永定河底栖动物生物完整性指数构建与健康评价

构建大型底栖动物生物完整性指数是河流健康评价与河流修复的重要步骤.根据2017年4月永定河流域23个采样点的大型底栖动物生物监测数据,基于监测点水质状况与栖息地质量综合评估指数得分,选择潮白河水系大型底栖动物类群相似且人为干扰较小的5个监测点作为参照区域,构建永定河B-IBI（大型底栖动物生物完整性指数）.通过对大型底栖动物33个生物参数的分布范围检验、判别能力分析和Spearman相关性检验,最终确定永定河B-IBI由总分类单元数、蜉蝣目（E）-襀翅目（P）-毛翅目（T）个体相对丰度、优势分类单元个体相对丰度、摇蚊科个体相对丰度、敏感类群分类单元数、科级耐污指数（family biotic index,FBI值）等6个核心参数构成.采用生物完整性研究中常用的比值法和三分法构建的B-IBI评价得分体系.结果表明,两种方法计算出的B-IBI均具有较高的判别能力,均能较好地判别参照水体和受损水体的健康状况,二者具有较高的相关性和一致性（R>0.90）.永定河河流健康评价结果表明,洋河、桑干河和永定河干流监测点B-IBI平均得分分别为1.97、1.86和1.78,妫水河B-IBI平均值为2.48,23个采样点中有16个处于较差状态,7个处于一般状态.相关性分析表明,B-IBI指数与栖息地质量综合评估指数得分、ρ（DO）呈显著正相关,与ρ（NH₄+）、浊度、电导率呈显著负相关,表明B-IBI指数对于栖息地人为干扰和水质污染均具有较强的指示作用.研究显示,永定河大型底栖动物生物完整性基本丧失,全流域底栖动物群落呈现全面退化趋势,识别影响大型底栖动物群落的关键要素、恢复永定河河流生态系统结构和功能研究亟待开展.      

基于底栖动物群落特征的再生水回用河道环境质量评价

为更加全面地分析污水处理厂再生水回用于城市河道的生态安全性并评价其生境状态,该研究在宁波市某再生水回用河道的生态修复段进行了水质监测和底栖动物采样调查,通过计算Wright指数和综合水质标识指数对研究河段水质状况进行了分级评价.结果表明,再生水输入河道生态修复段后,河道常规水质指标稳定达到水环境功能区目标,Wright...     

污水厂再生水回用于城市内河的生态修复效果及安全性评价

为降低污水厂再生水回用于城市景观水体时可能出现的生态环境风险,以宁波市某污水厂再生水回用于河道的生态修复段为研究对象,采用生态集成技术对再生水进行净化及自然修复,研究其对再生水常规水质指标、水体综合生物毒性及河道底栖动物群落特征的影响。结果表明:河道生态修复措施对稳定再生水水质的效果明显,主要水质指标保持稳定并达到功能区水质要求,再生水水质毒性降低,河道底栖动物物种丰度及生物密度也均明显增加,有效降低了再生水补水时可能带来的生态风险,对保障城市内河活水流动、生态安全具有重要作用。     

长江支流桥边河大型底栖动物群落结构及水质生物评价

中小河流数量众多,分布广泛,其健康状况将直接影响和决定着大江大河的生态系统健康,如何准确、合理的评估中小河流的健康状况,已经成为世界性的科学问题.本研究以长江一级支流桥边河为例,于2019年1月（枯水期）和8月（丰水期）在河道的上中下游设置8个采样点,进行桥边河大型底栖动物群落结构调查,利用Shannon-Wiener多样性指数、耐污值法和科级生物指数法（FBI）分别对各样点进行水质生物评价.调查结果显示,枯水期采集到底栖动物17个分类单元,共283个底栖动物;丰水期采集到16个分类单元,共301个底栖动物,丰水期大型底栖动物个体数略高于枯水期.水质生物评价结果显示,桥边河水质状况时空差异性明显,丰水期的水质状况优于枯水期,空间尺度上丰枯水期水质状况均为上游段 > 中游段 > 下游段.3种水质生物评价法对比分析显示,FBI科级生物指数的评价结果与实际情况更吻合,更适合桥边河水质评价,其研究结果可为中小河流生态系统健康评价提供参考.     

太湖流域平原水网区底栖动物完整性健康评价

基于75个采样点的底栖动物监测数据,应用生物完整性的理论和方法,对太湖流域平原水网区进行水生态健康评价. 以采样点环境所承受的干扰程度为标准,确定参照点13个、受损点62个. 对涉及底栖动物群落丰富度、组成、耐污能力及摄食功能的21个候选指数进行分布范围、判别能力及相关性分析,筛选出有较强预判能力且相对独立的6个核心指数构成B-IBI(底栖动物完整性指数)健康评价体系,包括总分类单元、软体动物分类单元、Shannon-Wiener多样性指数、前3位优势分类单元相对丰度、BI指数、滤食者相对丰度. 通过比值法统一各指数的量纲,以参照点B-IBI值的25%分位数作为健康基准值,运用四分法划分B-IBI健康分级标准:B-IBI≥2.84,为健康;2.13≤B-IBI<2.84,为亚健康;1.42≤B-IBI＜2.13,为一般;0.71≤B-IBI＜1.42,为差;B-IBI＜0.71,为极差. 应用B-IBI对太湖流域平原水网区进行健康评价,结果显示:太湖东部、南部沿岸湖区以及太湖上游水库健康状况相对较好,总体处于健康或亚健康水平;太湖北部三湾、西部湖区较差,基本处于差或极差水平;太湖上游洮滆水系生态状况也不容乐观,从上游至下游沿程呈逐步恶化趋势;京杭大运河的监测断面均表现为极差水平. B-IBI健康评价结果与基于水质及富营养化评价的结果高度吻合, 但今后仍需加强该评价体系的标准化及本土化等方面的研究.      

基于干扰梯度的钦江流域底栖动物完整性指数候选参数筛选

候选参数的科学筛选是构建底栖动物完整性指数的关键步骤.在缺乏足够参照样点的情况下,生物参数与环境梯度的响应关系是重要依据.以广西钦江流域冬季枯水期22个样点的环境和底栖动物数据为例,应用主成分分析法提取研究流域的环境梯度,进而采用多重回归分析确定对环境干扰敏感且预测性强的构成参数.相关性分析表明,38个候选参数中有12个参数与其他参数间的信息冗余性很高(|r|>0.80,P<0.05);余下的26个生物参数与环境梯度主成分Ⅰ(PCⅠ)、主成分Ⅱ(PCⅡ)和栖境质量参数的多重回归分析表明,有13个参数能和环境胁迫较好地响应(P<0.05).参考各指数的代表性和实用性,提出了适于构建该区域底栖动物完整性指数的8个生物参数:科级丰度、蜉蝣目丰度、鞘翅目丰度,EPT多度、优势种百分比,捕食者百分比,属级香农多样性指数和BI指数.本研究为类似情况下底栖动物完整性指数的构建提供了一个较好的解决途径.     

象山港大型底栖生态状况的多指数互校法评价与分析

2011年在象山港设置31个调查站位,分别于夏季和冬季开展了大型底栖动物调查,同时分析了表层沉积物质量。分别采用ABC曲线法、AMBI指数法和M-AMBI指数法对象山港大型底栖生态健康状况进行分析评价,并结合沉积物质量评价结果,对3种方法评价结果进行相互校正,得出象山港大型底栖生态现状综合评价结果。结果显示,2011年夏季象山港67.7%的调查站位底栖生态被评为良,32.3%的调查站位被评为中;冬季3.2%站位评为优,45.2%的站位被评为良,45.2%的站位被评为中,6.4%的站位被评为差。M-AMBI,AMBI和ABC 3种方法的评价结果显著相关,ABC法评价结果与沉积物中石油类和硫化物含量显著相关,AMBI指数与沉积物中TOC含量显著相关,M-AMBI指数与沉积物中重金属Hg含量显著相关。     

天津市河流生态完整性评价

对河流生态健康状况进行评价,可为河流治理和生态修复提供依据.基于2018年8—9月天津市河流现场调查获取的物理、化学和生物群落指标（浮游动物、浮游植物、底栖动物、鱼类、水生大型植物、陆生植物）数据,构建包含物理完整性、化学完整性和生物完整性在内的河流IEI（index of ecological integrity,生态完整性指数）评价体系,对天津市河流生态健康状况进行评价.根据生物栖息地评分和水质状况确定参照点位,采用标准化方法筛选候选指标,应用层次分析法计算三部分指标权重,最终得出天津市河流生态健康评价结果.结果表明:①IEI评价结果显示,天津市河流生态健康状况等级为“健康”的样点占18.8%,“较好”的样点占28.1%,“一般”的样点占40.6%,“较差”的样点占6.3%,“差”的样点占6.3%,天津市河流生态健康状况整体处于“一般”水平.②相关性分析表明,ρ（NH₄+-N）和ρ（COD_Mn）超标是造成天津市水质达不到功能区标准的主要原因,同时也是影响河流生态健康的主要因素.研究显示,IEI评价法能够较为敏感地响应研究区面临的环境压力,适用于评价研究区河流生态健康.      

拉林河流域底栖硅藻群落结构特征及水生态健康评价

随着农业活动的发展,对水域生态系统评估成为受农业活动影响区域水环境管理的有效手段.以我国东北典型水稻种植区拉林河流域为研究区域,调查分析了全流域范围河流内23个样点的底栖硅藻群落结构和水环境理化特征,基于优势种和理化指标的冗余分析（RDA）揭示了底栖硅藻群落生态分布特征并对关键影响因子进行识别.在此基础上应用底栖硅藻生物完整性指数（D-IBI）对拉林河流域水生态系统健康状况进行评价,并分析了底栖硅藻在农业活动区和非农业活动区下的群落结构及不同土地利用类型下的D-IBI.研究结果表明,拉林河流域底栖硅藻群落结构具有明显的空间差异性;D-IBI评价结果显示,拉林河流域水体整体健康状况为一般,农业活动会影响河流生态健康状况.其中,拉林河上游为健康,中游区域为较好至一般,下游区域轻度污染至重度污染.D-IBI和多数环境因子及IBI核心指标有显著或极显著的相关关系,能较好地反映研究区域环境信息,并适用于受农业活动干扰的拉林河流域生态健康评价.     

滦河流域土地利用对大型底栖动物生物指数的路径分析

基于滦河流域65个样点的河流景观与大型底栖动物调查数据,分别采用回归分析、排序分析等统计方法和结构方程模型,探讨了流域尺度的土地利用格局对大型底栖动物群落及其重要生物指数的影响路径.结果表明:1)对大型底栖动物群落结构产生影响的主要水环境和物理生境是电导率、全氮含量和细粒物质比例;2)基于关键因子构建的结构方程模型,分别对底栖动物生物完整性指数、香农-威纳多样性指数和总分类单元数指数的总体解释度达到47%、33%和47%,其路径分析结果指出,流域土地利用格局(耕地%、草地%)影响水环境状况(氨氮、总磷、电导率),进而影响了大型底栖动物群落结构及生态功能.研究表明结构方程模型可有效探讨流域尺度土地利用格局对河流大型底栖动物影响的路径,相关结果可为了解不同尺度人类活动对河流生物的影响过程,以及河流生态修复提供重要的参考依据.     

河流健康评价中不同标准化方法的应用与比较

年5月与2010年5—6月对浑太河流域开展大型底栖动物野外生态调查,分别使用水质法(水质指标标准化法)、栖境法(栖息地质量评价指标标准化法)和综合法(水质与栖息地质量评价指标结合的标准化法)筛选参照点和受损点,构建IBI(生物完整性指数)以对研究区域的健康状况作出评价. 结果表明:不同标准化方法筛选的参照点与受损点不同,其中,水质法与栖境法筛选的参照点与受损点数量多于综合法. 不同标准化方法构建的IBI核心参数不同,仅有4个参数〔总分类单元数、EPT分类单元数(蜉蝣目、積翅目、毛翅目三目昆虫分类单元数之和)、耐污类群相对丰度和黏附者相对丰度〕为3种方法所共有. 不同标准化方法对河流健康的评价结果不同,其中,水质法与栖境法对浑太河健康状况的评价等级整体高于综合法. 比较不同标准化方法选择参照点的准确率可知,栖境法的准确率(75%)优于水质法(50%)和综合法(67%);而在选择受损点的准确率中,水质法(100%)和综合法(100%)均优于栖境法(89％).      

基于硅藻完整性指数的辽河上游水质生物学评价

年9月对辽河上游12个采样点的着生硅藻进行了生物调查,同时测定了ρ(DO)、pH、ρ(TP)、ρ(TN)、ρ(NH₃-N)、ρ(COD_Cr)和ρ(BOD₅)等水质参数. 共检测到硅藻16属,以针杆藻属(Synedrasp.)、舟形藻属(Naviculasp.)、异极藻属(Gomphonema sp.)、桥弯藻属(Cymbella sp.)为优势种. 根据硅藻香农多样性指数确定了5个相对清洁采样点和7个受污染采样点,对10个硅藻生物指数进行了辨别力分析和Pearson相关分析. 结果表明,硅藻香农多样性指数、敏感性硅藻百分比和IDP硅藻指数最适合辽河上游的水质生物学评价. 采用5、3、1生物指数记分法统一量纲后,获得变化范围在3～15的D-IBI(硅藻完整性指数). 利用四分法划分辽河流域水质级别的标准,13～15为较好,10～12为一般,7～9为较差,3～6为差,并对12个采样点进行了重新评价,评价结果与水质参数的评价结果一致. 总体看来,该D-IBI基本适宜于评价辽河上游的水质状况. 收稿日期:┣┣(中)收稿日期┫┫2011-12-08修订日期:2012-03-08┣┣(中)修回日期┫┫基金项目:┣┣(中)基金项目┫┫国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07528-002)作者简介:┣┣(中)作者简介┫┫李国忱(1985-),男,辽宁阜新人,liguochen1001@126.com.*责任作者,┣┣(中)通信作者┫┫ 刘录三(1975-),男,山东莒县人,副研究员,博士,主要从事水生生物多样性、生态系统健康评价方面研究,liuls@craes.org.cn      

基于微生物生物完整性指数的地下水生态系统健康评价:以包钢稀土尾矿库周边地下水生态系统为例

生物完整性指数是水体生态系统健康评价的重要指标,已被广泛应用于湖泊河流等的生态系统健康评价中.但利用水体中分解者微生物群落构建IBI评价标准的报道很少,针对地下水生态系统的研究更是鲜见.本研究针对包钢稀土尾矿库周边地下水生态系统健康开展评价工作,基于地下水环境中微生物群落Illumina高通量测序信息,筛选关键环境因子,甄别敏感或耐受微生物分类属,确定候选生物参数,探索针对地下水的微生物完整性指数(microbiome index of biotic integrity,M-IBI)评价流程与标准构建方法.结果表明,总计12个地下水样点中,4个样点属于健康等级(Ⅰ级),占总样点的33.3%;2个样点属于亚健康等级(Ⅱ级),占总样点的16.7%;5个样点属于一般等级(Ⅲ级),占41.7%;1个样点属于较差等级(Ⅳ级),占8.3%;总体来看,靠近尾矿库的样点健康等级较低,而远离尾矿库参照点受到的干扰较小,健康等级较高,这可能与人类活动干扰影响程度密切相关.参照该地区地下水理化参数基础上的水质情况分析结果,发现应用M-IBI指数可较合理地评估包头稀土尾矿区周边地下水生态系统健康状况.结合生态系统健康内涵,本研究初步提出针对地下水生态系统健康的M-IBI指数评价体系构建流程.     

基于鱼类完整性指数的滦河流域生态系统健康评价

生物完整性指数作为评价河流健康的重要工具,对流域管理有明确的指导作用.为全面掌握滦河流域生态系统健康状况,构建F-IBI（鱼类完整性指数）,开展滦河流域生态系统健康评价.于2016年10-11月对滦河流域58个采样点收集了鱼类与环境数据,根据栖息地质量评分与水质等级来确定参考点（12个）和受损点（7个）.利用分布范围检验、敏感性分析及冗余检验对20个候选指标进行筛选,以获得构建F-IBI的核心指标.采用1、3、5赋分法对核心指标进行赋分,并计算F-IBI最终得分.利用分位数法将F-IBI划分为"健康" "亚健康" "一般" "差" "极差"5个等级.利用非参数检验对F-IBI的适用性进行校验.结果表明:①鱼类物种数、个体数、Shannon-Wiener多样性指数、底栖食性鱼类个体百分比、耐受性鱼类个体百分比、产黏性卵鱼类个体百分比、产沉性卵鱼类个体百分比、上层鱼类个体百分比和广布种鱼类个体百分比等9个指标被筛选出,其适合作为构建F-IBI的核心指标.②F-IBI计算结果表明滦河流域58个采样点中,"健康"和"亚健康"等级采样点有22个,"一般"等级采样点22个,"差"和"极差"等级采样点14个.滦河干支流上游地区健康状况较好,干流中下游及部分独流入海河流健康状况较差,这主要受到不同地区社会经济发展的影响.③Mann-Whitney U检验发现,F-IBI在参考点与非参考点之间有显著差异,栖息地综合得分随F-IBI评价等级降低而下降,在"健康"与除"亚健康"外的其他等级以及"极差"与除"差"外的其他等级之间有显著差异.研究显示,构建的F-IBI适用于滦河流域生态系统健康评价.      

Evaluation of multi-metric bioassessment as an approach for assessing impacts of entrainment and impingement under Section 316(b) of the Clean Water Act

Over the past two decades, biological assessment has been widely adopted as a tool for comprehensive monitoring of ambient water quality, and increasingly it is used for management and regulation. Presently, biocriteria are central to the pre-decisional draft regulatory framework the US Environmental Protection Agency is developing under a consent decree to implement Section 316(b) of the Clean Water Act. With the increasing integration of multi-metric bioassessment and biocriteria into environmental regulation, it becomes important to critically review the performance of the methods to ensure they are robust and reliable tools for determining water body impairment. This paper examines the strengths and weaknesses of current approaches to bioassessment, focusing on issues that derive from recent advances in theoretical and applied ecology. Two critically important insights into the structure and function of ecosystems are: (1) the dynamic character of ecosystems; and (2) the significance of context and scale. Ecological dynamics produce spatio-temporal variability, which presents significant challenges to the development of biological criteria. This challenge is highlighted by the large percentage of sites potentially affected by arbitrary decisions sometimes made in setting biocriteria thresholds. Multi-metric bioassessment has not taken adequate account of the multi-scaled nature of ecological systems. Consideration of spatial scale will be especially important as multi-metric bioassessment methods originally developed in streams are adapted to larger, more open systems such as large rivers, estuaries, and coastal waters, and for regulation of cooling water intake structures.     

岩溶地区隧道施工对水环境影响评价指标体系的建立

随着人们环保意识的不断提高,交通隧道施工期对周边水环境的影响也日益受到关注。针对岩溶地区隧道的施工特点建立了隧道施工期对水环境影响的评价指标体系。该体系研究了施工中含污废水排放对地表水体污染以及地下水疏排给隧道周边水资源流失两方面进行评价;指标体系各层指标数量随施工进展与现场情况变化进行增减,以满足施工期不断变化情况对水环境影响大小的准确评估;该指标体系充分考虑到"木桶理论"的原理,明确施工过程中对水环境影响最严重环节,有助于及时采取保护措施。     

海洋牧场选址适宜性评估——以烟台北部海域为例

我国的海洋牧场事业迅速发展,选址问题对于海洋牧场的建设与发展至关重要。本文以全国海洋牧场建设示范之城 —烟台市为例,基于海洋功能区划及其他社会因素,在其北部海域选定A～F 六个海洋牧场拟建区域,选取水深、水动力、底质类型、水质及沉积物质量、叶绿素a、富营养化状况等指标对各拟选区域进行海洋牧场选址适宜性评价。通过计算各拟选区域的海洋物理化学环境综合适宜性指数发现:A区域综合适宜性指数最高、C区域最低,对于整个拟选区域海洋牧场建设的适宜程度来说,有36.88 km2的海域为适宜、625.63 km2的海域为较适宜、318.88 km2的海域为不适宜。在海洋生物环境方面,各拟选海域叶绿素a含量差距较小,但夏季叶绿素a含量均较低;F海域在夏秋季节易发生海水富营养化污染,对海洋牧场的健康运营有一定危害。该研究为烟台市海洋牧场的选址及建设问题提供了依据,也为国内外其他地区海洋牧场的建设问题提供了参考。     

An index of ecosystem integrity for Northern Chesapeake Bay

We propose a theoretical approach to evaluating the quality of large ecosystems under anthropogenic stress, and present a partial application of these ideas. We synthesized data from a variety of Chesapeake Bay monitoring programs into composite variables expressing ecosystem integrity. The analysis spanned most of the larger Maryland tributaries to the Bay (tidal fresh to mesohaline areas) for nine years (1986–1994). An index modeled on the Index of Biotic Integrity (IBI) and a multivariate ordination and ranking method combined information on aquatic plant, plankton, benthic and fish assemblages with water quality-based habitat goals. The multivariate method proved superior to the IBI approach in discriminating ecosystem integrity. A logistic regression model with watershed land use characteristics and water depth as independent variables explained a significant amount of variation in the multivariate rank index. Urban land use had the most negative effect on the index, whereas forested land had the most positive effect.     

基于大型底栖动物完整性指数的新疆额尔齐斯河健康评价

为建立我国西北地区跨境河流生态系统健康的评价指标与标准,应用B-IBI (benthic-index of biotic integrity,底栖动物完整性指数)评价新疆额尔齐斯河流域的健康状况. 于2012年7月、8月、10月及2013年5月在额尔齐斯河全流域设10个典型采样点,进行4次大型底栖动物调查,从23个候选生物指标中筛选出适用于构建额尔齐斯河B-IBI评价体系的参数,主要包括总分类单元数、EPT(蜉蝣目、襀翅目、毛翅目)分类单元数、前3位优势分类单元个体相对丰度、襀翅目个体相对丰度和黏附者个体相对丰度. 以参照点B-IBI的25%分位数作为健康评价标准来确定B-IBI的评价等级:B-IBI>2.04为极好,1.53＜B-IBI≤2.04为好,1.02＜B-IBI≤1.53为一般,0.51＜B-IBI≤1.02为差,B-IBI≤0.51为极差. 结果表明:在所有采样点中,6个采样点处于健康状况极好或好的状态,3个采样点健康状况一般,1个采样点健康状况较差;各采样点B-IBI在不同月份变化各异. 整体来看,额尔齐斯河的水体健康状况较好,但局部河段水体受到不同程度污染. 基于B-IBI的健康评价结果与其他生物指数〔Chandler计分制生物指数、BMWP(biological monitoring working party)分数系统分值〕评价结果相一致,表明所构建的B-IBI评价指标与标准对额尔齐斯河的健康状况评估具有较好的适用性,可作为额尔齐斯河流域水体环境监测的一种有效手段.      

东苕溪鱼类生物完整性评价河流健康体系的构建与应用

以东苕溪流域为研究区域,建立基于鱼类生物完整性指数(IBI)的河流健康评价指标体系.采样点来自2个不同的生态区,共建立了2套不同的IBI评价指标体系和标准.上游支流样点均来自浙闽山地常绿阔叶林生态区,从而建立了东苕溪上游支流的IBI指标体系:即鱼类总物种数(M1)、平鳍鳅科鱼类物种数百分比(M5)、中国土著鱼类物种数百分比(M6)、Shannon-Wiener多样性指数(M7)、无脊椎动物食性鱼类个体百分比(M13)、植食性鱼类个体百分比(M14)、敏感性鱼类个体百分比(M1)7个参数指标.中下游样点均来自长江三角洲城镇及城郊农业生态区,建立了东苕溪中下游区域的IBI指标体系:即鱼类总物种数(M1)、虾虎鱼科鱼类物种数百分比(M4)、中国土著鱼类物种数百分比(M6)、Shannon-Wiener多样性指数(M7)、上层鱼类物种数百分比(M8)、中上层鱼类物种数百分比(M9)、植食性鱼类个体百分比(M14)、借助贝类产卵鱼类物种数百分比(M21)、鱼类总个体数(M22)、畸形、患病鱼类个体数百分比(M23)等10个参数指标.河流健康状态划分为5个健康等级:即“健康”、“一般”、“较差”、“极差”和“无鱼”.应用IBI指标体系评价东苕溪流域的45个观测点的河流健康状况,结果显示东苕溪流域绝大多数河段的健康状况处于“一般”和“较差”水平.2011年,东苕溪中下游河段的健康状态较2010年有所改善,然而上游支流的健康状态较2010年有所下降.