安徽铜陵地区河流生态系统健康的多指标评价

根据安徽铜陵地区河流2010年水生态调查数据,构建了涵盖上覆水体、沉积物、水生生物和河流物理栖息地质量等要素的河流生态系统健康评价的候选指标体系.采用主成分分析与相关性分析方法进行指标筛选,构成河流健康综合评价指标体系,以基于方差赋权的综合指数法作为评价方法,评判多指标下的河流健康等级状况.结果表明,铜陵地区河流生态系统的60个采样点中仅2个达到“健康”等级,16个达到“亚健康”等级,33个为“较差”等级,剩余9个为“疾病”等级,铜陵地区河流生态系统退化较为严重.矿山开采活动、农业面源污染和生活污水排放是导致铜陵地区河流生态系统健康恶化的主要原因.     

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.      

辽河流域河流栖息地评价指标与评价方法研究

建立了由底质、栖息地复杂性、速度-深度结合特性、堤岸稳定性、河道变化、河水水量状况、植被多样性、水质状况、人类活动强度和河岸土地利用类型所构成的河流栖息地评价指标体系,确定了各指标的等级划分以及栖息地综合指数的计算方法.结合2005年辽河流域河流生态调查结果,对流域内所调查的28个河段的栖息地质量状况进行了具体评价,并进一步分析了河道栖息地综合指数与河流理化因子、底栖生物以及小流域土地利用状况的相关关系.结果表明:①辽河流域28个河段的栖息地质量状况差异显著,其中10个河段达到了较好等级以上,6个仅为中等水平,12个河段为较差等级以下;②栖息地质量与理化因子、底栖生物指标具有显著相关性,表明栖息地质量是影响水质与生物状况的重要因素;③小流域的人类未利用土地比例与栖息地质量显著相关,表明小流域土地利用程度对栖息地环境质量影响较大,是恢复与保护河流栖息地质量的重要条件.     

辽河保护区七星湿地生态系统健康评价

以辽河保护区七星湿地为研究对象,采用主成分分析法与相关性分析法筛选湿地生态系统健康评价指标,构建了由化学需氧量（COD_Mn）、总磷（TP）浓度、氨氮（NH₃-N）浓度、叶绿素a（Chl-a）浓度、溶解氧（DO）浓度5个指标构成的湿地生态系统健康综合评价指标体系,以表征湿地生态系统的水环境质量、水生生物和栖息地环境质量特征;运用综合指数法对七星湿地生态系统健康状况进行评价。结果表明：七星湿地13个采样点中,6个为亚健康等级,6个为一般病态等级,1个为疾病等级;七星湿地总体生态系统健康状况为亚健康等级。     

基于鱼类生物完整性指数的浑河流域水生态健康评价

基于2010年5—6月浑河流域62个采样点的鱼类调查数据,应用F-IBI(鱼类生物完整性指数)体系评价浑河河流的生态健康状况. 从23个候选指标中筛选出适用于构建浑河流域F-IBI体系的6个指标,分别为总渔获量、雅罗鱼亚科种类所占比例、鳅科鱼类所占比例、经济鱼类所占比例、耐污物种所占比例和广布种所占比例. 采用比值法计算各指标的F-IBI值,根据所有采样点F-IBI值的75%分位数确定健康标准,对于小于所有采样点F-IBI值75%分位数的数据进行四等分,以确定浑河流域F-IBI体系的评价标准,依次分为健康、亚健康、一般、差和极差5个等级. 结果表明,处于健康、亚健康、一般、差、极差状态的采样点分别占采样点总数的22.58%、27.42%、24.19%、14.52%、11.59%,其中前三者所占比例为74.19%,健康状况为差和极差的采样点主要分布在以沈阳市区为分界的浑河流域下游. Pearson相关分析可知,F-IBI值与电导率呈负相关,而与栖息地质量指数呈正相关. 研究显示,浑河中上游河段的健康状况基本处于健康、亚健康和一般状态,而浑河下游的健康状况令人担忧,处于差和极差状态. 浑河下游恶劣的水生态状况主要是受到沈阳工业区的影响.      

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.     

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.     

辽河流域河流底栖动物完整性评价指标与标准

根据2005年4月期间辽河流域25个样点的底栖动物数据(参照点12个,受损点13个),通过指数值分布范围、相关关系和判别能力分析,从20个候选指数中筛选出了辽河流域的B-IBI构成指标体系,包括总分类单元数、EPT分类单元数、摇蚊分类单元数、前3位优势分类单元个体相对丰度、敏感类群个体相对丰度和粘附者个体相对丰度6个生物指数.其中总分类单元数、EPT分类单元数、摇蚊分类单元数反映群落丰度,前3位优势分类单元个体相对丰度反映个体数量比例,敏感类群个体相对丰度反映生物耐污能力,粘附者个体相对丰度反映小生境质量.采用比值法计算每种生物的指数值,并将各个生物指数值加和得到B-IBI指数值.根据参照点B-IBI值的25%分位数值确定健康等级标准,并对小于25%分位数值的分布范围进行4等分,提出了底栖动物完整性评价标准:B-IBI＞3.66为健康,B-IBI=2.75～3.66为亚健康,B-IBI=1.83～2.75为一般,B-IBI=0.92～1.83为差,B-IBI＜0.92为极差.评价结果表明,辽河流域25个样点中9个为健康,8个为亚健康,2个为一般,3个为较差,3个极差.B-IBI与水质状况、栖息地环境质量显著相关,其中与DO、栖息地指数呈显著正相关,与CODCr、CODMn、BOD5、悬浮物、氨氮、总磷、总氮、电导率呈显著负相关.     

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   

基于灰色关联分析法的辽河保护区河流水生态健康评价

灰色关联分析是一种高效的不确定性复杂系统评价方法,具有对数据要求低且计算量小,便于广泛应用的特点,适用于河流水生态健康评价。基于水生态健康内涵和辽河保护区河流实际情况,构建了由河流自然形态状况、水质状况、底质状况、水生生物及生态环境状况四大类共20个指标组成的河流水生态健康评价指标体系,采用层次分析法(AHP)确定权重,结合灰色关联分析法对辽河保护区水生态健康状况进行评价。结果表明:辽河保护区河流水生态健康状况总体为中等,其中自然形态状况灰色关联度为0.868 4,健康等级为中等;水质状况灰色关联度为0.691 2,健康等级为中等;底质状况灰色关联度为0.968 6,健康等级为优秀;水生生物及生态环境状况灰色关联度为0.750 4,健康等级为中等。20个指标中,河床稳定性、河道弯曲程度、化学需氧量、总磷浓度、鱼类多样性指数和着生藻类多样性指数的评价结果为中等,总氮浓度为病态。自2010年辽河保护区划定以来,其河流底质中重金属污染得到较大改善,但仍存在河床稳定性差、水质污染、鱼类多样性和着生藻类多样性指数较低等问题。     

基于统计分析的陕西段泾河水质时空分布特征

气候变化和人类活动共同作用下的局地水环境变化研究,是水资源与环境研究的热点问题,而评价地表水质的时空变化是水质评价的重要内容。论文以泾河陕西段干流景村和张家山断面3年16个水质参数为依据,分枯水期和丰水期,采用主成分分析法评价不同时期水质参数的相关性,应用因子分析法选取不同时期最重要的水质参数。结果显示两断面枯水期以自然输入的盐化指标为主,景村断面还包括泾河上游人为输入的有机污染;丰水期以人为输入的非点源污染指标(包括氮营养指标和溶解性固体指标)为主,张家山断面还包括大的径流量携带的两断面之间的有机物(挥发酚);而硫酸盐总是泾河陕西段不同时期最重要的水质参数变量。     

基于微生物生物完整性指数的城市河道生态系统健康评价

生物完整性指数(index of biotic integrity,IBI)已被广泛运用于河流生态系统的健康评价.然而,目前基于微生物的IBI评价方法很少,针对城市河道的相关研究更是缺乏.本研究采用Illumina高通量测序技术,对浙江省内5条城市河道的微生物群落多样性及组成进行了分析.通过典型相关分析(canonical correlation analyses,CCA)和Spearman相关性分析水质对微生物组成的影响,明确受水质变化影响显著的微生物类群,与特定功能菌群一并作为备选指标.对备选指标进行分布范围、判别能力及Pearson相关性分析,筛选出香农多样性指数、微生物分类单元数、疣微菌门相对丰度、绿菌门相对丰度和分支杆菌属相对丰度等参数指标,初步构建了适合浙江城市河道的微生物生物完整性指数(microbiome index of biotic integrity,M-IBI)指标体系.采用比值法对生物指标计分,评价结果显示:总计22个样点中,9个样点为"健康"等级,占总样点的40. 9%;10个样点为"亚健康"等级,占总样点的45. 5%; 2个样点为"一般"等级,占总样点的9. 1%; 1个样点为"较差"等级,占总样点的4. 5%.各采样点M-IBI值可有效反映水体受干扰程度,且与水质状况基本吻合(R=0. 753,P 0. 01),表明M-IBI可以较合理地评价城市河道生态系统健康状况.     

化学需氧量和高锰酸盐指数相关性探讨研究

选取淮河流域临沂市4个出境监测断面2014年1～11月,每月上下旬各一次化学需氧量和高锰酸盐指数浓度的分析,利用每个监测断面21对化学需氧量和高锰酸盐指数浓度的监测结果,分析了临沂境内4个出境断面两个水质参数的相关关系,给出各断面二者的一元线性回归方程及相关系数并 F检验,得出不同断面二者的相关性及因水质不同相关性的差异。通过分析同一样品的二者的监测结果的相关性,相互佐证,从多角度进行质量控制和质量保证。提出二者相关性分析结果在实际使用的建议,以期引起从事水环境监测分析、监测评价和监测管理等相关人员重视。     

沈阳细河与白塔堡河水质空间分布特征研究

了解辽河流域水污染防治重点区域浑河沈阳段支流河污染特征,采用2012年细河与白塔堡河枯水期18个采样点10个水质指标数据,应用主成分分析(PCA)、聚类分析(CA)、判别分析(DA)和基于GIS平台的克里格插值法(Kriging),对细河与白塔堡河水质空间分布特征进行研究。主成分分析结果表明,白塔堡河前3个主成分对应的特征值的累积方差贡献率达到85.10%,主要污染物为NH₄⁺-N浓度、Chl-a浓度、pH等;细河前四个主成分对应的特征值的累积方差贡献率达到91.24%,主要污染物为NH₄⁺-N浓度、TN浓度、pH、EC等。空间差异性分析表明,白塔堡河中下游采样点周边区域水质指标数值高于上游采样点周边区域,有机污染突出,重污染区域位于白塔堡河汇入浑河段;细河上游采样点周边区域水质指标数值高于下游采样点周边区域,氨氮污染严重,重污染区域位于细河源头段。     

九龙江流域土地利用/景观格局-水质的初步关联分析

选取哑热带中尺度流域九龙江为研究对象,运用空间分析与统计分析方法,从全流域和河岸缓冲区尺度分别建立了九龙江流域2002年和2007年土地利用、景观格局与河流水质的关联.结果表明,2002年和2007年土地利用/景观格局-水质的关联基本一致,表现为建设用地面积比例与BOD5、NO3--N、NH4+-N和高锰酸盐指数呈负相...     

基于微生物完整性指数的河流健康评价 ——以无锡市为例

生物完整性指数（Index of biotic integrity,IBI）被广泛运用于河流的健康评价.然而,随着人类活动对河流影响的增加,传统指示生物多样性的损失降低了评价的准确性.在高度受影响的水体环境中,微生物群落被证明是更敏感的生态健康指标.本研究采用Illumina高通量测序技术,于2018年冬季和2019年春季对无锡市境内8条河流的微生物群落组成进行了分析,从群落组成/相对丰度、丰富度/多样性、敏感性/耐受性3个角度确定了候选指标.并对传统的核心指标筛选方法进行了改进,通过差异性分析、箱线图检验、Speraman相关性分析,建立了冬、春两季的微生物生物完整性指标框架.评价结果表明,M-IBI能有效区分不同程度的受损位点,且与水质状况和物理生境存在显著的相关性.总体而言,M-IBI为城市河流生态状况提供了一种新的评价工具.     

基于硅藻完整性指数的辽河上游水质生物学评价

年9月对辽河上游12个采样点的着生硅藻进行了生物调查,同时测定了ρ(DO)、pH、ρ(TP)、ρ(TN)、ρ(NH₃-N)、ρ(COD_Cr)和ρ(BOD₅)等水质参数. 共检测到硅藻16属,以针杆藻属(Synedrasp.)、舟形藻属(Naviculasp.)、异极藻属(Gomphonema sp.)、桥弯藻属(Cymbella sp.)为优势种. 根据硅藻香农多样性指数确定了5个相对清洁采样点和7个受污染采样点,对10个硅藻生物指数进行了辨别力分析和Pearson相关分析. 结果表明,硅藻香农多样性指数、敏感性硅藻百分比和IDP硅藻指数最适合辽河上游的水质生物学评价. 采用5、3、1生物指数记分法统一量纲后,获得变化范围在3～15的D-IBI(硅藻完整性指数). 利用四分法划分辽河流域水质级别的标准,13～15为较好,10～12为一般,7～9为较差,3～6为差,并对12个采样点进行了重新评价,评价结果与水质参数的评价结果一致. 总体看来,该D-IBI基本适宜于评价辽河上游的水质状况. 收稿日期:┣┣(中)收稿日期┫┫2011-12-08修订日期:2012-03-08┣┣(中)修回日期┫┫基金项目:┣┣(中)基金项目┫┫国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07528-002)作者简介:┣┣(中)作者简介┫┫李国忱(1985-),男,辽宁阜新人,liguochen1001@126.com.*责任作者,┣┣(中)通信作者┫┫ 刘录三(1975-),男,山东莒县人,副研究员,博士,主要从事水生生物多样性、生态系统健康评价方面研究,liuls@craes.org.cn      

伊逊河春汛期水质波动原因解析

为探究伊逊河春汛期水质波动的主要原因,分别于2020年12月和2021年3月对伊逊河流域进行采样调查,在水环境因子时空特征分析的基础上,使用三维荧光光谱结合平行因子分析、荧光特征分析和Spearman秩相关分析,解析水体污染物的荧光特性和来源特征。结果表明：伊逊河春汛期水质明显恶化,Ⅴ类及劣Ⅴ类水体占比由14.29%升至88.24%,主要超标因子为COD_Cr、TP和COD_Mn;水体溶解性有机物（DOM）识别出3种荧光组分〔UVC类腐殖质（C1）、UVA类腐殖质（C2）和类色氨酸（C3）〕,类腐殖质总贡献率接近80%;冰封期和春汛期各采样点位水体溶解性有机物的荧光指数（FI）分别为1.65~1.88和1.49~1.75,自生源指数（BIX）分别为0.76~1.31和0.65~0.99,腐殖化指数（HIX）分别为0.10~7.00和0.40~6.00;春汛期伊逊河水体DOM表现出更强的腐殖性和较弱的近期自生源特性,陆源贡献比例显著提高;荧光参数FI、BIX与DOC、TP、COD_Cr和COD_Mn等水质参数呈显著负相关（R>0.6,P<0.01）,春汛期水体DOC、TP等污染物浓度升高主要受高腐殖质背景、水土流失及农业面源污染的影响。

     

长江下游快速城市化地区水污染特征及源解析:以秦淮河流域为例

明晰区域水污染现状及污染物与污染源之间的关系是实施水环境精细化管理和区域水污染治理对策的前提.水质标识指数法（WQI）和聚类分析（CA）被用于研究2015~2019年秦淮河流域29个监测站点的11个水质参数的时空变化特征,并利用PMF模型和SIAR同位素源解析模型解析秦淮河流域的污染物来源及贡献率.结果表明,秦淮河流域河道水体总体为中度污染,TN浓度超标是流域水体污染的主要原因;2015~2019年WQI值呈现下降的趋势;空间聚类和PMF分析结果显示：①高污染区位于秦淮河下游城市化程度较高的城区、溧水主城和江宁大学城内的河道及牛首山河,污染源主要为生活污水、商服业污水（28.88%）及工业废水排放（27.43%）;②中污染区位于秦淮河下游的江宁开发区和秣陵街道及中上游的禄口街道内河道,主要污染源为城乡生活废水和商服污水（31.62%）、工业废水（27.25%）和内源污染（24.76%）;③低污染区位于秦淮河流域湖熟街道内河道及二、三干河,主要污染源为农村生活污水和生活垃圾（28.79%）及农业非点源污染（24.3%）;云台山河子流域内NO₃^--N是氮污染物在子流域受纳水体中的主要存在形式,SIAR溯源结果显示云台山河子流域的NO₃^--N主要来源于生活污水（61%）和土壤有机氮（34%）.本研究结果可为秦淮河流域水污染治理和水生态保护措施提供科学依据和基础.