湖库水生态环境质量评价技术指南.docx

资源描述

湖库水生态环境质量评价技术指南.docx

《湖库水生态环境质量评价技术指南.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖库水生态环境质量评价技术指南.docx（34页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

湖库水生态环境质量评价技术指南.docx

湖库水生态环境质量评价技术指南

（试行）

国家水体污染控制与治理科技重大专项

流域水污染防治监控预警主题

“流域水生态环境质量监测与评价研究”课题组

二零一四年六月

前言

我国湖泊和水库众多。

然而，随着区域气候环境变化和人类活动干扰加剧，使得湖库萎缩和消亡严重、水质持续恶化、富营养化趋势逐年加剧。

不仅如此，水环境质量下降所引发的生态问题也开始显现。

近年来，湖库生态系统总体处于退化状态，鱼类资源大幅下降，生物多样性不断减低。

目前，我国湖库的相关环境问题，已严重破坏生态系统平衡，很大程度上制约了湖库资源的可利用性和社会发展的可持续性。

因此，监测并评价湖库水生态环境质量已经成为我国环境保护工作的一个重要内容。

为贯彻落实党中央和国务院让江河湖泊休养生息的要求，加强流域生态环境保护，维护流域生态系统的健康，将环境保护部《关于开展流域生态健康评估试点工作的通知》（环办函[2012]1163号）任务的成果进一步落实并推广，中国环境监测总站并编制了《湖库水生态环境质量评价技术指南》（以下简称“指南”），以指导我国湖库水生态环境质量的评估工作。

“指南”中规定了湖库水生态质量评价的相关指数和计算方法，以及湖库生态系统健康状态的分级。

本指南由中国环境监测总站提出。

本指南由“流域水生态环境质量监测与评价研究”课题组负责起草。

本指南由中国环境监测总站负责解释。

湖库水生态环境质量评价技术指南（试行）

1总则

1.1编制目的

根据《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》中“加快生态文明制度建设”“五位一体”的要求，为落实《国家环境保护“十二五”科技发展规划》、《国家环境监测"十二五"规划》，加快水生生物监测工作，推进我国水环境质量综合评价的进程，编制《湖库水生态环境质量评价技术指南（试行）》。

1.2适用范围

本指南适用于湖泊及水库的水生态环境质量评价。

“指南”中规定了湖库水生态质量评价的相关指数和计算方法，以及湖库生态系统健康状态的分级。

1.3指导原则

1.3.1科学实用原则

结合湖库生态环境实际情况，遵循水生生物类群栖息及生存规律，确保评价结果客观反映水生态环境质量，为水生态质量综合评价提供科学依据。

1.3.2因地制宜原则

充分考虑水域环境的自然地理条件、生物类群的时间变化特点、工作目的及人员的技术水平，选择评价类群和评价方法。

1.3.3循序渐进原则

指南遵从先易后难、循序渐进原则，既可以为基础薄弱的从业人员提供技术指导，也可以为经验丰富的专业技术人员提供借鉴。

1.4术语和定义

下列术语和定义适用于本指南。

1.4.1湖泊Lake

陆地上洼地积水形成的水域宽阔、水量交换相对缓慢的水体。

1.4.2水库Reservoir

在河道、山谷、低洼地有水源或可从另一河道引入水源的地方修建挡水坝或堤堰，形成的蓄水场所；或在有隔水条件的地下透水层修建截水墙，形成的地下蓄水场所。

1.4.3水生态环境质量WaterEco-environmentQuality

以生态学理论为基础，在特定的时间和空间范围内，水体不同尺度生态系统的组成要素总的的性质及变化状态。

1.4.4生境Habitat

又称栖息地，指生物的个体、种群或群落生活地域的环境，包括必需的生存条件和其他对生物起作用的生态因素。

1.4.4浮游植物Phytoplankton

水中营浮游生活的藻类，属于微藻类，广泛存在于河流、湖泊和海洋中。

淡水浮游藻类主要包括蓝藻、绿藻、硅藻、裸藻、甲藻、金藻、黄藻和隐藻八个类群。

1.4.5浮游动物Zooplankton

在水中营浮游生活的动物类群。

它们完全没有游泳能力，或游泳能力微弱，不能作远距离的移动，也不足以抵抗水的流动力。

淡水浮游动物主要包括原生动物、轮虫、枝角类、桡足类等类群。

1.4.6底栖动物BenthicInvertebrate

指生活史的全部或大部分时间生活于水体底部的水生动物类群，主要包括水栖寡毛类、软体动物和水生昆虫幼虫等。

为了研究方便，将不能通过500μm孔径筛网的底栖动物称为大型底栖动物，将能通过500μm孔径筛网但不能通过42μm孔径筛网的底栖动物称为小型底栖动物，将能通过42μm孔径筛网的底栖动物称为微型底栖动物。

1.4.7富营养化Eutrophication

是指水体在自然因素和（或）人类活动的影响下，大量营养物输入水体，使其逐步由生产力水平较低的贫营养状态向生产力水平较高的富营养状态变化的一种现象。

1.4.8参照点位ReferenceSite

能够代表水域内未受人为干扰（或所受人为干扰较小）生物状态的点位。

1.4.9生物指数BioticIndex（BI）

基于特定类群的相对丰度，并与其敏感性或耐受性结合而成的单一指数或记分值。

1.4.10生物完整性BiologicalIntegrity

是指在一个地区的天然栖息地中的群落所具有的种类组成、多样性和功能结构特征，以及该群落所具有的维持自身平衡、保持结构完整和适应环境变化的能力。

1.4.11生物完整性指数IndexofBiologicalIntegrity（IBI）

将一组与周围环境关系密切、受干扰后反应敏感、可代表目标生物群落的各种结构和功能属性的生物参数整合成单一记分值的指数，可以对水体进行生物完整性健康评价。

2水生态环境质量评价要素

2.1评价要素类别

湖库水生态环境质量评价要素主要包括：

——水体理化参数

——物理生境

——生物类群

2.2生物类群的选择

湖库水生态环境质量评价常用的生物类群包括：

——大型底栖动物

——浮游植物

——浮游动物

应根据评价的水体类型以及特定目的，充分考虑每个类群的优点、生命周期，并结合区域的环境特点，选择适合的水生生物类群。

比如，营养状态评价可选用浮游植物的相关参数，总体的生态环境状态评价可单独或结合使用这三个类群；环境变化的长期效应评价首选大型底栖动物，环境变化的短期效应评价则选用浮游植物和浮游动物。

在充分达到既定评价目的的前提下，评价类群可以根据现场采样条件以及人员、仪器的配备情况酌情增减。

3水质评价

参照地表水环境质量标准（GB3838-2002）基本项目标准限值，水质指标的评价根据不同功能分区水质类别的标准限值，进行单因子评价（其中水温和pH不作为评价指标）。

最后根据水质类别等级进行赋分，赋分标准参见表1。

表1化学指标评价等级及赋分

水质类别

Ⅰ类

Ⅱ类

Ⅲ类

Ⅳ类

Ⅴ类

赋分

4生境评价

参照“湖库水生态环境质量监测技术指南”的生境评价方法，按照“湖库生境评分表”对10项参数分别进行评分。

每项参数分值范围为0～20，每个点位的生境总分由10项参数分值累加计算。

需要注意的是，生境评价仅限于湖滨点位，湖心点位不在此列。

表2湖库生境评价等级及赋分

分值

等级

赋分

HS<150

无干扰

120＜HS≤150

轻微干扰

90＜HS≤120

轻度干扰

60＜HS≤90

中度干扰

HS≤60

重度干扰

注：

HS即为生境评分。

5生物评价

生物评价可采用生物多样性指数、生物指数、生物完整性指数。

鉴于评价方法的科学性、准确性，本指南优先推荐生物完整性指数。

但因各地、各单位工作基础差异，生物完整性的操作性和推广性受到一定局限，因此也可根据评价目的、可获取的生物数据及自身能力，选择生物多样性指数和生物指数进行评价。

（注：

生物多样性指数和生物指数可以作为候选生物参数纳入生物完整性指数评价。

）

5.1生物多样性指数

5.1.1评价方法

较为常用的生物多样性指数为香农-威纳（Shannon-Wienner）指数，常用于浮游植物和浮游动物。

计算公式为

式中H′为生物多样性指数；n为样品中各种生物的总体个数；S为所有样品中的生物种属总数；ni为样品所有生物的总体个数。

5.1.2评价标准

一般情况下，H′=0为严重污染；0＜H′≤1为重污染；1＜H′≤2为中污染；2＜H′≤3为轻污染；H′＞3为清洁。

5.2生物指数

5.2.1评价方法

生物指数评价方法主要用于大型底栖动物，目前针对这个类群开发的生物指数众多，此处推荐使用Hilsenhoff指数（HBI）和科级生物指数（FBI）。

（1）Hilsenhoff指数（HilsenhoffBioticIndex，HBI）

计算公式为

其中，ni为第i个分类单元（通常为属级或种级）的个体数，N为样本个体总数，ti为第i个分类单元的耐污值。

（2）科级生物指数（FamilyBioticIndex，FBI）

计算公式同HBI，但是分类水平从属、种级统一为科级。

5.2.2评价标准

确定生物指数的评价标准，可以采用以下两种方法：

（1）根据参照点位生物指数的数值分布，以75%分位数作为区分是否受污染的标准，低于此值表示水体水质最清洁，高于此值的数值分布范围，进行4等分，代表不同清洁和污染程度。

（2）根据所有样点生物指数的数值分布，以5%分位数对应的值作为标准，小于该值表示水质最清洁，高于此值的数值分布范围，进行4等分，代表不同清洁和污染程度。

其中，Hilsenhoff指数可参考已有的评价标准：

清洁0＜HBI≤4.25；较为清洁4.25＜HBI≤5.75；轻度污染5.75＜HBI≤6.5；污染6.5＜HBI≤7.25；严重污染7.25＜HBI≤10。

如果评价结果与实际情况明显不符，可考虑根据评价区域的生物指数数值分布建立相应的评价标准。

但是，需要说明的是，该评价标准仅适用于评价区域，其普适性值得商榷；另外，该评价标准的建立需谨慎进行。

5.3生物完整性指数

5.3.1候选生物参数

用于评价的生物参数必须符合以下条件：

（1）与研究的生物类群或生物群落以及指定的项目目标具有生态相关性；

（2）对环境压力具有敏感性，其响应能够与自然变化区分开来。

可以选择以下6大类代表性参数：

（1）代表生物类群多样性或多样化的丰富度参数；

（2）代表同一性及优势度的物种组成参数；（3）代表干扰敏感性的耐受性参数；（4）生物多样性参数；（5）代表取食策略及功能团的食性或习性参数；（6）生物量参数。

表3所示为分别适用于湖库的浮游植物、浮游动物、大型底栖动物候选参数。

5.3.2核心参数筛选

5.3.2.1参数值分布范围分析

检查候选参数的数值范围，筛除以下两类参数：

（1）随干扰增强参数变化幅度减小的参数，这类参数不易准确区分受不同干扰程度的水体，不适宜用于生物评价；同理，随干扰增加参数变化幅度过大的指标，也不适宜用于生物评价；

（2）在参照点位范围内自身变化性过高的参数，这类参数无法有效区分不同环境条件下的点位。

每个候选参数必须有足够大的信息量，以及特定范围的变异性，可以在点位类型和生物状态之间进行区分。

表3一些适用于湖库的浮游植物、浮游动物及大型底栖动物候选参数

丰富度

物种组成

耐受性

生物多样性

食性/习性

生物量

浮游植物

●种类总数

●蓝藻种类数

●绿藻种类数

●硅藻种类数

●%前3位优势种

●%蓝藻

●%微囊藻

●硅藻商

●%耐受性种类

●%敏感性种类

●%耐酸性种类

●%耐碱性种类

●%嗜中性种类

●Shannon指数

●Simpson指数

●可食藻类种类数

●%可食藻类

●不可食藻类种类数

●%不可食藻类

●叶绿素a

浮游动物

●种类总数

●原生动物种类数

●轮虫种类数

●枝角类种类数

●桡足类种类数

●%前3位优势种

●%原生动物

●%轮虫

●%枝角类

●%桡足类

●轮虫/后生浮游动物

●哲水蚤/剑水蚤

●Shannon指数

●Simpson指数

●生物量

大型底栖动物

●种类总数

●EPT种类数

●摇蚊种类数

●软体动物种类数

●甲壳动物种类数

●%前3位优势种

●%优势种

●%EPT

●%摇蚊科

●%颤蚓

●%软体动物

●敏感性种类数

●%敏感性种类

●耐受性种类数

●%耐受性种类

●Hilsenhoff生物指数（HBI）

●Shannon指数

●Simpson指数

●%捕食者

●%滤食者

●%刮食者

●生物量

注：

校正过程中可以评估其冗余，排除重合的参数。

大型底栖动物耐污值（PTV）见附录列表，PTV≤4为敏感性种类，PTV≥6为耐受性种类。

5.3.2.2识别能力分析

采用箱线图及IQ值记分法（图1），判断哪些生物参数能够最佳区分参照点位和人为干扰点位；绘制参数值与各类环境压力之间的关系图，或采用多变量排序模型，阐明候选生物参数与环境之间的响应关系。

选择具有最强识别力的生物参数，可以为评价未知点位的生物状态提供最优置信度。

图1参数IQ值记分法

注：

箱体表示25%至75%分位数值分布范围，箱体内方块表示中位数，IQ≥2的参数方可通过筛选。

A：

IQ=3分，箱体无任何重叠，；B：

IQ=2分，箱体有小部分重叠，但中位数都在对方箱体之外；C：

IQ=1分，箱体大部分重叠，但至少有一方的中位数处于对方箱体范围外；D和E：

IQ=0分，一方箱体在另一方箱体范围内，或双方的中位数都在对方箱体范围内。

5.3.2.3冗余度分析

采用相关分析，检验各项参数反映信息的独立性，根据相关系数的大小确定生物指数所反映的信息的重叠度，使最后构成指标体系的每个参数都至少提供一个新的信息，而不是重复信息。

5.3.3生物完整性指数构建

5.3.3.1记分基准确定

对生物指标进行记分的目的是统一评价量纲，建议使用0-10赋分法，其赋分原则是：

正向参数，Vi’=10Vi/V95%R；反向参数，Vi’=10（1-Vi/V95%I）。

其中，Vi’为标准化后的参数，Vi为参数值，V95%R为参照点的95%分位数，V95%I为受损点的95%分位数。

5.3.3.2指数集成

各个核心参数记分值的总和，即为生物完整性指数值。

5.3.3.3指数检验

根据生物完整性指数对环境压力的响应进行敏感型检测，计算指数区分参照点位和受损点位的效率，也就是被正确区分的点位的百分比。

如果区分效率在60%以上，则可认为该生物完整性指数有效。

5.3.4评价标准

生物完整性指数的评价标准，可以采用以下两种方法：

（1）参照点位指数值分布的25%分位数法——如果点位的指数值大于25%分位数，则表示该点位受到的干扰很小，小于25%分位数的分布范围，进行4等分，分别代表不同的环境状态；

（2）所有点位指数值分布的95%分位数法——以95%分位数为最佳值，低于该值的分布范围进行5等分，靠近95%分位数值的一等分代表点位所受干扰较小。

5.4水生生物指标赋分标准

表4水生生物指标评价等级及赋分

Shannon-Wienner指数

Hilsenhoff指数

IBI指数

生物状态

赋分

＞3.0

0～4.25

很好

非常健康

2.0～3.0

4.26～5.07

好

较为健康

1.0～2.0

5.76～6.50

中等

轻度受损

0～1.0

6.51～7.25

较差

中度受损

7.26～10

很差

重度受损

6水生态环境质量综合评价

6.1评价方法

采用综合指数法进行水生态环境质量综合评估，通过水化学指标和水生生物指标加权求和，构建综合评估指数WQI，以该指数表示各评估单元和水环境整体的质量状况。

其中，WQI表示水生态环境质量综合指数，xi指评价指标分值，wi指评价指标权重。

各项指标分值范围及权重如表5所示：

表5水生态环境综合评价公式说明表

指标

分值范围

建议权重

水化学指标

1～5

0.4

水生生物指标

1～5

0.4

生境指标

1～5

0.2

其中，水生生物指标取参评生物类群指标赋分值的算术平均值。

另外，湖心点位因其不作生境评价，进行水生态环境质量综合评价时只考虑水化学指标和水生生物指标即可，这两项指标建议权重分别为0.5。

6.2评价标准

根据水生态环境综合评价指数（WQI）分值大小，将水生态环境质量状况等级分为五级，分别为优秀、良好、轻度污染、中度污染和重度污染，具体指数分值和质量状况分级详见下表6。

表6水生态环境质量状况分级标准

水生态环境质量状况

非常健康

健康

轻度受损

中度受损

重度受损

综合指数（WQI）

WQI≥4

4＞WQI≥3

3＞WQI≥2

2＞WQI≥1

WQI＜1

表征颜色

蓝色

绿色

黄色

橙色

红色

7报告编写

7.1报告内容

7.1.1前言

（1）任务及来源

（2）监测/评价区域的位置及地理坐标

（3）任务执行情况

7.1.2监测/评价区域

（1）监测/评价区域及周边地区的自然环境

（2）以往对该区域的调查研究程度及监测工作实施情况

7.1.3野外调查工作状况

（1）站位布设

（2）监测方法和现场资料描述

7.1.4样品分析和资料整理

（1）样品分析、测试、鉴定方法及概况

（2）资料整理、数据处理、计算和图件编绘方法及概况

（3）调查要素时空分布特征

7.1.5湖库水生态环境质量监测/评价分析

（1）调查区域理化环境特征

（2）调查区域人类活动特征

（3）调查区域水生生物群落结构特征

（4）调查区域水生生物状态评价结果

（5）改善生态环境健康的对策建议

7.1.6图集

（1）调查区域的现场照片或手绘草图

（2）具有典型生态特征的生物样本照片或手绘草图

7.1.7质量计划实施情况报告

（1）本单位及分包单位的质量控制措施实施情况与结论

（2）参考资料的溯源性和合理性

（3）样品、原始资料、资料汇编和图集的质量评价

（4）质量目标实现状况

7.2编写要求

（1）应重点分析、研究本次监测/评价项目获得的资料和图件，同时充分利用调查区域内已有的文献资料，在深入分析、研究的基础上编写。

（2）应按任务书或合同书、监测/评价计划的有关规定编写。

（3）力求内容全面、重点突出、论据充分、文字精炼。

（4）应有必要的附图和插图。

（5）按监测/评价计划规定的时限完成报告的编写。

附录

大型底栖动物耐污值列表

分类单元

耐污值

Platyhelminthes

扁形动物门

Planarians

Planaria

涡虫

3.6

Gastropoda

腹足纲

Bithyniidae

豆螺科

5.8

Alocinma

Alocinmalongicornis

长角涵螺

Bithynia

Bithyniafuchsiana

赤豆螺

5.2

Parafossarulus

沼螺

5.6

Parafossarulusstriatulus

纹沼螺

6.1

Lymnaeidae

椎实螺科

6.5

Radix

萝卜罗属

6.3

Radixswinhoei

椭圆萝卜螺

5.6

Physidae

膀胱螺科

4.4

Planorbidae

扁卷螺科

Gyraulus

旋螺属

Hippeutis

圆扁螺属

5.2

Plenroseridae

肋蜷科

Semisulcospira

短沟蜷属

Semisulcospiracancellata

方格短沟蜷

Semisulcospiralibertina

放逸短沟蜷

3.1

Stenothyridae

狭口螺科

Stenothyra

光滑狭口螺

7.1

Viviparidae

田螺科

5.4

Bellamya

环棱螺属

5.4

Lamellibranchia

瓣鳃纲

Corbiculidae

蚬科

5.3

Corbicula

蚬属

5.4

Sphaeriidae

球蚬科

Unionidae

蚌科

Mytilidae

贻贝科

Limnoperna

Limnopernalacustris

湖沼股蛤

Hirudinea

蛭纲

Glossiphonidae

舌蛭科

6.2

Glossiphonia

舌蛭属

6.2

Helobdella

泽蛭属

6.2

Herpobdellidae

石蛭科

Erpobdella

石蛭属

4.7

Salifidae

沙蛭科

5.8

Oligochaeta

寡毛纲

8.5

Naididae

仙女虫科

5.6

Nais

仙女虫属

5.7

Tubificidae

颤蚓科

9.3

Aulodrilus

Aulodriluspluriseta

管水蚓

7.5

Branchiura

Branchiurasowerbyi

苏氏尾鳃蚓

8.8

Limnodrilus

水丝蚓属

9.5

Limnodrilushoffmeisteri

霍甫水丝蚓

9.5

Polychaeta

多毛纲

Nephthys

齿吻沙蚕

Tylorrhynchus

Tylorrhynchusheterochaeta

疣吻沙蚕

6.1

Isopoda

等足目

Anthuridae

Cythura

杯尾水虱

6.2

Asellidae

Asellus（s.str）

Asellus（s.str）aquaticus

栉水虱

6.7

Decapoda

十足目

Atyidae

匙指虾科

展开阅读全文