应用O/E模型评价淮河流域典型水体底栖动物完整性健康的研究

本研究尝试采用我国已有的季风气候区底栖动物观测值(O)/期望值(E)比值模型,在无足够数量参照样点的情况下,建立淮河流域O/E指数健康评价指标体系,评价淮河流域典型水体底栖动物物种组成完整性现状.于2014年夏季(8月)和秋季(11月)分别调查了淮河流域20和25个典型水体的底栖动物和水质指标.O/E模型评价结果表明,监测点位在PC(Probabilities of Capture)0和PC≥0.5条件下,夏季和秋季的物种期望丰富度分别约为25和9.所有25个点位中,仅1个点位为健康,其余为一般或较差;模型控制自然梯度后O/E0和O/E50值均没有显著的季节性差异(p=0.565和0.229).环境胁迫因子(TN、EC、CODCr和p H)和土地覆盖数据(水体比例、湿地比例、裸地比例、森林比例和草地比例)对秋季O/E50和O/E50-null的解释量高于夏季,TN是能够解释淮河流域典型水体夏季O/E指数变异最多的环境因子,p H和CODCr是能够解释秋季O/E指数变异最多的环境因子.研究表明,在缺少有效参照点位构建评价指标体系的情况下,在淮河流域应用已经构建的季风气候区底栖动物O/E指数模型进行健康评价是比较可靠的方法.     

基于大型底栖动物生物完整性的流域水生态健康评价—以辽河流域为例

大型底栖动物完整性指数（B-IBI）在国际水生态健康评价中应用广泛,但需要结合各流域生态环境特征分别构建。以辽河流域为例,以流域99个点位水生态调查数据为基础,综合运用水质和生境质量作为参照点与受损点筛选标准,通过分布范围检验、判别能力检验和冗余性检验获得B-IBI核心参数,利用比值法进行核心参数标准化,等权求和计算B-IBI得分,最终构建适用于辽河流域的B-IBI评价体系。结果表明：辽河流域大型底栖动物包含74个分类单元,以昆虫纲为主（占总分类单元数的81.1%）,个体数量最优势物种为缺尾高原纹石蛾（Hydropsyche kozhantschikovi）;经筛选获得5个参照点和6个受损点,从28个备选参数中筛选出总分类单元数、毛翅目分类单元数、端足目+软体动物分类单元数、直接收集者相对丰度、黏附者分类单元数、Pielou均匀度指数6个核心参数用于计算B-IBI;B-IBI评价发现,调查时段的数据集中,4个点位处于健康等级,15个点位为亚健康等级,25个点位为一般等级,41个点位为差等级,14个点位为极差等级,流域水生态健康整体水平较差,超过1/2河段存在大型底栖动物群落结构退化现象。检验分析发现,B-IBI对水质变化具有较好的指示作用,且能有效区分出受损河段,表明B-IBI评价体系能准确表征辽河流域水生态健康状况,建议今后管理中作为辽河流域生物评价工具。

     

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.      

基于底栖动物完整性指数的河口健康评价

建立底栖动物完整性（B-IBI）评价指标体系和评价标准评价长江口及毗邻海域健康.根据2005年7月长江口及毗邻海域41个站位的底栖动物数据（参照点13个,干扰点28个）,通过对14个生物参数的分布范围、判别能力和相关关系分析,筛选出了多样性指数、种类数、总栖息密度、总生物量、甲壳类的密度百分比和棘皮动物的密度百分比等6个生物参数构成B-IBI指标体系.采用比值法统一参数量纲,直接累加得到B-IBI指数值.根据参照点B-IBI值的50%分位数值确定健康等级标准,建立了评价长江口及毗邻海域健康的B-IBI标准：＞2.48为健康,1.86～2.48为亚健康,1.24～1.86为一般,0.62～1.24为差,＜0.62为极差.评价结果表明,长江口及毗邻海域41个站位中,7个为健康,2个为亚健康,8个为一般,8个为较差,16个为极差.用2006年6月底栖动物数据进行评价结果验证,准确率为89%.     

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.      

基于浮游植物生物完整性指数的洱海水生态健康评价

文章应用浮游植物种属生物量和群落结构特征,构建生物完整性指数（P-IBI）,评价洱海水生态健康质量。通过参照点设置、箱线图、Pearson相关性分析确定了5个核心参数：浮游植物细胞密度、水华束丝藻细胞密度、挪氏微囊藻细胞密度、直链藻细胞密度和硅藻GDI指数,统一量纲并划分健康评价标准。洱海总体水生态健康评价结果为“较健康”;6个水华风险较高的湖湾中,才村为“较健康”;小普陀、马久邑、桃源、双廊和挖色为“中等”。评价结果表明,P-IBI指数构建的洱海水生态健康评价体系,对水生态环境响应的敏感程度较高,特别是与水质类别高度吻合,能够准确评价洱海的生态系统健康状况。     

基于大型底栖动物生物完整性的洱海健康评价

为了解洱海水生态系统健康状况,该研究于2021年3月、6月、9月和12月对洱海11个断面共27个采样点开展为期1年的底栖动物群落结构调查,并在此基础上构建洱海底栖动物生物完整性评价指数（B-IBI）体系。结果表明,共获得底栖动物56属种,隶属4门6纲28科54属。经过分布范围、判别能力及相关性分析等筛选,得出由总分类单元数、摇蚊类个体数百分比和BMWP指数3个核心参数组成的洱海B-IBI评价指标体系。采用比值法统一量纲,将洱海健康状况按评分分为5个等级：>2.61为健康,2.10～2.61为亚健康,1.82～2.10为一般,1.42～1.82为差,<1.42为极差。结果表明,2021年洱海整体健康状况评价结果为一般。其中,有5个点处于健康状态,占18.5%;6个点处于亚健康状态,占22.2%;5个点处于一般状态,占18.5%;9个点处于差状态,占比33.3%;2个点处于极差状态,占比7.4%。     

应用生物完整性指数评价我国河流的生态健康

河流生态健康评价是开展流域水生态健康评估和管理的重要技术基础,生物完整性是评估流域生态完整性的重要构成指标.基于生物群落特征参数的多参数指数（MMI）和预测模型的样点物种组成观测值与期望值比值的O/E指数（O,观测值;E,期望值）,是应用最广泛的评价生物完整性的两个重要指数;美国和欧盟等都已建立完善的基于生物完整性指数评价水生态健康的国家和地方规范.本文综述了MMI和O/E指数的基本概念和构建方法,比较了两者的共同点和优缺点;回顾了两者的发展简史和国内外的应用现状,分析了目前我国对MMI和O/E指数研究与应用的现状和不足,并提出了国内未来研究和应用MMI与O/E指数的建议.     

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...     

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）].      

淮河流域典型癌病高发区土壤和地下水重金属积累及健康风险

分别采集淮河沿岸某癌病高发区土壤和地下水样品,分析和探讨了土壤和地下水重金属的含量、分布和季节变化,以及土壤和地下水重金属积累的生态与健康风险.结果表明,除Zn外,土壤和地下水重金属含量旱季均高于雨季,癌病高发村庄高于其他村庄,河流污染是沿岸土壤和地下水重金属积累的主要原因.除土壤Cd达到中度潜在生态风险外,土壤中其余重金属的潜在生态风险总体为轻微级.癌病高发村庄居民饮水中重金属致癌和非致癌健康风险明显高于其他村庄居民,均为其他村庄居民的2倍以上,其中,重金属非致癌健康风险达到93.09×10-10a-1,接近国际健康组织推荐的最大可忽略风险,重金属致癌健康风险达到27.82×10-5a-1,分别为ICRP和US EPA推荐的最大可接受风险的5倍和2倍以上.各种重金属中,Pb和Cr是主要的非致癌健康风险因子,Cr是主要的致癌健康风险因子.癌病高发村庄土壤和地下水重金属积累明显,存在较高的饮水重金属暴露健康风险.     

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.     

基于模糊物元模型的西苕溪流域生态系统健康评价

本文借助RS/GIS技术,结合遥感影像数据、环境监测数据和社会经济数据,运用模糊物元模型,从水域、水陆交错带和陆域子系统选取21项评价指标,建立了流域生态系统健康综合评价指标体系,对西苕溪流域生态系统健康状况的空间分布规律和限制性因子进行了探讨.研究结果表明,西苕溪流域生态系统健康整体呈现出优良状态,其中,生态系统健康优秀地区面积占68.2%,良好地区面积占31.8%,能够正常发挥流域服务功能,维持生态系统可持续发展.西苕溪流域生态系统健康在空间分布上呈现出上游好、下游差的局面.在各子系统健康评价中,水域生态系统优于陆域生态系统,水陆交错带生态系统最差.底栖动物完整性遭受破坏、湿地退化、人为干扰活动、水源涵养功能减弱、点源和面源污染负荷较重是限制西苕溪流域部分评价单元生态系统健康的重要因素.     

基于熵值法和GM(1,1)模型的重庆城市生态系统健康评价

应用信息熵值反映数据本身的效用值来计算指标权重系数,建立熵权综合评价模型,对重庆城市生态系统健康进行了评价.根据评价结果和灰理论数学建模特点,建立GM(1,1)灰色预测模型,对重庆市生态系统健康进行了动态预测分析.结果表明:2005~2009年期间,重庆城市生态系统健康总体水平良好,其中各要素指数评价大小依次是活力指数、恢复力指数、组织结构指数、服务功能指数、人群生活指数;2010~2015年期间,重庆城市生态系统健康综合评价值将以e0.1268的增速保持良好发展态势.此外,建立以熵权综合评价为基础的GM(1,1)灰色预测模型对城市生态系统健康进行评价,能够得出更客观、更全面的评价结果.     

基于层次分析法的重庆市城乡结合部生态系统健康评价

在界定城乡结合部概念的基础上,针对其特征和存在问题,综合考虑社会人居、经济发展和自然生态等因素,构建了城乡结合部生态系统健康评价指标体系.以复合生态系统整体状态为目标,采用层次分析法确定指标权重,对城乡结合部进行生态系统健康评价,并选取重庆市大渡口区进行了案例研究.现状评价显示:相较于城市,城乡结合部的结构与功能耦合不够优化,生态潜力有待发掘;城乡结合部的活力优于城市,而组织结构、恢复力和环境质量均逊于城市;其中经济产业结构、市政设施、社会人口组成、道路噪声、空气质量是城乡结合部与城市差距最大的方面.这些因素均值得在城乡结合部综合整治中予以考虑.     

基于DFSR模型的北方农牧交错区生态系统健康评价 ——以宁夏盐池县为例

以宁夏盐池县为研究区域,基于DFSR模型建立评价指标体系,采用GIS和RS技术辅佐生态系统健康评价,得出盐池县生态系统状况.结果表明,2000年、2002年、2006~2008年,盐池县生态系统健康驱动力分值、状态分值、响应分值及综合分值逐年增加,表明盐池县生态系统健康状况呈上升趋势;2009年生态系统健康驱动力分值和状态分值均增加,但响应分值减少,生态系统健康的综合分值基本上没有改变,表明生态系统的健康状况呈现稳定的状态.     

基于土地利用与景观格局的生态保护红线生态系统健康评价方法——以南京市为例

生态保护红线是生态功能极其重要或生态环境极为敏感/脆弱的区域,是生态保护的核心区域。以南京市生态保护红线为研究对象,基于2000年、2005年、2010年和2015年四期土地利用/覆被和遥感影像等数据资料,对生态保护红线的生态系统健康进行了评价。结果显示：（1）2015年南京市生态保护红线内不同类型土地利用面积由大到小依次为：林地、耕地、水域、人工表面、湿地和草地,其中林地面积最大并逐年增长,耕地面积逐年减少;（2）2000—2015年南京市生态保护红线生态系统健康指数平均值为53.83,生态保护红线的生态系统健康指数处于亚健康水平,并呈现缓慢增长的趋势;（3）陆域生态系统,特别是森林植被覆盖度较大的区域,生态系统健康指数较高,相反,水域生态系统的生态系统健康指数相对较低。