湖库水生态环境质量监测技术指南.docx

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湖库水生态环境质量监测技术指南

湖库水生态环境质量监测技术指南

（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湖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监测技术指南》（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监测开展过程中的各项基本原则、技术要求以及实施方法，包括监测目的、监测内容、分级监测、监测方法及类群的选择、点位布设、监测频率和时间的确定、采样方法的选择、野外采样、实验室分析及资料汇总等。

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监测技术指南（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监测技术指南（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监测。

“指南”中规定了湖库水生态质量监测开展过程中的各项基本原则、技术要求以及实施方法，包括监测目的、监测内容、分级监测、监测方法及类群的选择、点位布设、监测频率和时间的确定、采样方法的选择、野外采样、实验室分析等。

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，确保监测结论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、工作目的及人力、费用投入，选择监测类群、监测频次和时间、监测点位、采样工具及采样方法。

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引用文件

HJ/T52-1999水质湖流采样技术指导

HJ/T91-2002地表水和污水监测技术规范

HJ493-2009水质采样样品的保存和管理技术规定

HJ494-2009水质采样技术指导

HJ495-2009水质采样方案设计技术规定

1.5术语与定义

下列术语和定义适用于本指南。

1.5.1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。

1.5.2水库Reservoir

在湖道、山谷、低洼地有水源或可从另一湖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。

1.5.3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。

1.5.4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。

1.5.5参照状态ReferenceCondition

代表水域内未受人为干扰或所受人为干扰较小的最优生物状态。

1.5.6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。

1.5.7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。

1.5.8叶绿素Chlorophyll

自养植物细胞中一类很重要的色素，是植物进行光合作用时吸收和传递光能的主要物质。

叶绿素a（Chla）是其中的主要色素。

1.5.9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。

1.5.10丰度Abundance

一个物种在一定研究范围内的数量（如个体数量或生物量），通常与密度相通用。

1.5.11密度Density

取样单位的平均丰度（=总体个数/样方数）或者是单位面（体）积上的丰度。

1.5.12生物量Biomass

某一时间单位面积或体积栖息地内某个种群、类群或群落内生物体的个体数、重量或含能量。

1.5.13质量保证QualityAssurance

湖库水生生物监测的质量保证是指整个生物监测过程的全面质量管理，其目的是保证调查数据准确可靠，包括从点位布设、现场调查、样品采集、贮存与运输、实验室样品分析、数据处理全过程的质量保证。

1.5.14质量控制QualityControl

质量控制是为达到调查质量要求所采取的一切技术活动，是调查过程的控制方法，是质量保证的一部分。

1.6水生态环境质量监测要素

1.6.1要素类别

主要包括：

——湖库水文气象基本参数

——湖库生境状态描述

——水体、沉积物重要理化参数

——生物参数

1.6.2生物类群

主要包括：

——浮游植物

——浮游动物

——大型底栖动物

应当根据特定的监测目的，充分考虑每个类群的特点、优势、生命周期，结合区域的环境特点，选择适合的水生生物类群。

比如，较为短期的环境监测可选用浮游植物、浮游动物，较为长期的环境监测可选用大型底栖动物；监测化学水质变化（尤其富营养化）可选用浮游植物、浮游动物，评价物理生境退化则可选用大型底栖动物。

结合不同生物类群的监测结果，可以综合、全面地反映环境状态，但是考虑到现场的实际采样条件以及人员、仪器的配备情况，可以在充分达到既定监测目的的前提下对监测类群酌情增减。

比如，水深超过7m的湖库或者有消落带存在的水库（如，三峡水库），可放弃采集大型底栖动物。

1.7点位布设

1.7.1一般原则

点位布设，取决于监测目的以及所用生物监测技术的特殊要求，需遵从以下原则：

（1）连续性原则：

尽可能沿用历史观测点位；生物监测点位应与水文测量、水质理化指标监测点位相同，尽可能获取足够信息，用于解释观测到的生态效应；

（2）代表性原则：

在监测点位采集的样品，需对研究水域的单项或多项指标具有较好的代表性；如果监测的目的是建立大范围、全面的流域生物数据网络，点位需覆盖整个流域范围；如果监测目的是客观评估点源污染的影响，则需在一定范围内进行加密监测；

（3）实用性原则：

在保证达到必要的精度和样本量的前提下，监测点位应尽量少，要兼顾技术指标和费用投入。

1.7.2监测点位布设方法

可采用点位与断面结合的方法，设置湖库水生态环境质量监测点位。

具体方法如下：

（1）针对某一特定问题的专项调查，一般采用目标设计方案，或称“特定位点”设计方案，基于已知的问题或事件选择监测点位。

通常，除了目标位点或范围，分别在其上、下游100m至1000m处各设置至少3个监测点位或断面。

（2）湖库或区域的基线调查及环境变化趋势评估，一般采用随机选择方案，尽量均匀地在监测范围内设置点位，以便为整个区域的整体环境提供精确的环境信息。

根据监测任务目标、湖库面积大小以及人员、费用配备情况，确定监测点位数量。

区域性的大范围监测，涉及多个湖库，可根据每个湖库的面积设置3～10个点位；特定湖库的监测，则至少设置10个点位。

点位布设应兼顾湖滨和湖心，如无明显功能分区，可采用网格法均匀布设。

河道型或狭长型湖库，可参考河流的点位布设方法，以断面的方式设置采样点位。

注意事项

选择点位时，应注意以下问题：

（1）应在湖库的主要出入口、中心区、滞流区、饮用水源地、鱼类产卵区、游览区等设置相应的点位；

（2）如采用断面法设置点位，断面应与附近水流方向垂直；（3）峡谷型水库，应在水库上游、中游、近坝区及库层与主要库湾回水区布设断面。

1.7.3参照状态确定方法

参照状态的确定是用于比较并检测环境损伤的基础，是进行生态评价的必要前提。

根据评价的目的，可以采用以下两种方法来确定参照状态。

（1）特定点位参照状态：

是指将点源排放的“上游”作为参照状态。

该类型参照状态减少了源于生境差异的复杂情况，排除其他点源和非点源污染造成的损害，可有助于诊断特定排放与损害之间的因果关系，并提高精确度。

但是，该类型参照状态的有效性较为有限，不适合广域（流域及其以上范围）的监测或评价。

（2）生态区参照状态：

是指选择相对均质的区域内、未受干扰（接近自然状态）的点位以及生境类型作为参照状态。

相对于特定点位的参照状态，生态区参照状态更适用于水域或流域范围的趋势性监测，评价资源利用损害或影响，并制定相应的水质标准及监测策略。

注意事项：

人类活动比较频繁的地区，很难找到没有受到干扰的点位，尤其是受到较大人为改变的系统，通常找不到合适的参照状态。

这些情况下，可以借助历史数据或简单的生态模型确立参照状态，也可以根据现有的最佳状态以及环境治理目标作为参照状态。

1.7.4采样层次布设方法

采集浮游植物、浮游动物样品时，需根据采样点位的水深设置采样层次。

水深＜2m时，不分层，在表层下0.5m采集；水深为2～5m时，分别在表层下0.5m、底层上0.5m各采集一次；水深＞5m时，则在表层下0.5m处、中层以及底层上0.5m处各采集一次。

另外，水深小于0.5m时，在1/2水深处采集；水体封冻时，在冰下水深0.5m处采集。

1.8监测频次与时间

1.8.1监测频次

充分考虑水域环境条件、生物类群的时间变化特点、调查目的及人力、费用投入，确定调查频次和调查时间。

大范围的湖流或流域环境基线调查，及长期的水质监测，第一年每季调查一次，之后可每年一次；常规监测每季调查一次；受季节性影响显著水体的变化趋势评价，通常应每月（至少每季）调查一次；专用站的采样频次与时间视具体要求而定。

事故性污染物的监测频率必须考虑污染物效力的严重程度及持续时间，各类监测类群的生命周期及经过采样后的恢复能力也必须予以考虑。

1.8.2监测时间

一年一次的调查，一般选择春季或秋季；季节性调查，一般选择春、夏、秋三季。

监测时间的确定，既要考虑各项监测指标的变化规律，又要兼顾实际情况。

需要注意的是：

（1）若进行逐季或逐月调查，各季或各月调查的时间间隔应基本相同；

（2）同一湖泊（水库）应力求水质、水量及时间同步采样；（3）考虑到浮游生物的日变化，监测时间尽量选择在一天的相近时间，比如上午的8～10时，如果无法做到，则需记录下每次实际的监测时间。

2生境调查

2.1主要设备与仪器

（1）全球定位系统（GPS）

（2）便携式水质分析仪

（3）照相机

（4）标尺

2.2生境调查要素

2.2.1监测点位基本信息

记录湖泊（水库）名称、调查日期和时间，对监测点位进行编号并确定其经纬度。

2.2.2天气条件

记录调查当天和近期的天气条件。

2.2.3总体概况与环境压力要素

（1）流域面积：

汇入湖库的来水总面积，湖库流域面积与湖库面积的比率直接影响沉积物和营养盐的沉积和停留时间。

（2）土地利用：

注明该水域主要的土地利用类型，以及其他非主流、但可能影响水质的土地利用类型。

可考虑采用土地利用图精确标注该信息。

（3）非点源污染：

注明该水域分散的农业及城区排放。

其他可能影响水质的危害因子包括养殖场、人工湿地、化粪池系统、矿井渗漏等。

2.2.2湖库沿岸特征

（1）林冠盖度：

注明开阔区与覆盖区的大体比例，可用密度计代替肉眼估测。

（2）沿岸侵蚀：

注明调查区域沿岸的人类干扰和土地利用状况，估测湖库沿岸受侵蚀程度。

（3）沿岸组成：

注明调查区域沿岸的组成成分类型，估测湖库沿岸的稳定程度。

2.2.3常规水体环境

（1）温度、电导率、pH、浑浊度、溶解氧、透明度、水深：

采用经过校准的便携式水质监测仪器，测量并记录每项水质参数表征值，注明使用的仪器类型和数量单位。

（2）水体气味：

注明调查区域内湖水的相关气味描述。

（3）表层油污：

描述水体表层的油污量。

（4）浑浊度：

若未直接测量浑浊度，根据观察，描述湖水悬浮物数量。

2.2.4常规沉积环境

（1）沉积物气味：

注明调查区域内沉积物的相关气味描述。

（2）沉积物油污：

描述调查区域内沉积物的油污量。

（3）沉积物组成：

观察调查区域内的沉积物组成成分；同时，注明陷入沉积物的岩石底部是否为黑色（通常指示低溶氧或厌氧环境）。

2.3生境状态评价

在监测点位随机选择100m湖岸，通过目测，对评价参数进行评分。

评价参数由10个指标构成，包括湖岸组成、湖滨带底质、湖岸稳定性、水量情况、湖岸形态、湖岸植被、大型水生植物、水质状况、人类活动强度、土地利用类型，评分范围为0～20（最高值）。

将分数累加，得到最终的生境评分。

为确保评价程序的一致性，评分时参照评分表（附表2）中所描述的物理参数及相应标准。

进行生境状态评价时，应注意以下问题：

（1）近距离观察生境特征，以便充分评价；

（2）避免干扰采样生境；（3）至少由2人共同完成生境状态评价；（4）生境评价仅限于湖滨点位，湖心点位暂不考虑。

2.4记录

填写湖库生境调查数据表（附表1）和湖库生境评分表（附表2）。

3浮游植物

3.1监测要素和技术要求

3.1.1监测要素

主要包括浮游植物种类组成、相对丰度、叶绿素a。

3.1.2技术要求

（1）采水层次：

详见1.7.4。

（2）采样时间：

详见1.8.2。

（3）种类鉴定、计数：

尽量鉴定到种，至少鉴定到属，常见种必须给出种名，按种计数。

（4）测定结果：

浮游植物丰度的测定结果用ind/L表示，叶绿素a的测定结果用μg/L表示。

3.2主要设备与仪器

3.2.1野外采样

（1）25号浮游生物网：

规格为200目，筛绢孔径孔径为0.064mm。

（2）竖式采水器（附图1）

（3）采样船

（4）冷藏箱

3.2.2浮游植物计数

（1）筒形分液漏斗

（2）生物显微镜

（3）浮游生物计数框（0.1mL）（附图2-a）

3.2.3叶绿素a测定

（1）抽滤装置

（2）滤膜（截留效率相当于0.7μm的玻璃纤维滤膜或其他滤膜）

（3）研钵或匀浆器

（4）具塞离心管

（5）离心机

（6）分光光度计或荧光光度计

3.3试剂

3.3.1样品固定

5%鲁哥氏液，或5%甲醛溶液

3.3.2叶绿素a测定

（1）90%丙酮（CH3COCH3）溶液或90%乙醇（C2H5OH）溶液

（2）1mol/L盐酸（HCl）溶液

（3）标准叶绿素a溶液（1mg/L）（荧光分光光度法）

3.4野外采样程序

3.4.1定量样品采集

使用竖式采水器进行定量采集1L水样。

水深＜2m时，不分层，在表层下0.5m采集；水深为2～5m时，分别在表层下0.5m、底层上0.5m各采集一次；水深＞5m时，则在表层下0.5m处、中层以及底层上0.5m处各采集一次。

贫营养状态水体中可酌情增加采样体积。

3.4.2定性样品采集

（1）浮游植物定性样品的采集应在定量样品采集结束后进行。

用国际标准的25号浮游生物网，在选定的采样点于水面下0.5m深处以每秒20～30cm的速度作“∞”形循环缓慢拖动，拖动时间至少5分钟，以此来定性采集浮游植物。

遇较大水体时，可把浮游生物网拴在船尾，以慢速拖拽，时间至少为10分钟。

（2）水样采集完毕，将网从水中提出，待水滤去，轻轻打开集中杯的活栓，使水样流入样品瓶中。

3.4.3样品的固定与保存

（1）固定：

样品中加入5%鲁哥氏液或5%甲醛溶液进行固定；如欲分析样品中的叶绿素a，则不对样品作防腐处理。

（2）保存：

将样品带回实验室，常温保存；确认样品按正确方法装载，使样品不致泄漏。

保存时，每隔几周检查防腐剂，必要时进行添加，直至完成种类鉴定。

（注意：

叶绿素样品需放入冷冻箱（冷藏、黑暗）带回实验室，保存于黑暗处，直至处理。

）

3.4.4标识与记录

（1）标识：

将永久性标签放于样品瓶内，附以下信息：

采样地点、点位编号、日期、采集人姓名、固定液类型（注意：

鲁哥氏液或其他碘固定液会使纸质标签变黑）。

同时，在样品瓶外侧标注采样地点、点位编号、日期与样品类型。

（2）记录：

在野外记录本或浮游植物现场采样记录表（附表3）中记录下湖库名称、采样位置、点位编码、采样日期、采集人姓名、采样方法及相关的生态信息。

采样完成后，在浮游植物样品登记表（附表4）中记录下样品信息，方便核对。

3.5实验室分析程序

3.5.1种类鉴定及丰度测定

3.5.1.1定性分析

（1）前处理：

定性样品一般不做沉淀、浓缩，直接进行种类鉴定和计数。

（2）种类鉴定、计数：

在生物显微镜下，将浮游植物鉴定至种或属水平，并分别对各个种类的细胞或细胞单位进行计数。

（注：

定性分析样品仅能粗略分析其藻类丰度，精确的藻类丰度分析参考“3.5.1.2定量分析”。

）

种类鉴定参考书目（建议）

胡鸿钧,魏印心.中国淡水藻类——系统、分类及生态[M].科学出版社,2006.

（3）记录：

在浮游植物计数记录表（附表5）上方部分填写样品相关信息，记录下种名、细胞或细胞单位数量及相应的藻类丰度，并画出重要标本的草图。

3.5.1.2定量分析

（1）前处理：

在筒形分液漏斗中进行样品的沉淀、浓缩，浓缩体积可参考透明度来确定（表1）。

藻类悬浮液的密度为一个视野10～20个细胞时，适于鉴定和计数。

将浓缩样品充分摇晃均匀后，取0.1L置于浮游生物计数框中鉴定计数。

表1依透明度确定水样浓缩体积

透明度（cm）

1L水样浓缩后的水量（mL）

＞100

30～50

50～100

100～50

30～50

500～100

20～30

1000（不浓缩）

＜20

＞1000（稀释）

（2）种类鉴定、计数：

在生物显微镜下，将浮游植物鉴定至种或属水平。

每个样品至少重复抽样2次，对每个种类的细胞或细胞单位进行计数。

（建议种类鉴定参考书目同上）

为减少工作量，每次抽样，一般不对整个计数框内的浮游植物进行全部计数，只需选取其中一部分样品计数。

选取过程是一个次级抽样过程，要考虑到抽样的大小和代表性，常用行格法（“水和废水监测分析方法（第四版）”）、改良行格法、视野法。

行格法：

每次抽样对计数框上的第二、五、八行共30个小方格进行计数，现已较少采用。

改良行格法：

对计数框中的样品按照对角线的格进行计数，每取0.1mL样品计数5或10个小格，每次抽样可重复取样，共计数30个小格。

视野法：

计数的视野数目应根据样品中浮游植物数量的多少来确定。

每次抽样一般计数100～300个视野，使浮游植物计数值至少在300个以上，可以先计数100个视野。

如计数值太少，再增加100个，以此类推。

为了使计数的视野在计数框内均匀分布，可以利用计数框上的方格或显微镜机械移动台上的标尺刻度进行辅助。

计数面积可以根据显微镜的目镜视野来进行计算，用台微尺量得在一定放大倍数下的视野直径，或由所用目镜的视场直径除以物镜放大率求得视野直径，然后按圆面积计算公式（πr2）求得视野面积。

注意事项：

失去色素的藻类细胞和残体不予以计数，未完成细胞分裂的按一个细胞计。

若2次计数结果相差超过10%，则增加1次重复抽样。

（3）藻类丰度换算：

式中，N——浮游植物丰度，ind/L；

A——计数框面积，mm2

Ac——计数面积，mm2

V0——水样浓缩前体积，L；

Vs——水样浓缩后体积，mL；

Va——计数框容积，mL；

n——浮游植物计数个数。

（4）记录：

在浮游植物计数记录表（附表5）上方部分填写样品相关信息，记录下种名、细胞或细胞单位数量及相应的藻类丰度。

3.5.2叶绿素a测定

方法步骤参考“水和废水监测分析方法（第四版）”。

4浮游动物

4.1监测要素和技术要求

4.1.1监测要素

主要包括浮游动物的种类组成、相对丰度。

4.1.2技术要求

（1）采水层次与采水体积：

采水层次同浮游植物采水方法（3.1.2），采水体积为10～50L。

（2）采样时间：

同浮游植物采样时间（3.1.2）。

（3）种类鉴定、计数：

尽量鉴定到种，至少鉴定到属，常见种必须给出种名，按种计数。

（4）测定结果：

浮游动物丰度的测定结果用ind/L表示。

4.2主要设备与仪器

4.2.1野外采样

（1）25号浮游生物网：

规格为200目，筛绢孔径为0.064mm。

（2）竖式采水器

4.2.2浮游动物计数

（1）生物显微镜/体视显微镜

（2）浮游生物计数框（0.1mL、1mL、5mL）（附图2）

4.3试剂

4.3.1样品固定

5%甲醛溶液

4.4野外采样程序

4.4.1定量样品采集

（1）使用竖式采水器进行定量采集，采水层次同浮游植物。

小型浮游动物（原生动物、轮虫以及未成熟的微小甲壳动物）采水样1L；大型浮游动物（成熟的甲壳动物）采水样10～50L。

（2）小型浮游动物水样，可直接装入样品瓶；大型浮游动物水样，用25号浮游生物网将水样过滤后，转移至样品瓶中，并用清水冲洗浮游生物网，将所得过滤物并入样品瓶中。

4.4.2定性样品采集

浮游动物定性样品的采集应在定量样品采集结束后进行，使用25号浮游生物网，方法同浮游植物定性样品采集方法（3.4.2）。

值得注意的是，定性网（即，采集定性样品所使用的浮游生物网，下同）与过滤网（即，过滤定量样品所使用的浮游生物网，下同）应分别使用不同的网，并防止混用。

4.4.3样品的固定与保存

（1）固定：

样品中加入5%甲醛溶液进行固定。

（2）保存：

将样品带回实验室，常温保存。

确认样品按正确方法装载，使样品不致泄漏。

保存时，每隔几周检查固定液，必要时进行添加，直至样品分析。

4.4.4标识与记录

（1）标识：

将永久性标签放于样品瓶内，附以下信息：

采样地点、点位编号、日期、采集人姓名、固定液类型。

同时，在样品瓶外侧标注采样地点、点位编号、日期与样品类型。

（2）记录：

在野外记录本或浮游动物现场采样记录表（附表6）中记录下湖库名称、采样位置、点位编码、采样日期、采集人姓名、采样方法及相关的生态信息。

采样完成后，在浮游动物样品登记表（附表7）中记录下样品信息，方便核对。

4.5实验室分析程序

4.5.1种类鉴定及丰度测定

（1）前处理

沉淀法：

适用于原生动物、轮虫及无节幼虫，操作方法同浮游植物定量样品的沉淀、浓缩方法。

原生动物