水深(H)、水温(T)、浊度(Tur)、透明度(SD)、溶解氧(DO)、酸碱度(pH)等指标采用哈希便携式水质分析仪器现场测定;总氮(TN)、氨氮( )、亚硝酸盐氮( )、总溶解性氮(DTN)、总磷(TP)、总溶解性磷(DTP)、磷酸盐( )、高锰酸盐指数(COD Mn )和叶绿素a(Chl— a )9项水质指标按照以下测定方法在实验室进行分析(表2.2—1)。
浮游植物样品采集:定量样品在定性样品之前采集,用1 L有机玻璃采水器采取水样1 000 mL;分层采样时,可将各层水样等量混合后取1 000 mL。样品取完,立即加入15 mL鲁哥试剂固定,带回实验室避光静置,24~36 h后进行浓缩定量,如样品需较长时间保存,则应该加入40%甲醛溶液,用量为水样体积的4%,实验室内镜检分析。定性样品则用25#浮游生物网在表层缓慢拖曳采集,固定方法同定量样品。
图2.1—1 江苏省十大湖泊调查站点
浮游动物样品采集:定量样品在定性样品之前采集;每个采样点采集水样20 L,再用25#浮游生物网过滤浓缩;枝角类和桡足类定量样品加40%甲醛固定,用量为水样体积的4%;原生动物、轮虫和无节幼体定量可以采用浮游植物的定量样品,进行实验室内镜检分析;枝角类和桡足类定性样品用13#浮游生物网在表层缓慢拖曳采集,用40%甲醛溶液固定;原生动物、轮虫和无节幼体定性样品用25#浮游生物网在表层缓慢拖曳采集,固定方法同植物定量样品固定。
表2.2-1 水体理化指标测定方法一览表
浮游生物种类鉴定参照《中国淡水藻类》(胡鸿钧等,2006)、《中国淡水生物图谱》(韩茂森 等,1995)和《淡水生物学》(大连水产学院,1983)进行鉴定。
定量样品使用1/40 m 2 的改良彼得森采泥器采集底泥样品,每个样点采集3次。样品经 200 μm网径的纱网筛洗干净后,在解剖盘中将底栖动物捡出,置入塑料标本瓶中保存(10%的福尔马林),然后将样品带回实验室进行种类鉴定、计数,并用解剖镜及显微镜进行观察。湿重的测定方法是:先用滤纸吸干底栖动物体表层水分,然后在电子天平上称重。鉴定物种主要参考资料有Aquatic Insects of China Useful For Monitoring Water Quality、Identification manual forthe larval Chironomidae (Diptera) of North and South Carolina、《中国小蚓类研究》《医学贝类学》《中国经济动物志·淡水软体动物》等。
每个站点每次放置3条刺网及3条定置串联笼壸,其中刺网为多网目复合刺网(1.2 cm、2 cm、4 cm、6 cm、8 cm、10 cm和14 cm),长125 m、高1.5 m,定置串联笼壸网目为1.6 cm,长10 m、宽0.4 m、高0.4 m,放置12小时后收集所有渔获物。对采集的大型鱼类现场进行种类鉴定,进行全长(由吻端到尾鳍末端的水平距离)、体长(由吻端到最后一枚尾椎的水平距离)、体重等生物学测量,并记录测量数量、采集地等相关数据。采集到的小型鱼类利用碎冰冷藏带回实验室,进行生物学测量后,选取部分固定于4%的甲醛溶液中。渔获物种类鉴定和生态类型划分参考地区相关资料。单种类渔获多于30尾的抽样测量,少于30尾的全部测量。虾类测定全长、体长和体重;蟹类测定壳宽、壳高、壳厚和重量,精确度同鱼类测定。
综合营养指数法是美国科学家卡尔森在1977年提出来的,这一评价方法克服了单一因子评价富营养化的片面性,而是综合各项参数。
单个项目营养状态指数计算公式:
式中: Chl— a 单位为mg/m 3 ,SD单位为m,其他项目单位均为mg/L。
综合营养状态指数公式为:
式中: TLI(Σ)表示综合营养状态指数;TLI( j )代表第 j 种参数的营养状态指数;w j 为第 j 种参数的营养状态指数的相关权重。营养状态分级为了说明湖泊富营养状态情况,采用0~100的一系列连续数字对湖泊营养状态进行分级: TLI(Σ)<30,表示贫营养;0≤TLI(Σ)≤50,表示中营养;TLI(Σ)> 50,表示富营养; 50<TLI(Σ)< 60表示轻度富营养;60< TLI(Σ)≤70表示中度富营养,TLI(Σ)>70表示重度富营养,在同一营养状态下,指数值越高,其营养程度越重。
式中: N 为1 L水样中浮游植物的数量,cells/L; C s 为计数框面积,mm 2 ; F s 为视野面积,mm 2 ; F n 为视野数; V 为1 L水样经过浓缩后体积,mL; V 为计数框容积,mL; P n 为在 F n 个视野中,所计数到的浮游植物个数。
式中: N 为1 L水样中浮游动物的数量,ind/L; v 为水样经过浓缩后体积,mL; C 为计数框容积,mL; V 为采样体积,L; N 为所计数到的浮游动物个数(两片平均数),ind。
式中: D 为个体密度,ind./m 2 ; T 为重复芯样的个体平均数,ind.; d 为取样管内径,cm。
优势种的概念有两个方面,即一方面占有广泛的生态环境,可以利用较高的资源,有着广泛的适应性,在空间分布上表现为空间出现频率( fi )较高;另一方面,表现为个体数量( ni )庞大,密度 ni / N 较高。一般取Y≥0.02的物种为优势种。
设: fi 为第 i 个种在各样方中出现频率; ni 为群落中第 i 个种在空间中的个体数量; N 为群落中所有种的个体数总和。综合优势种概念的两个方面,得出优势种优势度( Y )的计算公式:
表 2.2—2 水质类别与评分值对应表
式中: IRI i 为第 i 种食物的相对重要性指数,IRI为优势种判定指标,其中IRI大于1 000的为优势种,100<IRI<1 000的为主要种。
物种多样性指数采用Margalef丰富度指数( R )、Shannon-Weaver多样性指数( H ′)、Pielou均匀度指数( J )和Simpson优势度指数( λ )进行计算。上述4个指数计算公式如下。
式中: S 、 n i 和 N 分别为物种数、某物种的尾数和所有物种的尾数。
单位努力捕捞量(CPUE)是指单位时间、单位面积的捕捞量,计算公式如下。
刺网单位努力捕获数量(CPUEn):
刺网单位努力捕获重量(CPUEp):
定置串联笼壸单位努力捕获数量(CPUEn):
定置串联笼壸单位努力捕获重量(CPUEp):
式中: n 表示渔获物数量, p 表示渔获物重量, t 表示时间, s 表示刺网面积, v 表示定置串联笼壸体积。
水质评价标准依据GB 3838—2002《地表水环境质量标准》,相关指标见表2.2—3。
水域功能和标准分类依据地表水水域环境功能和保护目标,按功能高低依次划分为五类:
Ⅰ类主要适用于源头水和国家自然保护区;
Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等;
Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区;
Ⅳ类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区;
Ⅴ类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
对应地表水上述五类水域功能,将地表水环境质量标准基本项目标准值分为五类,不同功能类别分为执行相应类别的标准值。水域功能类别高的标准值严于水域功能类别低的标准值。同一水域兼有多类使用功能的,执行最高功能类别对应的标准值。实现水域功能与达功能类别标准为同一含义。
表 2.2—3 部分地表水环境质量标准限值