中國(guó)底棲動(dòng)物水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)指數(shù)和水質(zhì)等級(jí)構(gòu)建

張汲偉，蔡 琨，于海燕，姜永偉，李旭文，周勝利，謝志才，王業(yè)耀，金小偉，王備新

1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，水生昆蟲(chóng)與溪流生態(tài)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210095 2.江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 南京 210036 3.浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，浙江 杭州 310012 4.遼寧省環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)中心，遼寧 沈陽(yáng) 120031 5.中國(guó)科學(xué)院武漢水生生物研究所，湖北 武漢 430072 6.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，國(guó)家環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)是水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量管理的重要內(nèi)容，是水質(zhì)管理從單純的化學(xué)指標(biāo)向水生態(tài)指標(biāo)轉(zhuǎn)變的重要體現(xiàn)，是表征水生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“魚(yú)翔淺底”健康目標(biāo)的直接指標(biāo)[1-2]。底棲動(dòng)物是水生態(tài)系統(tǒng)中的主要功能類群之一，與魚(yú)類、浮游生物和水生植物等相比，具有分布廣泛、種類多、水質(zhì)敏感性高以及移動(dòng)能力較弱、較易采集和鑒定等特點(diǎn)[3-4]，因此從1909年以來(lái)底棲動(dòng)物一直是水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)的重要指標(biāo)生物[5-6]。建立在底棲動(dòng)物基礎(chǔ)上的生物監(jiān)測(cè)技術(shù)方法體系及生物指數(shù)，一直是美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、新西蘭、南非、韓國(guó)等進(jìn)行水生態(tài)質(zhì)量管理的重要依據(jù)[7]。在眾多的水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)指數(shù)中，基于生物對(duì)污染敏感性的指數(shù)因具有水質(zhì)指示性好、計(jì)算方法簡(jiǎn)單、結(jié)果易理解等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用[8]。1976、1983年英國(guó)分別建立了基于底棲動(dòng)物科級(jí)分類單元水質(zhì)敏感性分值的Biological Monitoring Working Party(BMWP)[9-10]和分類單元平均分值A(chǔ)verage Score Per Taxon(ASPT)[11]評(píng)價(jià)方法體系和標(biāo)準(zhǔn)。分值大小(1～10分)代表了底棲動(dòng)物對(duì)水質(zhì)污染敏感性的差異，越敏感的生物分值越高，越耐污的生物分值越低。BMWP值是直接累加樣點(diǎn)所有科的分值，ASPT是BMWP值除以樣點(diǎn)科數(shù)后的均值[12-13]，ASPT既考慮了樣點(diǎn)群落的物種多樣性，又考慮了物種的敏感性。參照英國(guó)BMWP-ASPT評(píng)價(jià)方法，南非建立了South African Scoring System(SASS)[14]，澳大利亞建立了Stream Invertebrate Grade Number-Average Level Score(SIGNAL)[15]，新西蘭建立了Macroinvertebrate Community Index(MCI)[16]。

近年來(lái)，中國(guó)越來(lái)越重視水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)在水生態(tài)環(huán)境管理中的作用，建立科學(xué)合理且實(shí)踐性強(qiáng)的生物指數(shù)及水質(zhì)評(píng)價(jià)體系是切實(shí)發(fā)揮水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)重要作用的關(guān)鍵技術(shù)。中國(guó)早在20世紀(jì)80年代就開(kāi)始嘗試性地直接應(yīng)用BMWP-ASPT方法監(jiān)測(cè)水質(zhì)。考慮到BMWP方法對(duì)底棲動(dòng)物鑒定水平的要求僅為科，鑒定容易且準(zhǔn)確性高，以及科級(jí)分類單元空間分布上的廣泛性，BMWP的應(yīng)用可能有利于監(jiān)測(cè)結(jié)果在不同流域間進(jìn)行相互比較。2017年中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站也建議將BMWP作為全國(guó)水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)的推薦指數(shù)，并在7個(gè)省份開(kāi)展了相關(guān)試點(diǎn)工作。但是目前中國(guó)的BMWP值計(jì)算仍是依照英國(guó)的底棲動(dòng)物科級(jí)記分表來(lái)進(jìn)行，而中國(guó)與英國(guó)的動(dòng)物地理區(qū)系組成存在很大差異，相當(dāng)一部分在中國(guó)廣泛分布的底棲動(dòng)物科級(jí)分類單元在英國(guó)并沒(méi)有分布而無(wú)法查詢到分值，導(dǎo)致計(jì)算得到的BMWP值并不能夠很真實(shí)地反映水質(zhì)狀況，因此建設(shè)中國(guó)的底棲動(dòng)物科級(jí)分類單元分值表，并在此基礎(chǔ)上建立適合中國(guó)不同流域、不同水體類型的底棲動(dòng)物生物指數(shù)就顯得尤為迫切和重要。該研究的目的就是建設(shè)符合中國(guó)底棲動(dòng)物區(qū)系組成特點(diǎn)的底棲動(dòng)物科級(jí)分類單元分值表，并在此基礎(chǔ)上建立適合中國(guó)的底棲動(dòng)物分值指數(shù)(Chinese Macroinvertebrate Score Index,CMSI)和底棲動(dòng)物平均分值指數(shù)(Average Chinese Macroinvertebrate Score Index,ACMSI)及水質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)體系，為中國(guó)水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)和管理提供技術(shù)支撐。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域

研究區(qū)域包括浙江、江蘇、遼寧、江西和湖南等省，如圖1所示。其中溪流采樣點(diǎn)共485個(gè)，包括浙江省錢塘江流域和浙江省苕溪流域；河流湖泊采樣點(diǎn)共計(jì)354個(gè)，包括江蘇省181個(gè)河流采樣點(diǎn)和30個(gè)太湖采樣點(diǎn)，遼寧省遼河流域2個(gè)季度共65個(gè)采樣點(diǎn)，江西省鄱陽(yáng)湖31個(gè)采樣點(diǎn)和湖南省洞庭湖47個(gè)采樣點(diǎn)。

1.2 樣品采集與測(cè)定

1.2.1 水環(huán)境因子

現(xiàn)場(chǎng)使用便攜式水質(zhì)參數(shù)儀(YSI 6600)測(cè)定水溫、pH、電導(dǎo)率和溶解氧。野外采集500 mL水樣避光冷藏保存后運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水質(zhì)化學(xué)分析，分析方法主要參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第四版)》進(jìn)行。水質(zhì)分析時(shí)，堿性過(guò)硫酸鉀消解-紫外分光光度法測(cè)定總氮，硫酸鉀消解-鉬酸銨分光光度法測(cè)定總磷，納氏試劑分光光度法測(cè)定硝酸鹽，高錳酸鉀法測(cè)定化學(xué)需氧量[17]。

注：底圖源自國(guó)家測(cè)繪地理信息局網(wǎng)站(http://map.sbsm.gov.cn/mcp/index.asp)下載的1∶4 000政區(qū)版中華人民共和國(guó)底圖,審圖號(hào)為GS(2008)1 304號(hào)，下載日期為2011-12-13。圖1 研究區(qū)域采樣點(diǎn)圖Fig.1 The sample sites in the study areas

1.2.2 底棲動(dòng)物采集與鑒定

在可涉水的溪流、河流沿岸帶利用直徑為30 cm、孔徑為0.425 mm尼龍紗D型網(wǎng)采集底棲動(dòng)物。在100 m長(zhǎng)河段內(nèi)，采集15～20個(gè)面積為0.12 m2的D形網(wǎng)樣，合計(jì)采樣面積約為1.8～2.4 m2。按照不同生境條件(急流、緩流、不同水深、不同底質(zhì)組成、水生植被等)出現(xiàn)的比例合理分配15～20個(gè)D形網(wǎng)樣。不可涉水的河流與湖泊，采用彼得遜采泥器(有效采集面積為1/16 m2)進(jìn)行樣本采集。以采樣點(diǎn)為中心，在長(zhǎng)度約30 m的采樣斷面內(nèi)選擇不同生境類型，每個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行3次有效采樣(由于存在石塊、樹(shù)枝等雜物，采泥器無(wú)法有效合攏而出現(xiàn)泥樣灑漏時(shí)，必須重新采樣)。所采集的底棲樣品首先用孔徑為500 μm的分樣篩篩選洗凈，去除石塊和枯枝落葉后放入封口袋，并加入75%酒精或4%福爾馬林液保存。樣品帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行挑揀、計(jì)數(shù)和鑒定，所有生物個(gè)體均盡量鑒定到最低分類單元，通常為屬級(jí)[18-19]。鑒于研究需要的分類水平為科級(jí)，因此將同一科下面所有屬、種數(shù)據(jù)合并，構(gòu)建符合研究需要的數(shù)據(jù)集。

1.3 指數(shù)計(jì)算

首先參照英國(guó)已建立的底棲動(dòng)物科級(jí)分類單元分值，結(jié)合秦春燕等[20]、趙瑞等[21]、刑樹(shù)威等[22]建立的長(zhǎng)三角和遼河流域底棲動(dòng)物耐污值，以及同一門中科級(jí)分類單元間的親緣關(guān)系(通常親緣關(guān)系越近，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性越相同)，構(gòu)建了159個(gè)底棲動(dòng)物科級(jí)分類單元分值表(附錄A)。

其次參照BMWP和ASPT計(jì)算公式計(jì)算各樣點(diǎn)的CMSI和ACMSI，具體計(jì)算公式見(jiàn)式(1)和式(2)：

(1)

式中:mi表示某采樣點(diǎn)樣品中大型底棲動(dòng)物第i物種基于科級(jí)分類階元的敏感值；s表示某采樣點(diǎn)樣品中大型底棲動(dòng)物種類數(shù)。

ACMSI=CMSI/n

(2)

式中:CMSI表示某采樣點(diǎn)樣品中大型底棲動(dòng)物的總記分值；n表示該采樣點(diǎn)總的科級(jí)分類單元數(shù)。

1.4 CMSI-ACMSI評(píng)價(jià)體系

考慮可涉水水體(如溪流)和不可涉水水體(如湖泊、水庫(kù)和長(zhǎng)江等大型河流)的底棲動(dòng)物的區(qū)系組成間有明顯差異，初步分析也表明溪流的CMSI值顯著高于河流和湖泊，而河流與湖泊的CMSI值之間沒(méi)有明顯差異，于是分別采用溪流數(shù)據(jù)、河流湖泊數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建2個(gè)底棲動(dòng)物指數(shù)，即可涉水溪流底棲動(dòng)物生物指數(shù)(Stream Chinses Macroinvertebrate Score Index,S-CMSI)和不可涉水的河流湖泊底棲動(dòng)物生物指數(shù)(River & Lake Chinese Macroinvertebrate Score Index,RL-CMSI)。

參考STODDARD等[23]建議，即如何在不同干擾程度下建立參照條件，對(duì)于可涉水的溪流樣點(diǎn)，考慮到一部分樣點(diǎn)受人類活動(dòng)的干擾極小，因此直接采用最小干擾樣點(diǎn)法來(lái)建立，即直接以現(xiàn)有樣點(diǎn)的95th分位數(shù)值作為最佳值，然后對(duì)低于此值的分布范圍進(jìn)行五等分，第一至第四等分對(duì)應(yīng)于4個(gè)水質(zhì)級(jí)別即重污染、中污染、輕污染和良好水質(zhì)類別，大于第四等分的則為優(yōu)秀水質(zhì)。對(duì)不可涉水的河流和湖泊樣點(diǎn)，由于樣點(diǎn)普遍受干擾較重，現(xiàn)有樣點(diǎn)的95th分位數(shù)值并不是真正意義上的受干擾最小樣點(diǎn)所代表的值，只能看作是在現(xiàn)有環(huán)境條件下能達(dá)到的一個(gè)最好值，因此以95th分位數(shù)值作為參考，高于此值對(duì)應(yīng)為優(yōu)秀水質(zhì)類別，并對(duì)低于此值的分布范圍進(jìn)行四等分，對(duì)應(yīng)于良好至重污染水質(zhì)類別。

為獲得合理的95th分位數(shù)值，采用隨機(jī)抽樣的方法進(jìn)行確定。對(duì)于溪流樣點(diǎn)，隨機(jī)抽取2/3的樣點(diǎn)數(shù)，計(jì)算其95th分位數(shù)，然后再重復(fù)抽樣1 000次，計(jì)算1 000次的平均值作為最終的95th分位數(shù)值，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差。采用同樣的方法，計(jì)算河流湖泊水體樣點(diǎn)的95th分位數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)差。

1.5 CMSI-ACMSI與環(huán)境變量的關(guān)系

使用Pearson相關(guān)分析探究CMSI-ACMSI與環(huán)境變量的相關(guān)性，比較不同水環(huán)境變量在不同水體中(溪流和河流湖泊)對(duì)CMSI-ACMSI的相對(duì)重要程度。

基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)分析及CMSI-ACMSI的計(jì)算在Excel中進(jìn)行，其他統(tǒng)計(jì)分析均通過(guò)R 3.4.0(http://www.r-project.org/)進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落結(jié)構(gòu)

研究在溪流組共監(jiān)測(cè)到23目116科。其中水生昆蟲(chóng)94科，占總數(shù)的81.0%；軟體動(dòng)物12科，約占10.3%；環(huán)節(jié)動(dòng)物5科，約占4.3%；軟甲動(dòng)物4科，約占3.4%；扁形動(dòng)物門1科，約占0.9%。其中寡毛綱、雙翅目、蜉蝣目個(gè)體數(shù)比例最高，分別占總個(gè)體數(shù)的52.1%、20.5%和14.8%。在河流湖泊組共監(jiān)測(cè)到21目54科。其中水生昆蟲(chóng)31科，占總數(shù)的57.4%；軟體動(dòng)物11科，約占20.4%；環(huán)節(jié)動(dòng)物5科，約占9.3%；軟甲動(dòng)物7科，約占13.0%(圖2)。其中雙翅目、寡毛綱、中腹足目個(gè)體數(shù)比例最高，分別占總個(gè)體數(shù)的19.8%、18.5%和16.5%。總體來(lái)看，河流湖泊底棲動(dòng)物科級(jí)數(shù)只占溪流底棲動(dòng)物科級(jí)數(shù)的46.6%，溪流水生昆蟲(chóng)多樣性遠(yuǎn)高于河流湖泊，其他門類科級(jí)數(shù)基本持平。

圖2 溪流和河流湖泊底棲動(dòng)物科級(jí)數(shù)Fig.2 The number of families of macroinvertebrates in streams, rivers and lakes

2.2 CMSI-ACMSI水質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)

2.2.1 溪流與河流湖泊的CMSI-ACMSI

溪流的S-CMSI與AS-CMSI值均顯著高于河流湖泊(t-test,P<0.001)，見(jiàn)圖3。溪流的S-CMSI平均值為126，AS-CMSI平均值為6.36，而河流湖泊的RL-CMSI平均值為18，ARL-CMSI平均值為4.39 (表1)。溪流S-CMSI與AS-CMSI的最大值均高于河流湖泊。

圖3 溪流和河流湖泊CMSI-ACMSIFig.3 CMSI-ACMSI scores of streams, rivers and lakes

項(xiàng)目CMSIACMSI平均值±標(biāo)準(zhǔn)差范圍平均值±標(biāo)準(zhǔn)差范圍溪流126±62.381～2676.36±1.461.00～8.67河流湖泊18±14.201～924.39±1.391.00～8.00江蘇河流21±14.741～883.92±1.141.00～6.00遼寧河流19±17.921～924.39±1.401.00～8.00太湖15±6.134～294.53±0.892.00～7.00鄱陽(yáng)湖13±7.763～315.45±1.103.00～7.50洞庭湖12±8.151～345.40±1.731.00～8.00

注：溪流采樣點(diǎn)全部來(lái)自浙江省。

2.2.2 CMSI-ACMSI水質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)

根據(jù)所得到的CMSI-ACMSI，分別計(jì)算溪流與河流湖泊的CMSI-ACMSI記分系統(tǒng)等級(jí)。結(jié)果如表2所示。

表2 CMSI和ACMSI水質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)Table 2 Boundaries of CMSI-ACMSI for water quality classification

溪流的S-CMSI第1等級(jí)的平均值為181(標(biāo)準(zhǔn)差為2.94)，AS-CMSI第1等級(jí)的平均值為6.34(標(biāo)準(zhǔn)差為0.04)，而河流湖泊的RL-CMSI第1等級(jí)的平均值為43(標(biāo)準(zhǔn)差為2.63)，ARL-CMSI第1等級(jí)的平均值為6.57(標(biāo)準(zhǔn)差為0.16)。從表2中可以看出，S-CMSI等級(jí)明顯高于RL-CMSI，而AS-CMSI等級(jí)略低于ARL-CMSI。

2.3 CMSI-ACMSI與環(huán)境變量的關(guān)系

CMSI和ACMSI與環(huán)境變量的關(guān)系如表3所示。

表3 CMSI和ACMSI與環(huán)境變量Pearson相關(guān)分析Table 3 Coefficients of Pearson’s correlation between the CMSI-ACMSI and environmental variables

注：“*”表示P<0.05, “**”表示P<0.01。

溪流S-CMSI與總氮(r=-0.371,P<0.01)、總磷(r=-0.402,P<0.01)、電導(dǎo)率(r=-0.326,P<0.01)、溶解氧(r=0.335,P<0.01)和高錳酸鹽指數(shù)(r=0.457,P<0.01)存在較高的相關(guān)性；溪流AS-CMSI與總氮(r=-0.431,P<0.01)、總磷(r=-0.464,P<0.01)、電導(dǎo)率(r=-0.263,P<0.01)、高錳酸鹽指數(shù)(r=-0.586,P<0.01)存在較高的相關(guān)性；河流湖泊ARL-CMSI與總氮(r=-0.361,P<0.01)、電導(dǎo)率(r=0.289,P<0.01)、pH(r=0.311,P<0.01)、溶解氧(r=0.312,P<0.01)、高錳酸鹽指數(shù)(r=-0.257,P<0.01)存在較高相關(guān)性，但是RL-CMSI僅與溶解氧(r=-0.232,P<0.01)存在一定的相關(guān)性。

3 討論

底棲動(dòng)物是當(dāng)前世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的水質(zhì)監(jiān)測(cè)指示生物。中國(guó)幅員遼闊，水體類型眾多，底棲動(dòng)物多樣性十分豐富，表明在全國(guó)范圍內(nèi)推廣開(kāi)展底棲動(dòng)物水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)是可行的[1]。在這一過(guò)程中，選擇合適的生物指數(shù),建立規(guī)范化的野外采樣和實(shí)驗(yàn)室技術(shù)規(guī)程是關(guān)鍵。在眾多指數(shù)中，基于底棲動(dòng)物對(duì)水污染的敏感性(或稱耐污能力)建立的生物指數(shù)的生命力最強(qiáng)[3,5-7,10-15]。如何科學(xué)并準(zhǔn)確地計(jì)算出底棲動(dòng)物對(duì)水污染的敏感性一直是生態(tài)學(xué)研究的難點(diǎn)，因?yàn)橐环矫嫔镞m應(yīng)環(huán)境脅迫的策略多樣化，另一方面生物可以忍耐的環(huán)境脅迫梯度是一個(gè)范圍(如生態(tài)位寬度)，因此用一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)值來(lái)表示物種對(duì)污染的敏感性只能是一個(gè)相對(duì)值，但這個(gè)相對(duì)值是可以體現(xiàn)不同物種、不同屬、不同科間甚至更高的分類單元間(如環(huán)節(jié)動(dòng)物門的寡毛綱和多毛綱之間)對(duì)水污染敏感性的差異[13]。早期的水生生物學(xué)家清楚地認(rèn)識(shí)到了這種差異，并對(duì)不同的底棲動(dòng)物科級(jí)分類單元進(jìn)行水污染敏感性賦值即經(jīng)驗(yàn)值，并應(yīng)用于水質(zhì)生物評(píng)價(jià)實(shí)踐[5-6]。筆者研究建立的中國(guó)底棲動(dòng)物159個(gè)科級(jí)分類單元分值，基本上涵蓋了中國(guó)常見(jiàn)的底棲動(dòng)物科級(jí)分類單元，可以為中國(guó)不同流域水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但是限于數(shù)據(jù)的數(shù)量和來(lái)源的局限性，部分科的分值在未來(lái)隨著數(shù)據(jù)的積累需要進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整。

生物指數(shù)應(yīng)用于水環(huán)境管理實(shí)踐的前提是建立了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是目前世界上最常見(jiàn)的方法之一[9]。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量越多，覆蓋的環(huán)境梯度越全面，統(tǒng)計(jì)學(xué)方法建立的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)就越符合真實(shí)狀況。研究中485個(gè)溪流數(shù)據(jù)和385個(gè)河流湖泊數(shù)據(jù)均高于國(guó)內(nèi)同類研究，所得的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可能也更符合實(shí)際，但最終結(jié)論需要在后續(xù)的實(shí)踐中驗(yàn)證。另外，研究中采用重復(fù)抽樣的方法來(lái)估算生物指數(shù)的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)，可以提高所建立的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的合理性，以及估算樣本變化導(dǎo)致的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)的不確定性或變異即標(biāo)準(zhǔn)差。如溪流的S-CMSI第1等級(jí)的平均值為181，標(biāo)準(zhǔn)差為2.94，表明當(dāng)分值在178～181之間，水質(zhì)級(jí)別的判斷需要謹(jǐn)慎，其他水質(zhì)級(jí)別和指數(shù)在實(shí)踐過(guò)程中，建議也同樣考慮標(biāo)準(zhǔn)差的作用。

廣義的水質(zhì)監(jiān)測(cè)包括水質(zhì)理化監(jiān)測(cè)和生物監(jiān)測(cè)2個(gè)方面[12]。在水質(zhì)理化監(jiān)測(cè)過(guò)程中，通常要監(jiān)測(cè)多個(gè)指標(biāo)一樣，水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)也同樣需要監(jiān)測(cè)多個(gè)生物指標(biāo)(指數(shù))才能更準(zhǔn)確地描述水體的生物學(xué)質(zhì)量。研究所提出的CMSI和ACMSI是現(xiàn)行水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)指數(shù)中最基礎(chǔ)的2個(gè)指數(shù)，與其他生物指數(shù)(如完整性指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù))等相比，CMSI具有鑒定過(guò)程容易、準(zhǔn)確率高、可比性強(qiáng)和指示性好等優(yōu)點(diǎn)[7]，可以在一定程度上彌補(bǔ)現(xiàn)階段中國(guó)底棲動(dòng)物水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)實(shí)踐中面臨的由于專業(yè)人才缺乏、鑒定資料分散等帶來(lái)的評(píng)價(jià)結(jié)果的不確定性等問(wèn)題。另外，科級(jí)分類單元在中國(guó)的分布范圍通常要顯著廣于屬級(jí)分類單元和物種，因此實(shí)踐過(guò)程中的區(qū)域限制性可能要更小。然而由于科畢竟是一個(gè)分類水平較高的階元，科級(jí)單元分值是一個(gè)折中后的指示值，由此計(jì)算得的分值指數(shù)還需要結(jié)合其他指數(shù)才能更全面地反映水質(zhì)，尋找更科學(xué)、更準(zhǔn)確的生物指數(shù)將是今后中國(guó)水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)研究的重要內(nèi)容。

生物指數(shù)與水污染因子間的響應(yīng)關(guān)系是衡量生物指數(shù)是否可應(yīng)用于實(shí)踐的關(guān)鍵，研究建立的S-CMSI和AS-CMSI與總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)等多個(gè)污染因子間存在著顯著的相關(guān)性，說(shuō)明該指數(shù)可以對(duì)水質(zhì)變化做出可預(yù)見(jiàn)的響應(yīng)。河流湖泊的RL-CMSI僅與溶解氧有顯著相關(guān)性，與總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)間無(wú)顯著的相關(guān)性。與之相反，ARL-CMSI則與總氮、高錳酸鹽指數(shù)間均存在顯著相關(guān)性。推測(cè)這可能與調(diào)查的河流湖泊底棲動(dòng)物科級(jí)多樣性比較低、個(gè)體數(shù)量小、采集面積不充分和采樣難度大有一定關(guān)系，因?yàn)檫@些因素可能會(huì)導(dǎo)致CMSI較易受到采樣過(guò)程的影響，而當(dāng)使用ACMSI時(shí)，可在一定程度上降低采樣過(guò)程帶來(lái)的影響，然而更深入的原因目前還不清楚。另外，受湖泊樣本數(shù)量的影響，研究是將河流湖泊合在一起來(lái)構(gòu)建評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)隨著湖泊、河流研究數(shù)據(jù)的增多，河流和湖泊各自單獨(dú)建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是可能的。

4 結(jié)論

1)擴(kuò)充和修訂了中國(guó)已有的底棲動(dòng)物科級(jí)分類單元的水質(zhì)敏感性分值打分表，達(dá)到159個(gè)底棲動(dòng)物科級(jí)分類單元，基本可以滿足中國(guó)底棲動(dòng)物水質(zhì)生物評(píng)價(jià)的需求。

2)溪流與河流湖泊的CMSI和ACMSI值之間存在顯著差異，溪流、河流湖泊分別建立CMSI和ACMSI是合理和可行的。河流湖泊選擇科級(jí)分類單元平均分值即ARL-CMSI比RL-CMSI更合理。

3)底棲動(dòng)物水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)指數(shù)CMSI和ACMSI與主要水環(huán)境因子總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)和溶解氧之間存在顯著的Pearson相關(guān)，說(shuō)明上述2個(gè)指數(shù)可以在一定程度上反映水環(huán)境質(zhì)量的變化。