7海洋环境监测技术课件生态监测

7.海洋生态监测海洋生态监测海洋生态监测体系海洋生态监测定义海洋生态监测目的监测方案设计样品采集和保存评价技术与方法7.1海洋生态监测7.1.1生态监测的含意生态监测是广义环境监测的组成部分。根据联合国环境规划署“生态监测手册”一书，生态监测是一种系统搜集地球自然资源信息的方法。它是一种综合技术，能够相对便宜地搜集大范围内生命支持能力的数据，这些数据牵涉到人，动物，植物及地球本身等等。澳大利亚塔斯马尼亚岛海滩，大批鲸鱼集体搁浅目前对生态监测都强调以下几点：第一，将生态学的原理作为生态监测的理论基础；第二，监测的对象是生态系统，或者从广义上来说是生物圈；第三，监测的内容不只局限于环境污染物的浓度，而着重于人类的各种涉及生态系统所产生的整体影响和变化。•（我国国家环保局）生态监测比较完整的定义，即：生态监测就是运用可比的方法，在时间或空间上对特定区域范围内生态系统或生态系统组合体的类型，结构和功能及其组织要素等进行系统测定和观察的过程．•监测的结果则用于评价和预测人类活动对生态系统的影响，为合理利用资源，改善生态环境和自然保护提供决策依据。•（国家海洋局在“中国海洋生态监测建设规划研究”）海洋生态监测简明定义：即为了保护人类海洋生态环境的目的，按照预先设计的时间和空间采用可以比较的技术和方法，对海洋生物种群，群落要素及其非生物环境要素进行连续观测和评价的过程。•海洋生态监测是海洋生态环境管理的基础和重要组成部分。基本目的：掌握人为活动和自然因素对海洋生态系统的结构及功能的影响水平及其发展趋势，协调社会经济发展和海洋生态环境保护的关系。7.1.2海洋生态监测体系（1）指标体系系指应用生态学原理，结合海洋学和海洋生物学特点，从生态学角度归纳出的能够分析和评论海洋生态环境质量及其变化趋势的一系列监测项目（或参数）。•生物种群，群落指标用以分析和评价生态质量及其变化趋势时，最困扰的问题是指标的数值化，因为用描述形式不能直观比较，并难以制定生态环境标准。海洋生态监测指标体系系列生物生态指标系列非生物生态指标系列表8-1海洋生态监测指标体系指标系列指标组指标非生物生态指标常规水质pH、悬浮物、总有机碳、浊度、溶解氧、化学需氧量、生化需氧量常规底质有机质、硫化物、粒度、氧化还原电位营养盐类氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐水文要素水深、水温、盐度、海流、海浪、透明度、水色、海冰污染物油类、六六六、滴滴涕、多氯联苯、硫化物、挥发酚、氰化物、放射性核素、汞、铜、铅、镉、锌、总铬、砷其他河流迳流量生物生态指标浮游植物群落细胞总数量、种类数、优势种及优势度、甲藻数量/硅藻数量浮游动物群落生物量、种类数、优势种及优势度底栖动物群落生物量、种类数、优势种及优势度、种类丰度潮间带生物群落生物量、种类数、优势种及优势度微生物异样细菌总数、异样细菌属组成、石油烃分解细菌数/异样细菌数、弧菌数/异样细菌数、化能无机菌数/异常细菌数、大肠杆菌群数、粪大肠杆菌群数渔业资源渔获总量、渔获物种类、渔获鱼类年龄组成、增养殖种类的存活率、肥满度生产力叶绿素a、初级生产力、次级生产力（2）优先监测指标选择方法相对简便，易于推广，对生态环境变化反应相对灵敏，具有直观性和良好显示度，或者虽相对稳定，但能较好地反映生态环境变化趋势，以及研究基础较好，便于分析和评价生态环境状况的指标作为各生态监测站的优先监测指标。如浮游植物群落指标组，潮间带生物群落指标组和底栖动物群落指标组中的各项指标，以及生产力指标组中的叶绿素a。由于非生物生态指标中带有共性的指标有常规水质指标组，常规底质指标组及营养盐类指标组中的各项标准。这些指标也应作为各生态监测站的必测项目。•除必测项目外，各生态监测站应视其特点增测相应指标。•在污染源的生态监测站，应增加污染物监测指标。如港口，主要航道增测油类指标；在工业区毗邻海域的视工业类型增测一些重金属，氰化物，挥发苯酚等污染物指标；在大城市和大河口毗邻海区的增测各种污染物及大肠杆菌群等。珊瑚礁自然保护区的应特别重视珍稀珊瑚物种及其种群数量，群落的生物多样性，包括珊瑚的饵料生物，共生，共栖，竞争，敌害种类及其数量等等。自然保护区可与自然保护区的监测研究相结合。在增养殖区则可增测增养殖生物，存活率，生长率，肥满度等指标。*监测指标的选择，应根据评价需要而定，但目前该研究滞后，需要继续探索和研究。（3）优先监测指标的应用上述生态监测指标体系中所列的生物生态因子指标，多数可以单独或相互结合作为海洋生态质量的评价参数。A.浮游植物群落指标组浮游植物个体小，数量大，世代交替快，是海洋生态系统最主要的基础生产者，浮游植物对其周围非生物生态因子和生物生态因子的变化反应灵敏。常用的评价指标有细胞总数量，种类数，优势及其优势度3个指标。1）细胞总数量细胞总数量是衡量海域营养盐丰富度的重要标志。正常海域的细胞总数量的最高值一般不会接近或达到赤潮密度（即形成赤潮）。生态异常的表征富营养化有害有毒物物质•如细胞总数量平均值逐年增高，或高峰期常接近或达到赤潮密度，而低谷期却不低，或正常季节变化紊乱和不明显，即反映了海域正逐步富营养化，或已达到富营养化和过富营养化。•相反，如细胞总数量逐年减少，或基本无浮游植物，即反映有害有毒物物质逐年增加或过多，而致使浮游植物无法生存（如排污口附近海区）。这两种浮游植物细胞总数量的极端情况，都是生态异常的表征。2）种类数种类多样性反映了生态的相对稳定性。正常海域浮游植物种类数有周期性的季节变化，同期出现的种类数多则可达20种以上，少则7-8种。大海域全年出现的种类数可高达100多种。种类数的逐年减少意味着某种因素上升为主要控制因素，如赤潮时期种类数明显减少，甚至只有1种，因此种类数的减少是生态失衡的表征。3）优势种及其优势度优势种指标监测结果是一个种名，但它是生态环境监测的代表。优势种的生态生理特点反映了生态环境的特点。优势种也有季节变化，全年可有几个优势种。优势种的优势度即是生态环境类型对优势种的适宜度或是对其他种类的抑制度。在污染环境中，耐污种类必为优势种，其优势度突出，甚至占群落细胞总数量的75％-100％。在赤潮频发区，引发赤潮的种类可能相对稳定，也可能随时间被另一些种类替代，即分别暗示海区生态环境维持在某种恶化状态，或者被另一种恶化状态所替化。B.底枉动物群落指标组底枉动物一般定生或活动性小，是反映底栖生态环境条件的优良指标。大型底枉动物生命周期长，世代交替慢，其群落状况反映的是长期累积的生态效应。常用的指标有生物量，种类数，优势种及其优势度3个指标。1）生物量生物量是指单位面积的生物干、湿重量。因生态类型不同，生物量有自然差别，但同类生态环境应有相近的生物量。•生物量越多，生态质量越好。•有时生态质量尚好，但人为过度也降低生物量。同一海区，生态环境退化和恶化，人为过度捕捞，可通过生物量降低得到反映。•极度受干扰和恶化的海区，往往生物量为零。2）种类数底栖生物种类丰富多样，反映了底栖生境类型的多样和生态质量优越。相反，底栖生物种类的急剧减少，反映了生境的单一化（如沉积物迅速淤积）或是生态环境恶化（如底质污染）。3）优势种及其优势度底栖动物的优势种概念：•一种是在群落总生物量上占高比例的种类（称为生物量优势种）；•另一种是在群落总个体数上占高比例的种类（称为丰度优势种）。•生物量优势种不一定是丰度优势种。如生物量和丰度优势种均为生命周期长，个体大的敏感性种类，无疑反映底栖生态质量良好；如生物量优势种仍为相对敏感种类，而丰度优势种却为生命周期短，小个体的耐污种（通常是环节动物的小头虫和寡毛类）则反映底栖环境可能开始恶化；如生物量优势和丰度优势种均为生命周期短，小个体的耐污种，并占很高的优势度，其底栖环境可能已严重恶化。C．潮间带生物群落指标组潮间带生物群落如潮间带植物（群落）和动物（群落）。由于潮间带处于海陆交互地带，受到来自海陆两方面的影响和干扰。潮间带生物观察容易，常用的评价指标有生物量，种类数，优势种及其优势度3个指标。1）生物量潮间带生物量是潮间带生态环境，甚至包括其毗邻海域和陆域生态环境自然程度和生态质量的良好指标。同一底质类型比较，生物量越高，自然程度和生态质量也越好。生物量下降可能是受采捕，海岸工程，海水污染等人为因素影响有关，也可能与特大寒流，极度低温，灾害性风浪等自然因素影响有关。在强烈侵蚀海岸区，潮间带自然程度高，但生态质量差，故生物量不高，甚至仅为无生物的岩壁或流砂。2）种类数潮间带分带明显，立体结构复杂，特别是岩礁海岸，生境多样，物种也较丰富。种类多样性的降低，标志着生态质量降低或生境类型简单化。如海水和海滩污染使一些种类消失；在居民区附近的潮间带，因采捕过度，常使经济物种和大个体动物消失；海岸工程导致的水文条件剧烈变化和淤积也可使一些种类绝迹。3）优势种及其优势度不同海岸类型的潮间带有其各自的优势种生物。在同一潮间带，由于垂直分布，不同潮间带也有其优势种。潮间带优势种也可分为生物量优势种和丰度优势种，其评价意义和方法，与底栖生物优势种及其优势度指标相似。•生物量优势种不一定是丰度优势种。生态质量良好；环境可能开始恶化；环境可能已严重恶化。D．生产力指标组生产力指标组中作为各生态监测站共同监测的指标仅为叶绿素a指标。叶绿素a既代表浮游植物群落细胞总数量，又代表初级生产力。它和浮游植物细胞总数量及初级生产力一样，也有周期性的季节变化，但其含量年平均值大致分别在一定范围内波动，升高和降低均反映生态环境状况，特别是营养状况的变化。•仅仅利用生物生态因子作为评价指标，往往只能反映结果不能确定原因。因此，必须通过生物生态指标与其关系密切的非生物生态指标，甚至人类活动产生的各种压力指标，通过生态系统梯度分析，才能即反映结果又能反映产生该结果的原因。•因此，生态监测不同于狭义的生物监测，又不同于环境污染监测，它是对生态系统各因素的观测来掌握生态系统的变化及其原因的过程。7.1.3监测方案设计7.1.3.1站位布设监测站位应能覆盖所需的生态环境监测和评价范围。监测范围一般不少于200km2，每15km2应布设1～2个监测站位；除特殊需要（因地形、水深和监测目标所限制）外，所有监测站位应在监测海域内均匀布设，可采用网格式、断面或梅花式等布设方式，以便确定监测要素的分布趋势。监测站位一经确定，不应轻易更改，不同监测航次的监测站位应保持不变。7.1.3.2监测时间与频率（1）背景调查在正式开展生态环境监测以前，应进行海域生态环境的背景调查监测，以便掌握监测海域的生态环境现状与压力，确定常规生态环境监测指标体系及生态环境评价的背景值。•背景调查监测应在一个年度内完成，调查频率应不少于4次，分别在春、夏、秋、冬四季各开展一次调查监测。（2）监测时间和频率常规监测每年应进行2次，可选择在主要监测对象的生物成熟和非成熟期。7.1.4样品采集及保存用于生物残毒测试的生物样品的采集应与采集其它监测样品同时进行。所有样品经现场海水冲洗干净，活的生物样品在运往实验室途中应保持鲜活，已经死亡的样品应立即放入冰瓶内保存。测定所有污染物含量需100g双份鲜样，采集样品的数量应满足污染物分析的需要。样品运回实验室后，测量所有样品个体大小和体重，装入双层聚乙烯塑料袋内、扎口、标记，于-20°C冰柜中冷冻保存。冷冻后的生物样品在实验室内室温解冻，贝类取所有柔软组织，鱼类取肌肉组织。每种样品经匀浆机搅碎后分装于两只150ml洁净的广口瓶中，每份100g。匀浆后的样品于-20°C冰柜中冷冻保存。7.1.5评价技术与方法7.1.5.1评价方法应用生物质量指数法进行评价，即应用公式Pi＝Ci／Csi进行评价。评价生物质量的判别标准为：当Pi≤1.0时，生物质量符合标准；当Pi1.0时，生物质量超出标准。7.1.5.2富营养化评价（1）营养状态质量指数计算公式：NQI=CCOD/C/COD+CT-N/C/T-N+CT-P/C/T-P式中：CCOD、CT-N、CT-P分别为水体的化学耗氧量、总N、总P的测量浓度；C/COD、C/T-N、C/T-P分别为水体的化学耗氧量