河流生态调查与健康评价分解.pptx

我国的水环境管理已经从传统的污染控制向流域生态管理转变2.1 河流水质调查采样设备及材料采样方法水样的保存样品的运输样品的测定2.1 河流水质调查沉积物是河流生态系统的重要组成部分，河流中各种影响物质、重金属、有机污染物的沉积作用及底质中各种物质的重新释放，都会对河流水质及生态系统产生较大影响。内源污染2.2 河流沉积物调查2.2 河流沉积物调查采样点的确定：根据监测分析的要求和采样目的不同，设定合适的调查区域；采样时间：与河流水质采样时间相同；样品采集：点样品、混合样品、柱状样品；点样品：采用抓斗或采泥器采集底泥3次，把每次采集表层5cm或10cm沉积样品混合；混合样品：把各点采集的沉积物样品混合柱状样品：采用专用柱状沉积物采泥器一.样品的采集化肥厂 陶瓷厂油库养猪厂居民区砖厂农田农田农田农田农田农田莲花荡底泥采样点采样器名称采样深度优点缺点Van Veen 底泥采样器010cm可用于深水以及大多数基层。Van Veen 底泥采样器由AISI不锈钢制造，表面抛光，可手动操作。取样过程中，可能损失细小的表面沉积物，破坏沉积物的完整性。咬合可能不密闭。Shipek抓斗010cm适合于大多数基层。取样体积小，取样过程中，可能损失细小的表面沉积物，破坏沉积物的完整性，使样品受压。小型波纳抓泥器010cm设计与波纳抓泥器类似，但更小。在小船上更易操作。在浅水区，可手动操作，无需转扬机。取样体积小，取样过程中，可能损失细小的表面沉积物，破坏沉积物的完整性。咬合偶尔不严密在深水区，需要转扬机。波纳抓泥器010cm常用。可获得大量沉积物，适合于大多数基层。因重量因素，可用于深水域中。良好的沉积物穿透性能。取样过程中，可能损失细小的表面沉积物，破坏沉积物的完整性。咬合偶尔不严密。较重，需要转扬机。箱式挖泥器010cm可获得相对大容量的底泥。可通过盖子采集子样，相比许多挖泥机，其盖子构造减少了表层沉积物的丢失，可用于采集中等密实度的不同粒径沉积物。取样过程中，可能损失细小的表面沉积物。遇到粗粒沉积物或者瓦砾时，咬合关闭不严密。破坏了沉积物的完整性。多颚抓泥斗030cm可从大多数基层采集大量沉积物。有效闭合。损失表面沉积物，破坏沉积物的完整性。需要转扬机。彼得森抓泥器030cm可从深水区的大多数基层采集大量沉积物。损失表面沉积物，破坏沉积物的完整性。咬合可能不严密，较浅水不能达到有效深度。2.2 河流沉积物调查2.2 河流沉积物调查样品现场处理：剔除样品中的碎石、贝壳机动植物残体等异物，将剩余样品装于清洁的聚乙烯密封袋或不锈钢盒中保存。柱状样品可现场分割，或按照原状运回实验室分层处理。沉积物间隙水样品的采集：将采集的柱状沉积物样品置于水平地面，用虹吸管去除底泥上不的河水，然后按照分析要求分割柱状样品，将分割好的底泥样品装入林习惯，以5000r/min离心20min,上部的澄清液即为底泥样品。2.2 河流沉积物调查二.样品的制备1.样品的干燥：一般采用风干样品或冷冻干燥样品，而不是烘 干样品。风干样品：采集的样品在阴凉通风处初步晾干，去掉大部分水分，将半干的沉积物样品摊在清洁的塑料薄膜或纸上，用玻璃棒将其研碎，剔除杂质，摊开薄层并不时翻动，在阴凉通风处风干。冷冻干燥样品：采集的样品先离心去除间隙水，置于冷冻冰箱内于-20冻结成块状，用铝箔纸或装于离心管内置于冷冻干燥机内冷冻干燥成样品。2.2 河流沉积物调查2.样品的研磨过筛：风干后的样品用玻璃棒研碎后，过20目尼龙筛。过筛后的样品采用四分法进行筛取，最后留出足够的分量用玛瑙研磨（陶瓷研磨、玻璃研磨），全部过100目筛过筛后的样品充分混合均匀，保存备用。2.2 河流沉积物调查三.样品的分析2.3 浮游生物和着生藻类调查浮游生物是至在水中悬浮生活的生物，完全没有游动能力或游动能力微弱，故不能作远距离的移动，只能被动地“随波逐流”。一般浮游生物分为浮游植物（浮游藻类）和浮游动物（原生动物、轮虫、枝角类、桡足类）两类。2.3 浮游生物和着生藻类调查一.浮游生物调查1.采样设备与采样工具由于浮游生物大小不同，可分别采用13#（0.112mm）和25#(0.064mm)两种规格的浮游生物网进行采集。25#：适于采集个体较小的浮游植物、原生动物和轮虫；13#：适于采集大型枝角类和桡足类2.3 浮游生物和着生藻类调查标本瓶浮游生物沉降器2.固定液的配置常用的固定液包括鲁哥氏液和甲醛溶液。鲁哥氏液用于水样中浮游植物的固定，甲醛用于浮游动物的固定。2.3 浮游生物和着生藻类调查鲁哥氏液的配置方法：6g KI 溶于20ml 纯水中，再加入4g I2，定容到 100ml,储存于棕色瓶中。3.采样点的选择采样断面应选择人工景观较少的区域。河流交汇处和桥墩等人工景观上游200m处可设采样断面，对于流速不同的区域，应分设采样点或采集混合样品。2.3 浮游生物和着生藻类调查4.采样量的要求一般原则：浮游生物密度高，采水量可少量；密度低则需要增加采水量。流速较快的河流中浮游生物密度偏低，需要加大采水量。对于浮游植物而言，一般要采集2L水，加入1.5%体积比例的鲁哥氏液进行固定；对于浮游动物而言，一般需要采集50-100L水，通过25#浮游生物网过滤，然后加5%体积比例的甲醛溶液固定。可涉水河流：流速快、水深浅，浮游植物密度较小 将25#浮游生物网半插或全插入水体中，让水流入网内以收集浮游植物，一般过滤10min。然后提起浮游生物网，待水滤去后打开阀门，将浮游生物移至贴有标签的标本瓶中。2.3 浮游生物和着生藻类调查5.定性调查不可涉水河流：流速缓慢，水深较深，浮游植物密度大 用25#浮游生物网，在表层至0.5m处以20-30cm/s速度做形缓慢拖动5-10min，或在表层水体拖滤1.5-5m3水，待水滤去后，打开阀门，将浮游生物移至贴有标签的标本瓶中，5.1 浮游植物采集到的浮游植物样品按1.5%体积比例加入鲁哥氏液固定6.定量调查2.3 浮游生物和着生藻类调查 可涉水河流：在水面以下0.5m左右水层直接取水2L保持在样品瓶中即可，或在下层加采一次，两次混合即可。在浮游植物较丰富的采样点，少采水量（1L）；不丰富的采样点，可多采水样（5L）。不可涉水河流：水深小于2米的河流，仅在0.5米水层取2L样品即可，若透明度很小，在下层加取一次；水深小于5米，0.5、1、2、3米各水层取样混合后取2L水样；水深大于5米，按3-6米间距设计采样水层。6.1 浮游植物2.3 浮游生物和着生藻类调查 可涉水河流：对于上下层混合较好的涉水河流，根据流速将25#浮游生物网放在水中，舀水经浮游生物网过滤后，所收集到的样品移入100ml塑料瓶中。重复3-5次，按5%体积比例加入甲醛固定。不可涉水河流：水深2m河流，可在0.5m处采集水样；对于2-3m的，可分别在表层（离水面0.5m）和底层（离水面0.5m）各采集一个水样，对于水深大于3m的，应增加中层水样采集。采样方式同上。6.2 浮游动物2.3 浮游生物和着生藻类调查浮游生物沉降器（1）浮游植物浮游植物密度的计算：将定量瓶中的样品摇匀。用带刻度吸管迅速吸取0.1ml样品至计数框中，加盖盖玻片，要求计数框内无气泡。在400倍显微镜下观察计数，每片100个视野，若同一样品两次计数结果与其平均值之差不超过平均15%范围，可作为计数结果。2.3 浮游生物和着生藻类调查7.样品的定量分析N为1L水体中浮游植物个体数；Cs为计数框面积；Fs为每个视野的面积；Fn为计过的视野数；V为1L水样经沉淀浓缩后的体积（ml）;U 为计数框体积（ml）；Pn为每片计数出的浮游植物个体数。2.3 浮游生物和着生藻类调查浮游植物生物量的计算：测定浮游植物的体积，在乘以密度计算生物量。浮游植物体积测定方法：根据藻类的形状，按相似的几何形状测定长、宽、高和直径等，按照体积公式计算。若某些形状特殊，则可将其分解成为几个可算体积的形状，再把部分体积相加得到总体积。（2）浮游动物密度计算：原生动物和轮虫：利用浮游植物的水样，摇匀样品，立即吸取0.1ml，在1020倍显微镜下用0.1ml计数框计数原生动物；在吸取1ml，在1010倍显微镜下用1ml计数框计数轮虫。枝角类和桡足类：利用浮游植物的水样，摇匀样品，立即吸取5ml，用5ml计数框计数。2.3 浮游生物和着生藻类调查单位体积中浮游动物的个数计算公式：N为1L水体中浮游植物个体数；Vs为沉淀体积（ml）；n为计数所获得的个体数；V为采样体积（L）；Vm 为计数体积浮游动物生物量的计算：个体计数法：测定浮游动物的体积（长、宽、高），在根据密度计算生物量。容积测定法：沉淀法和排水法沉淀法：将浮游动物样品倒入量筒，静置24h，计算沉淀于量筒底的浮游生物容积。浮游生物沉淀很疏松，因此方法误差较大。排水法：取1片筛绢浸水后，用滤纸将水吸干。用镊子卷起筛绢，放入盛有清水的小量筒中，记下水体升高的体积。取出筛绢，置于漏斗上并倒入已浓缩的浮游生物，待水滤出后用滤纸吸干，再放入小量筒中，记下水位升高的体积。两次水位升高的差，即为浮游生物体积。2.3 浮游生物和着生藻类调查重量测定法：分为干重法和湿重法湿重法：用400目筛绢网将浮游生物过滤，滤纸吸掉多余的水分，然后称其重量。干重法：将过滤的浮游生物样品，放到烘箱中烘至恒重，然后称其重量。2.3 浮游生物和着生藻类调查容积测定法和重量测定法具有简便、快速的有点，但两者都只能测定所采集浮游生物的总体积和总总量，无法确定每一种浮游生物的数值。而个体计数法能计算每种浮游生物的个体数，又可换算成每种浮游生物的体积和重量。8.种类的鉴定各样品至少要区分到属，建议的参考书目如下胡鸿钧与魏印心中国淡水藻类-系统分类及生态沈韫芬主编的原生动物学；齐雨藻主编的中国淡水藻志：硅藻门-中心纲王家楫著的中国淡水轮虫志等2.3 浮游生物和着生藻类调查二.着生藻类调查2.3 浮游生物和着生藻类调查在水深较浅的溪流生境，分为石面藻类、砂质藻类、木质藻类、附泥藻类、附植物藻类。其中附着于底泥和砂砾表面的藻类通常呈丝状或垫状，受流量影响较大。大型藻：个体尺寸较大、可用肉眼识别的类群；小型藻：借助显微镜进行辨认与分类的类型；就河流而言，着生藻类主要包括硅藻、绿藻和蓝藻等类群，其中硅藻的分布最为广泛，一般作为普遍使用的监测因子和评价着生藻类生物完整性的因子。2.3 浮游生物和着生藻类调查2.1 天然基质法：适用于可涉水河流的着生藻类采集采样时间及点位：在洪水期结束三周后进行，非雨季采样采样设备及试剂采样方法（1）底质选取（2）将圆橡胶帽扣在预采样区域上以固定一定的面积，用硬刷子仔细清 洗橡胶帽周围区域并用清水冲洗，同时保证橡胶帽不会移动；（3）移去橡胶帽并用刷子仔细清洗其所围区域内的藻类，并用蒸馏水清 洗，收集在白瓷盘内，在转入样品瓶中；（4）加入固定剂，用蒸馏水进行定容；（5）记录采样点信息和标本瓶标签（6）保存样品运回实验室（保持冷却和黑暗条件）定量标本（1）采样区内选择不同生境特征的采样点（2）每一采样点，选择藻类可能着生的石块、倒木、大型水生植物和其他人工基质作为采样对象，利用刀片刮取，硬刷清洗，去离子水冲洗等方法收集着生藻类样品，具体方法见下表。（3）可将不同采样对象采集的藻类样品分别保存，也可将所有样品进行混合代表整个生境着生藻类的群落特征；其他步骤同上（定量标本采集方法）定性标本2.3 浮游生物和着生藻类调查可移动石块、卵石、可移动石块、卵石、木质残体木质残体随机选择石块放入磁盘带回岸边，采用橡随机选择石块放入磁盘带回岸边，采用橡胶帽进行采样；或选择易于测定表面积的胶帽进行采样；或选择易于测定表面积的石块，将石块表面物质全部刷入样品瓶中石块，将石块表面物质全部刷入样品瓶中可移动的软底质：苔藓、水生植物根将植物放入有水的样品瓶中，用力摇动，轻轻摩擦获取藻类，后移出植物不能移动大型石块泥沙基质：沙、淤泥、细颗粒有机物质等2.2 人工基质法着生藻类具有很强的附着性，在较硬的基质上短期内能发育出较为完整的着生藻类群落，因此可采用悬挂载玻片或人工基质的方法，进行着生藻类调查，此方法在不可涉水河流、无浅滩河流、湿地或净水栖息地效果显著。2.3 浮游生物和着生藻类调查选择样点：考虑光照强度的影响取样时间：3-4周使藻类附着取样数目：不小于3片（块）采样设备：采样方法：用刮刀或刷子等取下着生藻类；2.3 硅藻物种鉴定和分析方法2.3 浮游生物和着生藻类调查2.4 生物完整性表征方法2.3 浮游生物和着生藻类调查物种丰度：样品中藻类物种数量的评估。高物种丰度代表生物完整性高，即大多数物种能适应目前栖息地的状况。属丰度：香农-威纳指数：样品中物种丰度和均匀性的指标硅藻群落相似性百分比（PSc）：敏感硅藻百分比：所有不耐污物种相对丰度的总和。活硅藻百分比2.5 生物状况诊断方法物种丰度：样品中藻类物种数量的评估。高物种丰度代表生物完整性高，即大多数物种能适应目前栖息地的状况。属丰度：香农-威纳指数：样品中物种丰度和均匀性的指标硅藻群落相似性百分比（PSc）：敏感硅藻百分比：所有不耐污物种相对丰度的总和。活硅藻百分比2.3 浮游生物和着生藻类调查第二部分 河流生态健康评价第一节第一节 河流生态健康评价国内外研究现状河流生态健康评价国内外研究现状一.河流生态健康评价理论传统方法：基于水质的物理化学测定方法河流健康（水文、水质、生物栖息地质量、生物指标等）二.河流生态健康评价对象河流生态系统纵向：从河源到河口均发生物理、化学和生物的变化；横向：河流与周围泛洪平原密切联系，因此河岸带属于健康评价的范围；垂向：地下水的影响第一节第一节 河流生态健康评价国内外研究现状河流生态健康评价国内外研究现状三.河流生态健康评价指标的选取评价指标：生物指标和栖息地指标指示生物：鱼类、底栖无脊椎动物、着生藻类等第一节第一节 河流生态健康评价国内外研究现状河流生态健康评价国内外研究现状美国的IBI指数通过对鱼类类群的组成与分布、种多度及敏感种、固有种、外来种等方面的分析，来评价水体生态系统的健康状态，共采用12项指标。栖息地评价：水流状态、河道结构、河岸带、基质、人类干扰等第一节第一节 河流生态健康评价国内外研究现状河流生态健康评价国内外研究现状四.河流生态健康评价方法模型预测法：首先通过选择参照点（无人为干扰或人为干扰 最小的样点），建立理想情况下样点环境特征及相应生物组成的经验模型，通过比较观测点生物组成的实际值（O）与模型推导该点预期值（E）的比值（O/E），通过该比值进行评价，如AUSTIVAS和RIVPACS，O/E值在0-1之间变化，比值越接近1，该点健康状况越好。模型预测法缺陷：通过单一物种对河流健康状况进行比较评价多指标评价法：根据评价标准对河流的生物、化学以及形态特征指标进行打分，将各项得分累计后的总分作为评价河流健康状况的依据。第一节第一节 河流生态健康评价国内外研究现状河流生态健康评价国内外研究现状国家国家评价方法评价方法所属类型所属类型研究内容研究内容优缺点优缺点美国生物完整性指数IBI多指标评价法着眼于水域生物群落结构和功能，共计12项指标（河流鱼类物种丰度、指示种类别等）评价河流健康状况目前广泛使用，可对所研究河流的健康状况作出评价，但对分析人员专业要求很高u 国内河流生态健康评价方法2005年，长江水利委员会“维护健康长江，促进人水和谐”，出台了健康长江指标体系，包括河道生态需水量满足程度、水功能区水质达标率等18个指标；黄河“维持黄河健康生命”的治河新理念，以“提防不决口，河道不断流，污染不超标，河床不提高”作为黄河保护的终极目标；珠江水利委员会提出了“当好河流代言人，维护珠江健康生命，建设绿色珠江”的治水工作思路。第一节第一节 河流生态健康评价国内外研究现状河流生态健康评价国内外研究现状河流健康综合指数RHI河流水文状况B1河流环境状况B2河流生物状况B3河流形态结构B4河岸带状况B5月平均径流量的变化C11水温的季节变化C12汛期和非汛期的水位变化C13流速、流态状况C14沿岸取水引起径流变化C15水质污染状况C21底泥污染状况C22浮游植物C31浮游动物C32底栖动物C33鱼类资源C34河道改造程度C41河道弯曲程度C42河道形态多样性C43河床稳定性C44河岸稳定性C51河岸缓冲带宽度C52河岸硬化状况C53河岸植被状况C54亲水景观舒适度C55第二节 河流生态健康评价指标体系构建一.河流生态健康评价标准确定1.河流生态健康评价标准的等级划分I级：II级III级（临界状态）IV级V级第三节第三节 河流生态健康评价研究河流生态健康评价研究