我国流域水生态完整性评价方法构建

流域水生态完整性评价是指通过对水生态系统中不同水生态指标(生物和非生物)的监测以及由数学方法综合形成的综合评价指数,来反映水生态系统完整性状况。近年来,世界各国水环境管理政策发生了变化,开始强调生态保护,重视水体的生态质量。中国现行的常规理化监测指标(如COD、氨氮、BOD5)很难满足水环境管理的需求,难以全面准确地反映水环境质量变化的趋势。因此,在借鉴欧美发达国家流域水生态完整性评价方法的基础上,结合中国目前监测现状以及流域水环境管理需求,构建了包括物理生境指标、理化指标、水生生物指标在内的流域水生态完整性监测与评价方法,以期为中国流域水质目标管理技术体系的业务化运行提供可资借鉴的技术支撑,实现从单一的化学指标监测转向综合的水生态系统监测,实现流域水生态完整性的监测与评价。     

松花江底栖动物分布规律及与理化评价差异研究

2012—2015年对松花江干流11个断面21个点位进行底栖动物群落监测,在7种单一指数评价的基础上运用简单的叠加法进行综合评价,并与常规理化监测与评价进行了比较。结果显示,与2012年相比,2013年松花江干流底栖动物物种较丰富,各点位评价结果有所提升;2015年摆渡镇-同江段多为清洁等级,水环境生态质量稳中趋好,下游改善明显。结果显示,生物学评价与理化评价存在明显的差异,在水质改善的过程中生物学评价更灵敏、更显著。     

基于模糊综合分析法的引调水工程水质响应关系分析

为提升引调水工程的环境改善效果,须对水体的自身连通水平、水质现状、水环境主要影响因子进行分析。以太湖流域跃进联圩为研究对象,利用图论连通度理论对研究区域静态基流连通性进行评价,探索圩内水系连通性的空间差异及变化特性。同时,开展短期引调水实验,结合模糊综合分析法评价引调水带来的圩内水质变化情况及规律,研究圩内水环境和水系连通性的响应关系。结果表明,模糊综合评价法在引调水环境改善分析中具有适用性,可实现对圩内各监测点位水质变化的全面分析;水体流动性是影响圩区内水质的重要环境因素,高锰酸盐指数是导致圩内水质恶化的主要影响因子。引调水工程对圩区水环境具有一定的持续改善性作用,但对基流连通性较差的区域,改善效果有限。     

黑龙江流域水环境背景值研究进展

黑龙江流域地处世界三大黑土区之一的中国东北平原，土壤腐殖质含量高，这些腐殖质随着地面径流进入水体，成为流域溶解性有机物（DOM）的自然本底（环境背景）。自然本底的存在导致流域水质有机污染综合指标不能真实反映流域的人为污染，流域背景区内高锰酸盐指数、化学需氧量背景值范围分别为3.0~11.7、14.3~40.5 mg/L。流域部分水质考核断面水质受到有机质背景值的影响。由于叠加人为污染，定量分析高锰酸盐指数、化学需氧量背景值范围存在很大难度。重金属元素相对稳定，相对于"六五"时期重金属背景值，目前水体中重金属含量普遍升高。结合水环境管理需求，背景值研究成果应用于水环境管理还需要进一步深入研究和实践。笔者在综述黑龙江流域水环境背景值研究基础上，总结目前存在的问题，提出水环境背景值研究建议，为科学客观评价流域水质提供参考。     

基于多种方法的长江上游小流域水质综合评价

选取大河和巴关河流域2018—2022年水质监测数据,运用单因子评价法、Spearman秩相关系数法、综合污染指数法和主成分分析法,对流域水质状况、变化趋势及主要污染物特征进行综合评价分析。结果表明:2018—2022年,大河流域水质未达到地表水Ⅲ类标准;流域整体综合污染指数超过了1,为重污染,下游污染程度较重;营养指标和有机污染物指标存在显著正相关。巴关河流域水质达到了地表水Ⅲ类标准;流域整体综合污染指数未超过1,为中污染,上游污染程度较重;营养指标、有机污染物指标和重金属指标等均呈现出不同程度的相关性。巴关河流域水质总体优于大河流域。TP、NH₃-N、COD_Mn、COD_Cr和BOD₅是影响大河流域和巴关河流域水质的主要因子,均属于有机型及富营养化污染指标,主要来自生活源和农业源。建议选择适宜的评价方法开展系统性小流域污染溯源,分河段有针对性地开展小流域水环境治理。     

镇江合流制管网受纳水体现状分析与评价

为了研究镇江合流制管网受纳水体污染状况,对古运河市区段5个主要断面进行监测,在水环境评价预测的基础上,利用单因子评价法,以对水体环境质量影响较大的CODCr、BOD5、TP、NH3-N作为评价因子,以地表水环境质量标准为依据,研究受纳水体污染程度,对地表水环境质量予以分级。结果显示,镇江市古运河监测断面在平水期、丰水期和枯水期水体均为V类,主要污染物为CODCr、BOD5、TP和NH3-N。     

水环境指示生物筛选及水质评价方法研究

以齐齐哈尔市近30年地表水生物监测数据、理化监测数据为研究依据,提出一套基于指示生物的地表水体评价方法。该方法将地表水体划分为5个级别,并从中筛选出每个级别对应的指示生物,最终建立一套基于指示生物描述水体污染程度的评价体系。该方法以理化指标为基础,筛选多种优势种作为指示生物,对水体进行综合评价。相比单一生物监测评价指标,该评价方法更能反映整个生态系统状况,从而更客观地反映水体真实情况,有望为地表水体污染评价新方法的建立提供参考。     

黄河呼和浩特段水环境质量时空变化分析

水环境质量评价是水资源可持续利用的重要前提，同时也是水环境管理与治理决策的重要依据。为科学评价黄河呼和浩特段水环境质量，基于基础资料数据库，遵循全面性、区域性、易量化性等原则，采用综合污染指数法详细分析了黄河呼和浩特段水环境质量的时空变化情况，进一步揭示了2020年水质季节变化规律，并对主要超标因子进行了深度解析。结果表明：随着一系列环境保护政策和管理措施的实施，2015—2020年黄河呼和浩特段水环境质量综合指数下降了75.87%。在时间尺度上，各断面的水环境质量综合指数平均值由2015年的93.81下降至2020年的22.64,整体水环境质量评价等级由G4转为G2,对应的水环境质量状况由中度污染转为较好；在空间尺度上，上游水环境质量优于下游，城区段水环境质量较差。此外，评价结果显示，部分水体当前仍存在氨氮超标问题。评价结果较为客观地反映了黄河呼和浩特段的水环境质量，可为水环境管理提供决策依据。     

集中式饮用水水源地水质评价方法研究

简单介绍目前国内外饮用水水源地各种水质评价方法,指出我国集中式饮用水水源地现用单因子评价法存在的过保护问题,即以水质最差的单项指标所属类别来确定水体综合水质类别。同时,提出一种"类别因子评价法":若水源水质各项指标均满足标准限值要求,则水质达标;若存在理化指标或微生物指标超标情况,且监测结果未超过国标Ⅴ类水体水质标准要求的,则水质基本达标;若存在毒害指标超标情况,或"理化指标"、"微生物指标"监测结果超过国标Ⅴ类水体水质标准要求的,则水质不达标。对比应用表明,该方法是一种较为科学合理的水源水质评价办法。     

松花江流域大型底栖动物生物完整性指数构建及其适用性

利用生物完整性指数评价河流健康状态,对于水环境管理决策具有重要的实践意义。基于大型底栖动物构建生物完整性指数(B-IBI),并评价松花江流域的水生态系统健康状况。在松花江主要干支流设定37个采样点,分别于2016年6、9月进行环境因子和大型底栖动物调查研究。最终从28个候选参数中确定了种类总数、摇蚊种类数、敏感种百分比、Hilsenhoff指数、Marglef指数作为核心参数构建B-IBI。通过0～10赋分法,计算得到了松花江流域全部采样点的生物完整性评价得分。结果显示,松花江流域内60%区域生物状态存在不同程度的损害。另外,B-IBI能够综合反映松花江大型底栖动物群落多样性、生境质量、理化水质等,具有一定的适用性。     

2001-2015年松花江流域水污染变化特征研究

利用2001-2015年松花江流域国家监测网30个可比断面监测数据，从流域和断面水质变化、各项指标超标情况和浓度变化、污染负荷等方面分析了松花江流域水质变化情况。结果表明，松花江流域水质总体呈好转趋势，特别是2007年以来有比较明显的改善。该流域长期以来主要污染指标为高锰酸盐指数、石油类、五日生化需氧量和氨氮。高锰酸盐指数、石油类和五日生化需氧量污染均有明显改善，但氨氮污染改善不明显。在继续加强COD排放总量控制的基础上，有效削减氨氮排放是促进松花江水质改善的重点。     

第二松花江面源污染时空分布规律的研究

第二松花江流域作为松花江干流的主要产水区,其污染年负荷关乎下游水质的安全。面源污染是第二松花江的重要污染来源,采用输出系数法估算面源污染年负荷量,通过流域土地利用类型、社会经济信息等因素,利用有资料年的统计数据,进行面源污染年负荷量在时间、空间上的展布,探寻第二松花江流域面源污染年负荷量的空间分布规律,为水环境管理部门提供理论依据。     

邻苯二甲酸酯在松花江吉林段水体中的分布规律

邻苯二甲酸酯是一类含有苯环的有机污染物,易在生物体内富集,所以开展水体中邻苯二甲酸酯的分布规律研究至关重要。对松花江吉林段2008年3月份不同监测断面的水体进行监测,通过GC-MS定性分析和GC定量分析,确定该江段水体邻苯二甲酸酯类污染物的分布规律、污染状况与污染水平。研究结果表明,松花江吉林段水体中主要的邻苯二甲酸酯类污染物是邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯,其分布的总体趋势是更易存在于水相中。     

2012—2019年松花江干流底栖动物群落变化及其对水环境因子的响应

底栖动物是水生态系统的重要组成部分,其群落特征通常用来评价水生态环境质量。研究了2012—2019年松花江干流水生态环境质量状况、变化趋势,并应用冗余分析(RDA)探究底栖动物群落结构特征与水环境因子之间的响应关系。结果表明:8年间共鉴定出底栖动物246个分类单元,隶属于4门、9纲、25目、58科、69属,其中水生昆虫的EPT物种为99个分类单元,占总物种数的40.24%;水生昆虫的其他物种为68个分类单元,占总物种数的27.64%;软体动物为36个分类单元,占总物种数的14.63%;环节动物为25个分类单元,占总物种数的10.16%;甲壳动物为18个分类单元,占总物种数的7.32%。底栖动物密度总体呈上升趋势,种类组成总体有所增多,其中环节动物、软体动物和甲壳动物有向水生昆虫转变的趋势,群落结构相对稳定且主要以水生昆虫占比最多,底栖动物密度平均值为5.97×10³个/m²,变化范围为2.86×10³~8.98×10³个/m²,优势科(属)主要为小蜉属Ephemerella、小寡脉蜉属Oligoneuriella、扁蜉属Heptagenia、等蜉属Isonychia、纹石蛾科Hydropsychidae、缺叉多距石蛾属Polycentropus、摇蚊科Chironomidae和圆田螺属Cipangopaludina等。生物指数评价结果多数为"中等"及以上,评价结果趋于稳定,且下游评价结果好于上游。松花江干流的水环境质量变化阶段性明显,溶解氧含量升高,氨氮呈下降趋势,其余指标呈波动变化。冗余分析(RDA)结果表明:影响松花江干流底栖动物群落结构变化的主要环境因子是随时间推移而变化的,其中溶解氧、生化需氧量、化学需氧量、总磷、氨氮和总氮等指标是影响该监测区域底栖动物群落分布的重要环境因子。     

Assessment of surface water quality using a growing hierarchical self-organizing map: a case study of the Songhua River Basin,northeastern China,from 2011 to 2015

The analysis of a large number of multidimensional surface water monitoring data for extracting potential information plays an important role in water quality management. In this study, growing hierarchical self-organizing map (GHSOM) was applied to a water quality assessment of the Songhua River Basin in China using 22 water quality parameters monitored monthly from 13 monitoring sites from 2011 to 2015 (14,782 observations). The spatial and temporal features and correlation between the water quality parameters were explored, and the major contaminants were identified. The results showed that the downstream of the Second Songhua River had the worst water quality of the Songhua River Basin. The upstream and midstream of Nenjiang River and the Second Songhua River had the best. The major contaminants of the Songhua River were chemical oxygen demand (COD), ammonia nitrogen (NH₃-N), total phosphorus (TP), and fecal coliform (FC). In the Songhua River, the water pollution at downstream has been gradually eased in years. However, FC and biochemical oxygen demand (BOD₅) showed growth over time. The component planes showed that three sets of parameters had positive correlations with each other. GHSOM was found to have advantages over self-organizing maps and hierarchical clustering analysis as follows: (1) automatically generating the necessary neurons, (2) intuitively exhibiting the hierarchical inheritance relationship between the original data, and (3) depicting the boundaries of the classification much more clearly. Therefore, the application of GHSOM in water quality assessments, especially with large amounts of monitoring data, enables the extraction of more information and provides strong support for water quality management.     

季节性Kendall检验分析湘江长沙段水质变化趋势

季节性Kendall检验是一种广泛应用于河流水质变化趋势分析的非参数检验。以湘江长沙段三汊矶断面2001—2011年水质监测结果为样本,运用季节性Kendall检验分析湘江长沙段水质变化趋势及影响因素,结果表明:氨氮浓度呈显著上升趋势,总磷浓度呈高度显著上升趋势,总镉、总砷浓度呈高度显著下降趋势,湘江长沙段水质主要受城市生活、工业和农业面源污染物排放的影响,河水流量对水质的影响相对较小。     

淮河流域淮安段着生藻类群落结构特征分析

于2021年5月对淮安境内淮河主要干支流8个点位的水质状况和着生藻类群落结构采样调查，应用3种多样性指数模型评价区域水生态健康状况，并探究影响着生藻类多样性的因素。结果表明：采样期间淮河流域淮安市域共检出着生藻类3门23科32属（种），由硅藻门、蓝藻门和绿藻门组成，硅藻门占绝对优势；多样性指数计算结果显示，流域水生态状况良好，整体表现为清洁-轻污型水体，淮河上游水质稍差于其他水域；结合水质监测数据与卫星遥感影像分析，认为生境状况是影响着生藻类群落分布的主要因素。     

阿什河底栖动物群落特征及影响因子

阿什河作为松花江的一级支流,全境包含了从Ⅰ类到劣Ⅴ类的各种类型水质。通过对阿什河沿线底栖动物群落构成进行调查,结合典范对应性分析(CCA)对底栖动物群落与环境因子进行相关性分析得出结论,溶解氧和高锰酸盐指数为研究区域内底栖动物群落构成的主要限制因子。为分析不同水质条件下底栖动物种群变化成因和从生物学角度提出阿什河治理方法提供技术依据。