湖泊和水库水生生物监测与评价技术指南

湖泊和水库水生生物监测与评价技术指南1适用范围本指南规定了湖泊、水库（以下简称“湖库”）水生生物监测的方案设计、样品采集与处理、实验室分析、质量控制、生物评价及报告编制的技术要求，适用于我国境内所有天然湖泊、人工水库的水生生物常规监测、水生态健康评价、水环境污染预警、富营养化管控及生态修复效果评估等工作。若有国家或地方发布的专项湖库监测规范，可在本指南基础上结合专项要求开展工作。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB3838地表水环境质量标准GB/T12990水质微型生物群落监测PFU法HJ710生物多样性观测技术导则淡水底栖大型无脊椎动物HJ776水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法HJ1098水生态健康评价技术指南湖泊《淡水浮游生物调查技术规范》（SC/T9102）《内陆水域渔业自然资源调查手册》3术语和定义3.1指示生物指在特定水环境条件下，对环境污染物或水生态变化反应敏感，可用来定性和定量表征环境质量特征的生物类群，包括浮游生物、底栖生物、着生生物、鱼类等。3.2优势度表征某类生物在群落中优势程度的指标，计算公式为Y=（n_i/N）×f_i，其中n_i为第i种的个体数，N为所有物种总个体数，f_i为该物种在所有采样点出现的频率，Y≥0.02时判定为优势种。3.3生物完整性指数基于多类生物类群的参数组合，通过参数筛选、赋值、计算得到的综合指数，用于定量评价水生态系统的健康程度。3.4功能摄食类群根据底栖动物、鱼类的食物来源和摄食方式划分的生态类群，包括滤食者、收集者、刮食者、捕食者、撕食者等，可反映水生态系统的物质循环功能状态。4监测方案设计4.1监测范围与频次4.1.1点位布设湖库监测点位需覆盖入流区、出流区、湖心区、沿岸带、库湾区、饮用水源地保护区、污染汇入区、生态修复区等典型功能区，点位数量根据湖库面积确定：面积<1km²的小型湖库：布设3~5个监测点；面积110km²的中型湖库：布设610个监测点；面积10100km²的大型湖库：布设1120个监测点；面积>100km²的特大型湖库：每20~50km²至少布设1个监测点，总点位数量不低于20个。每个点位同时设置水质、水生生物平行采样点，平行样间距不超过100m，避免在码头、泄洪口、垃圾堆放点等人为干扰极强的区域布设点位。4.1.2监测频次常规监测：每年监测4次，分别为丰水期（68月）、平水期（45月、910月）、枯水期（12次年2月），每次监测持续时间不超过7天，避免降雨后3天内采样；专项监测：富营养化高发区域在蓝藻水华暴发期（5~10月）每月增加1次监测，生态修复区每季度开展1次修复效果跟踪监测，饮用水源地每2个月开展1次生物毒性及有毒藻类监测；背景监测：未受人为干扰的湖库每年开展1次背景值调查，连续监测3年建立本地生物基准数据库。4.2监测指标体系监测指标分为必测指标和选测指标，根据监测目的组合设置：4.2.1必测指标浮游生物：浮游植物的种类组成、细胞密度、生物量、优势种、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数、微囊藻毒素含量（富营养化湖库）；浮游动物的种类组成、个体密度、生物量、优势种、多样性指数、大型浮游动物（枝角类、桡足类）占比；底栖大型无脊椎动物：种类组成、密度、生物量、优势种、BI生物指数、FBI科级生物指数、功能摄食类群结构、敏感种/耐污种占比；着生生物：着生藻类的种类组成、细胞密度、叶绿素a含量、硅藻优势种占比、异养菌总数；生境指标：水温、pH、溶解氧、透明度、总氮、总磷、氨氮、高锰酸盐指数、叶绿素a、水深、岸带植被覆盖度、底质类型。4.2.2选测指标微生物：大肠杆菌总数、粪大肠杆菌、致病菌（沙门氏菌、志贺氏菌）、抗生素抗性基因丰度；鱼类：种类组成、资源量、优势种、年龄结构、鱼类完整性指数、体内重金属及有机污染物残留量；水生高等植物：种类组成、覆盖度、生物量、沉水植物/浮叶植物/挺水植物占比、外来入侵物种占比；毒性指标：水样急性毒性（斑马鱼、大型溞毒性试验）、沉积物毒性（底栖动物存活率试验）、藻毒素含量（包括微囊藻毒素-LR、RR、YR）。5样品采集与预处理5.1浮游生物采集5.1.1浮游植物定量样品采集采用分层采样法：水深<5m的区域采集表层（水下0.5m）、底层（底质上方0.5m）混合水样；水深510m的区域采集表层、中层（1/2水深处）、底层混合水样；水深>10m的区域每间隔2m采集1层水样，每层取1L，混合后取1L混合样。采集后立即加入15mL鲁哥氏液固定，静置沉淀48h后用虹吸管缓慢吸去上清液，浓缩至3050mL，转入棕色试剂瓶中，加入4%甲醛溶液低温（4℃）保存，保存期不超过6个月。

定性样品采用25#浮游生物网（孔径64μm）在表层水体以0.3m/s的速度呈“∞”形拖拽5min，将网内样品冲洗至标本瓶中，加入4%甲醛溶液固定，用于种类鉴定。

#5.1.2浮游动物

原生动物、轮虫定量样品采集方法同浮游植物，取1L混合水样加入10mL鲁哥氏液固定，静置沉淀48h后浓缩至1030mL。枝角类、桡足类定量样品采用13#浮游生物网（孔径112μm）过滤1020L混合水样，将网内样品冲洗至标本瓶中，加入5%甲醛溶液固定。定性样品采用同型号浮游生物网表层拖拽5min，固定后用于种类鉴定。

5.2底栖大型无脊椎动物采集

定量采集根据底质类型选择采样工具：泥质、砂质底质采用1/16m²彼得森采泥器，每个点位采集3个平行样，合并为1个样品；砾石底质采用索伯网（孔径0.5mm）采集，采样面积0.09m²。采集后将样品倒入0.5mm孔径分样筛，用清水反复冲洗去除泥沙，将筛余物转入白色解剖盘，人工挑拣出所有底栖动物标本，加入75%酒精溶液保存，软躯体动物（如水蛭、涡虫）需先使用10%福尔马林固定24h后转入75%酒精保存。

定性样品采用手抄网、D形网在沿岸带、不同底质区域采集，补充记录区域内稀有物种，用于区域物种名录编制。5.3着生生物采集天然基质采样：选择点位周边直径510cm的优势砾石35块，用硬毛刷刮取砾石向阳面（迎水面）10cm×10cm面积的着生生物，用蒸馏水冲洗至烧杯中，取部分样品加入鲁哥氏液固定用于藻类鉴定，剩余样品冷藏用于叶绿素a、生物量测定。人工基质采样：采用面积为10cm×10cm的载玻片作为人工基质，固定于采样架上，放置于水下0.5m处，放置14天后取出，刮取表面着生生物处理，适用于不同点位着生生物的横向比较。5.4水生高等植物采集定量采集采用1m×1m的样方，每个点位布设3个平行样方，收割样方内所有高等植物（包括根、茎、叶），去除杂质后称取鲜重，分类统计种类、盖度、高度。优势种取部分样品烘干至恒重，计算干重及含水量，带回实验室测定污染物残留量。定性调查采用样线法，沿湖库岸带每间隔500m设置1条样线，记录样线内所有水生植物种类、分布范围。5.5鱼类采集采用刺网、地笼、电捕仪（符合渔业管理要求区域）结合渔民捕捞记录开展调查，每种鱼类采集至少5尾成体，测量体长、体重、年龄，解剖观察性腺发育、肠胃内容物，取肌肉、肝脏组织测定污染物残留。调查过程中记录渔获物种类、数量、重量，计算单位捕捞努力量渔获量（CPUE）。6实验室分析6.1种类鉴定浮游植物鉴定到种或属，优势种需鉴定到种，鉴定依据《中国淡水藻类：系统、分类及生态》，显微镜放大倍数为400~1000倍，计数采用0.1mL计数框，每个样品计数至少200个视野，细胞密度计算误差不超过±10%；浮游动物中原生动物、轮虫鉴定到种或属，枝角类、桡足类鉴定到种，鉴定依据《中国淡水轮虫志》《中国动物志节肢动物门甲壳纲淡水枝角类》《中国动物志节肢动物门甲壳纲淡水桡足类》，计数采用1mL计数框，每个样品全量计数；底栖动物鉴定到种或属，寡毛类、水生昆虫鉴定到种，软体动物鉴定到种，鉴定依据《中国水生底栖大型无脊椎动物图鉴》《中国动物志环节动物门寡毛纲》，所有采集到的标本全部鉴定统计；着生藻类鉴定到种，硅藻需要通过酸处理后观察壳体结构进行鉴定，鉴定依据《中国淡水硅藻志》。6.2生物量测定浮游植物生物量采用体积换算法，根据藻类形态测量体积，按1g/cm³的密度换算为生物量；浮游动物生物量采用体积法或重量法，枝角类、桡足类直接称量湿重，轮虫、原生动物根据平均体积换算生物量；底栖动物生物量采用湿重法，用吸水纸吸去标本表面水分后称重，精确到0.001g，带壳软体动物带壳称重；着生生物生物量采用干重法，将样品过滤至预先烘干恒重的GF/C滤膜上，105℃烘干2h后称重，减去滤膜重量得到总生物量。6.3功能指标分析生物指数计算：BI指数计算公式为BI=i=1nnitiN，其中功能摄食类群划分：根据底栖动物的食性划分为滤食者、收集gathers、刮食者、捕食者、撕食者5类，统计各类群的个体数占比、生物量占比；鱼类完整性指数筛选：包括鱼类物种丰富度、土著种占比、敏感种占比、耐污种占比、营养级结构、个体异常率等参数，通过参考点校准后计算指数值。6.4污染物残留分析生物体内重金属（铜、锌、铅、镉、铬、汞、砷）测定采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）或原子吸收分光光度法，前处理采用微波消解法；有机污染物（多环芳烃、有机氯农药、微囊藻毒素）测定采用高效液相色谱-串联质谱法，前处理采用固相萃取法；微囊藻毒素测定采用酶联免疫吸附法（ELISA）或高效液相色谱法，水样、藻样、生物组织样品分别按照对应的前处理规范处理。7质量控制7.1采样过程质量控制采样工具使用前经蒸馏水冲洗，不同点位采样前需更换手套、清洗工具，避免交叉污染；每个监测点位采集10%的平行样，平行样相对偏差不超过20%；样品采集后立即添加固定剂，填写采样记录单，记录采样时间、点位坐标、水深、水温、溶解氧、透明度、天气、周边人类活动情况等信息，样品运输过程中4℃低温冷藏，避免光照，24h内送回实验室处理；每年开展至少1次采样人员技术培训，考核合格后方可参与采样工作。7.2实验室分析质量控制种类鉴定实行二级审核制，初级鉴定人员完成鉴定后，由具有5年以上分类经验的高级技术人员复核，疑难物种通过分子生物学技术辅助鉴定，物种鉴定准确率不低于90%；计数过程中每个样品做2次平行计数，2次计数相对误差不超过15%，取平均值作为最终结果；污染物测定每20个样品插入1个空白样、1个标准样、1个平行样，标准样测定值与真值偏差不超过±10%，平行样相对偏差不超过15%；所有标本至少保存1年，阳性样品、疑难标本长期保存，便于后续复核。7.3数据质量控制建立原始数据台账，采样记录、实验室分析记录、图谱数据全部存档，可追溯；数据录入实行双人双录，核对无误后导入数据库，异常值采用Grubbs检验法进行判别，确认属于采样或分析误差的予以剔除，属于真实生态异常的保留并标注说明；历史数据需定期复核，若出现监测方法调整，需开展方法比对试验，确保数据的连续性和可比性。8水生态评价8.1评价基准确定评价前需确定湖库的参照状态：以同区域、同类型、受人为干扰极小的湖库作为参考点，或基于近10年的历史监测数据、本地古湖沼记录确定该湖库的自然背景值，作为评价基准。若无法获取参考点数据，可采用HJ1098中的同类型湖库基准值作为参考。8.2单因子评价8.2.1浮游植物评价根据细胞密度划分富营养化等级：细胞密度<3×10^5cells/L：贫营养；3×105~1×106cells/L：中营养；1×106~1×107cells/L：轻度富营养；1×107~1×108cells/L：中度富营养；1×10^8cells/L：重度富营养。优势种为微囊藻、鱼腥藻、束丝藻等有毒蓝藻，且优势度>0.1时，判定为蓝藻水华高风险区域。多样性指数评价：Shannon-Wiener指数>3为清洁，23为轻污染，12为中污染，<1为重污染。8.2.2底栖动物评价BI指数评价：BI值<3.5为清洁，3.55为轻污染，57为中污染，>7为重污染；敏感种占比>30%为健康，10%~30%为亚健康，<10%为不健康；

耐污种（如霍甫水丝蚓、摇蚊幼虫）占比>60%时，判定为受到严重有机污染。

#8.2.3生境评价

根据GB3838评价水质类别，透明度、总氮、总磷、叶绿素a采用卡尔森营养状态指数（TSI）评价，TSI<30为贫营养，3050为中营养，5060为轻度富营养，60~70为中度富营养，>70为重度富营养。8.3综合评价采用生物完整性指数（IBI）开展水生态健康综合评价，评价流程为：构建候选参数库，包含浮游生物、底栖动物、鱼类、水生植物、生境5大类共30余项参数；筛选核心参数：通过分布范围检验、判别能力分析、冗余性分析，筛选出5~8个能够敏感反映人为干扰的核心参数；参数赋值：采用比值法对每个参数赋值，参数值越接近参考状态赋值越高，最高为1，最低为0；计算综合IBI值，为各参数赋值的总和；健康等级划分：将IBI值分为5个等级：IBI≥0.8：优秀（生态系统结构完整，功能健全，接近自然状态）；0.6≤IBI<0.8：良好（生态系统结构基本完整，功能略有受损，受轻度干扰）；0.4≤IBI<0.6：一般（生态系统结构部分缺损，功能中度受损，受中度干扰）；0.2≤IBI<0.4：较差（生态系统结构严重缺损，功能严重受损，受重度干扰）；IBI<0.2：极差（生态系统结构崩溃，功能丧失，处于生态退化状态）。8.4问题诊断根据评价结果，结合水质、污染源、人类活动调查数据，诊断湖库存在的主要生态问题：若蓝藻密度高、富营养化指数高，总氮、总磷超标，判定为氮磷输入导致的富营养化问题；若底栖动物耐污种占比高、BI指数高，高锰酸盐指数、氨