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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

太湖水质与水生生物健康的关联性初探

分别利用内梅罗指数法和底栖动物完整性指数法评价2008~2012年太湖水质和水生生物健康状况.结果表明,太湖全湖水质受到污染,水生生物健康基本处于亚健康状态.水质评价和水生生物评价结果在较大的尺度上呈现相同的趋势:从全湖尺度上看,水质和水生生物评价都显示东太湖的水生态健康状况总体上好于太湖其他部分.从时间上看,2008~2012年太湖水质等级和水生生物健康状况均低于20世纪60年代的水平.两种评价结果在短时间尺度和某些点位间存在差异,这是由于:①两种评价方法关注的时间尺度有所差异;②水生生物健康不仅与水质有关,还与水体生境有关.有机污染物和过剩营养盐是影响太湖水质和水生生物健康状况的主要因素,因此降低太湖及其入湖河流中有机污染物和营养盐的浓度是改善太湖水质和水生态功能的有效方法.     

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.     

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.      

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.      

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）].      

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.      

生物膜法应用于海河流域湿地生态系统健康评价展望

海河流域是我国人为干扰最为强烈的流域之一,流域内许多湿地的结构功能受损严重,鱼类、底栖生物、大型水生植物缺失,因此鱼类、底栖生物完整性指数(F-IBI,B-IBI)不适用于严重受损的湿地健康评价,在流域尺度上应用具有局限性,而生物膜广泛存在于任何水体中,可以用于流域尺度的湿地健康评价.本文根据生物完整性指数理论,在生物膜基本特征和人为干扰对生物膜的效应机制分析基础上,分析了生物膜评价湿地健康研究进展,探讨了生物膜方法应用于强人为干扰下海河流域湿地生态系统健康评价的可行性和应用前景.并从生物膜整合、尺度转换、健康标准制定、主要影响因子和装置与方法改进5个方面对生物膜法应用于海河流域湿地健康评价进行了展望,以期为海河流域的生态修复和环境管理提供新的思路和方法.     

岷江上游河流健康状况的表征及评价

河流健康状况评价是河流管理和河流生态系统监控的基础。本文针对水电开发程度较高的岷江上游开展河流健康状态标识及评价研究。尝试从河流结构、生态环境功能、社会服务功能3个方面袁征河流的健康状况,其中引入鱼类生物完整因子,结合岷江上游水生生态特点及国外研究现状拟定了12个指标对该因子进行表述;并采用多目标模糊评价模型,在确定岷江上游指标权重与指标标准特征值前提下,开展健康评价。评价结果表明：岷江上游由于电站的建设导致枯水期减水河段的河流动力大幅度下降;蜿蜒度以及水质状况良好;减水河段长度比及纵向连通性较差,岷江上游鱼类生物完整性属差的状态,社会环境功能指标一般。河流的综合健康状况处于较差状态,需采取一定措施对其进行生态修复以期恢复到相对健康的状态。     

基于DPeRS模型的海河流域面源污染潜在风险评估

运用DPeRS（diffuse pollution estimation with remote sensing）模型对海河流域面源污染物的空间分布特征和污染来源进行遥感像元尺度解析,结合地表水质评价标准,构建了面源污染潜在风险分级方法,评估了海河流域面源污染潜在风险.结果表明：污染量上,海河流域总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH₄⁺-N）和化学需氧量（COD）面源污染排放负荷分别为429.2、25.7、288.3和1017.0 kg ·km^-2,入河量分别为2.5万t、1597.2 t、1.7万t和6.6万t;污染类型上,农田径流是海河流域最主要的氮磷型（TN、TP和NH₄⁺-N）面源污染源,对于COD指标,城镇生活是首要污染类型,其次为畜禽养殖;空间分布上,海河流域中部和南部地区面源污染负荷较高,此区域也是该流域面源污染高风险集中分布区,氮磷型面源污染高风险区域分布相对较为集中,化学需氧量型则较为零散;海河流域有36%以上的区域存在氮磷型面源污染风险,有2.94%的区域存在化学需氧量型面源污染风险.     

河流污染类型优控顺序确定方法及其在海河流域的应用

建立河流污染类型优控顺序方法并将其应用于海河流域,结合海河流域主要河流站点水质监测数据和沉积物分析数据,对各水系河流的耗氧污染、富营养化及沉积物重金属污染状况进行整体评估,确定海河流域河流污染优先控制顺序.结果表明,海河流域有36%河长耗氧污染严重,重污染河流主要分布在黑龙港运东水系、子牙河水系和徒骇马颊河水系,重度污染河长比例分别为100%、54%和68%.重度富营养化河流主要分布在子牙河水系、北三河水系(北运河、潮白河、蓟运河)和徒骇马颊河水系,重度污染河长比例分别为50.0%、52.3%和39.7%;沉积物重金属生态风险普遍较低,子牙河水系、滦河水系和漳卫河水系重度污染河长比例分别为26.5%、21.6%和28.0%.海河流域河流中度以上的耗氧污染、富营养化及重金属污染河长分别为8203 km、6927 km和6733 km,由此确定流域河流污染优控顺序应该是首先关注耗氧污染,然后再控制河流富营养化,最后再治理重金属污染.分水系优控顺序研究表明永定河水系、大清河水系、黑龙港运东水系、子牙河水系和徒骇马颊河水系主要面临耗氧污染问题;北三河水系应首先控制富营养化;滦河水系、海河干流和漳卫河水系应关注沉积物重金属污染.     

淮河闸坝对河流生态影响评价研究——以蚌埠闸为例

论文以历史时期淮河干流水生态调查与2006年全流域重点闸坝水生态调查资料为依据,通过分析水生态指标与同期水质指标之间的关系,建立淮河水文-水质-生态耦合模型,提出了一种水利闸坝工程对水生态影响的评价方法。利用该模型分析了淮河中下游重点闸--蚌埠闸对其下游水生态系统的影响,结果表明:①蚌埠闸对下游水生态系统中浮游植物影响最大,浮游动物次之,对底栖动物的影响最小;②与历史时期水生态状况对比发现,蚌埠闸下游的水生态质量比历史时期有所降低;水利工程闸坝修建后对其下游水生态系统有一定的不利影响;③通过加强闸坝的调度,增加下泄水量,满足生态需水,可以缓解对下游水生态系统的不利影响。     

香溪河流域水生态系统健康评价

随着人们环境保护意识的增强,河湖生态保护与修复成为社会关注的热点问题,科学的生态健康诊断则是有效进行河湖治理的前提.香溪河作为三峡水库典型支流,探究其水生态系统健康对于长江生态保护具有十分重要的意义.通过收集整理香溪河干支流的生物与生境数据,构建了涵盖水环境、水生生物、物理栖息地三方面共16项指标的水生态系统健康评价指标体系,综合运用专家判断法和熵权法确定评价因子权重,采用河流健康指数（RHI）表征香溪河流域水生态系统健康状况.结果表明:①2017年三峡水库蓄水期香溪河流域水生态系统整体健康水平为良好,优和良等级占比分别为12.5%和79.2%.②健康状况呈现出支流优于干流、非回水区优于回水区的空间分布特点,具体表现为支流南阳河>支流古夫河>支流高岚河>香溪河干流.干流水环境问题相对突出,而支流的河流连通性相对较差.③库湾健康状况的年内变化特征为冬季最好,春秋季次之,夏季最差.研究显示,该评价体系能准确地评估香溪河流域水生态健康状况,同时需重视三峡水库支流库湾的水环境治理.      

海河70年治理历程梳理分析

海河是中国华北地区最大的水系,承载着京津冀城市群经济社会的发展.为总结海河水生态环境的变化趋势,梳理海河水污染防治与保护的经验,采用文献调研等方法系统整理分析了新中国成立以来海河流域旱涝灾害、水污染事件以及治理和管理措施,将海河治理分为4个阶段:第一阶段（1949—1971年）旱涝灾害频繁发生,遵循“上蓄、中疏、下排、适当滞”思路,进行抗旱防洪等水利工程建设;第二阶段（1972—1995年）流域经济快速发展,水质急剧恶化,以提升防洪标准和强力治理污染源为思路,进行旱涝灾害和水体污染的共同治理;第三阶段（1996—2005年）水体污染趋势得到遏制,以“关、停、并、转”为主要手段进行污染物的源头削减;第四阶段（2006年至今）海河被列入水体污染控制与治理科技重大专项（简称“水专项”）重点示范流域,在“控源减排、减负修复、综合调控”思路指导下,以水专项科技成果为支持,推动流域水体污染的系统治理.与20世纪90年代相比,2019年海河水质明显改善,GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅰ~Ⅲ类水质断面比例从1998年的25.3%升至2019年的51.9%,劣Ⅴ类水质断面比例从59.6%降至7.5%.但是海河水污染形势仍然严峻,依然存在水资源短缺、水污染压力大、水生态受损等问题,海河治理应遵循流域水质目标管理的思路,统筹好水资源、水环境、水生态,保障海河生态基流,改善水环境质量,恢复和维护健康河流生态系统功能.