玛瑙河干流大型底栖动物群落结构特征分析及水生态评价

为探究玛瑙河干流大型底栖动物群落结构及其影响因素,于2021年1月(枯水期)和2021年7月(丰水期)分别对其进行水质监测和大型底栖动物样品采集,调查并记录生境状况和环境特征,采用FBI (family biotic index, 科级生物指数)评价法和冗余分析法(RDA)探究不同水情期水环境状况及大型底栖动物群落结构的主要影响因子. 结果表明:①玛瑙河干流大型底栖动物群落结构时空差异显著,丰、枯水期共采集到大型底栖动物691个,隶属于2门4纲10目26科28种,优势物种共18种,个体数量、丰富度及优势物种数均呈现丰水期>枯水期,其中枯水期以双壳纲种类最多,丰水期以昆虫纲种类最多;②玛瑙河干流枯水期FBI评价结果以一般和轻度污染为主,丰水期以很清洁和极清洁为主,上游和中游河段水体污染较为严重,水质状况总体较2020年有所提升;③影响枯水期大型底栖动物群落结构的主要环境因子为水温、流速和PO₄3?浓度,丰水期为COD_Mn. 研究显示,玛瑙河干流大型底栖动物群落结构及其主要环境影响因子在不同水情期存在显著差异,丰水期水质状况良好,枯水期部分河段水体存在污染,需引起重视.      

漓江大型底栖动物群落时空分布及水质生物评价

于2012年1月(枯水期)和8月(丰水期)在漓江上游甘棠江段、中游大圩江段和下游福利江段采集到大型底栖动物样品共374个,采用均匀度指数、Margalef丰富度指数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数分析了漓江大型底栖动物的多样性.结果表明,漓江水系大型底栖动物群落结构的时空分布差异显著,枯水期采集到42个分类单元、8632个底栖动物,物种数和个体数均少于丰水期采集到的46个分类单元、10842个底栖动物,但枯水期主要河段的物种多样性比丰水期要好.漓江中、下游大型底栖动物的功能摄食类群均以刮食者为主,表明中、下游生态系统的初级生产力属性要高于上游.采用BI指数(Biotic Index)对漓江各江段进行水质生物评价,结果显示,漓江水系枯水期的水生态质量要优于丰水期;上游和下游水生态质量相对较好,中游水生态质量较差.因此,建议在丰水期加强漓江中游大圩段的环境保护力度,提高漓江整体水生态质量.     

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.      

海河流域河流生态系统健康评价

随着经济发展,人类活动对河流生态系统的胁迫日益强烈,生态系统健康状况受到严重威胁.本研究以海河流域2010年73个采样点的水质、营养盐和底栖动物指标为例,采用指标体系法,从化学完整性和生物完整性两方面评价了流域内河流生态系统健康.结果表明,海河流域河流生态系统健康状况整体较差,有72.6%的样点处于"极差"健康状态,同时表现出明显的地区集聚效应;河流水质与人类活动强度密切相关;海河流域水体富营养化趋势明显;流域内底栖动物多样性低,清洁物种较少.氨氮、总氮、总磷等营养盐指标是影响河流生态系统健康的关键因子,应从控制上述指标入手,遏制海河流域河流生态系统健康恶化.对于河流生态系统健康评价,多因子的综合评价法优于单因子评价法.     

两种指数对庐山水体环境质量状况的评价

1996～1999年,在庐山自然保护区核心区,依据国家环境监测技术规范,利用水质综合污染指数对9个主要水体进行了水质评价,同时利用底栖大型无脊椎动物科级生物指数进行评价.两种指数显示出相同结果:1个基点(大月山水库)水质清洁,5个基点(芦林湖、黄龙潭、一级电站、二级电站、三级电站)水质轻污染,3个基点(东谷溪流、电站水库、如琴湖)水质污染.在山地中小水体,利用底栖大型无脊椎动物科级生物指数可作为水质综合污染指数的有益补充,两种指数相结合进行评价更能反映水质实际状况.     

北京北运河河流生态系统健康评价

随着城市化的不断推进,北京河流生态系统面临着巨大挑战.以北京市北运河水系为例,于2015年7月对25个样点进行了野外调查,采集了浮游植物、底栖动物、水环境因子和栖息地环境质量数据.选取涵盖水生生物、水文、水质和栖息地的22个候选评价指标,采用主成分分析(principal component analysis,PCA)和相关分析进行筛选,并用熵权法确定各评价指标权重,构建了北运河河流生态系统健康评价指标体系,通过河流生态健康综合指数对其健康状况进行了评价.结果表明,北运河河流生态系统健康评价指标体系包含浮游植物Shannon-Wiener多样性指数、底栖动物Shannon-Wiener多样性指数、水温、生化需氧量、氨氮、氟化物、锌、石油类和栖息地环境质量评价指标(qualitative habitat evaluation index,QHEI)9项指标;全流域25个样点中,有12%为Ⅰ级和Ⅱ级,36%为Ⅲ级,超过50%为Ⅳ级和Ⅴ级.北运河河流生态系统的健康状况总体较差,其中,上游地区普遍较好,中下游地区相对较差,且呈现出较强的空间异质性.南沙河、清河中游、通惠河干流的健康状况普遍较差,相对较好的凉水河上游地区和温榆河支流交错镶嵌其中,形成了北运河水系复杂的河流生态系统现状.     

基于O/E模型和化学-生物综合指数的淮河流域关键断面生态健康评价

由于人类对河流的过度开发利用,河流生态系统逐步退化,部分河流甚至已丧失生态服务功能.因此,客观评价河流生态系统健康状况,加强河流生态保护与修复是水环境管理的重要工作.本研究于2014—2015年度在淮河流域典型河段的9个关键断面展开了4次水生态状况调查,根据四季水质现状和底栖动物群落结构特征,分别应用O/E模型和化学-生物综合指数法对淮河流域河流生态健康进行评价.结果表明:淮河流域总氮污染严重,处于劣Ⅴ类标准;底栖动物群落结构简单,生物多样性较低,主要以腹足纲和昆虫纲为主且物种分布呈现显著的季节性差异;O/E指数在pc≥0和pc≥0.5阈值条件下的评价结果显示所有断面的健康等级均处于差或极差;除夏季外,化学-生物综合指数评价结果与O/E指数评价结果呈现较好的一致性.水质恶化是物种锐减的重要诱因,是水生态健康状况较差的主要限制因素.     

北京市河流生态系统健康评价

伴随经济的快速发展,人类活动对河流生态系统的胁迫日益强烈,生态系统健康状况受到严重威胁.以北京市河流水系为例,于2020年秋季至2021年夏季在区域内101个样点进行了4个季度的野外调查,选取涵盖水文、水质、水生生物和栖息环境质量的34个评价指标,采用主成分分析和相关分析进行筛选,利用熵权法确定各评价指标权重,构建北京市河流生态系统健康评价指标体系,并对其健康状况进行评价.结果表明,北京市河流生态系统健康评价指标体系包括：水温、流速、BOD₅、NH₄⁺-N、Cu、浮游植物密度、浮游动物密度、底栖动物Shannon指数和BMWP指数、鱼类Shannon指数和栖息地质量指数11项指标.北京市河流101个点位中,健康状态占比4.95%,亚健康占比23.76%,一般及以下占比71.29%.河流健康状况具有较强的空间异质性,北部和西部地区河流健康状况良好,而中部及东南地区健康状况相对较差.单项指标评价结果显示,北京市河流水质状况整体尚可,为"亚健康-一般"状态,生物和栖息地状况评价均为"一般-差"状态,但水文状况堪忧,为差状态.北京市各水系评价结果显示,潮白河水系健康状况最好,永定河、大清河和蓟运河水系健康状态一般,北运河水系健康状况最差.维持河流生态基流,保障河流水系连通性,改善和恢复河流栖息地环境是今后北京市河流进行生态修复与保护需要重点关注的方面.     

岷江成都段水生态健康评价研究

为探索城市河流健康评价的有效方法,以岷江（成都段）部分河流为研究对象,通过调查水质、生境、浮游藻类、底栖动物,以底栖动物总分类单元数、毛翅目分类单元数、蜉蝣目分类单元数、EPT百分比、优势分类单元百分比、双翅目百分比6个指标构建底栖动物完整性指数（B-IBI）,并与水生态环境质量综合指数（WQI）进行对比,以验证B-IBI的可行性.结果表明:①B-IBI评价23个河流样点中,5个健康,1个亚健康,5个一般,2个差,10个很差;②相同区域的B-IBI和WQI结果比较发现,二者具有较好的相关性,B-IBI更能全面地反映河流生物学质量;③基于B-IBI评价的若干不同城市河流健康状况,均在远离城市的上游区域相对较好,人口集中区域相对较差.研究显示,B-IBI用于岷江成都段河流健康评价是可行的.      

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％).      

牡丹江中游底栖动物分布及其与栖境因子的关系

2013年秋季对牡丹江中游的3条河流(牡丹江、蛤蟆河、卧龙溪)150km河段进行大型底栖动物野外采样,共采集到大型底栖动物18种,隶属于3门5纲11目16科,其中昆虫纲(Insecta)、腹足纲(Gastropoda)和寡毛纲(Oligochaeta)物种居多.通过典范对应分析(CCA),研究大型底栖动物群落结构与主要的栖息地环境因子之间的相关关系,并通过香农-威纳(Shannon-Wiener)指数等生物多样性指数分析评价河流等级对物种多样性的影响.研究表明,流速、溶解氧、底质中的砾石含量是牡丹江中游影响大型底栖动物分布的关键栖息地环境因子,河流等级对底栖动物群落结构有一定影响,牡丹江干流底栖动物物种多样性高于支流,平均生物密度低于支流,且河流间等级差距越大,差异越显著.     

雅鲁藏布江中游河流生态系统健康状态对水环境因子的响应

河流生态健康评价是保护河流生物多样性、遏制河流水环境恶化趋势的前提,为探究雅鲁藏布江中游河流生态系统健康状态及其对水环境因子响应机制,于2021年的7月和10月在雅鲁藏布江中游进行浮游植物样品的采集和水环境因子的测定,鉴定浮游植物物种并计算其细胞丰度和生物量,构建浮游植物完整性指数评价该河段河流生态健康状态,分析水环境因子和浮游植物群落时空分布特征、P-IBI值和群落参数与水环境因子的相关性.结果表明,水环境因子在时间上差异不明显,在空间上有显著的差异;浮游植物平均细胞丰度和平均生物量大小为：丰水期>枯水期以及干流>支流,硅藻在群落中占绝对优势,pH和WT是驱动浮游植物时空分布的主要水环境因子;雅鲁藏布江中游生态健康状态整体为"健康-亚健康",河流健康状态枯水期优于丰水期、支流优于干流,EC、TUR、WT、NO₃^--N和NH₄⁺-N是影响该河段生态健康状态的主要水环境因子,可通过影响水体中浮游植物群落演替的方向和速率,参与和影响河流生态系统的物质循环和能量流动过程,驱动了雅鲁藏布江中游河流生态健康状态.     

多级闸坝对大型底栖动物群落日漂流规律的影响

河流中底栖动物的漂流模式是维持群落动态稳定的重要因素,闸坝改变了河流原有的水文节律,阻隔了底栖动物纵向漂流的连续性,闸坝对河流大型底栖动物群落的影响机制是近年来河流纵向格局维持研究的热点问题.2018年8月选择神农架国家级保护区的九冲河,在上游参照点(S1)、第一级电站取水口下游(S2)和第二级电站取水口下游(S3)布设3个样点开展24 h的日漂流监测,研究多级闸坝对大型底栖动物漂流类群、漂流节律和β生物多样性的变化.结果表明:①九冲河漂流的主要优势类群为蜉蝣目和毛翅目.②受堰坝阻隔影响,各样点漂流最优势物种发生了变化,S1样点为四节蜉(Baetis sp.),S2样点为花翅蜉(Baetiella sp.),S3样点为舌石蛾(Glossosoma sp.).③尽管各样点仍然以双峰型漂流模式为主,但参照点S1为“alternans”型的夜漂流,而坝下S2和S3样点则为“bigeminus”型的夜漂流,前者漂流密度的最大值出现在黎明前,而后者则为日落后.④坝下(S2和S3)漂流底栖动物的物种数明显低于参照点(S1),单因素方差分析表明闸坝阻隔具有显著的累积效应,3个样点漂流底栖动物的生物量之间存在差异显著(P < 0.05),漂流密度在参照点S1和坝下(S2和S3)的差异显著(P < 0.05).⑤基于Bray-Curtis相似性的聚类分析表明,S2样点群落发生了明显的分化,其日间样品均与S3样点聚为一类,而夜间样品全部与S1样点聚为一类.⑥采用无度量多维度标定排序(NMDS)进行的β多样性分析表明,S1样点漂流群落的昼夜差异性最小,S3样点的差异性最大.研究显示,九冲河小水电梯级开发造成了漂流型大型底栖动物群落结构、漂流规律和β生物多样性发生变化,3个样点的漂流优势类群发生改变,β多样性的变化随梯级闸坝呈现明显的累积效应,从长期来看会对河流生态系统的稳定性和生态功能造成深远影响.      

大宁河水生态系统健康评价

随着人口增长及社会经济的发展,河流水生态系统健康受到严重威胁.为了解大宁河水生态系统健康状况,选取大宁河2011-2015年水体水质[水温、pH、SD（透明度）、ρ（DO）、ρ（COD_Mn）、ρ（TN）、ρ（TP）]与水生态[藻密度、ρ（Chla）]9个主要指标,构建了大宁河水生态系统健康评价指标体系,运用基于熵值法的综合健康指数法对其水体生态系统健康状况进行综合评价.结果表明,2011-2015年,大宁河水生态系统健康状况整体呈亚健康状态,有50.89%的监测样本处于亚健康状态,枯水期健康状态好于丰水期.大宁河各监测断面CHI（综合健康指数）值的季节变化特征为丰水期低于枯水期;年际变化特征为从2011-2015年CHI值呈先升后降的变化趋势,健康状态呈先转好后转差的变化趋势,大宁河水体富营养化趋势明显;空间变化特征为丰水期和枯水期CHI最低值主要位于中下游的白水河、龙门和菜子坝断面,河流水质与人类活动强度密切相关.研究显示,影响大宁河水生态系统健康的关键因子为营养盐指标[ρ（TN）、ρ（TP）]和有机物指标[ρ（COD_Mn）].      

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数和综合指数法对水生态系统健康状况进行评价.结果表明,底栖动物群落以耐污的水生昆虫和软体动物为主,多样性水平较低,位于0～1.01之间;氟化物、生化需氧量、氨氮和总磷为底栖动物群落的关键水质影响因子;氨氮有4种正响应指示物种,其阈值范围为1.09～6.94 mg·L^-1,总磷有3种正响应指示物种,其阈值范围为0.48～1.27 mg·L^-1;健康评价结果表明全流域水生态健康评价结果总体较差,中上游健康状况相对较好,健康状况最好地区主要位于昌平区山区,健康状况最差地区主要位于朝阳区及中心城区.本研究结果可为河流生态修复和污染物控制提供依据,同时也为其他城市水生态文明建设提供参考.     

河流水动力条件对大型底栖动物分布影响研究进展

大型底栖无脊椎动物(简称"底栖动物")是河流生态系统重要的生物类群,其组成与分布受河流水动力条件影响显著.对世界范围内不同气候带的7条大型河流的研究发现,底栖动物在河流纵向上展现出了明显的分布特征:①山区树线以上,粗颗粒有机物有限,直接收集者占绝对优势,其中流速大的河段以适应流水的摇蚊幼虫为主,流速低的河段以寡毛类为主.②树线以下的上游河段,充足的凋落物进入河流,流速大的河段以抗冲刷能力强的水生昆虫(如蜉蝣目)为主,流速低的河段以寡毛类和摇蚊幼虫为主.③中下游河段以及河口地区,河流比降小、水深大、流速小、底质较细,受一定程度的人类活动影响,寡毛类、摇蚊幼虫和软体动物等较为常见,其中寡毛类和软体动物主要栖息在淤泥底质中,摇蚊幼虫在沙质河中更为常见.底栖动物的物种数量及组成与底质的稳定性、河流含沙量、降水量等因素相关.水动力条件中的底质、含沙量及流速对底栖动物的影响最为显著:①底栖动物物种数随着底质粒径和稳定性的降低而减少,在卵石底质中达到最大值.②含沙量增加导致底栖动物的物种数和密度显著下降.③汛期水动力条件的改变直接导致底栖动物密度和优势种变化,汛期过后则优势种恢复,密度达到年内最大值.研究推测气候通过影响底栖动物食物网来影响其密度,而不是种类.建议今后增强气候变化对底栖动物食物网及密度综合影响的研究.     

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.