水生微生物监测断面布设的原则和方法.docx
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水生微生物监测断面布设的原则和方法
水生微生物监测断面布设的原则和方法
第一节水生微生物监测断面布设的原则和方法
一、水生微生物监测断面布设的原则
水生微生物监测断面的布设，应在对所监测区域的自然环境和社会环境进行调查研究的基础上根据不同的监测目的，根据以下原则进行布设。
（一）断面布设要有代表性
根据调查计划方案的目的要求，选择具有代表性的水域布设断面，以获得所需要的代表性样品。
例如，在江河中，应在污染源附近及其上下游设断面（或站点），以反映受污染和未受污染的河段状况。
在排污口下游则往往要多设断面（或站点），以反映不同距离受污染和恢复的程度。
对整个调查流域，必要时按适当间距设断面（或站点）。
这样，才能获得代表性的生物样品。
（二）与水化学监测断面布设的一致性
水生微生物指标是评价水体水质和生态状况的重要参数，只有与水化学监测指标结合起来进行污染与生物效应的相关分析，才能更全面地评价水环境质量及生态状况。
因此，水生微生物监测断面的布设要尽可能与水化学监测断面相一致，以利于时空同步采样，获得相互比对的数据，这样才能更全面地评价水环境质量及生态状况。
（三）断面布设要考虑水环境的整体性
水生微生物监测断面布设要有整体观点，从一条河流（河段），一个湖泊的环境总体考虑，以获得反映一个水体的宏观总体数据，以满足对水体环境综合评价分析的需要。
例如，流经城市的河段布设监测断面时，既要了解河流入城市河段前的水生生物状况，又要掌握由于城市排污对水体生态状况的影响，以及水体是否有自净能力等。
故其监测断面至少要在河流入城市前、流经城市排污段以及出城市河段布设三个断面[即上（对照断面）、中（污染断面）、下（观察断面）]，以便了解流经城市河段的整体情况，为综合评价该城市排污对水环境生态的影响提供依据。
（四）断面布设的经济性
断面布设方案提出后，要进行优化验证，以期用最少的断面和人力、物力，获得具有最大效益，并有代表性的数据。
同时，要尽可能布设在交通方便、采样安全的地段，以保证人身安全和样品的及时运输。
（五）断面布设的连续性
环境监测断面的布设，不仅要考虑反映环境生态现状的需要，而且要考虑长期的趋势分析研究的需要，要为观测环境质量变化趋势、评价环境效益、强化环境管理服务。
因此，为获得长期的连续的，并具有可比性的数据，断面布设一经确定，就不能随意改动。
二、布点方法
（一）河流
根据河流（河段）流经区域的长度，至少设三个断面，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，排污口下游（一般在下游1500m以远）设观察断面（或称消减断面），有条件的可增设1~2个观察断面。
有支流的河流，要在支流流入主河流处设断面（或站），以了解支流的水质状况。
受潮汐影响的河流，涨潮时污水有时向上游回溯，设点时也应考虑。
每个断面的采样数可视河流宽度而定，宽度在50m以下的河流，在河中心设1个采样点；宽度在50~100m的河流设左右2个采样点；宽度在100m以上的河流设左、中、右3个采样点。
（二）湖泊、水库
根据该水体的自然环境和社会环境特点，以获得该水体总体质量状况为基础布设。
一般应在下述水域布点（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。
复习思考题
1．水生微生物监测断面布设的原则有哪些？
2．简述湖泊和河流的布点方法。
第二节浮游生物的测定
浮游生物（plankton）是指随波逐流地生活在水体中的微型生物。
它包括浮游植物（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生动物、轮虫、枝角类和桡足类。
浮游生物是水生食物链的基础，在水生态系统中占有重要地位。
很多浮游生物对环境的变化非常敏感，可作为水质状况的指示生物。
而且浮游生物分布广，取材比较方便，所以在水污染调查中，浮游生物常被列为主要的研究对象之一。
一、采样
（一）采样工具
1.浮游生物网
浮游生物网有两种类型，即定性网和定量网。
定性网是由黄铜环及缝在环上的圆锥形筛绢网袋构成，网的末端有一浮游生物集中杯（图2-1）。
网本身用尼龙筛绢制成。
根据筛绢孔经不同划分网的型号，常用的有25号，20号和13号三种规格，其中25号网网孔大小为0.064mm（200孔/in），用于采集个体较小的浮游植物，20号网网孔大小为0.076mm（193孔/in），用于采集一般浮游植物及中小型浮游动物，13号网网孔大小为0.112mm（130孔/in），用于采集大型浮游动物，如枝角类、桡足类等。
定性网的规格见表2-1。
表2-1 定性网的类型
定性网型号
小 型
中 型
网口直径（cm）
25
40
圆维体侧面动线长（cm）
55
100
集中杯直径（mm）
3.5～4
6
定量网与定性网的区别在于，定量网的前端有两个金属环（图2-2），两环之间有一圈帆布称为附加套，其作用在于减少浮游生物的流失。
除此之外，定量网的网身比定性网长些，网口略小些，其它材料都与定性网相同，定量网也有两种规格，见表2－2。
表2－2定量网的类型
定量网型号
小 型
中 型
网口（上环）直径（cm）
10.8
20
附加套圆锥体侧面动线长（cm）
15
38~40
圆维体侧面动线长（cm）
40
100
大环直径（cm）
25
40
集中杯直径（mm）
4
6
图2－1 浮游生物定性网 图2－2 浮游生物定量网
1－金属环；2－帆布，3－筛绢，1－金属环，2－帆布；
4－帆布；5－浮游生物集中杯；6－活栓 3－筛绢；4－帆布；5－浮游生物集中杯；6－活栓
2.采水器
采水器系由金属、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）瓶式采水器瓶式采水器又叫采水瓶，是用容量为l升的广口瓶制成的。
其制作方法是：
在广口瓶的瓶底附加一重量约1500克的铅块或铁块，以铁丝绕紧，使瓶子可以沉入水中，瓶中加橡皮塞，塞上穿三个孔，一个插入温度计；一个插入一根较长的玻璃管，管的下端接近瓶底，为进水管；另一个插入一根短玻璃管，其下端恰好在橡皮塞的下端，为排气及出水管。
两根玻璃管的上端，均露出橡皮塞上3厘米左右。
用一根长约25厘米，口径与玻璃管几乎相吻合的橡皮管将两根玻璃管连接起来，接于出水管的一端要扎紧，以免脱落，接于进水管的一端要松一些，并在橡皮管的一端系上一根小绳，以便采水时可以拉脱橡皮管，使水样流入瓶中。
作为进出水玻璃管的口径，最好在10毫米以上，这样进水较快，较大的浮游动物也不易逃遁。
在采水瓶上，用粗铁丝做一个环，系上一根粗线绳，线绳上做好尺度标记。
采水样时，将瓶塞塞紧，在进水管外用水沾湿，将橡皮管轻松地套上后，手持粗绳，将瓶沉入水中，根据尺度标记，至需要采水的深度，轻拉小绳，使橡皮管与进水管脱开，水便从进水管流入瓶中，瓶中空气从排气管排出，约3~5分钟后，待温度稳定，将瓶提起，先记录水温，水样可由出水管倒出。
倒水时，瓶内的长玻璃管口朝上，水才可顺利倒出。
瓶式采水器，制作简单，使用方便，但采水深度不大，一般只适于5米深度以内的水体。
图2-3有机玻璃采水器
1.进水阀门2.压重铅圈
3.温度计4.溢水门
5.橡皮管
（2）水生--81型有机玻璃采水器：
此采水器为圆柱形，由有机玻璃制成（图2－3）。
此采水器的上下底面均有活动门，使用时先夹住出水口橡皮管，将采水器沉入水中，活动门则自动打开，水即自动进入，沉入哪一层就采哪一层的水样。
采水的深度可通过拉绳上的尺度标记来确定。
当采水器沉入所需深度时，即可上提拉绳，上盖和底部活动门会自动关闭。
提出水面后，不要碰及下底，以免水样漏出。
采水器的内壁上有温度计，可同时测知水温。
此采水器有1000毫升、2500毫升等各种容量的型号，目前较为常用。
3.透明度盘
透明度盘是一直径20cm的圆形铁盘，上面依中心平分为四个部分，以黑白漆相间涂漆，下面中心有一铅锤（图2－4）。
用时，将盘在背光处放入水中，逐渐下沉，至刚好不能看见盘面的白色时，记取其深度就是水的透明度。
观察须反复2～3次，透明度以厘米为单位。
（二）采样层次（深度）
浮游生物在水体中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，一般可仅在表层（0.5m深处）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，1m，2m，3m，4m处采样，混合均匀，从中取定量水样。
对于透明度较大的深水水体，可按表层、透明度0.5倍处、1倍处、1.5倍处、2.5倍处、3倍处各取一水样，再将各层样品混合均匀后取一样品，作为定量样品。
若需了解浮游生物垂直分布情况，不同层次分别采样后，不需混合。
图2-4透明度盘
（三）采样方法及采样量
1.定性样的采集
用浮游生物定性网（根据采集目的选择不同型号的网，一般可用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“∞”形循回缓慢拖动，时间为5~10分钟（视生物多寡而定）。
较大的水体（如湖泊、水库）采样时，可把浮游生物网拴在船尾，以慢速拖拽，时间一般为10~20分钟。
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，以备室内分类鉴定之用。
2.定量样的采集
采集定量样可用采水器和定量网，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1~2升；对原生动物、轮虫及未成熟的微小甲壳动物，采水1~5升；成熟的甲壳动物则要10~50升。
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0.5米处，然后垂直上拖，以0.5米/秒的均匀速度拖取，所采水样的体积可按下列公式推算出来。
水样体积＝πr2×H
式中r为网口半径，H为拖取的深度。
（四）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，若要了解浮游生物周年的变化，则一年四季都要采样，特殊需要，则根据具体情况增加采样次数。
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
水样采集之后，除留着进行活体观察的样品（这样的样品不应太浓，不应完全充满容器，应避免日光照射，放在背光处，可不封闭瓶口，并应在3小时内镜检）外，其它定性、定量样品，都应马上加固定液固定，以免标本变质。
对藻类、原生动物和轮虫可用鲁哥氏液（Lugo1s）（碘化钾60g溶于200mL蒸馏水中，加碘40g，溶解后，加蒸馏水至1000mL）固定，一般1000mL水样加15mL鲁哥氏液。
对枝角类和桡足类，可用4%的福尔马林（福尔马林4mL，甘油10mL，水86mL）或70%酒精固定，一般l00mL水样加4~5mL福尔马林溶液。
如先用福尔马林溶液固定48小时，再转入70%酒精中保存效果更好。
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24~48小时。
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左右）小心缓慢地抽掉上层清液，一般以吸完980mL上清液需20~30分钟为宜。
虹吸管最好用25号筛绢扎在管口，以防止水样中的生物流失（图2-5）。
余下的20mL左右沉淀物摇动均匀转入30mL容量瓶或量筒中。
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30mL。
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，也可将定量样品用滤纸、筛绢或滤器过滤浓缩，然后定容至30mL。
还可以通过过滤或离心的方法浓缩水样。
图2-5浮游生物浓缩装置
三、浮游生物的测定
（一）定性测定
浮游生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片上，置显微镜下进行观察。
某些生物活动过快，可在载玻片加上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。
（二）定量测定
定量测定主要是计数所采集的定量样品中浮游生物的数量，也可进行容量（体积）或重量的测定，这里只介绍计数方法。
1.计数框及其使用
计数框的容量有0.1mL、1mL、5mL和8mL四种。
常用的计数框有两种：
（1）塞奇威克一拉夫脱计数框（简称S-R计数框）：
该计数框长50mm，宽20mm，深lmm，总面积为1000mm2，总体积为lmL。
（2）网格计数框：
这种计数框长20mm，宽20mm，深0.25mm，总面积为400mm2，总体积为0.1mL，计数框的底部刻有100个均等的方格。
无论哪一种计数框，在计数时，先将盖玻片斜放在计数框上（图2-5），把样品摇匀后用吸管慢慢注入样品，注满后把盖玻片移正。
静置10分钟左右再计数。
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（一般刻度面应朝下），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0.0lmm。
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，然后用下式计算目尺的长度。
3.计数
个体计数仍是目前常用的浮游生物定量方法。
浮游生物计数时，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。
用定量加样管在水样中部吸液移入计数框内。
加样之前要将盖玻片斜盖在计数框上（如图2-6），样品按准确定量注入，在计数框中一边进样，另一边出气，这样可避免气泡产生。
注满后把盖玻片移正。
计数片子制成后，稍候几分钟，让浮游生物沉至框底，然后计数。
不易下沉到框底的生物，则要另行计数，并加到总数之内。
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，取其中个数相近两片的平均值。
图2-6塞奇威克一拉夫脱计数框（显示注样方法）
4.计数方法
（1）长条计数法：
利用此方法时，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，然后分别计算单位体积中的浮游植物数和浮游动物数。
其计算公式为：
浮游生物数/ mL=
式中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。
一般藻类和轮虫计数可采用此方法，硅藻细胞破壳不计数。
若需了解藻类种属的组成，可用划“正”字的方法，分类计数200个藻体以上，每一划代表一个个体，记录每个种属的个体数。
轮虫则取lmL注入S-R计数框内，在10×10倍显微镜下全片计数。
（2）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。
计数时以视野为单位计数。
其计算公式为：
浮游生物个数/mL＝
式中A--一个视野面积（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。
藻类和原生动物的计数可用此法。
计数时一般吸取0.1mL样品注入0.1mL计数框内，在10×40倍或8×40倍显微镜下计数，藻类计数100个视野，原生动物全片计数。
（3）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，计数其中的几行（如2、5、8行）。
其计算公式为：
浮游生物数/升＝
式中C--计数的生物个数；
V1--由1升水浓缩成的样品水量；
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。
（一）利用指示生物进行评价
由于各种污染程度不同的水体有其特有生物的存在，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
浮游球衣菌（Sphaerotilusnatans）
白色贝日阿托氏菌（Beggiatoaalba）
螺旋鱼腥藻（Anabaenaspiroides）
方胞螺旋藻（Spirulinajenneri）
铜绿微囊藻（Microcystisaeruginosa）
小颤藻（Oscillatoristenuis）（多污-a中污）
绿色裸藻（Euglenaviridis）（多污-a中污）
镰形纤维藻（Ankistrodesmusfalcatus）
蛞蝓变形虫（Amoebalimax）
污钟虫（Vorticellaputrina）
2．α-中污带种类
巨颤藻（Oscillatoriaprinceps）
小球藻（Chlorellavulgaris）
瓜形膜袋虫（Cyclidiumcitrullus）
转轮虫（Rotariarotatoria）
椎尾水轮虫（Epiphanessenta）
台氏合甲轮虫（Diploisdaviesiae）
3．β-中污带种类
美丽网球藻（Dictyosphaeriumpulchellum）
绿草履虫（Paramoeciumbursaria）
剪形臂尾轮虫（Brachionusforficula）
迈压三肢轮虫（Filiniamaior）
前额犀轮虫（Rhinoglenafrontalis）
短尾秀体溞（Diaphanosomabracyurum）（β中污-寡污）
溞状溞（Daphniapulex）（β中污一寡污）
多刺裸腹溞（Moinamacrocopa）
沟渠异足猛水溞（Ganthocamptusstaphylinus）
4．寡污带种类
冰岛直链藻（Melosiraislandica）
圆筒锥囊藻（Dinobryoncylindricum）
舞跃无柄轮虫（Ascomorphasaltans）
叉爪单趾轮虫（Monostylafurcata）
二突异尾轮虫（Trichocercabicristata）
对棘同尾轮虫（Diurellastylata）
无常胶鞘轮虫（Collothecamutabilis）
脆弱象鼻溞（Bosminafatalis）
锯尾球果溞（Streblocerusserricaudatus）
由于生物的适应性及其与环境之间关系的复杂性，被确定为某一水域带的指示生物却在另一水域带出现，屡有发现，这给指示性带来一定的困难。
但在污染带与非污染带生物相的差异是客观存在，所以，长期以来，不断有人利用浮游生物作为水质的指示生物。
（二）利用多样性指数和各种生物指数进行评价
多样性指数和各种生物指数在水质的生物学评价中早就被应用，如Shannon-wiener多样性指数，硅藻生物指数等。
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