生态监测与评价复习资料docxWord格式.docx
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生态监测指标体系主要指一系列能敏感清晰地反映生态系统基本特征及生态环境变化趋势的并相互印证的项目,是生态监测的主要内容和基本工作。
选择与确定生态监测指标体系应遵循以下原则:
代表性：
敏感性：
综合性；
可行性；
简易化；
可比性；
灵活性；
经济性；
阶段性；
协调社
第二章水污染的生物群落监测
水生物监测断面布设的原则：
1、断面布设要有代表性，以获得所需要有代表性样品
2、与水化学监测断面布设的一致性
3、断面布设要考虑水环境的整体性，以获得反映一个水体的宏观总休数据。
4、断面布设的经济性5、断面布设的连续性
水生生物监测断面布设方法：
河流监测断面的设置:
根据河流（河段）流经区域的长度，至少设3个断面，即排污口上游设对照断面，排污口附近（一般在下游500-1000m）设污染断面（控制断面），排污口下游
（一般在下游1500m）设观察断面（削减断面）。
有条件的可增设12个观察断面。
采样垂线的设置：
设置监测断面后，应根据水面的宽度确定断面上的采样垂线，再根据采样垂线的深度确定采样点位置和数目。
•当水面宽度小于50m时，只设一条屮泓垂线。
•当水面宽度50-100m时，在左右近岸有明显水流处各设一条垂线。
•当水面宽度100-1000m时，在左、屮、右三条垂线。
•当水面宽度大于1000m时，至少设置5条等距离采样垂线。
较宽的河口应酌情增加垂线数。
采样点的设置:
在一条垂线上，
—-—小于或等于5m时，只在水面下0.3-0.5m处设一个采样点；
•当水深5—10m时，在水面下0.3—0.5m处和河底以上约0.5m处各设一个采样点；
•当水深10-50m时，在水面下0.3—0.5m处、河底以上约0.5m处和1/2水深处各设一个采样点；
水深超过50m时，应酌情增加采样点数。
湖泊、水库:
根据该水休的自然环境和社会环境特点，以获得该水休总休质量状况为基础布设。
一般应在下述水域布设断面：
①入湖口区（入库口区）；
②湖（库）中心区；
③出口区；
④最深水区；
⑤沿湖（库）边排污口区；
⑥湖（库）相对清洁区。
各采样断面，可采集断面的左、中、右样品，也可根据实验验证能获得所需代表性样品的区域有目的的布设。
浮游生物（plankton）是指悬浮在水体中的生物，多数体型小，游泳能力弱或完全没有游泳能力，过随波逐流的生活。
包括浮游植物（phytoplankton）和浮游动物（zooplankton）两大类。
在淡水中，浮游植物主要是藻类，它们以单细胞、群体或丝状体的形式出现。
浮游动物主要包括原牛牛物、轮虫、枝角类和梯足类。
浮游牛物是水牛食物链的基础，在水牛牛态系统中占有重要地位，其中多种对环境变化反应很敏感，可作为水质的指示生物。
（一）采样
1、采样工具:
（1）浮游牛物网（两种类型）：
定性网、定量网
（2）采水器：
是由金属、塑料或有机玻璃制成的盛水器，具有一定的容积，有的可自动关闭。
采水器种类很多，而且也没有统一起来。
常用的有以下几种：
①瓶式采水器②水牛-81型有机玻璃采水器③透明度盘
2、采样层次（深度）:
浮游生物在水体屮的分布不论是水平方向还是垂直方向都是有差
异的，所以在采样时，要根据水体的具体情况确定采样层次。
一般常规生物监测，在江河中，由于水不断流动，上下层混合较快，可不分层采样，在水面下0.5m左右采样即可。
在湖泊、水库中，若水深不超过2m,—般可仅在表层（0.5m处）取样，如果透明度很小，可在下层加取一样，并与表层样混合制成混合样；
水深5m以内的可在水面下0.5m、lm、2m、3m、4m处采样，混合均匀，从中取定量水样。
若需了解浮游生物垂直分布情况，不同层次分别采样，不需混合。
3、
（1）定性样的采样
用浮游生物定性网（一般采用25号网）在选定的采样点于水面和0.5m深处以每秒20-30cm的速度作“8”形循回缓慢拖动，时间为5-10min（视生物多少而定）。
较大的水体（如湖泊、水库）采样时，可把浮游牛物网拴在船尾，以慢速拖动，时间一般为10-20mino水样采好后，将网从水中提出，待水滤去，轻轻打开集中杯的活栓，放入贴有标签的标本瓶中，以备室内分类鉴定使用。
（2）定量样的采样
可采用采水器和定量网，常用的是采水器。
采集水样的量要根据浮游生物的密度和研究的需要而定。
一般来说，浮游生物密度低采水量就要多。
对于藻类，一般采水1-2L；
对原牛动物、轮虫及未成熟的微小甲壳动物，采水1-5L；
成熟的甲壳动物则要10-50Lo如用定量网采集定量水样，可选择适当型号的网，放入距水底0.5m处，然后垂直上拖，以0.5m/s的均匀速度拖取，所采水样的体积可按下列公式推算：
水样体积=nr2H
（r为网口半径；
H为拖取水深度）
4、采样频率：
一般常规生物监测，每年采样应不少于两次，一般在春秋两季进行，若要了解浮游牛物周年的变化，则一年四季都要采样，特殊需要，则要根据情况增加采样次数。
采样要尽量在晴朗无风的天气进行。
（二）样品的固定、浓缩和保存
1、固定：
水样采集后，除留进行活体观察的样品外，应马上用固定液固定，以免标本变质。
对藻类、原生动物和轮虫可用鲁哥液（碘化钾60g溶于200mL蒸憎水中，加碘40g,溶解后，加蒸憾水至lOOOmL）固定,一般1000mL水样加15mL鲁哥液。
对枝角类和橈足
类，可用4%的福尔马林（福尔马林4mL、廿油lOmL、水86mL）或70%酒精固定，一般100mL水样加4-5mL的福尔马林溶液。
如先用福尔马林48h,再转入70%酒精中保存效果更好。
2、定量样品经固定后，还要进行浓缩，浓缩常用的方法是沉淀法。
即将固定好的定量样品倒入沉淀器中，如无沉淀器可用烧杯或大体积（1000mL）分液漏斗代替，沉淀24-48ho沉淀中途可轻轻摇动沉淀器一次，使粘在器壁上的生物脱落下沉，然后用虹吸管（橡皮管，内径3-5mm）小心缓慢地抽掉上层清液，一般以吸完980mL上清液需20-30min为宜。
虹吸管最好25号筛绢扎在管口，以防止水样中的生物流失
3、保在：
余下的20mL左右沉淀物摇动均匀转入30mL容量瓶中或量筒中。
为减少样品损失，再用少量上清液冲洗沉淀器两次，冲洗液加到容量瓶中，最后加到30mLo为使样品能较长时间保存，可补加lmL4%左右的福尔马林，贴好标签，密封保存。
另外，也将定量样品用滤纸，筛绢或滤器过滤浓缩，然后定容至30mLo述可以通过过滤或离心的方法浓缩水样。
（三）浮游生物的测定
1、定性测定:
浮游牛物的定性测定就是将采集来的样品进行分类鉴定，以确定其中的种类组成。
分类鉴定最好用活体观察，也可用固定的样品进行鉴定。
鉴定时，吸取一滴样品放在载玻片上，置显微镜下进行观察。
某些生物活动过快，可在载玻片上加适量的低浓度麻醉剂，如1%硫酸镉、水合氯醛、酒精等，也可在载玻片上加少许棉纤维，以阻止其活动。
最后将所观察到的种类分门别类地记录下来。
一个样品要多做几张装片进行观察，以确保样品中的种类都能观察到。
2、定量测定：
定量测定主要是计数所采集的定量样品中浮游牛物的数量，也可进行容量（体
积）或质量的测定，这里仅介绍计数方法。
（1）计数框及其使用
容量有O.lmL、ImL、5mL和8mL种。
常用的有如下两种：
•塞奇威克一拉夫脱计数框（S-R计数框）：
长为50mm,宽20mm,深1mm,总面积为1000mm2,总休积为lmL。
•网格计数框：
长20mm,宽20mm,深0.25mm，总面积为400mm2,总体积为O.lmL,计数框的底部刻有100个均等的方格。
在计数时，均先将盖玻片斜放在计数框上，把样品摇匀后用定量吸管慢慢注入样品，注满后把盖玻片移正。
静置10分种左右再计数。
计数单位是每个分离的细胞或每个自然的群体。
（2）显微镜的校准：
将目（测微）尺放入10倍目镜内，应使刻度清晰成像（一般刻度面朝下），将台（测微）尺当作显微玻片标本，用10-40倍物镜进行观察，使台尺刻度清晰成像。
台尺的刻度代表标本上的实际长度，一般每小格0.01mm。
转动目镜并移动载物台上的移动尺，使目尺与台尺平行，并且目尺的边沿刻度与台尺的0点刻度重合，然后向右找出目尺与台尺重合最好的刻度，分别数出两条重合线之间台尺和目尺的格数，然后用公式计算目尺长度。
（3）计数：
个体计数仍是目前常用的浮游牛物定量方法。
浮游牛物计数时，要将样品充分摇匀，将样品置入计数框内，在显微镜或解剖镜下进行计数。
每个样品均计数两片取其平均值。
如两片计数结果个数相差15%以上，则进行第三片计数，取其屮个数相近两片的平均值。
（4）计数方法（三种方法）
・长条计数法:
首先将目测微尺放入目镜中，然后用台测微尺去校目尺的长度，再用S-R计数框计数，以目测微尺的长度作为一个长条的宽度，从计数框的左边一直计数到计数框的右边称为一个长条。
计数的长条数取决于浮游生物的多少，浮游生物越少，计数的长条就要越多，一般计数2-4个长条。
计数时，浮游植物和浮游动物要分开计数，然后分别计算单位休积中的浮游植物和浮游动物数。
计算公式如下：
每毫升中浮游生物数=型2£
厶WDS
式屮：
C——计数的浮游生物数；
L—一个长条的长度，也就是计数框的长度，mm;
W——一个长条的宽度，即目尺的长度，mm;
D——一个长条的深度，即计数框的深度，mm;
S——计数的长条数。
•视野计数法:
先用台测微尺测出显微镜视野的直径，然后算出视野的面积，再用S-R计数框或网格计数框计数框计数。
计数时以视野为单位，其计算公式为：
每毫升中浮游生物个数二巴匹
ADF
A——一个视野的面积，mm2;
D——视野的深度，mm;
F——计数的视野数，一般至少10个；
C—计数的生物个数。
・网格计数法:
如用网格计数框，可采用网格计数法。
如浮游生物密度不大，可将框内生物全部数出，密度大时，可利用计数框上的刻度，计数其屮的几行（如2、5、8行）。
其计算
公式为：
每升中浮游生物数=空式中：
C—计数的牛物个数；
VI—由1L
岭
水浓缩的样品水量；
V2—计数的样品水量。
（四）结果报告
浮游生物调查后，整理出各类群的种类和数量的数据。
如何利用这些数据来说明水体受污染的程度或污染消除的状况，目前尚无统一的表达方式，常用的有以下指标：
1、
由于各种污染程度不同的水体有其特有生物存在，因此，可以利用各种水体中特有生物和敏感生物在水体中的出现情况来反映水质状况。
（1）多污带种类
（2）a-中污带种类（3）0-中污带种类（4）寡污带种类
2、利用纽性担数利名独生物担数进£
血
牛物多样性指数反映了群落的种类组成、数量和群落中种类组成比例变化等信息。
在一般情况下，自然牛物群落往往由较多个休数的少数种和具有较少个体数的多数种组成，但水环境受到污染后，群落中生物种类减少，相应耐污种类个体数增多，生物多样性指数下降。
着生生物（Periphyton）也称周丛生物，指生长在浸没于水中的各种基质（如水中的石头、棒桩、船身、大型水生植物等）表面上的微型生物群落。
包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫等微型动物，但在生态监测中，着重研究的是硅藻。
近年来，着生生物的研究日益受到重视，除了因其具有较大的初级生产能力以及由于着生生物大量繁殖常堵塞自来水厂给排水系统中的各种管道而影响正常生产外，主要是在环境保护工作中，用着生生物指示水体污染程度，在河流中应用效果最佳。
样品的处理和保存：
1、着牛硅藻定性、定量样品的处理和保存:
从采样器上取岀基质（玻片3-4片或剪取薄膜4cm*5cm）,用玻片或刀片将基质上所着生的藻类全部刮到盛有蒸徭水的玻璃瓶屮，再用蒸憎水冲洗基质几次，用鲁哥液固定，贴上标签，带回实验室，采用沉淀法浓缩至30mL,观察后如需长期保存，再按4%的浓度加入福尔马林液（1.2mL）保存。
2、着生原生动物将两个盛有采样点水样的玻璃瓶，分别装入采样基质。
其中一瓶立即
加入鲁哥液和4%的福尔马林液固定；
另一瓶不加任何试剂，带回实验室做活体鉴定用。
PFU（polyurethanefoamunit）法:
PFU法是指用聚氨酯泡沫塑料块采集水域中微型生物和测定其群集速度来监测水环境质量状况的一种方法。
PFU的工作方法：
研究表明，泡沫塑料孔的大小、颜色对微型生物的生长无影响。
但在做同一批实验时，最好用同一批材料，在用之前，先用蒸憾水浸泡12-24h消毒。
实验时，将一定数量的PFU悬挂在水中，一天后，以及第3天、5天、7天、12天、15天、21天、28天检查，每个点每次取两块，剪下后，放在塑料袋中，用吸管滴在载玻片上，在显微镜下检查，把每天的新见种、复见种、消失种都记录下来。
一般一块PFU至少要做两个装片，要求全片检查，以免遗漏。
在室内，利用PFU还可以做毒性试验。
把一块PFU放在微型生物种类很多的清洁水中，接近平衡期后，取下，把它作为种源固定在大盘中央，盘子边缘固定8-10块空白PFU,每块均需与中间的种源PFU距离相等。
盘的大小一般54cm*25cm,放入测试水的量要求能浸没PFU,—般6-10L,每个浓度2-3个盘。
室内实验，需要人工光源，町在盘上安一架子，罩是玻璃，罩上客观存在一H光灯。
对照盘中放清洁水（可用稀释水），通过种源上的牛物在空白PFU上群集的情况了解污染物的毒性。
PFU法的优点有：
（1）由于PFU孔径小，约100-150Pm,大型浮游生物不易入侵，可以采集到以微型生物占绝对优势的群落；
（2）容易群集，体积小，便于携带和置放；
（3）它所群集的微型生物代表了食物链上的几个营养级，町以模拟天然群落，并且是在最高级一群落级水平上做岀对环境压迫的反应；
（4）野外工作证明周围水体中大多数的微型生物种类最后均可群集在PFU上。
（5）可用许多块PFU进行同步实验，重复性强；
（6）在同一块PFU上，是室内、室外随机采样所得，可测定群落结构与功能的各种参数；
（7）用PFU采集水体中的微型生物作种源，可在室内做各种毒物的生物测试，预报水体的污染程度。
底栖动物:
栖息在水体底部淤泥内、石块或石砾表面及其间隙中，以及附着在水生植物之间的肉眼町见的水生无脊椎动物。
一般其体长不超过2mm,不能通过40目分样筛，也称为底栖大型无脊椎动物。
这类生物在正常环境下比较稳定的水体中，种类较多，每个种的个体数量适当，群落结构稳定。
当水体受到污染后，其群落结构发生变化。
严重的有机污染和毒物的存在，会使大多数较为敏感的种类和不适应缺氧的种类消失，仅存在耐污种类，成为优势种。
常用的采样器有:
①彼德逊采泥器也称蚌斗式采泥器，此采泥器多用于湖泊、水库及底质非砾石且较松软的河流。
彼德逊采泥器质量8-10kg,每次采集面积为1/I6m2或l/40m2»
②人工基质篮式采样器主要应用于河流及溪流中。
这种采样器不受底质的限制。
此采样器是用8号或者14号铁丝编成的圆柱形铁丝笼，直径18cm,高20cm（直径16cm,高18cm,网孔面积4-6cm2o
指示生物指对环境中的某些物质（包括污染物、02、CO2等特殊物质）能够产生各种反应信息的牛物，也就是说对水体污染变化反应敏感的牛物。
不同污染程度的水体中生存着不同的污水生物。
因此，水生生物的存在可作为水体污染程度的指标来表示水质的污染程度。
浮游生物、着生生物、底栖动物、水生维管束植物等都可作为水污染的指示生物。
污水生物系统:
把受有机污染的河流从排污口至下游划分成一系列在污染程度上逐渐下降的连续带，即多污带、中污带（a-中污带和0一中污带）和寡污带，这一系列的带称为污水生物系统。
1、多污带:
是严重污染的水休，是多污污水牛物牛存的地带。
它多处在污水、废水入口处，其水呈暗灰色,极浑浊，水中所含大量的有机物在分解过程中产生大量的硫化氢、二氧化碳及甲烷。
其化学作用为还原性，生物化学需氧量（BOD）很高，氧气极缺，水底沉积大量的悬浮物质。
水中还可能存在有毒成分及不正常的pH,这种不良环境决定了可牛存的牛物种类是有限的，而且均是消费性生物。
底部淤泥中生活着寡毛目蠕虫。
2、a-中污带:
a-屮污带水体的特点与严重污染水体近似，水为灰色，BOD值仍相当高。
但是，除了还原作用之外,还有氧化作用，有机物分解形成氨和氨基酸。
氧气仍然缺乏，为半厌氧条件，并有硫化氢存在。
牛活在这一带的牛物种数虽然不多，但比严重污染的水休多了一些。
主要生活的污水生物还是水细菌（ImL水屮有几十万个）。
3、B-中污带:
0-中污带水体的特点是氧化作用占优势，绿色植物大量出现。
水中含氧量增高，氮的化合物呈钱盐、亚硝酸盐或硝酸盐。
相反有机物及硫化氢等含量减少。
水牛牛物种类多种多样，主要是各种藻类、轮虫类、贝类和各种昆虫。
0-中污带水体不利于水细菌的生存，因此细菌的数量显著减少至ImL水仅存几万个。
已有泥鍬、鲤鱼等鱼类出现。
4、寡污带:
寡污带自净作用已经完成，有机物已被完全氧化或矿化，为清洁水体。
溶解氧化丰富，硫化氢几乎不存在，水的pH适于生物生存。
污泥沉淀已矿质化。
蛋白质达到矿质化最后阶段，形成了硝酸盐态氨。
水中有机物浓度很低。
寡污带的生物种类极为丰富，而且均是需氧型生物。
生物指数:
在污水生物系统的基础上，应用数学公式把生物调查资料计算成生物指数，用来反映生物种群和群落结构的变化，以评价环境质量，从而简化了污水生物系统，而且所得结果有了定量概念，便于比较和应用。
种的多样性指数:
是应用数理统计的方法，求得表示生物群落的种数和个体数的数值，以评价环境质量。
在正常情况下,群落的结构相对稳定，水体受污染后，群落中敏感的种类减少，而耐污种类的个体则大大增加，从而导致群落结构发生变化，污染程度不同，这种群落结构的变化也不同。
所以，可用多样性指数来反映水体污染状况。
第三章水体初级生产力的测定
水体生产力是指水牛植物（主要是浮游植物）进行光合作用的强度。
水中浮游植物光合作用的强弱可通过叶绿素的含量以及光合作用产生氧气的量来反映。
一、叶绿素a的测定
水体中叶绿素的含量是指示浮游植物生物量的一个重要指标，特别是叶绿素a含量测定是研究水体富营养化的一种有效方法。
测定原理：
叶绿素a是有机物，不溶于水，但能溶于丙酮、乙醇等有机溶剂。
首先要用机械方法使细胞破碎，把叶绿素a从细胞中提取出来。
在测定过程中先用醋酸纤维素滤膜抽滤水样，然后破碎细胞，用90%丙酮提取叶绿素a,再用分光光度计测叶绿素a的吸光度，最后利用公式计算叶绿素a的含量。
二、黑白瓶测氧法
（一）测定原理：
黑白瓶测氧法是将几只注满水的白瓶和黑瓶悬挂在采水深度处，曝光24ho黑瓶中的悬游植物由于得不到光照只能进行呼吸作用，因此黑瓶中的溶解氧就会减少。
而白瓶完全曝露在光下，瓶中的悬游植物可进行光合作用，因此白瓶中的溶解氧量一般会增加。
所以，通过黑白瓶间溶解氧量的变化，就可估算出水体的生产力。
1、采水与挂瓶
采样点及采样时间同第二章第二节浮游生物的测定。
每组有3个样品瓶，即白瓶、黑瓶、原始瓶。
采样前首先要用水下照度计测定光层的深度，按照表面照度100%、50%、25%、10%、1%的深度分层分组挂瓶。
如无水下照度计，可用透明度盘测定水体的透明度和水深，然后根据水的透明度和水的深度选定采水和挂瓶的深度间隔。
可以从水面到水底每隔l-2m或几米处挂一组瓶。
一般浅水湖泊（水深＜3m）可按0、0.5m、lm、2m、3m分层。
每组瓶要用同次采集的水样注满瓶，将采水器出水管插到样品瓶底部，每个瓶子注满水样后需先溢出3倍体积的水，以保证所有瓶中的溶解氧与采水瓶中的溶解氧完全一致。
灌瓶完毕，将瓶盖轻轻盖好，立即对原始瓶进行氧的固定，其溶解氧为“原始氧”，将另两个瓶（即黑平和白瓶）悬挂在原采水深处曝光24h,采水层次与挂瓶层次要完全一致。
制作黑白瓶的玻璃,最好是300mL具磨口塞的完全透明瓶或BOD瓶。
每瓶用酸洗过后，用蒸僭水洗净，灌瓶前再用水样冲洗几次。
2、溶解氧的固定与分析：
曝光结束，立即取岀黑瓶和白瓶，加入MnS04和碱性碘化钾
进行固定，充分摇匀后，测定溶氧量。
（三）计算方法
1、各挂瓶水层H牛产量（mgO2/L）的计算
总生产量=白瓶溶解氧一黑瓶溶解氧净生产量=白瓶溶解氧-原始瓶溶解氧
呼吸量=原始瓶溶解量一黑瓶溶解氧生产量的单位：
毫克/（升/天）［mg/（L/天）］
2、每平方米水柱H牛产力的计算
水柱日生产力是指一平方米垂直水柱的生产量。
町用算术平均值累计法计算。
例如，假定某水体某日0,0.5m,1.0m、2.0m、3.0m、4.0m处总生产量分别为2mg/（L-天）、4mg/（L・天）、2mg/（L-天）、1.0mg/（L・天）、0.5mg/（L・天）、0,其水柱总牛产力的计算见表3-2。
该水柱的生产量为5.5mg/（L-天）
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3-2毎平右水水柱曰生产力计再
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