水生生物群落监测水体污染(生物监测课件)

断面布设的原则布点方法任务一水生生物监测断面布设一、断面布设的原则1.代表性

2.与水化学采样断面的一致性3.整体性4.经济性5.连续性对照断面控制断面削减断面500m控制断面河流监测断面设置在水域的下列位置应设置监测断面：有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游。湖泊、水库、河口的主要入口和出口。饮用水源区、水资源集中的水域、主要风景游览区、水上娱乐区及重大水力设施所在地等功能区。较大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处；入海河流的河口处；受潮汐影响的河段和严重水土流失区应尽可能与水文测量断面重合，实现水质监测与水量监测的结合，并要求交通方便，有明显岸边标志。国际河流出入国境线的出入口处。二、布点方法

对照断面

设置目的:了解流入某一区域（监测段）前的水质状况，提供这一水系区域本底值。设置方法：（位于该区域所有污染源上游处,排污口上游100～500m处）a.设在河流进入城市或工业区以前的地方b.避开各种废水、污水流入或回流处

断面数目：一个河段区域一个对照断面。（有主要支流时可酌情增加。）至少设置三种断面：即对照断面、控制断面和削减断面1.河流监测断面的布设控制断面

设置目的：监测污染源对水质影响。设置方法：（主要排污口下游较充分混合的断面下游）根据主要污染物的迁移、转化规律，河水流量和河道水力学特征确定，在排污口下游500—1000m处。因为在排污口下游500m横断面上的1／2宽度处重金属浓度一般出现高峰值。对特殊要求的地区，如水产资源区、风景游览区、自然保护区、与水源有关的地方病发病区、严重水土流失区及地球化学异常区等的河段上也应设置控制断面。断面数目：多个。根据城市的工业布局和排污口分布情况而定削减断面

设置目的：了解经稀释扩散和自净后，河流水质情况。设置方法：最后一个排污口下游1500m处。（左中右浓度差较小的断面。小河流视具体情况）断面数目：1个。对照断面控制断面削减断面500m控制断面河流监测断面设置AA’BB’C’CDD’EFF’GG’河流监测断面设置示意图A-A’、

C-C’对照断面G-G’削减断面B-B’、D-D’、E-E’、F-F’控制断面污染源排污口水流方向自来水取水口思考：当河道有支流汇入时应如何设置断面呢？500m对照断面控制断面削减断面

1）进出湖、水库的河流汇合处分别设置监测断面。2）以各功能区(如城市和工厂的排污口、饮用水源、风景游览区、排灌站等)为中心，在其辅射线上设置弧形监测断面。

3）在湖库中心，深、浅水区，滞流区，不同鱼类的回游产卵区，水生生物经济区等设置监测断面。4）沿湖边的排污口区5）无明显功能区别，可用网格法等设置监测垂线。

2.湖泊、水库监测断面的设置湖、库监测断面设置示意图3.采样点位的设置江、河水系的水面宽度是不尽相同的。当布设了监测断面后，还应根据各水面的宽度来合理布设监测断面上的采样垂线，依此可进一步确定采样点位置和数量。采样垂线设置水面宽垂线数说明≤50m一条(中泓)1．垂线布设应避开污染带，要测污染带应另加垂线；2.确能证明该断面水质均匀时，可仅设中泓垂线；3.凡在该监测断面要计算污染物通量时，必须按本表设置垂线。50~100m二条（近左、右岸有明显水流处）>100m三条（左、中、右各一条）<50m50～100m中泓线有明显水流处采样垂线确定100～1000m有明显水流处中泓线有明显水流处采样垂线确定>1500m等间距设置采样垂线确定采样垂线上的采样点数的确定水深采样点数说明

5m上层一点1．上层至水面下0.5m处，水深不到0.5m时，在水深1/2处。2．下层指河底以上0.5m处。3．中层指1/2水深处。4．封冻时在冰下0.5m处采样，水深不到0.5m时，在水深1/2处。5．凡在该断面要计算污染物通量时，必须按本表布设采样点。5～10m上、下层两点＞10m上、中、下三层三点采样点位确定<5m水面下0.3～0.5m处5～10m河底以上0.5m处10～50m½水深处浮游生物定量监测法监测结果报告利用浮游生物监测水质的优点一、浮游生物定量监测法

1.计数框及其使用

(1)塞奇威克一拉夫脱计数框（简称S-R计数框）：

长：50mm，宽20mm，深1mm1mL(2)网格计数框

2.显微镜的校准

测微尺目测微尺台测微尺深0.25mm3.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。浮游生物数/

L=×V1VV1－浓缩后的水样量，mLV－采样量，L（2）视野计数法

浮游生物数/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。

浮游生物数/

L=×V1V每个视野只有1-2个生物时，要数200个视野；有5-6个生物时，数100个视野（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，mL；V2--计数的样品水量,mL。

二、监测结果报告

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

（一）定性测定（二）定量测定浮游植物数量（个/L）营养类型<3×105贫营养3×105～5×105（或1×106）中营养>5×105（或>1×106）富营养>1×106

（或≥10×106

重富营养三、用浮游生物评价水质的优点1.实验容器小2.取材方便3.生长快、繁殖快4.可以在合成的培养基中培养5.和环境接触密切，对环境污染物反映的时间短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8.可以储存、易保存、要求的空间小9.浮游生物与其它水生群落相比，对废水的耐受能力差别不大10.从数量上，重量上，在水生态系中占优势浮游生物定性监测法★浮游生物定性监测法最好是活体观察一个样品至少观察两张装片麻醉剂:1%硫酸镉、水合氯醛、酒精等1.浮游植物:(1)蓝细菌门:平列藻属微囊藻属螺旋藻属颤藻属席藻属

具缘微囊藻

不定微囊藻

水花微囊藻

中华平裂藻微小平裂藻

大平裂藻小颤藻巨颤藻为首螺旋藻

大螺旋藻

极大螺旋藻

(2)隐藻门(3)金藻门鱼鳞藻属锥囊藻属黄群藻属（4）甲藻门裸甲藻属角甲藻属多甲藻属（5）黄藻门黄丝藻属（6）裸藻门裸藻属扁裸藻属囊裸藻属（7）绿藻门衣藻属弓形藻属小球藻属顶棘藻属四角藻属纤维藻属卵囊藻属胶网藻属盘星藻属栅藻属长形蓝隐藻阿氏黄群藻长刺鱼鳞藻密集锥囊藻光薄甲藻二角多甲藻-正面观角甲藻近缘黄丝藻沟状扁裸藻尖尾裸藻间断裸藻梨形扁裸藻扭曲扁裸藻莱哈衣藻小球衣藻四足十字藻四角盘星藻二形栅藻截断十字藻三角四角藻2.浮游动物(1)原生动物纤毛亚门肉鞭亚门植鞭纲动鞭纲根足纲辅足纲僧帽斜管虫

毛板壳虫

天蓝喇叭虫

大变形虫放射太阳虫球形砂壳虫

（2）轮虫主要形态结构头冠咀嚼囊排泄系统：一对原肾管红眼旋轮虫梳状疣毛轮虫

不同形态的长三肢轮虫

花箧臂尾轮虫（3）枝角类、桡足类桡足类桡足类三个目的特征目哲水蚤剑水蚤猛水蚤体形前体部远宽于后体部前体部远宽于后体部前体部略宽于后体部第一触角长达身体的末端，23-25节适中，6-17节短，5-9节卵囊1个，在身体中间2个，在身体两侧1个，在身体中间生活方式浮游生活浮游生活底栖生活汤匙华哲水蚤

毛饰拟剑水蚤

浮游生物的采集样品的固定、浓缩和保存浮游生物：随波逐流的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1.浮游生物网(1)定性网(2)定量网一、采样型号网孔大小（mm)网孔数采集目的250.064200较小浮游植物200.076193一般浮游植物及中小型浮游动物130.112130大型浮游动物（一）采样工具定性网2.采水器(1)瓶式采水器(2)水生---81型有机玻璃采水器3.透明度盘直径=20cm透明度盘(二)采样层次江河:在水面下0.5m左右采样湖泊、水库:深水,分层采（如0.5、1、2、3、4m）水深<2m在0.5m处采集(三)采样方法及采样量1.定性样的采集水面下0.5m采样时间:5～10分钟2.定量样的采集采集对象采样量（升）藻类1～2原生动物、轮虫微小甲壳动物1～5成熟甲壳动物10～50水样体积=r2XHr:网口半径H：拖取深度(四)采样频率二、样品的固定、浓缩和保存固定液：（1）鲁哥氏液（Lugols）：KI+I2+H2O60g40g1000mL适宜固定藻类、原生动物、轮虫1000mL水样+15mLLugols(2)4%的福尔马林福尔马林+甘油+水4mL10mL86mL适宜固定枝角类和桡足类100mL水样+4～5mL福尔马林(3)70%酒精适宜固定枝角类和桡足类浓缩方法:（1）沉淀法：沉淀24～48小时（2）过滤法：用筛绢或滤器过滤（3）离心法：用离心机离心浮游生物浓缩装置

采样样品的处理和保存种类鉴定和计数任务三着生生物的测定

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）表面上的微型生物群落。

硅藻

一、采样方法

2.人工基质

载玻片（如硅藻计），聚酯薄膜和PFU适于采集定量样和定性样

1.天然基质

水中的动物、大型植物、石块、木块

适于采集定性样

任务三着生生物的测定二、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）

任务三着生生物的测定三、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

取少量样品到小烧杯中加等量的浓硫酸和浓硝酸加热冷却离心加重铬酸钾饱和液再离心反复冲洗离心3-4次制片硅藻门中心藻纲

羽纹藻纲意大利直链藻颗粒直链藻梅尼小环藻具星小环藻扭曲小环藻

克洛脆杆藻双头针杆藻尖针杆藻

短小辐节藻微绿舟形藻罗泰舟形藻著名羽纹藻中突羽纹藻尖异极藻窄异极藻延长变种缢缩异极藻缢缩异极藻群体2.定量计数

四、结果报告

硅藻细胞数/cm2=C×1000A×D×F×V1S采样样品的处理和保存样品的鉴定和计数任务五

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。

环节动物:水蚯蚓软体动物：螺类、蚌类节肢动物：水生昆虫任务五底栖动物的测定一、采样

1.采样点及采样频率

2.采样工具及采样方法

（1）采样工具

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人工基质篮式采样器

主要应用于河流及溪流中，可采集定性样和定量样任务五底栖动物的测定其他工具

铁铲、手抄网、三角拖网

筛选工具

适于采集采集定性样品40目分样筛、白色磁盘

任务五底栖动物的测定二、样品的处理和保存

洗净拣选固定保存固定液：

1.螺、蚌：用70%的酒精固定，4～5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70～80%的酒精中封存。

3.环节动物的水蚯蚓、蛭类：应先麻醉，使其呈舒展状态后用10％的甲醛液固定，1-2日后转入70％的酒精中。麻醉可用硫酸镁或薄荷精。任务五底栖动物的测定三、样品的鉴定和计数

1.样品的鉴定

2.样品的计数：换算成个/m2

环节动物:水蚯蚓软体动物：螺类、蚌类节肢动物：水生昆虫霍甫水丝蚓苏氏尾鳃蚓点缀瓢体虫环棱螺耳萝卜螺泉膀胱螺何蚬背角无齿蚌浮游目-四节蜉襀翅目-石蝇毛翅目—石蚕类双翅目-摇蚊幼虫任务五底栖动物的测定五、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3.活动范围小4.个体大，变形小，异采集，易观察5.能对各种污染物产生不同的反应，是一种很好的指示生物四、结果报告

指示生物法污水生物系统任务五

指示生物和污水生物系统

一、指示生物法

指示生物：指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、污水生物系统寿命长生活固定静水：底栖生物浮游生物流水：底栖生物着生生物多污带α－中污带β－中污带寡污带有机污染二、污水生物系统受有机污染的河流由于水体自净作用，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

-中污带和

-中污带）和寡污带，这一系列的带称为污水生物系统。任务五指示生物和污水生物系统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，＞100万个/mL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、摇蚊幼虫

任务五指示生物和污水生物系统（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。

（a）素衣藻；（b）贝氏硫细菌；（c）摇坟幼虫；（d）颤蚯蚓

任务五指示生物和污水生物系统2.-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。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

任务五指示生物和污水生物系统（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类

（a）大颤藻

；（b）小颤藻；（c）椎尾水轮虫

；（d）栉虾

任务五指示生物和污水生物系统3.-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。

（2）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、鲤鱼等鱼类任务五指示生物和污水生物系统（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）（a）梭裸藻

（b）大型水溞

（c）绿草履

任务五指示生物和污水生物系统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。任务五指示生物和污水生物系统（3）指示生物

多种鱼类、水生昆虫幼虫、田螺等。贝克指数硅藻生物指数Goodnight-Whitley生物指数生物比重指数Trent（特伦特）生物指数

任务六

生物指数法

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。

水污染产生的生态学效应：1.指示生物的变化2.群落中种类组成的变化3.组成群落的个别种群的变化4.自养－异养程度的变化5.生产力在程度上的变化一、贝克(Beck)指数A--为不耐污的种类数;B—耐污的种类数。BI值的范围为0～40，重污染区为0，中等污染区为1～10，清洁水域为10～40。日本学者津田松苗:生物指数水质状况＞30清洁河段29～15较清洁河段14～6较不清洁河段5～0极不清洁河段

I=2A+B-2CA+B-C×100%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重污染0～100中度污染100～150轻度污染＞150基本无污染。

二、硅藻生物指数

生物指数＝颤蚓类个体数底栖动物总个体数×100%生物指数>80％严重污染生物指数＝60％～80％中等污染生物指数<60％水质清洁三、Goodnight-Whitley生物指数

例题：假如某次采样，采到螺两种，分别为2个和4个，蚌一种2个，水蚯蚓1800条，摇蚊幼虫400条，蛭类一种1条，试用Goodnight指数对该水体进行评价。解：Goodnight指数=1800/（2+4+2+1800+400+1）×100%=81.48%评价：严重污染生物比重指数＝昆虫湿重寡毛类湿重此指数值越小，表示污染越严重；反之则水质越清洁，指数的变动范围为0～612（经验值）。

四、生物比重指数

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。

五、Trent（特伦特）生物指数

指数Ⅹ极清洁Ⅷ～Ⅸ清洁Ⅵ～Ⅶ轻度污染Ⅲ～Ⅴ中度污染I～Ⅱ重污染0严重污染

Trent生物指数出现的类群总数指数关键性类群和出现的种类0～l2～56～1011～1516～清洁襀翅目稚虫存在多于1种-ⅦⅧⅨⅩ仅1种-ⅥⅦⅧⅨ生物按照污染程度增加的顺序消失蜉蝣目稚虫存在（不包括四节蜉）多于1种-ⅥⅦⅧⅨ仅1种-VⅥⅦⅧ毛翅目幼虫或四节蜉存在多于1种-VⅥⅦⅧ仅1种ⅢⅣVⅥⅦ钩虾属存在所有以上种全无ⅢⅣVⅥⅦ颤蚓或摇蚊幼虫存在所有以上种全无ⅠⅡⅢⅥ-六、藻类污染指数

总污染指数

＞20重污染15～19中污染＜15轻污染

属

名污染指数值属

名污染指数值组囊藻1微芒藻1纤维藻2舟形藻3衣

藻4菱形藻3小球藻3颤

藻5新月藻1实球藻1小环藻1席

藻1裸

藻5扁裸藻2异极藻1栅

藻4鳞孔藻1毛枝藻2直链藻l针杆藻2七、污染生物指数（BIP）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）。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值为代表），湖水总磷浓度间存在的关系，以透明度做基准，计算营养状态指数（TrphicStateIndex,TSI），其值范围为0—100，用以划分水体的富营养化程度。TSI（chla）=10（6-)2.04-0.68lnchlaln2TSI（SD）=10（6-)lnsdln2TSI（TP）=10（6-)ln48/TPln2日本相崎守弘等以chla值为基础，根据日本湖泊的资料，求出修正的Carlson营养状态指数（TSLs）TSI（chla）=10（2.46+