水污染的生物群落监测方法

1、 水污染的生物群落监测方法水生生物监测断面布设的原则和方法一、水生生物监测断面布设的原则（一） 断面布设要有代表性在不同的水域或不同的污染区内，浮游生物的分布是不均匀的，在对一个水域进行调查时，所采的样要对调查内容有代表性。如：调查污染物对水体的影响，必须在排污口附近设采样点。（二） 与水化学监测断面布设的一致性水生生物指标是评价水质和生态状况的重要指标，要和化学指标做相关分析，才能说明水质状况。所以要求在时间上、空间上与化学采样一致。（三） 断面布设要考虑水环境的整体性如：污染物排入河流后，河流本身有一自净作用，下游的污染要减轻，所以在下游要设断面。（四） 断面布设的经济性（人力、物力、交通

2、、安全）（五） 断面布设的连续性采样点一旦布设，就不要轻易改动，要考虑长期变化趋势。二、布点方法（一） 河流至少设三个断面：对照断面：排污口上游污染断面：排污口附近（一般在下游5001000 m）观察断面（或称消减断面）：排污口下游（一般在下游1500m以远），可多设几个。有支流的，支流下要设断面。断面位置应避开死水区，尽量选择顺直河段，水流平缓、无急流湍滩处。每个断面的采样数可视河流宽度而定：宽度<50m，在河中心设1个采样点；宽度=50100m，设左右2个采样点；宽度>100m，设左、中、右3个采样点。（二） 湖泊、水库入湖口区（入库口区）：说明进来的水是什么水？可做对照）湖（

3、库）中心区出口区最深水区（如湖北东湖，最深水区污染最重，中心区污染较轻）沿湖（库）边排污口区：（了解不同工厂排放的污水对水质及水生生物的影响，如丫儿湖周围有很多工厂排污）相对清洁区首先了解地理位置，了解哪些地方比较清洁。在做环境评价报告书时首先要把社会环境、自然环境搞清楚。对于特殊水体，要根据具体情况和要求设点。长 沙 环 境 保 护 职 业 技 术 学 院课 时 授 课 计 划授课章节目录： 水污染的生物群落监测方法项目一 浮游生物的测定授课时数：3目的要求： 1. 了解浮游生物的概念、类群。2. 掌握利用浮游生物监测水质的方法。3. 认识常见浮游生物。教材分析（难点、重点）：本节重点：浮游

4、生物的计数方法。本节难点：浮游生物的分类鉴定教学方法：图解法、启发式、问答式教学手段：板书教具、挂图与参考书： 参考书：淡水微型生物图谱布置作业： P24 1-4题。课后记要： 项目一 浮游生物的测定浮游生物（plankton）：指随波逐流地生活在水体中的微型生物。浮游生物浮游植物：浮游动物藻类原生动物轮虫枝角类、桡足类一、采样（一）采样工具1. 浮游生物网定性网和定量网2采水器（1）瓶式采水器（2）水生-81型有机玻璃采水器3. 透明度盘（二）采样层次（深度）在江河中：水面下0.5m左右在湖泊、水库中：水深<2m，一般可仅在表层（0.5m深处）取样水深>2m，分层采（三）采样方法

5、及采样量1. 定性样的采集用定性网在选定的采样点于水面和0.5m深处以每秒2030cm的速度作“”形循回缓慢拖动，时间为510分钟2. 定量样的采集一般用采水器藻类：一般采水12升原生动物、轮虫及未成熟的微小甲壳动物：采水15升成熟的甲壳动物：采水1050升如用定量网采集：水样体积p r2×H（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、浓缩和保存采样固定浓缩定容计数或保存固定液：（1） 鲁哥氏液（Lugo1s）碘化钾（60

6、g）碘（40g）蒸馏水（1000mL）1000mL水样加15mL鲁哥氏液适于固定藻类、原生动物和轮虫（2） 4%的福尔马林福尔马林（4mL）甘油（10mL）水（86mL）l00mL水样加45mL福尔马林溶液适于固定枝角类和桡足类（3） 70%酒精适于固定枝角类和桡足类 浓缩方法：（1） 沉淀法（2） 过滤法（3） 离心法三、浮游生物的测定（一）定性测定分类鉴定：最好用活体观察可用低浓度麻醉剂，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。 浮游生物的主要类群：1. 藻类2. 原生动物3. 轮虫4. 枝角类和桡足类（二）定量测定1. 计数框及其使用(1) 塞奇威克一拉

7、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。2. 显微镜的校准3. 计数4. 计数方法(1) 长条计数法浮游生物数/ 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。（2）视野计数法浮游生物个数/mL式中A- 一个视野面积（m

8、m2）；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。（3）网格计数法浮游生物数/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（一）定性测定1. 利用指示生物进行评价2. 利用多样性指数和各种生物指数进行评价3. 利用藻类各类群在群落中所占比例进行评价（二）定量测定1. 利用浮游植物的数量可以作为划分湖泊营养状态的标准，但目前尚无统一的标准，一般以：<3×105个/L贫营养3×1055×105（或1×106）中营养>5×105（或>1

9、×106）富营养10×106高度富营养2. 浮游动物方面，一般来说，水中浮游动物越少，表明水体富营养化程度越低，水质越好，有人提出：浮游动物数量< 100个/L贫营养1000-2000个/L中营养>3000个/L富营养五、有浮游生物评价水质的优点与大型无脊椎动物相比，浮游生物个体小，数量多1. 试验容器小用浮游生物网就可以采样2. 取材方便3. 生长快，繁殖快要做潜在的污染物对生物的生长、发育、繁殖的影响，光了解一代不能说明问题，用浮游生物很快就可以完成几个世代的试验，而用鱼等大型动物需要很长时间。4. 可以在合成的培养基中存在测试方便，可多次反复，而其他生物则

10、不行。培养基容易配制，价格也便宜。5. 和环境接触密切，对环境污染物的反应时间短因为浮游生物大都是单细胞的，与鱼等高等生物相比，与环境接触要密切，接触面积大，整个细胞都与环境接触，所以反应时间短。而鱼在水中则要经过消化道吸收才能产生反应。6. 具有无性繁殖和有性繁殖，可以提供品系均一的后代7. 微型生物基本上是世界性分布同样的种类在不同的大陆上都可以作为指示生物，在国际上有代表性。8. 可以储存，易保存，要求的空间小。9. 浮游生物与其他水生群落相比，对废水的耐受能力差异不大。10.从数量上、重量上，在水生态系统中占优势地位浮游生物是构成水生态系统的主要组成部分，虽然很小、很轻、但数量多，所以

11、占优势。长 沙 环 境 保 护 职 业 技 术 学 院课 时 授 课 计 划授课章节目录： 水污染的生物群落监测方法项目二 着生生物的测定授课时数：1目的要求： 1. 了解着生生物的概念、类群。2. 掌握利用着生生物监测水质的方法。3. 认识常见着生硅藻。教材分析（难点、重点）：本节重点：着生生物的计数方法。本节难点：着生硅藻的分类鉴定教学方法：图解法、启发式、问答式教学手段：板书教具、挂图与参考书： 参考书：淡水微型生物图谱布置作业： P28 1、3题。课后记要： 项目二 着生生物的测定着生生物（Periphyton）也称周丛生物，指生长在浸没于水中的各种基质（Substratum）表面上的

12、微型生物群落。周丛生物包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫等微型动物，但在生物监测中，着重研究的是硅藻。着生生物由于是附着生活的，不会回避污染物，最能反映污染源下游的情况。所以可以用着生生物种类组成及数量的变化，指示水体污染程度，在河流中应用效果最好，也可在湖泊和水库中应用。一、采样方法1. 天然基质水中的动物、大型植物、石块、木块缺点是表面积不固定，表明类型也不同（有的软，有的硬，有的光滑，有的粗糙）、方向，摆放位置都不同。适于采集定性样2.人工基质载玻片（如硅藻计），聚酯薄膜和PFU优点：能在任意地点放置，能控制表面积、表面类型、表面方向，表面也很均匀。即可以弥补天然基质的缺点。适于采集定

13、量样和定性样采样时，一般放置在水面下515cm处，以受到合适的光照为宜。放置14天。二、样品的处理和保存1. 定量样品的处理和保存取人工基质（玻片3-4片或剪取薄膜4×15cm）刮下生物放入有水烧杯中固定（鲁哥氏液）浓缩定容计数保存（加4%福尔马林液）2. 定性样品的处理和保存采样（人工基质或天然基质）刮下生物放入有水烧杯中固定（鲁哥氏液）分类鉴定保存（加4%福尔马林液）三、种类鉴定和计数1. 定性鉴定可活体观察也可制成永久装片2. 定量计数：个/cm2V1S浮游生物个数/ cm2×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

14、个）；C- 计数的生物个数;V1浓缩后水洋的体积（mL）S采样面积（cm2）四、结果报告 PFU法微型生物：指借助于显微镜才能看到的微小生物类群，主要是指细菌、真菌、藻类、原生动物，有时也包括小型的后生动物如轮虫等。一、PFU微型生物群落的特性1. 符合MacArthur-Wiltson 岛屿动物地理平衡模型2. 岛屿的大小直接影响群集的种数随着生境范围的增加，群集的种数也增加，但到一定程度时，进一步增加生境范围时，其种数的比例就要下降。原生动物群集的种数和PFU大小的对数成直接相关，最合适的PFU大小为5×7.5×6.5cm3。3. 原生动物群集过程反映出群落内的调节机制

15、把第一次出现的种类称为入侵种，也叫新见种；出现过一次的种类或连续多次出现，消失了再也未出现过，称为消失种；第一次重复出现的种类叫拓殖种以前出现过的老的种类，又断断续续地出现，叫居留者；曾经消失过，后来又出现，叫复见种消失种数（新见种数+复见种数+上次总种数）-本次总种数群集速度消失速度4. 微型生物的食物网二、PFU的工作方法1. 室外工作方法挂PFU，一天后，以及第3、5、7、12、15、21、28天检查，每个点每次取两块，剪下后，放在塑料袋中，到实验室后，带上橡皮手套，把PFU上的水挤在烧杯中，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

16、要做两个装片，要求全片检查，以免遗漏。2. 室内工作方法毒性试验三、测试指标在分类学方面，可测种数，种类组成、相对密度，群集速度、消失速度、平衡期（群集速度与消失速度相等的时间）、平衡期时的种数等；在非分类学方面，可以测活细胞的生物量、叶绿素a含量（即自养生物量），呼吸速度，各种化学分析等。从以上这些参数可以获得微型生物群落在结构与功能上的变化。四、PFU法的优点（P34）长 沙 环 境 保 护 职 业 技 术 学 院课 时 授 课 计 划授课章节目录： 水污染的生物群落监测方法项目三 底栖动物的测定授课时数：1目的要求： 1. 了解底栖动物的概念、类群。2. 掌握利用底栖动物监测水质的方法。

17、3. 认识常见底栖动物。教材分析（难点、重点）：本节重点：底栖动物的定性测定方法。本节难点：底栖动物的分类鉴定教学方法：图解法、启发式、问答式教学手段：板书教具、挂图与参考书： 参考书：淡水生物学挂图：采泥器挂图布置作业： 1. 何谓底栖动物？淡水中底栖动物的类群有哪些？2. 简述底栖动物监测水质的优点。课后记要： 项目三 底栖动物的测定底栖动物：指生活在水体底部，不能通过40目（每孔0.793mm）分样筛的大型无脊椎动物。主要包括：软体动物，如螺类、蚌类；节肢动物，如水生昆虫、大型甲壳类；环节动物，如水蚯蚓、蛭类；圆形动物；扁形动物以及其它无脊椎动物。一、采样（一） 采样点及采样频率（二）

18、采样工具及采样方法1.彼德逊采泥器每次采集面积为1/16米2或1/40米2适于采集泥砂和淤泥等松软底质可采集定性样和定量样2.人工基质篮式采样器直径18厘米，高20厘米（或直径16厘米，高18厘米），网孔面积46厘米2。主要应用于河流及溪流中，可采集定性样和定量样3. 三角拖网适于浅水，采集定性样4. 铁铲、手抄网、手拣适于浅水，采集定性样5.筛选工具40目分样筛、白色磁盘二、样品的处理和保存1. 洗净2. 拣选3. 固定固定液：（1） 螺、蚌：用70%的酒精固定，45天后再换一次酒精即可（2） 昆虫幼虫及甲壳动物：可放入小瓶中用50%酒精固定，再转入7080%的酒精中封存。（3） 环节动物的

19、水蚯蚓、蛭类：应先麻醉，使其呈舒展状态后再固定。麻醉可用硫酸镁或薄荷精，或者先用较低浓度的固定液，如30%的酒精或2%的福尔马林，数小时后再逐渐过渡到正常的固定浓度4. 保存三、样品的鉴定和计数（一） 样品的鉴定（二） 样品的计数：换算成个/m2四、结果报告五、用底栖动物监测水质的优点1. 种类多，分布广，代表性强2. 有较长的生活周期（与微型生物相比）底栖动物生活周期长，水质的变化可以在它一个个体中充分的反映，可以监测出低浓度污染物的累积效应（即富集性），有助于了解该水体的污染历史。3. 活动范围小不易回避污染物4. 个体大，变形小，易采集，易观察5. 能对各种污染物产生不同的反应，是一种很

20、好的指示生物。有的底栖动物对污染物抗性很强（如颤蚓），有的很敏感（如涡虫）长 沙 环 境 保 护 职 业 技 术 学 院课 时 授 课 计 划授课章节目录： 水污染的生物群落监测方法项目四 指示生物和污水生物系统授课时数：1目的要求： 1. 了解利用指示生物监测水质的方法。2. 掌握污水生物系统的原理和方法。3. 了解各污染带的特征。教材分析（难点、重点）：本节重点：污水生物系统的原理本节难点：微型生物分类教学方法：图解法、启发式、问答式教学手段：板书教具、挂图与参考书： 参考书：淡水微型生物图谱布置作业： P28 1、3题。课后记要： 项目四 指示生物和污水生物系统一、指示生物法指示生物：指

21、对环境中的某些物质（包括污染物，O2，CO2等特殊物质）能够产生各种反应信息的生物。二、污水生物系统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（又分为a-中污带和b-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（1）理化特征水呈暗灰色，极浑浊，BOD很高（10-500mg/L），氧气极缺，水底沉积大量的悬浮物质。pH不稳定。（2）生物特征微生物：水细菌数量多，每毫升可达100万个以上；植物：几乎没有，如果有的话，有少量的蓝藻；动物：以原生动物为主，主要为鞭毛虫和纤毛虫类，颤蚓类是有机物污染十分严重水体的优势种，颤蚓类数量越多，表示水体

22、污染越严重。摇蚊幼虫不仅耐有机物污染，而且某些摇蚊幼虫耐重金属污染，有的对电镀废水包括六价铬、氰和铜离子的耐受量较高。（3）指示生物主要有浮游球衣细菌、贝氏硫细菌、素衣藻、钟虫、颤蚓类，摇蚊幼虫等。2.a-中污带（1）理化特征水为灰色，BOD值仍相当高(5-10mg/L)，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，为半嫌氧条件，并有硫化氢存在。pH不稳定。（2） 生物特征微生物：以水细菌为主（>10万个/mL）植物：蓝藻、绿藻、硅藻动物：出现吞食细菌的纤毛虫类和轮虫类（3）指示生物大颤藻、小颤藻、椎尾水轮虫、天蓝喇叭虫、栉虾、臂毛水轮虫等多种藻类和轮虫

23、类。3. b-中污带（1）理化特征氧化作用占优势，绿色植物大量出现。水中含氧量增高，氮的化合物呈铵盐、亚硝酸盐或硝酸盐。BOD下降(<5mg/L)，pH稳定。（3） 生物特征微生物：水细菌数量减少（<10万个/mL）植物：各种藻类动物：轮虫类、贝类和各种昆虫、泥鳅、鲤鱼等鱼类（3）指示生物有多种藻类（如水花束丝藻，梭裸藻，短荆盘星藻类等），轮虫（如腔轮虫，双荆同尾轮虫，卵形鞍甲轮虫等），水溞（溞状水溞、大型水溞等），以及虫类（绿草履虫，鼻节毛虫，弹跳虫等）。4. 寡污带（1）理化特征自净作用已经完成，有机物已被完全氧化或矿化，为清洁水体。溶解氧丰富，硫化氢几乎不存在，水的pH值适于

24、生物生存。污泥沉淀已矿质化。（2）生物特征 微生物：水细菌少（<100个/mL） 植物：水中藻类少，但着生藻类多，出现显花植物 动物：多种多样，有甲壳类、苔藓虫、水螅、各种鱼类、水生昆虫幼虫等。（3）指示生物多种鱼类、水生昆虫幼虫、田螺等。 长 沙 环 境 保 护 职 业 技 术 学 院课 时 授 课 计 划授课章节目录：项目五 水污染的生物群落评价 生物指数授课时数：1目的要求： 1. 了解生物指数的概念。2. 掌握几个常用生物指数监测水质的方法。教材分析（难点、重点）：本节重点：Goodnight指数、硅藻生物指数本节难点：水生生物分类教学方法：启发式、问答式教学手段：板书

25、教具、挂图与参考书： 参考书：1.淡水微型生物图谱；2.淡水生物学布置作业： 与多样性指数一起布置。课后记要： 生物指数水环境发生变化后，生物群落的结构会相应发生改变，其变化程度如何（如种类数的变化，个体数的变化等）可用数学公式来表示。生物指数可以简化污水生物系统。生物指数：应用数学公式来反映生物种群和群落结构的变化，以评价环境质量。水环境受到污染后，会产生很多生态学效应，主要有以下几个方面：（1） 指示生物的变化：即某些有指示价值的种类出现或消失，导致生物群落的种类组成发生变化。（2） 群落中生物种类数的变化：污染重时减少，水质好时增多。（提问：水质过于清洁的话会怎样？）（3） 组成群落的个

26、别种群的变化：（提问：让学生举例）如多污带颤蚓大量增加。（4） 群落中种类组成的变化：（提问：让学生举例）如从多污带到寡污带群落的种类组成不同（5） 自养异养程度上的变化：（提问：何谓自养？异养？让学生举例）例：在富营养化的水体里，自养生物会很多。（6） 生产力在程度上的变化主要指自养生物。以上这些都是生态学效应，都可以用数学公式表示，当然一个公式不可能反映所有的效应，所以要全面反映水质的变化，经常用几个参数。一、贝克(Beck)指数（针对底栖动物）BI= 2A + B 式中：BI-生物指数；A-为不耐污的种类数;B耐污的种类数。要求：各点的水深、流速、地质等环境因素一致，采集面积一

27、定。BI值的范围为040，重污染区为0，中等污染区为110，清洁水域为1040。日本学者津田松苗:生物指数 水质状况30 清洁河段2915 较清洁河段146 较不清洁河段50 极不清洁河段二、硅藻生物指数A:不耐污的硅藻种类数B:对有机污染适应性强的种类数C:仅在污染区独有的种类数I 0为重污染；I为0100为中度污染；I为100150为轻度污染；I150为基本无污染。三、Goodnight-Whitley生物指数生物指数80%严重污染生物指数60%80%中等污染生物指数60% 水质良好四、生物比重指数此指数值越小，表示污染越严重；反之则水质越清洁，指数的变动范围为0612（经验值）。五、Tr

28、ent（特伦特）生物指数以七个无脊椎动物类群作为评价水质的指示生物，根据这七个类群动物出现的顺序和种类数以及所获得的大型底栖无脊椎动物的类群总数划分指数值，指数值越低，表示污染越严重，指数值高，表示污染轻。六、藻类污染指数Palmer（1969）对能耐受污染的20属藻类，分别给与不同的污染指数值，根据水样中出现的藻类，计算总污染指数，如：总污染指数  20   重污染1519 中污染15 轻污染七、污染生物指数（BIP）BIP=式中：A-有叶绿素微型生物数（即藻类数量）。B-无叶绿素微型生物数（即原生动物数量）。指数与水质的关系为：污染程度 清洁水 轻污

29、染水 中污染水 严重污染水BIP值 08 820 2060 60100八、营养状态指数卡尔森（Carlson）根据湖水透明度、浮游植物现存量（以chla值代表）、湖水总磷浓度间存在的关系，以透明度做基准，求出营养状态指数（Tropic state index, TSI）。其值为0100，用以划分水体富用以化程度。根据chla计算的公式为：2.04-0.68 ln chlaln2TSI（chla）10（6 ）ln SD其他TSI的计算公式为：ln2TSI（SD）10（6 ）SD-透明度（m）ln （48/TP）ln2TSI（SD）10（6 ）TP-总磷浓度（mg/m3）日本相崎守弘等以chla值为基准，根据日本湖泊的资料，求出修正的Carlson营养状态指数（TSIm）6.171.15lnTPln2.53.691.53lnSDln2.5ln chlaln2.5TSIm(chla) =10(2.46 + ) TSIm(SD) =10(2.46 + ) TSIm(SD