带入空气中。
第三节 生物污染监测
本节要求：了解植物、动物样品的采集和制备方法，了解生物样品的预处理方法；
生物污染监测就是应用各种检测手段测定生物体内的有害物质，及时掌握被污染的程度，以便采取措施，改善生物生存环境，保证生物食品的**。
一、生物对污染物的吸收及在体内分布
1、植物对污染物的吸收及在体内分布
空气污染物主要通过粘附、从叶片气孔或茎部皮孔侵入方式进入植物体内。
粘附是指污染物粘附在植物表面的现象。
气态污染物如氟化物，主要通过植物叶面上的气孔进入叶肉组织，首先溶解在细胞壁的水分中，一部分被叶肉细胞吸收，大部分则沿纤维管束组织运输，在叶尖和叶缘中积累，使叶尖和叶缘组织坏死。
植物通过根系从土壤或水体中吸收水溶态污染物，其吸收量与污染物的含量、土壤类型及植物品种等因素有关。
污染物进入植物体后，在各部位分布和蓄积情况与吸收污染物的途径、植物品种、污染物的性质及其作用时间等因素有关。
2、动物对污染物的吸收及在体内分布
环境中的污染物一般通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入动物体内。
空气中的气态污染物、粉尘从鼻、咽、腔进入气管，有的可到达肺部。
水和土壤中的污染物质主要通过饮用水和食物摄入，经消化道被吸收。
皮肤是保护肌体的有效屏障，但具有脂溶性的物质，如四乙基铅、有机汞化合物、有机锡化合物等，可以通过皮肤吸收后进入动物肌体。
动物吸收污染物质后，主要通过血液和**系统传输到全身各组织发生危害。
二、生物样品的采集和制备
1、植物样品的采集和制备
（1）、植物样品的采集
对样品的要求：采集的植物样品要具有代表性、典型性和适时性。
代表性系指采集代表一定范围污染情况的植株为样品。这就要求对污染源的分布、污染类型、植物的特征、地形地貌、灌溉出入口等因素进行综合考虑，选择合适的地段作为采样区，再在采样区内划分若干小区，采用适宜的方法布点，确定代表性的植株。不要采集田埂、地边及距田埂地边2米以内的植株。
典型性系指所采集的植株部位要能充分反映通过监测所要了解的情况。根据要求分别采集植株的不同部位，如根、茎、叶、果实，不能将各部位样品随意混合。
适时性系指在植物不同生长发育阶段，施药、施肥前后，适时采样监测，以掌握不同时期的污染状况和对植物生长的影响。
（2）、植物样品的制备
鲜样的制备：
①洗涤：将样品用清水、去离子水洗净，晾干或拭干；
②切碎：将晾干的鲜样切碎、混匀，称取100g于电动高速组织捣碎机的捣碎杯中，加适量蒸馏水或去离子水，开动捣碎机捣碎1—2min，制成匀浆。对含水量大的样品，如熟透的西红柿等，捣碎时可以不加水。
③研磨：对于含纤维多或较硬的样品，如禾木科植物的根、茎杆、叶子等，可用不锈钢刀或剪刀切（剪）成小片或小块，混匀后在研钵中加石英砂研磨。
干样的制备：
①风干：将洗净的植物鲜样尽快放在干燥通风处风干（茎杆样品可以劈开）。如果遇到阴雨天或潮湿气候，可放在40—60℃鼓风干燥箱中烘干，以免发霉腐烂，并减少化学和生物变化。
②磨碎：将风干或烘干的样品去除灰尘、杂物、用剪刀剪碎（或先剪碎再烘干），再用磨碎机磨碎。谷类作物的种子样品如稻谷等，应先脱壳再粉碎。
③过筛：将粉碎好的样品过筛。一般要求通过1mm筛孔即可，有的分析项目要求通过0.25mm的筛孔。制备好的样品贮存于磨口玻璃广口瓶或聚乙烯广口瓶中备用。
④保存：对于测定某些金属含量的样品，应注意避免受金属器械和筛子等污染。因此，*好用玛瑙研钵磨碎，尼龙筛过筛，聚乙烯瓶保存。
（3）、分析结果表示方法
植物样品中污染物质的分析结果常以干重为基础表示（mg/kg?干重），以便比较各样品某一成分含量的高低。含水量常用重量法测定，即称取一定量新鲜样品或风干样品，于100—105℃烘干至恒重，由其失重计算含水量。对含水量高的蔬菜、水果等，以鲜重表示计算结果为好。
2、动物样品的采集和制备
动物的尿液、血液、唾液、胃液、乳液、粪便、毛发、指甲、骨骼和组织等均可作为检验样品。
（1）、尿液
绝大部分毒物及其代谢产物主要由肾脏经膀胱、尿道随尿液排出。尿液收集方便，因此，尿检在医学临床检验中应用较广泛。尿液中的排泄物一般早晨浓度较高，可一次收集，也可以收集8h或24h的尿样，测定结果为收集时间内尿液中污染物的平均含量。
（2）、血液
血液中有害物质的浓度可反映近期接触污染物质的水平，并与其吸收量呈正相关。以往从静脉取血样，手续较繁琐，取样量大。随着分析技术的发展，减少了血样用量，用耳垂、指血代替静脉血，给实际工作带来了方便。
（3）、毛发和指甲
蓄积在毛发和指甲中的污染物质残留时间较长，即使已脱离与污染物接触或停止摄入污染食物，血液和尿液中污染物含量已下降，而毛发或指甲中仍容易检出。头发中的汞、砷等含量较高，样品容易采集和保存，故在医学和环境分析中应用较广泛。人发样品一般采集2—5g，男性采集枕部发，女性原则上采集短发。采样后，用中性洗涤剂洗涤，去离子水冲洗，*后用乙醚或丙酮洗净，室温下充分晾干后保存和备用。
（4）、组织和脏器
（5）、水产食品
三、生物样品的预处理
1、消解和灰化
湿法消解、灰化法
2、 提取、分离和浓缩
（1）、提取方法
振荡浸取法：蔬菜、水果、粮食等样品都可使用这种方法。将切碎的生物样品置于容器中，加入适当的溶剂，放在振荡器上振荡浸取一定时间，滤出溶剂后，用新溶剂洗涤样品滤残或再浸取一次，合并浸取液，供分析或进行分离、富集用。
组织捣碎提取法：取定量切碎的生物样品，放入组织捣碎杯中，加入适当的提取剂，快速捣碎3—5min，过滤，滤渣重复提取一次，合并滤液备用。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质比较方便。
脂肪提取器提取：索格斯列特（Soxhlet）式脂肪提取器，简称索氏提取器或脂肪提取器，常用于提取生物、土壤样品中的农药、石油类、苯并（a）芘等有机污染物质。其提取方法是：将制备好的生物样品放入滤纸筒中或用滤纸包紧，置于提取筒内；在蒸馏烧瓶中加入适当的溶剂，连接好回流装置，并在水浴上加热，则溶剂蒸气经侧管进入冷凝器，凝集的溶剂滴入提取筒，对样品进行浸泡提取。当提取筒内溶剂液面超过虹吸管的顶部时，就自动流回蒸馏瓶内，如此重复进行。因为样品总是与纯溶剂接触，所以提取效率高，且溶剂用量小，提取液中被提取物的浓度大，有利于下一步分析测定。但该方法费时，常用作研究其他提取方法的对照比较方法。
直接球磨提取法：该方法用己烷作提取剂，直接将样品在球磨机中粉碎和提取，可用于提取小麦等粮食中的有机氯及有机磷农药。由于不用极性溶剂提取，可以避免以后费时的洗涤和液-液萃取操作，是一种快速提取方法。提取用的仪器是一个50mL的不锈钢管，钢管内放两个小钢球，放入1—5g样品，加2—8g无水硫酸钠，20mL已烷，将钢管盖紧，放在350r/min的摇转机上，粉碎提取30min即可，回收率和重现性都比较好。
（2）、分离方法
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；
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。
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用的较多。这种方法的原理是将生物样品的提取液通过装有吸附剂的层析柱，则提取物被吸附在吸附剂上，但由于不同物质与吸附剂之间的吸附力大小不同，当用适当的溶剂淋洗时，则按一定的顺序被淋洗出来，吸附力小的组分先流出，吸附力大的组分后流出，使它们彼此得以分离。
磺化法和皂化法：磺化法是利用提取液中的脂肪、腊质等干扰物质能与浓硫酸发生磺化反应，生成极性很强的磺酸基化合物，并进入硫酸层。分离硫酸层后，洗去残留在提取液中的硫酸，再经脱水，得到纯化的提取液。该方法常用于有机氯农药的净化，对于易被酸分解或与之起反应的有机磷、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。例如，用石油醚提取粮食中的石油烃，同时也将油脂提取出来，如在提取液中加入氢氧化钾-乙醇溶液，油脂与之反应生成脂肪酸钾盐进入水相，而石油烃仍留在石油醚中。
气提法和液上空间法：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。
低温冷冻法：该方法基于不同物质在同一溶剂中的溶解度随温度不同而不同的原理进行彼此分离的。
（3）浓缩方法
生物样品的提取液经过分离净化后，欲测污染物浓度可能仍达不到分析方法的要求，这就需要进行浓缩。常用的浓缩方法有：蒸馏或减压蒸馏法、K-D浓缩器浓缩法、蒸发法等。
四、污染物的测定
生物样品中的主要污染物有汞、镉、铅、铜、铬、砷、氟等无机化合物和农药、芳香烃、**等有机化合物，其测定法主要有分光光度法、原子吸收光谱法、荧光分光光度法、色谱法、质谱法和联机法等。
