庵里水库湿地生态健康的生物学评价

近三、四十年来,庵里水库湿地受人类活动影响,健康状况退化严重,危及流域内社会经济的协调发展。通过背景资料收集、野外采样、实验室鉴定与分析,主要利用生物学指标数据的95th百分位标准化指标数据,用简单加和法计算综合指数,根据流域内生态健康等级评价庵里水库湿地生态健康状况。结果表明:(1)庵里水库湿地生态健康状况一般;(2)不同种类的底栖大型无脊椎动物对环境的适应能力、耐受力和敏感程度不同,底栖大型无脊椎动物的结构、种类、数量能够客观地反映栖息地健康;(3)利用样点数据百分位进行指数标准化和生态健康级别划分,能够体现评价标准的区域性特征;(4)限于条件,底栖大型无脊椎动物分类鉴定粗略,进一步降低底栖动物的分类单元是提高生态健康评价准确性的重要措施之一。研究结果可为庵里水库的生态研究、综合管理提供科学依据。     

浑太河流域鱼类生物完整性指数构建与应用

为了解决在不同区域和不同河流类型间等大尺度范围内F-IBI(鱼类生物完整性指数)评价方法体系的建立问题,以浑河-太子河(下称浑太河)流域为研究区域,构建符合区域性特征的生物完整性评价体系并进行应用研究. 于2014年5月对浑太河流域32个采样点的鱼类进行采样调查,根据鱼类群落特征的空间差异和浑太河流域水生态分区,将采样点分为中上游和下游区域两种类型. 通过综合栖息地和水质的标准化方法确定参照点和受损点,依据候选指标分布范围检验、敏感性分析和相关性检验,筛选出浑太河流域中上游F-IBI核心指标包括总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、鲤形目鱼类物种数百分比、雅罗鱼亚科个体数百分比、鳅科鱼类物种数百分比、鲈形目鱼类物种数百分比、杂食性鱼类物种数百分比、肉食性鱼类物种数百分比、敏感性鱼类个体数百分比等9个指标;下游筛选出F-IBI核心指标包括总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、鮈亚科鱼类物种数百分比、鲈形目鱼类物种数百分比、虾虎鱼科鱼类物种数百分比、中上层鱼类物种数百分比、东北特有鱼类物种数百分比、无脊椎动物食性鱼类物种数百分比、耐受性鱼类个体数百分比等9个指标. 分别提出了浑太河流域中上游和下游的参数标准化公式和健康评价标准,依此将浑太河流域健康状态划分为极好、好、一般、差和极差5个健康等级. 评价结果表明,浑太河流域健康状况整体偏差,在32个采样点中,健康状况处于差和极差的采样点占采样点总数的37.5%,一般的采样点占21.88%,仅有6.25%的采样点处于极好状态. Pearson相关性分析结果显示,F-IBI分值与电导率、ρ(BOD₅)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)和ρ(TN)均呈显著负相关,而与栖息地综合指数呈显著正相关,表明F-IBI可有效评估浑太河流域的健康状况.      

大沽河口湿地生态系统健康评价

利用压力-状态-响应 (PSR)模型,根据湿地生态系统的特点,建立了包含压力、状态、响应3大类共11个指标的生态系统健康评价指标体系.以遥感数据及统计监测数据为基础,对大沽河口湿地区进行单因子和综合评价,分析了其所处状态、面临的压力及对压力的响应.研究结果表明:(1)大沽河口湿地生态系统健康综合评价指数(CEI)为0.4994,生态系统健康相对较差,人类干扰指数和水文调解指数是影响该河口湿地生态系统健康的最主要因素.(2)研究区湿地呈现出一种斑块破碎的景观,其生态系统结构组织的合理性以及抵抗外界干扰的能力均呈下降趋势.研究结果对于大沽河口湿地的管理、规划和保护具有参考意义,为制定湿地生态系统保护和恢复的对策提供依据.     

辽东湾表层沉积物重金属生态风险及预警

为对辽东湾表层沉积物重金属的潜在生态风险进行定量评价及预警分析,根据2012—2015年每年8月的调查数据,计算了6种重金属元素（cu、PB、ZN、CD、HG和AS）的IGEO（地累积指数）、rI（综合潜在生态危害指）和IGE（生态风险预警指数）．　结果表明:2012年和2013年辽东湾表层沉积物重金属元素的IGEO由大到小顺序为AS>CU>ZN>PB>CD>HG,2014年为AS>CU>ZN>PB>CD>;2012—2014年辽东湾表层沉积物重金属污染区域主要位于北部河流入海口海域、葫芦岛周边海域．　风险分级和预警评价结果显示,各重金属元素的ＥＲＩ（单项潜在生态危害指数）平均值均小于40,rI均小于150,处于低潜在生态风险状态;辽东湾所有采样点中,2012年有5.6%的采样点处于2级生态风险等级（O　eR≤1.0）,属生态风险预警级别,94.4%的采样点处在生态风险无警级别,2013—2014年所有采样点均处于生态风险无警级别．　对辽东湾生态环境具有潜在危害的元素是CD、aS和HG,辽东湾表层沉积物中AS、ZN、CD在部分采样点已达到生态风险预警级别,应加大对该海域的环境监测力度．      

个旧矿区周边水稻土重金属生态风险及预警

矿区周边土壤重金属污染对区域农产品和人体健康危害极大,为对个旧市大屯镇稻田土壤重金属的潜在生态风险进行定量评价及预警分析,计算了6种重金属元素(Pb、Cd、As、Zn、Cu和Cr)的综合生态风险指数(RI)、地累积指数(I_(geo))和生态风险预警指数(I_(ER))。结果表明:研究区域6种重金属平均风险指数的大小顺序为:CdAsCuCrPbZn,Cd和As元素的生态风险指数平均值40,94.4%的土壤样品处于中等风险以上水平;重金属元素的I_(geo)顺序为CdAsPbCrCuZn,Cd和As元素有超过94.4%的土壤样品处于中等污染以上水平。生态风险预警评价结果显示,66.7%采样点处于生态风险无警级别,33.3%采样点处于生态风险重警级别。综合分析认为,该区域主要是以Cd和As为主的土壤重金属复合污染,对已经达到生态风险重警级别的区域应该采取相应的土壤修复措施,对无警区域应该加强监控防止污染。     

基于大型底栖动物多度量指数的河流多尺度评价

研究大型底栖动物群落特征并构建适当的环境生物指数是评估河流生态系统健康状况的重要途经. 2017年1月对漓江上中下游3个区域41个采样点的大型底栖动物和水体理化指标进行了监测调查,采用主成分分析、分布范围检验、敏感性检验和冗余检验等方法,分析大型底栖动物对流域主要环境压迫的响应关系,筛选出最适宜的生物参数构建多度量指数进行环境评估.主成分分析结果表明,影响漓江流域环境的主要因子为p H、电导率和浊度,结合底栖动物的PMA(百分比模式相似性指数)确定了7个环境相对较好的参照点和34个受损点;分布范围检验、敏感性检验和冗余检验表明,总分类单元数、Shannon-Wiener多样性指数、敏感类群数量百分比和刮食者分类单元数能够有效反映环境差异;采用比值法统一量纲后构建了MRMI(major reaches multi-metric index,MRMI),并采用四分法确定了评价标准,即MRMI 3. 02为健康,MRMI 2. 27～3. 02为良好,MRMI1. 51～2. 27为一般,MRMI0. 76～1. 51为差,MRMI≤0. 76为极差.通过构建的MRMI对漓江3个河段进行河流健康评价:上游14个采样点中有12个健康级别在良好以上;中游14个采样点中有8个健康级别在良好以上,有1个采样点的健康级别为差,健康状况较上游相比略有下降;下游13个采样点中仅有4个健康级别达到良好以上,在3个采样区域中健康状况最差.研究显示,在流域尺度上河流健康总体呈现从上游至下游逐渐变差状况,在河段尺度上同一河段内的健康评价结果存在较大差异.总体看来,大型底栖动物多度量指数在流域尺度与河段尺度均能较好地反映河流健康状况.     

宜兴市土地利用类型与水生态健康相关性研究

利用宜兴市2012年-2014年土地利用数据、水生态健康等相关数据,引用土地利用动态度和土地利用综合程度指数,对土地利用变化和水生态健康现状进行分析,运用相关性分析法测算土地利用类型比例与水生态健康主要指标的相关性.结果表明:耕地、建设用地比例与水生态健康综合指标负相关,湿地、草地、园地、林地用地比例与水生态健康综合指标正相关;建设用地比例与底栖动物负相关;湿地用地比例与营养、底栖动物指标正相关较强.     

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.      

基于遥感和GIS的景观尺度的区域生态健康评价——以海湾城市新区为例

依据PSR概念模型,建立了景观尺度的区域生态健康评价指标体系.以2004年SPOT5影像及其派生数据作为基础信息源,在遥感和GIS技术支持下获取了生态健康评价相关宏观生态指标,评价的指标体系划分为5个等级.采用空间单元网格(2km×2km)作为评价单元,借助GIS的空间分析功能制作出各单项指标和综合指标的空间分布图,并完成对区域生态健康自综合评价.得到了区域生态健康的空间分布,综合评价结果划分为很健康、健康、亚健康、不健康和疾病5个等级.结果表明,生态健康处于亚健康及其以下类型的面积占整个区域的52.76%,生态系统退化有在整个研究区域蔓延的趋势.     

大沽排污河沉积物重金属和砷污染及生态风险性研究

利用HaKanson生态风险指数法,研究了大沽排污河底泥中污染物重金属和砷对水域的污染程度,及其对水域总体造成的潜在风险影响。同时利用多环境要素评价方法,对大沽排污河水质、污灌区土壤作物及生态效应进行了多元综合评价,2种方法结论相吻合。大沽排污河生态风险处于重度污染水平。重金属和砷污染物对生态风险影响排序为 :Hg>Cd >Cu >As>Pb >Cr>Zn。     

淮河流域典型河流夏秋季底栖动物群落特征及其与环境因子的关系

大型底栖无脊椎动物是河流生态系统的重要组成部分,对水生态环境的变化极为敏感,其群落结构特征可有效指示河流水质及生态健康状况.为掌握淮河流域主要河流强人为干扰下水生态健康状况,分别于2014年夏季和秋季对淮河干流及其主要支流上27个站点进行水质、沉积物及底栖动物采样分析,运用统计方法分析了该区域底栖动物组成、优势种、生物多样性、群落结构时空特征以及与环境因子的关系.结果表明两季共获62个分类单元,4297个底栖动物,主要以软体动物门(Mollusca)和昆虫纲(Insecta)为主,其中昆虫纲主要为双翅目(Diptera)、蜉蝣目(Ephemeroptera)和蜻蜓目(Odonata),分别占昆虫纲分类单元数的33.33%、21.21%和18.18%.其次,夏季平均密度为74.21 ind·m~(-2),平均生物量为7.89 g·m~(-2),优势种为米虾属(Caridina)和铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa);秋季平均密度为27.53 ind·m~(-2),平均生物量为1.13 g·m~(-2),优势种则为米虾属、直突摇蚊属(Orthocladius)、四节蜉属(Baetis)和环足摇蚊属(Cricotopus),但t检验差异分析发现,夏秋两季生物密度无显著空间差异(p=0.135),而生物量空间分布则表现出极显著差异(p=0.002).对比发现两季生物丰度的差异主要由软体动物门与甲壳纲(Crustacea)贡献;同时,昆虫纲类丰度分布也表现出季节性,夏季毛翅目(Trichoptera)明显多于秋季,而双翅目和蜉蝣目则显著少于秋季.冗余分析(RDA)发现水温、p H、总氮和沉积物重金属(Cd、Pb、Hg)的梯度变化是该区域底栖动物群落结构变化的主要驱动因子;其次,闸坝运行、边坡固化、岸边植被带及采砂活动等对底栖动物的栖息地与空间分布同样是重大干扰.     

应用B-IBI和UAV遥感技术评价辽河上游生态健康

采用B-IBI(benthic index of biotic integrity,底栖动物完整性指数)结合UAV(unmanned aerial vehicle,无人机)遥感技术,对辽河保护区干流上游河流生态系统健康进行评价. 根据16个采样点的UAV遥感正射影像、水质参数、水体理化指标和土地利用类型等信息,从中筛选出4个采样点作为参照点,其余为受损点;通过分布范围、判别能力和相关性分析,从32个候选生物指标中筛选出6个核心指标,包括总分类单元数、摇蚊分类单元数、寡毛类分类单元数、敏感类群、前3位优势分类单元和均匀度指数. B-IBI评价结果显示,辽河干流上游处于健康(B-IBI>3.90)的河段占0.82%,亚健康(2.93相似文献   

太子河流域土地利用对大型底栖动物功能摄食类群的影响

水生生物群落功能结构研究不仅是河流生态学的基础,也有助于更好地剖析水生生物对环境压力的响应关系.为探明土地利用对大型底栖动物FFGs（功能摄食类群）的影响,于2009年5月对太子河流域47个采样点（6个参照样点、41个受损样点）的大型底栖动物进行调查,分析其FFGs结构及与流域土地利用类型（森林用地、草业用地、农业用地和城镇用地）和环境因子的关系.结果表明:①受损样点的ALT（海拔）、WT（水温）、EC、ρ（NH₄+-N）和ρ（PO₄3--P）均显著高于参照样点.②受损样点捕食者、刮食者与撕食者的相对丰度、丰富度及密度、直接收集者丰富度、刮食者的Shannon-Wiener指数及Pielou指数、直接收集者与捕食者Margalef指数和刮食者Simpson指数均显著低于参照样点,而直接收集者的相对丰度则显著高于参照样点.③Spearman相关性分析结果表明,农业用地和城镇用地比例增加会造成河流水质恶化及大型底栖动物FFGs结构发生变化.④CCA结果表明,EC是影响大型底栖动物FFGs结构分布的主要环境因子.研究显示,大型底栖动物FFGs对太子河流域农业活动与城镇化的响应敏感,可以为利用大型底栖动物FFGs监测流域环境压力提供理论支持.      

城市河流沉水植物与大型底栖动物群落的关系

城市河流渠道化造成河流水生态系统普遍退化,重建水生生物栖息地,修复城市河流水生态系统成为近年来的研究热点.针对水生植物修复对大型底栖动物群落演替影响的科学问题,选择北京清河4个沉水植物修复河段为研究区域,于2012~2013年期间开展河流大型水生植物与大型底栖动物的季节动态监测,利用聚类分析、排序分析和方差分析比较水生植物修复区和对照区的大型底栖动物群落差异.研究结果表明采用沉水植物修复对大型底栖动物的密度、生物多样性和群落结构的稳定恢复具有显著效果,但不同叶片形态的沉水植物中底栖动物的密度、物种数、生物多样性和功能摄食类群的组间方差不显著,表明采用不同形态植被修复对大型底栖动物群落的恢复和次生演替的生态效应较为一致.大型底栖动物以直接收集者为绝对优势类群,表明沉水植物通过稳定局部微生境的底质和流速条件,为大型底栖动物提供更为适宜的生境条件,促进河流沉积物中的有机质转化.     

Integrated assessment of river health based on water quality, aquatic life and physical habitat

The health conditions of Liao River were assessed using 25 sampling sites in April 2005, with water quality index, biotic index and physical habitat quality index. Based on the method of cluster analysis (CA) for water quality indices, it revealed that heavily polluted sites of Liao River are located at estuary and mainstream. The aquatic species surveyed were attached algae and benthic invertebrates. The result showed that the diversity and biomass of attached algae and benthic index of biotic integrity (B-IBI) were degrading as the chemical and physical quality of water bodies deteriorating. Physiochemical parameters, BOD5, CODCr, TN, TP, NH3-N, DO, petroleum hydrocarbon and conductivity, were statistically analyzed with principal component analysis and correlation analysis. The statistical results were incorporated into the integrated assessing water quality index, combining fecal coliform count, attached algae diversity, B-IBI and physical habitat quality score. A comprehensive integrated assessing system of river ecological health was established. Based on the systimetic assesment, the assessed sites are categorized into 9 “healthy” and “sub-healthy” sites and 8 “sub-sick” and “sick” sites.     

湘江沉积物镉和汞质量基准的建立及其应用

沉积物质量基准是保护底栖生物免受污染物危害的保护性临界水平,可用来评估与沉积物结合的污染物的影响,并为底栖生物保护和沉积物的科学管理提供依据.分析了湘江43个采样点沉积物、上覆水、间隙水和植物中Cd和Hg含量,选取钩虾做沉积物毒理实验,利用相平衡分配法、加标毒理实验法和背景值法确定湘江沉积物Cd和Hg质量基准低值(SQC-L)分别为1.89 mg·kg-1和0.13 mg·kg-1,基准高值(SQC-H)分别为28.32 mg·kg-1和0.79 mg·kg-1.经与国内外基准值比较,并与底栖生物监测数据和植物监测数据对比分析,表明确定的基准值合理.应用该基准值评价湘江沉积物质量现状发现,湘江沉积物Cd和Hg含量低于SQC-L和高于SQC-H的采样点所占比例较低,74.4%和76.7%的采样点沉积物Cd和Hg含量在SQC-L和SQC-H之间.     

长江中游近岸表层沉积物重金属污染特征分析及风险评估

为了探究长江中游近岸沉积物中重金属污染情况,2020年6月对长江中游14个采样断面的沉积物进行样品采集并测定沉积物中汞（Hg）、镉（Cd）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）和锌（Zn）等7种重金属元素的含量.首先分析了长江中游近岸表层沉积物重金属含量的空间分布特征,然后采用相关性分析方法（CA）、主成分分析法（PCA）和正定矩阵因子分解法（PMF）相结合的途径分析表层沉积物中重金属的来源,最后采用地累积指数法（I_geo）、潜在生态风险指数法（RI）和沉积物质量基准法（SQG）对重金属进行了风险评价.结果显示,Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr和Zn的平均含量分别为0.13、0.77、11.20、36.45、36.40、83.99和124.21 mg·kg^-1,其中Cd和Pb的平均含量超过背景值的1.72和1.35倍;PCA提取了前3个主成分（累积贡献率85.16%）,结合CA结果显示重金属Cd、As、Cu、Pb和Zn来源一致,Hg和Cr来源一致;PMF模型将7种重金属元素的污染源分成3个因子并得到因子的贡献率,并且工业和生活废水、煤炭燃烧、采矿业3个因子的综合贡献率为41.96%、32.48%和25.55%;地累积指数法（I_geo）评价结果显示,Cd是主要重金属污染物,处于轻度污染程度等级,Hg、As、Cu、Pb、Cr和Zn等6种重金属元素处于无污染等级;潜在生态风险指数法评价结果显示,Hg的最高风险等级为中等生态风险等级,位于城陵矶和新厂采样点,Cd的最高风险等级为强生态风险等级,位于牯牛沙水道和武汉上采样点,As、Cu、Pb、Cr和Zn在14个采样断面均属于低生态风险等级.综合潜在生态风险指数（RI）为62.59~138.59,其中处于低微和中度风险等级的采样点分别占总采样点的71.43%（10个采样点）和28.57%（4个采样点）,整体上长江中游干流污染不严重;沉积物质量基准法（SQG）评价结果显示,长江中游沉积物等级为Ⅰ级,定性评价为优,显示长江中游14个采样断面的沉积物对底栖生物没有毒性作用.综合以上结果,长江中游重金属污染不严重,Cd为重点防治的重金属元素.     

北京市北运河水系底栖动物群落与水环境驱动因子的关系及水生态健康评价

底栖动物可反映多种生态威胁对水环境的积累效应,与河流水生态系统健康状态密切相关.本研究以北京市典型流域北运河流域为例,基于2015年夏季野外采样调查34个站点水生态数据,对底栖动物群落特征进行分析,采用典型对应分析筛选得到水质驱动因子,利用临界点指示类群分析方法探究关键影响因子的指示物种及其阈值,并基于底栖动物完整性指...     

Integrated assessment of river health based on the conditions of water quality,aquatic life and physical habitat

The health conditions of Liao River were assessed using 25 sampling sites in April 2005, with water quality index, biotic index and physical habitat quality index.Based on the method of cluster analysis (CA) for water quality indices, it reveals that heavily polluted sites of Liao River are located at estuary and mainstream.The aquatic species surveyed were attached algae and benthic invertebrates.The result shows that the diversity and biomass of attached algae and benthic index of biotic integrity (B-IBI) are degrading as the chemical and physical quality of water bodies deteriorating.Physiochemical parameters, BOD5, CODCr, TN, TP, NH3-N, DO, petroleum hydrocarbon and conductivity, were statistically analyzed with principal component analysis and correlation analysis.The statistical results were incorporated into the integrated assessing water quality index, combining fecal coliform count, attached algae diversity, B-IBI and physical habitat quality score, a comprehensive integrated assessing system of river ecological health was established.Based on the systimetic assesment, the assessed sites are categorized into 9 "healthy" and "sub-healthy" sites and 8 "sub-sick" and "sick" sites.