河流生態(tài)調(diào)查與健康評(píng)價(jià)

1、我國的水環(huán)境管理已經(jīng)從傳統(tǒng)的污染控制向流域生態(tài)管理轉(zhuǎn)變2.1 河流水質(zhì)調(diào)查采樣設(shè)備及材料采樣方法水樣的保存樣品的運(yùn)輸樣品的測(cè)定2.1 河流水質(zhì)調(diào)查沉積物是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，河流中各種影響物質(zhì)、重金屬、有機(jī)污染物的沉積作用及底質(zhì)中各種物質(zhì)的重新釋放，都會(huì)對(duì)河流水質(zhì)及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。 內(nèi)源污染2.2 河流沉積物調(diào)查2.2 河流沉積物調(diào)查采樣點(diǎn)的確定：根據(jù)監(jiān)測(cè)分析的要求和采樣目的不同，設(shè)定合適的調(diào)查區(qū)域；采樣時(shí)間：與河流水質(zhì)采樣時(shí)間相同；樣品采集：點(diǎn)樣品、混合樣品、柱狀樣品； 點(diǎn)樣品：采用抓斗或采泥器采集底泥3次，把每次采集表層5cm或10cm沉積樣品混合； 混合樣品：把各點(diǎn)采集的沉

2、積物樣品混合 柱狀樣品：采用專用柱狀沉積物采泥器一. 樣品的采集化肥廠 陶瓷廠油庫養(yǎng)豬廠居民區(qū)磚廠農(nóng)田農(nóng)田農(nóng)田農(nóng)田農(nóng)田農(nóng)田蓮花蕩底泥采樣點(diǎn)采樣器名稱采樣深度優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)Van Veen 底泥采樣器010cm可用于深水以及大多數(shù)基層。Van Veen 底泥采樣器由AISI不銹鋼制造，表面拋光，可手動(dòng)操作。取樣過程中，可能損失細(xì)小的表面沉積物，破壞沉積物的完整性。咬合可能不密閉。Shipek抓斗010cm適合于大多數(shù)基層。取樣體積小，取樣過程中，可能損失細(xì)小的表面沉積物，破壞沉積物的完整性，使樣品受壓。小型波納抓泥器010cm設(shè)計(jì)與波納抓泥器類似，但更小。在小船上更易操作。在淺水區(qū)，可手動(dòng)操作，無需轉(zhuǎn)

3、揚(yáng)機(jī)。取樣體積小，取樣過程中，可能損失細(xì)小的表面沉積物，破壞沉積物的完整性。咬合偶爾不嚴(yán)密在深水區(qū)，需要轉(zhuǎn)揚(yáng)機(jī)。波納抓泥器010cm常用?？色@得大量沉積物，適合于大多數(shù)基層。因重量因素，可用于深水域中。良好的沉積物穿透性能。取樣過程中，可能損失細(xì)小的表面沉積物，破壞沉積物的完整性。咬合偶爾不嚴(yán)密。較重，需要轉(zhuǎn)揚(yáng)機(jī)。箱式挖泥器010cm可獲得相對(duì)大容量的底泥?？赏ㄟ^蓋子采集子樣，相比許多挖泥機(jī)，其蓋子構(gòu)造減少了表層沉積物的丟失，可用于采集中等密實(shí)度的不同粒徑沉積物。取樣過程中，可能損失細(xì)小的表面沉積物。遇到粗粒沉積物或者瓦礫時(shí)，咬合關(guān)閉不嚴(yán)密。破壞了沉積物的完整性。多顎抓泥斗030cm可從大多數(shù)

4、基層采集大量沉積物。有效閉合。損失表面沉積物，破壞沉積物的完整性。需要轉(zhuǎn)揚(yáng)機(jī)。彼得森抓泥器030cm可從深水區(qū)的大多數(shù)基層采集大量沉積物。 損失表面沉積物，破壞沉積物的完整性。咬合可能不嚴(yán)密，較淺水不能達(dá)到有效深度。2.2 河流沉積物調(diào)查2.2 河流沉積物調(diào)查 樣品現(xiàn)場(chǎng)處理：剔除樣品中的碎石、貝殼機(jī)動(dòng)植物殘?bào)w等異物，將剩余樣品裝于清潔的聚乙烯密封袋或不銹鋼盒中保存。柱狀樣品可現(xiàn)場(chǎng)分割，或按照原狀運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室分層處理。 沉積物間隙水樣品的采集：將采集的柱狀沉積物樣品置于水平地面，用虹吸管去除底泥上不的河水，然后按照分析要求分割柱狀樣品，將分割好的底泥樣品裝入林習(xí)慣，以5000r/min離心20mi

5、n,上部的澄清液即為底泥樣品。2.2 河流沉積物調(diào)查二. 樣品的制備樣品的干燥：一般采用風(fēng)干樣品或冷凍干燥樣品，而不是烘 干樣品。 風(fēng)干樣品：采集的樣品在陰涼通風(fēng)處初步晾干，去掉大部分水分，將半干的沉積物樣品攤在清潔的塑料薄膜或紙上，用玻璃棒將其研碎，剔除雜質(zhì)，攤開薄層并不時(shí)翻動(dòng)，在陰涼通風(fēng)處風(fēng)干。 冷凍干燥樣品：采集的樣品先離心去除間隙水，置于冷凍冰箱內(nèi)于-20凍結(jié)成塊狀，用鋁箔紙或裝于離心管內(nèi)置于冷凍干燥機(jī)內(nèi)冷凍干燥成樣品。2.2 河流沉積物調(diào)查2. 樣品的研磨過篩：風(fēng)干后的樣品用玻璃棒研碎后，過20目尼龍篩。過篩后的樣品采用四分法進(jìn)行篩取，最后留出足夠的分量用瑪瑙研磨（陶瓷研磨、玻璃研磨

6、），全部過100目篩，過篩后的樣品充分混合均勻，保存?zhèn)溆谩?.2 河流沉積物調(diào)查三. 樣品的分析2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查浮游生物是至在水中懸浮生活的生物，完全沒有游動(dòng)能力或游動(dòng)能力微弱，故不能作遠(yuǎn)距離的移動(dòng)，只能被動(dòng)地“隨波逐流”。一般浮游生物分為浮游植物（浮游藻類）和浮游動(dòng)物（原生動(dòng)物、輪蟲、枝角類、橈足類）兩類。2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查一. 浮游生物調(diào)查1. 采樣設(shè)備與采樣工具由于浮游生物大小不同，可分別采用13#（0.112mm）和25#(0.064mm)兩種規(guī)格的浮游生物網(wǎng)進(jìn)行采集。 25#：適于采集個(gè)體較小的浮游植物、原生動(dòng)物和輪蟲； 13#：適于采集大型枝角類和橈足類2

7、.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查標(biāo)本瓶浮游生物沉降器2. 固定液的配置常用的固定液包括魯哥氏液和甲醛溶液。魯哥氏液用于水樣中浮游植物的固定，甲醛用于浮游動(dòng)物的固定。2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查 魯哥氏液的配置方法： 6g KI 溶于20ml 純水中，再加入4g I2，定容到 100ml,儲(chǔ)存于棕色瓶中。3. 采樣點(diǎn)的選擇采樣斷面應(yīng)選擇人工景觀較少的區(qū)域。河流交匯處和橋墩等人工景觀上游200m處可設(shè)采樣斷面，對(duì)于流速不同的區(qū)域，應(yīng)分設(shè)采樣點(diǎn)或采集混合樣品。2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查4. 采樣量的要求一般原則：浮游生物密度高，采水量可少量；密度低則需要增加采水量。流速較快的河流中浮游生物密度偏低

8、，需要加大采水量。 對(duì)于浮游植物而言，一般要采集2L水，加入1.5%體積比例的魯哥氏液進(jìn)行固定； 對(duì)于浮游動(dòng)物而言，一般需要采集50-100L水，通過25#浮游生物網(wǎng)過濾，然后加5%體積比例的甲醛溶液固定。 可涉水河流：流速快、水深淺，浮游植物密度較小 將25#浮游生物網(wǎng)半插或全插入水體中，讓水流入網(wǎng)內(nèi)以收集浮游植物，一般過濾10min。然后提起浮游生物網(wǎng)，待水濾去后打開閥門，將浮游生物移至貼有標(biāo)簽的標(biāo)本瓶中。2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查5. 定性調(diào)查 不可涉水河流：流速緩慢，水深較深，浮游植物密度大 用25#浮游生物網(wǎng)，在表層至0.5m處以20-30cm/s速度做形緩慢拖動(dòng)5-10min，

9、或在表層水體拖濾1.5-5m3水，待水濾去后，打開閥門，將浮游生物移至貼有標(biāo)簽的標(biāo)本瓶中，5.1 浮游植物采集到的浮游植物樣品按1.5%體積比例加入魯哥氏液固定6. 定量調(diào)查2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查 可涉水河流：在水面以下0.5m左右水層直接取水2L保持在樣品瓶中即可，或在下層加采一次，兩次混合即可。在浮游植物較豐富的采樣點(diǎn)，少采水量（1L）；不豐富的采樣點(diǎn)，可多采水樣（5L）。 不可涉水河流：水深小于2米的河流，僅在0.5米水層取2L樣品即可，若透明度很小，在下層加取一次；水深小于5米，0.5、1、2、3米各水層取樣混合后取2L水樣；水深大于5米，按3-6米間距設(shè)計(jì)采樣水層。6.1 浮

10、游植物2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查 可涉水河流：對(duì)于上下層混合較好的涉水河流，根據(jù)流速將25#浮游生物網(wǎng)放在水中，舀水經(jīng)浮游生物網(wǎng)過濾后，所收集到的樣品移入100ml塑料瓶中。重復(fù)3-5次，按5%體積比例加入甲醛固定。 不可涉水河流：水深2m河流，可在0.5m處采集水樣；對(duì)于2-3m的，可分別在表層（離水面0.5m）和底層（離水面0.5m）各采集一個(gè)水樣，對(duì)于水深大于3m的，應(yīng)增加中層水樣采集。采樣方式同上。6.2 浮游動(dòng)物2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查浮游生物沉降器（1）浮游植物 浮游植物密度的計(jì)算：將定量瓶中的樣品搖勻。用帶刻度吸管迅速吸取0.1ml樣品至計(jì)數(shù)框中，加蓋蓋玻片，要求計(jì)數(shù)框

11、內(nèi)無氣泡。在400倍顯微鏡下觀察計(jì)數(shù)，每片100個(gè)視野，若同一樣品兩次計(jì)數(shù)結(jié)果與其平均值之差不超過平均15%范圍，可作為計(jì)數(shù)結(jié)果。2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查7. 樣品的定量分析N為1L水體中浮游植物個(gè)體數(shù)；Cs為計(jì)數(shù)框面積；Fs為每個(gè)視野的面積；Fn為計(jì)過的視野數(shù)；V為1L水樣經(jīng)沉淀濃縮后的體積（ml）;U 為計(jì)數(shù)框體積（ml）；Pn為每片計(jì)數(shù)出的浮游植物個(gè)體數(shù)。snsnCVNPFFU2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查 浮游植物生物量的計(jì)算：測(cè)定浮游植物的體積，在乘以密度計(jì)算生物量。浮游植物體積測(cè)定方法：根據(jù)藻類的形狀，按相似的幾何形狀測(cè)定長(zhǎng)、寬、高和直徑等，按照體積公式計(jì)算。若某些形狀特殊，

12、則可將其分解成為幾個(gè)可算體積的形狀，再把部分體積相加得到總體積。（2）浮游動(dòng)物 密度計(jì)算：v 原生動(dòng)物和輪蟲：利用浮游植物的水樣，搖勻樣品，立即吸取0.1ml， 在1020倍顯微鏡下用0.1ml計(jì)數(shù)框計(jì)數(shù)原生動(dòng)物；在吸取1ml，在1010倍顯微鏡下用1ml計(jì)數(shù)框計(jì)數(shù)輪蟲。枝角類和橈足類：利用浮游植物的水樣，搖勻樣品，立即吸取5ml， 用5ml計(jì)數(shù)框計(jì)數(shù)。2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查單位體積中浮游動(dòng)物的個(gè)數(shù)計(jì)算公式：smnNVVVN為1L水體中浮游植物個(gè)體數(shù)；Vs為沉淀體積（ml）；n為計(jì)數(shù)所獲得的個(gè)體數(shù)；V為采樣體積（L）；Vm 為計(jì)數(shù)體積 浮游動(dòng)物生物量的計(jì)算：v 個(gè)體計(jì)數(shù)法：測(cè)定浮游動(dòng)物

13、的體積（長(zhǎng)、寬、高），在根據(jù)密度計(jì)算生物量。v 容積測(cè)定法：沉淀法和排水法 沉淀法：將浮游動(dòng)物樣品倒入量筒，靜置24h，計(jì)算沉淀于量筒底的浮游生物容積。浮游生物沉淀很疏松，因此方法誤差較大。 排水法：取1片篩絹浸水后，用濾紙將水吸干。用鑷子卷起篩絹，放入盛有清水的小量筒中，記下水體升高的體積。取出篩絹，置于漏斗上并倒入已濃縮的浮游生物，待水濾出后用濾紙吸干，再放入小量筒中，記下水位升高的體積。兩次水位升高的差，即為浮游生物體積。2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查v重量測(cè)定法：分為干重法和濕重法濕重法：用400目篩絹網(wǎng)將浮游生物過濾，濾紙吸掉多余的水分，然后稱其重量。干重法：將過濾的浮游生物樣品，放

14、到烘箱中烘至恒重，然后稱其重量。2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查容積測(cè)定法和重量測(cè)定法具有簡(jiǎn)便、快速的有點(diǎn)，但兩者都只能測(cè)定所采集浮游生物的總體積和總總量，無法確定每一種浮游生物的數(shù)值。而個(gè)體計(jì)數(shù)法能計(jì)算每種浮游生物的個(gè)體數(shù)，又可換算成每種浮游生物的體積和重量。8. 種類的鑒定各樣品至少要區(qū)分到屬，建議的參考書目如下 胡鴻鈞與魏印心中國淡水藻類-系統(tǒng)分類及生態(tài) 沈韞芬主編的原生動(dòng)物學(xué)； 齊雨藻主編的中國淡水藻志：硅藻門-中心綱 王家楫著的中國淡水輪蟲志等2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查二. 著生藻類調(diào)查2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查在水深較淺的溪流生境，分為石面藻類、砂質(zhì)藻類、木質(zhì)藻類、附泥藻類、

15、附植物藻類。其中附著于底泥和砂礫表面的藻類通常呈絲狀或墊狀，受流量影響較大。大型藻：個(gè)體尺寸較大、可用肉眼識(shí)別的類群；小型藻：借助顯微鏡進(jìn)行辨認(rèn)與分類的類型；就河流而言，著生藻類主要包括硅藻、綠藻和藍(lán)藻等類群，其中硅藻的分布最為廣泛，一般作為普遍使用的監(jiān)測(cè)因子和評(píng)價(jià)著生藻類生物完整性的因子。2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查2.1 天然基質(zhì)法：適用于可涉水河流的著生藻類采集 采樣時(shí)間及點(diǎn)位：在洪水期結(jié)束三周后進(jìn)行，非雨季采樣 采樣設(shè)備及試劑 采樣方法（1）底質(zhì)選取（2）將圓橡膠帽扣在預(yù)采樣區(qū)域上以固定一定的面積，用硬刷子仔細(xì)清 洗橡膠帽周圍區(qū)域并用清水沖洗，同時(shí)保證橡膠帽不會(huì)移動(dòng)；（3）移去橡膠帽

16、并用刷子仔細(xì)清洗其所圍區(qū)域內(nèi)的藻類，并用蒸餾水清 洗，收集在白瓷盤內(nèi)，在轉(zhuǎn)入樣品瓶中；（4）加入固定劑，用蒸餾水進(jìn)行定容；（5）記錄采樣點(diǎn)信息和標(biāo)本瓶標(biāo)簽（6）保存樣品運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室（保持冷卻和黑暗條件）定量標(biāo)本（1）采樣區(qū)內(nèi)選擇不同生境特征的采樣點(diǎn)（2）每一采樣點(diǎn)，選擇藻類可能著生的石塊、倒木、大型水生植物和其他人工基質(zhì)作為采樣對(duì)象，利用刀片刮取，硬刷清洗，去離子水沖洗等方法收集著生藻類樣品，具體方法見下表。（3）可將不同采樣對(duì)象采集的藻類樣品分別保存，也可將所有樣品進(jìn)行混合代表整個(gè)生境著生藻類的群落特征； 其他步驟同上（定量標(biāo)本采集方法）定性標(biāo)本2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查可移動(dòng)石塊、卵石、

17、可移動(dòng)石塊、卵石、木質(zhì)殘?bào)w木質(zhì)殘?bào)w隨機(jī)選擇石塊放入磁盤帶回岸邊，采用橡隨機(jī)選擇石塊放入磁盤帶回岸邊，采用橡膠帽進(jìn)行采樣；或選擇易于測(cè)定表面積的膠帽進(jìn)行采樣；或選擇易于測(cè)定表面積的石塊，將石塊表面物質(zhì)全部刷入樣品瓶中石塊，將石塊表面物質(zhì)全部刷入樣品瓶中可移動(dòng)的軟底質(zhì)：苔蘚、水生植物根將植物放入有水的樣品瓶中，用力搖動(dòng)，輕輕摩擦獲取藻類，后移出植物不能移動(dòng)大型石塊泥沙基質(zhì)：沙、淤泥、細(xì)顆粒有機(jī)物質(zhì)等2.2 人工基質(zhì)法著生藻類具有很強(qiáng)的附著性，在較硬的基質(zhì)上短期內(nèi)能發(fā)育出較為完整的著生藻類群落，因此可采用懸掛載玻片或人工基質(zhì)的方法，進(jìn)行著生藻類調(diào)查，此方法在不可涉水河流、無淺灘河流、濕地或凈水棲息地

18、效果顯著。2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查 選擇樣點(diǎn)：考慮光照強(qiáng)度的影響 取樣時(shí)間：3-4周使藻類附著 取樣數(shù)目：不小于3片（塊） 采樣設(shè)備： 采樣方法：用刮刀或刷子等取下著生藻類；2.3 硅藻物種鑒定和分析方法2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查2.4 生物完整性表征方法2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查 物種豐度：樣品中藻類物種數(shù)量的評(píng)估。高物種豐度代表生物完整性高，即大多數(shù)物種能適應(yīng)目前棲息地的狀況。 屬豐度： 香農(nóng)-威納指數(shù)：樣品中物種豐度和均勻性的指標(biāo) 硅藻群落相似性百分比（PSc）： 敏感硅藻百分比：所有不耐污物種相對(duì)豐度的總和。 活硅藻百分比2.5 生物狀況診斷方法 物種豐度：樣品中藻類物種

19、數(shù)量的評(píng)估。高物種豐度代表生物完整性高，即大多數(shù)物種能適應(yīng)目前棲息地的狀況。 屬豐度： 香農(nóng)-威納指數(shù)：樣品中物種豐度和均勻性的指標(biāo) 硅藻群落相似性百分比（PSc）： 敏感硅藻百分比：所有不耐污物種相對(duì)豐度的總和。 活硅藻百分比2.3 浮游生物和著生藻類調(diào)查第二部分 河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)第一節(jié)第一節(jié) 河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀一. 河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)理論傳統(tǒng)方法：基于水質(zhì)的物理化學(xué)測(cè)定方法河流健康（水文、水質(zhì)、生物棲息地質(zhì)量、生物指標(biāo)等）二. 河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)對(duì)象河流生態(tài)系統(tǒng) 縱向：從河源到河口均發(fā)生物理、化學(xué)和生物的變化； 橫向：河流與周圍泛洪平原密切聯(lián)系，因此河

20、岸帶屬于健康評(píng)價(jià)的范圍； 垂向：地下水的影響第一節(jié)第一節(jié) 河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀三 . 河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取 評(píng)價(jià)指標(biāo)：生物指標(biāo)和棲息地指標(biāo) 指示生物：魚類、底棲無脊椎動(dòng)物、著生藻類等第一節(jié)第一節(jié) 河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀美國的IBI指數(shù)通過對(duì)魚類類群的組成與分布、種多度及敏感種、固有種、外來種等方面的分析，來評(píng)價(jià)水體生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)，共采用12項(xiàng)指標(biāo)。棲息地評(píng)價(jià)：水流狀態(tài)、河道結(jié)構(gòu)、河岸帶、基質(zhì)、人類干擾等第一節(jié)第一節(jié) 河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀四. 河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)方法模型預(yù)測(cè)法：首先通過選擇參照點(diǎn)（無人為干擾或人為干擾 最小的樣點(diǎn)），建立理想情況下樣點(diǎn)環(huán)境特征及相應(yīng)生物組成的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，通過比較觀測(cè)點(diǎn)生物組成的實(shí)際值（O）與模型推導(dǎo)該點(diǎn)預(yù)期值（E）的比值（O/E），通過該比值進(jìn)行評(píng)價(jià)，如AUSTIVAS和RIVPACS，O/E值在0-1之間變化，比值越接近1，該點(diǎn)健康狀況越好。模型預(yù)測(cè)法缺陷：通過單一物種對(duì)河流健康狀況進(jìn)行比較評(píng)價(jià) 多指標(biāo)評(píng)價(jià)法：根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)河流的生物、化學(xué)以及形態(tài)特征指標(biāo)進(jìn)行打分，將各項(xiàng)得分累計(jì)后的總分作為評(píng)價(jià)河流健康狀況的依據(jù)。第一節(jié)第一節(jié) 河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)國內(nèi)外研