浙江省杭嘉湖地区河流底栖动物群落特征及水质生物评价开题报告

本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等（列出主要参考文献）

1 选题意义

底栖生物包括：虾、蟹、水蛭、软体、蜉蝣目、蜻蜓目、毛翅目、双翅目、鳞翅目、鞘翅目等生物。这类动物的特点是：种类多，生活周期长；生活场所比较固定，易于采集；不同种类对水质的敏感性差异大，受外界干扰后群落结构的变化趋势可以反映受污染的性质和程度，而且它们在水生态系统的能量流动中起着重要作用，是水质生物评价的重要指标之一。生物评价水环境的目的是描述水资源状况和监测受人类干扰后生物群落结构的变化趋势。同理化监测相比，生物监测具有（1）能综合地反映环境质量状况，是对各种污染因子相互作用（协同、拮抗）结果的反映；（2）具有连续监测的功能，能反映污染物的累积效应，是对环境质量状况长期的、历史的反映；（3）目前在国际上，大型底栖无脊椎动物是应用最为广泛的生物之一，国家的环境部门也将底栖生物指标作为必测项目编入环境监测规范。

1.1 国内外研究概况

水质生物评价自提出至今已有100多年^[1]，评价方法由单一的指示物种法逐步发展到如今的生物指示法。1992年，杨连芳等^[2]首次借鉴美国建立的底栖动物耐污值和科级生物指数（FBI）评价了安徽九华河水质。随后国内开始了底栖动物耐污值和利用生物指数评价水质的研究和应用^[3-6]。

耐污值（tolerance value，TV）是指大型底栖无脊椎动物对环境因子的忍耐力（pollution tolerance）^[5],一般以0-10表示，耐污值越高，表明生物的耐污能力越强；越低则越敏感。耐污值的高低反映了生物对水污染的敏感性。研究底栖动物分类单元（taxa）耐污值有以下几个方面的重要意义：（1）全面了解底栖动物各分类单元对水污染的敏感性，通过分析各分类单元的耐污值与水质的关系进行水污染生物指示种研究；（2）是计算BI（Biotic Index）值的重要参数，使BI水质生物评价成为可能；（3）在多样性指数相同的情况下，通过分析底栖动物群落中敏感类群、中间类群和耐污类群的结构特点，更准确判断水质受污染的程度。

BI指数（Biotic index）是利用水体中的指示生物的种类、数量及对水污染的敏感性建立的可表示水环境质量的一个数值^[7]。计算公式为: ，ni为第i个分类单元(通常为属级或种级)的个体数，N为样本总个体数。t_i第i个分类单元的质量值(qualityvalue)，即现在的耐污值。Chutter建立的BI指数主要用于评价受有机污染后的水体水质。目前，底栖动物耐污值是生物对外界各种污染因子(物理和化学)的忍耐力，已不再局限于单一的有机污染因子，所以Bl指数可用以评价各各种污染因子引起的水质变化。

BMWP指数(Biological MonitoringWorking Party)是应用较早且被国外学者和机构应用较多的指数。大型底栖动物BMWP指数是一种计算科级分类单元敏感值的快速生物评价单因子指数，通过统计样点敏感物种的出现与否计算样点的BMWP得分。

分值越高，说明敏感物种越多，样点的人为扰动强度越小，河流健康状况越好。BMWP指数的突出优势表现为以下几个方面：首先，指数分类要求到科，降低了分类的难度；其次，计算时仅考虑物种出现与否，定性监测、半定量监测和定量监测数据均可以比较；最后，利用鉴定图册和打分表格的辅助，指数计算可现场完成，因此BMWP指数在野外应用中十分便捷，更适于为非专业人员掌握。

1.2 应用前景

在本研究中，初步了解杭嘉湖地区的底栖动物群落情况，采用目前国际上通用的底栖动物水质生物评价指数进行水质生物评价，并与理化水质评价结果比较。研究结果有助于验证BI指数、BMWP指数评价水质的实用性；提升我国水质生物监测与评价水平；进一步推进我国水质生物监测工作发展都有重要意义。

参考文献

[1] KOLKWITZ R,MARSSONM.Okologie der pflanzlichen sapro-bien[ J]. Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft,1980(26): 505-519.

[2]　杨莲芳,李佑文,戚道光,等.九华河水生昆虫群落结构和水质生物评价[J].生态学报, 1992(1): 10-17.

[3]　童晓立,胡慧建,陈思源.利用水生昆虫评价南昆山溪流的水质[J].华南农业大学学报, 1995, 16(3): 6-10.

[4]　黄恢柏,王建国,唐振华,等.两种指数对庐山水体环境质量状况的评价[ J].中国环境科学, 2002, 22 (5): 416-420.

[5] C, Qin, J. Zhou, Y. Zhang, B. Hughes, B, Wang. Quantitative Tolerance Values for Common Benthic Macroinvertebrates in the Taihu Lake Watershed and the Qiantang River Basin, Yangtze River Delta, China [J]. Environmental monitoring and assessment, 2014,186(9):5883-5895.

[6] 吴东浩,王军涛,王备新等.连云港主要河流大型底栖无脊椎动物水质生物评价[J].环境监测管理与技术,2010,22(1):29-32

[7] Graca MAS, Coimbra CN. The elaboration of indices to assess biological water quality. A case study [J]. Water Research, 1998, 32: 380- 392

研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

1 研究方法与技术路线

采用D网半定量采样法（踢网半定量采样法）。用D形网或称抄网（0.3m宽，40目尼龙纱）在1.5m深的河岸区用扫网法采集，每个样点在100m长的采集区域内采10个面积为0.3㎡（D形网宽0.3m×采集长度1m）的小样方，总采样的面积约3㎡左右。采样时，按样点内各种小生境（水草、静水区、流水区、底质组成）出现的比例，分配小样方数。所采标本直接在野外用40目钢筛筛选，并用5%-10%的福尔马林液保存。

2 实验方案

2.1 水体理化指标的测定

采集生物样本的同时，在该流段缓流处利用多参数水质监测仪（HANA HI991301）测定各项物理指标：溶解氧、电导率、酸碱度、温度；利用流速仪测定流速；利用测距仪测定河宽、水宽等指标。

2.2底栖动物鉴定

将生物标本全部挑出浸泡于85%酒精中，在体视镜下鉴定至属或种，少数为目或科，记录各分类单元个体数。

2.3数据分析

2.3.1 BI值的计算

BI指数（Biotic index）是利用水体中的指示生物的种类、数量及对水污染的敏感性建立的可表示水环境质量的一个数值。计算公式为: ，ni为第i个分类单元(通常为属级或种级)的个体数，N为样本总个体数。t_i第i个分类单元质量值(qualityvalue)，即现在的耐污值。

2.3.2 BMWP的计算

BMWP指数计算公式如下：BMWP=∑ ti式中：ti是样点中出现的物种i的科一级敏感值，该指标根据大型底栖动物耐污特性的差异，从最不敏感至最敏感依次给予1~10的分值，对样点中所出现物种的科级敏感值求和即为该样点BMWP得分，得分越高，表明该样点受到人为干扰活动的影响越小。该指数利用科级分类单元中物种的敏感值，反映水体中水质的清洁程度，但在不同区域应用过程中需对大型底栖动物不同科级敏感值进行修订。

3 可行性分析

本课题设计思路是在广泛查阅国内外相关文献，并结合课题组已有的研究基础提出且充分掌握了国内外有关水质生物评价研究的进展的基础上，开展了杭嘉湖流域的底栖动物生态群落调查和水质生物评价研究相关工作。并且所在实验室多年来一直从事溪流生态方面的研究，对于代表性点位的选取，标本的采集、室内鉴定，溪流生态环境指标测定以及数据分析都有很有完整的资料和方法，有能力开展和完成实验所要求的各项任务。同时，实验方案设计合理，实验室仪器及材料准备充分为项目进行提供有利条件，加之，老师和实验室师兄师姐的指导，综上所述，实验可行。