DB21 T 3344-2020 辽宁省河流营养物基准制定技术.pdf
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1、 ICS 13.020.10 Z 50 DB21 辽 宁 省 地 方 标 准 DB21/T 3344 2020 辽宁省河流营养物基准制定技术指南 Technical guideline deriving for nutrient criteria of streams and rivers in Liaoning province 2020 - 11 - 30 发布 2020 - 12 - 30 实施 辽宁省市场监督管理局 发布 i 目 次 前 言 . ii 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 2 4 营养物基准制定技术流程 . 3 5 基准制定候选指标及选取 .
2、 3 6 数据收集与补充监测 . 6 7 基准推 导方法 . 6 8 基准值审核 . 10 9 基准值后续评估 . 11 附录 A( 资料 性 ) . 12 附录 B(资料性) . 13 附录 C(资料性) . 14 附录 D(资料性) . 15 附录 E(资料性) . 16 附录 F(资料性) . 17 附录 G(资料性) . 18 ii 前 言 本标准依据 GB/T 1.1 标准化工作导则 给出的规则起草。 本标准由辽宁省生态环境厅提出并归口。 本标准主要起草单位:辽宁石油化工大学环境与安全工程学院、上海应用技术大学 生态技术与工程 学院 。 本标准主要起草人:陈佳勃、李法云、王艳杰 本标
3、准为首次发布。 本标准发布实施后,任何单位和个人如 有问题和意见建议,均可以通过来电和来函等方式进行反馈, 我们将及时答复并认真处理,根据实际情况依法进行评估及复审。 归口管理部门通讯地址:辽宁省生态环境厅( 辽宁省沈阳市浑南区双园路 30 号),联系电话: 024- 62788591 标准起草单位通讯地址:辽宁省抚顺市望花区丹东路西段 1 号,联系电话: 18841310869 1 辽宁省河流营养物基准制定技术指南 1 范围 本标准规定了河流营养物基准制定技术的术语和定义、候选指标及选取、数据收集与补充监测、基 准推导方法、基准值审核和基准值后续评估等内容,本标准适用于辽宁省内河流营养物基准
4、制定。 2 规范性引用文件 下列文件中对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本 文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB 11893 水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法 GB 50179 河流流量测验规范 GB/T 11891 水质 凯氏氮的测定 GB/T 13200 水质 浊度的测定 GB/T 6920 水质 pH 值的测定 玻璃电极法 GB/T 7480 水质 硝酸盐氮的测定 酚二磺酸分光光度法 GB/T 7489 水质 溶解氧的测定 碘量法 GB/T 7493 水质 亚硝酸盐氮的测定 分光光度法 水质 总有机碳 (
5、TOC) 燃烧氧化 非分散红外吸收法 HJ 506 水质 溶解氧的测定 电化学探头法 HJ 535 水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法 HJ 536 水质 氨氮的测定 水杨酸分光光度法 HJ 636 水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法 HJ 84 水质 无机阴离子( F 、 Cl 、 NO2 、 Br 、 NO3 、 PO43 、 SO32 、 SO42 )的测定 离子色 谱法 HJ 897 水质 叶绿素 a 的测定 分光光度法 HJ/T 196 水质 凯氏氮的测定 气相分子吸收光谱法 HJ/T 197 水质 亚硝酸盐氮的测定 气相分子吸收光谱法 HJ/T 346 水质 硝酸盐
6、氮的测定 紫外分光光度法 HJ 494 水质 采样技术指导 2 HJ 493 水质采样 样品的保存和管理技术规定 HJ 710.7 生物多样性观测技术导则 内陆水域鱼类 HJ 710.8 生物多样性观测技术导则 淡水底栖大型无脊柱动物 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 营养物 nutrient 为维持有机体生命活动所必须的物质,是评价河流水质营养状态的重要指标。 3.2 营养物基准 nutrient criteria 属于生态学基准,是指对水体产生的生态效应不危及其功能或用途的营养物浓度或水平,可体现受 人类开发活动影响程度最小的地表水体富营养化情况,应体现区域特征差异和水
7、体类型。 3.3 候选变量 candidate variable 有助于评估或预测水体富营养化程度的可测量的变量指标,例如总氮、总磷和藻类生物量等。 3.4 参照状态 reference condition 未受人类活动影响或受人类活动影响非常小、在控制人类活动情况下可达到的最佳状态,是接近河 流生态系统的自然营养状态。 3.5 生态阈值 ecological threshold 依据生态系统中某一个或多个关键生态因子(营养物等)与生物之间的胁迫响应关系确定的河流生 态系统受损发生风险较低的生态临界条件。 3.6 参照河段 reference reach 3 河段生境(河床、堤岸和缓 冲带等)
8、和所在流域未受或极少受人类活动影响,水环境中营养物和藻 类生物量水平接近自然原始状态的河段,可作为区域河流生态系统自然生物完整性的参照。 4 营养物基准制定技术流程 技术流程见图 1。 图 1 河流营养物基准制定流程 5 基准制定候选指标及选取 4 候选指标包括基本变量和辅助性响应变量两大类。 5.1 基本变量 包括营养物等基本原因变量和着生 /浮游藻类生物量、浊度和透明度等响应变量。 5.1.1 氮 水体中总氮( TN)主要包括所有溶解性无机氮、颗粒态和溶解性有机态组分,分析方法采用 HJ636, 单位为 mg/L;溶解性无机氮( DIN)包括硝酸盐氮( NO3N)、亚硝酸盐氮( NO2N)
9、、氨氮( NH3 N); DIN、 NO3N(分析方法采用 GB/T 7480、 HJ 84 或 HJ/T 346,下同)、 NO2N( HJ 84、 HJ/T 197 或 GB/T 7493)、 NH3N( HJ 535 或 HJ 536)和总凯氏氮( TKN, HJ/T 196 或 GB/T 11891)可作 为可选指标。 5.1.2 磷 水体中 TP包括所有 溶解性无机磷 、 颗粒态磷和溶解性有机磷 ,分析方法采用 GB 11893,单位为 g/L 或 mg/L,溶解性正磷酸盐( SRP)和溶解性总磷酸盐( TSP)可作为可选指标。 5.1.3 土地利用 流域土地利用情况在河流参照河段选
10、取和营养状态早期预警方面有重要指导意义。可通过收集区域 近年土地利用类型图或解译航空、航天遥感影像获取,应用地理信息系统( ArcGIS)软件水文分析功 能进行流域划分,生成矢量图并进一步计算各子流域土地利用类型百分比。 5.1.4 藻类生物量(叶绿素 a) 叶绿素 a( Chl a)是估算藻类生物量及水体初级生产力的一个重要指标,是水体富营养化相关问题 最重要的生物响应变量,包括悬浮和着生 藻类 Chl a,单位分别为 g/L和 mg/m2, 水质 Chl a 的分析方法 采用 HJ 897。 5.1.5 浊度 表示水对光的吸收和散射程度,一般是由水中泥沙、粘土、浮游生物、微细的有机物 与
11、无机物和可 溶的有色有机化合物等悬浮物质造成的,分析方法采用 GB13200,单位为 NTUs。 5.1.6 透明度 可作为河流藻类爆发的预测指标。透明度需现场测定,分析方法采用塞式盘法,单位为 cm。 5.1.7 流速 对河流着生 /悬浮藻类、底栖动物等水生生物生长有影响。流速通常用横断面平均流速表示,测定 5 方法采用 GB50179,单位为 m/s。 5.1.8 流量 影响河流营养物的浓度与分布,测量方法采用 GB 50179,单位为 m3/s。 5.2 辅助性响应变量 辅助性响应变量包括河流的物理、化学和生物学参数。 5.2.1 溶解氧 属敏感型反应变量,可作为水体营养状态变化的指示指
12、标。分析方法采用 GB7489 或 HJ 506,单位 为 mg/L。 5.2.2 pH 值 是水化学中常用的监测指标,藻类生物量高于有害水平的水体通常会在 pH 值上产生较大的日变化, 该指标需现场测定,分析方法采 用 GB 6920。 5.2.3 电导率 对盐度变化 非常敏感,可作为水体营养状态变化指示指标,不适用于含碳酸钙或溶解盐浓度高的区 域。分析方法为电导率仪法,现场测定为宜,标准单位为 S/m,一般实际使用单位为 S/cm。 5.2.4 可溶性有机碳 水中可溶性有机碳可影响河流的藻类生长繁殖,可溶性有机碳是水化学指标,水样过 0.45m微孔 滤膜,分析方法采用 HJ 501,单位为
13、 mg/L。 5.2.5 着生藻类无灰分干重 无灰分干重( AFDM)是测量包括细菌、真菌、小型动物类群和碎屑等有机物质生物量的方法,经 干燥和有机物煅烧成灰之后,测量样品质量上的变化,单位为 mg/m2。 5.2.6 碱性磷酸酶活性 碱性磷酸酶是藻类对磷限制响应过程中产生的一种酶,碱性磷酸酶的浓度可用来评估水体磷限制的 程度。 5.2.7 河床着生藻类覆盖度 河床着生藻类覆盖度( %)是表征藻类生长的重要指示指标,可评价河流(河床基质为砂砾和鹅卵 石)中藻类繁殖强度和河流美观程度。 6 5.2.8 水生生物群落特征指数 水生生物群落特征指数可提供较为可靠的河流营养状态指示。测定河流着生藻类、
14、底栖大型无脊椎 动物及鱼类等水生生物物种组成,计算水生生物群落特征指数,包括物种丰度、香浓多样性指数、均匀 度指数等。 部分 水生生物 群落特征 指标及 指数计算方法见附录 A、 B 和 C。 5.2.9 水温 水温可以影响水体中藻类等水生生物的生长繁殖,指标需要现场测定,单位为 。 5.3 指标选取 ( 1)总氮、总磷、藻类生物量、透明度和浊度为首选指标 ,其它为参选指标; ( 2)优先选取有国家标准分析方法的候选指标; ( 3)尽量增加响应变量指标(包括指示生物种类),使制定的营养物基准值具有更广泛的适用性。 6 数据收集与补充监测 6.1 监测点要求 河流水质监测点应分布相对均匀且具有代
15、表性,生物指标采样点尽可能与水化学监测点相一致,以 利于时空同步采样。 6.2 采样频率要求 根据地区河流特征、可用数据质量和数量及对待分析指标时间多变性的估计来确定最佳的采样频率, 若条件限制采样频率和 /或分析指标数,则应考虑保持更长的监测时段。 6.3 采样方法要求 水质采样按 HJ 494 和水和废水监测分析方法执行。河流底栖大型无脊椎动物、鱼类及着生硅 藻调查方法分别采用 HJ 710.8、 HJ 710.7 和河流生态调查技术方法,水生态调查记录表见附录 D、 E、 F 和 G。 6.4 数据质量要求 样品采集、运输、保存和分析等过程应采用国家统一的标准方法且具有一致性,没有国家标
16、准方法 的应采用行业内公认的广泛使用的方法;若使用不同方法获得的某一变量指标数据,应保证不同方法获 得的数据具有可比性。 7 基准推导方法 主要分为化学方法、生物学方法和公开资料法三大类方法,方法与适用条件详见表 1。 7 表 1 河流营养物基准主要推导方法 分类 主要方法 适用条件 化学方法 参照河段专业判断法 该方法在区域内特定河流类别有参照河段时采用。 参照河段频率分布法 该方法优先考虑,适用条件同上。 河流群体分布二分法 特别是在区域特定类别河流缺少参照河段时采用。 河流群体分布三分法 在基准制定方面希望拥有更大的灵活性时采用 。 Y截距法 特别是在区域特定类别河流缺少参照河段时采用。
17、 生物学方法 线性回归分析法 响应变量有限值和响应变量与营养物浓度之间的关系可用线性关系描述时使用。 分类回归树模型法 响应变量(例如河流底栖大型无脊椎动物等水生生物群落特征指数)没 有限值且响应变量指标与营养物指标显著相关时 (p 0.01; 0.41 r 120 分,且栖息地质量评价中的人类干扰强度为最小,河 岸带土地利用无耕作土壤。栖息地质量综合评估指数计算参照河流栖息地调查评价表(附录 G),根据 质量状况优劣程度将指标分成 4 个级别,分值是通过目测评分的方法获取,每个指标 20 分, 4 个级别 的分值范围为: 20 16(好)、 15 11(较好)、 10 6(一般)、 5 1(
18、差),采取累计求和的方式 计算栖息地综合指数, 10 项指标总和的满分为 200 分。 ( 2)上游基本无农作物和村庄,无林木采伐。 ( 3)样点周围人为干扰较少,流域内没有明显的点 源污染。 该方法在区域内特定河流类别有参照河段时采用。 7.1.2 参照河段频率分布法 ( 1)数据预处理 参照河段选取方法同上,甄别选取的参照河段 各 指标数据的异常值和极端值, 对各指标数据 进行正 态分布检验,对不符合正态分布的指标数据进行对数转化,以提高数据的正态性。 8 ( 2)基准值估算 将数据进行频率分布分析并按水质从高到低的顺序排列,选择 75%点位值(根据观测值的实际分 布情况确定合适点位)作为
19、参照状态(图 2)。 该方法优先考虑,适用条件同 7.1.2。 7.1.3 河流群体分布二分法 收集区域内特定河流类别所有河流(包括参照和非参照河段)数据,数据处理方法同 7.1.2,按水 质从高到低的顺序排列,选取候选指标数据频率分布的 5 25%点位值(根据区域内特定类别河流营养 物的分布情况和参照河段的数量确定合适点位)作为区域内相应类别河流营养物的参照状态(图 2)。 图 2 两种频率分布法确定河流候选指标(营养物和 Chl-a 等 )参照状态 该方法特别是在区域特定类别河流缺少参照河段时采用。 7.1.4 河流群体分布三分法 收集区域特定类别河流所有(包括参照和非参照河段)数据,数据
20、处理方法同 7.1.2, 按水质从高 到低的顺序排列,将系统分成参照河段、质量可接受河段和受损河段 , 其中质量可接受河段水质满足其 指定用途且不会导致下游水质恶化。 在基准制定方面希望拥有更大的灵活性时采用。 7.1.5 Y 截距法 建立人类活动影响(土地利用类型百分比、人口密度和畜禽废弃物排放当量密度等)和水体营养物 浓度之间的线性回归模型, Y 轴截距为估算的区域河流营养物的参照状态,线性回归模型公式如方程式 ( 1)。 = 0 + n1 = i ( 1) 因变量 y 是入河营养物浓度的对数; 独立变量 xi 是人类活动因素等,包括土地利用类型(农业用地和建设用地等)百分比、人口密度和
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