基于鱼类生物完整性指数的拒马河北京段河流健康评价

拒马河是北京周边具有独特生物多样性的河流,目前面临很多水生态环境问题.鱼类生物完整性指数(F-IBI)是评价河流生态健康的重要方法.本研究于2018年5月和10月,在拒马河北京段设置9个采样点,利用地笼和刺网进行调查,共获得鱼类样本2001尾,隶属于4目9科.根据采样情况,初步设置了5大类21个初选指标,经过对指标完整性、相关性和取值范围分析,筛选得出6个评价指标:鱼类总物种数(M1)、鲤科占总种数的百分比(M3)、中上层鱼种类数百分比(M9)、杂食性鱼类种类数百分比(M13)、产粘性卵鱼类种类数百分比(M19)和鱼类总个体数(M20),构建了适用于拒马河的F-IBI指标体系,运用该体系对拒马河北京段的河流健康状况进行了评价,并将F-IBI与几个主要水环境参数和拦河坝相关数据进行了相关性分析.研究结果表明,拒马河北京段河流健康整体处于较差水平,F-IBI与水质理化因子无显著相关性,与参数"采样点与上游最近拦河坝的距离"呈显著相关.结果表明,拒马河北京段河流健康指数的关键影响因素不是水质理化因子,可能与拦河坝导致的河流片段化有关.     

湿地生态风险评价中生物完整性指数研究进展

湿地是陆地与水域之间的过渡地带,是地球上生产力最高的生态系统。湿地生态风险评价的实际应用将使人们更好地理解物理、化学和生物风险源如何影响湿地,并为湿地管理提供科学支撑,这就要求确定湿地生态健康评价指标的完整性。生物完整性指数以环境生态毒理学数据为依据,是进行生态系统健康风险评价的最有力工具。大中型无脊椎动物作为易选择的分类群,可用于湿地评估的生物完整性指数的建立,土壤动物特别是线虫类群作为湿地土壤和水环境健康评价的指示生物具有广阔前景。通过线虫分子毒理学等研究方法,可优化出生物完整性指数体系,建立扰动背景下的湿地生态风险评价模型,为湿地污染的监测、防控和修复,提供理论依据和实践方法。     

河口水生态完整性评价方法研究和进展

河口是连接淡水和海洋环境的重要过渡区,在维持生物多样性和生态系统服务方面发挥着重要作用。河口的生态完整性对于生态系统的可持续管理和保护至关重要。本文对河口生态完整性评价进行了文献计量学分析,重点介绍了河口生态完整性评价的评价方法和指标选择。主要包括物理化学指标、生物指标和社会经济指标。通过案例研究系统分析了不同指标选取对河口生态完整性评价的重要性。最后,指出了在河口生态完整性评价中仍面临一些问题,并针对这些问题提出了几点建议。     

应用鱼类生物完整性指数评价荔浦河河流健康

生物完整性指数是河流生态系统健康评价主要方法之一。为评价荔浦河河流健康状况,选择鱼类作为指示生物,构建了基于鱼类生物完整性指标体系。2017年1月、4月、7月和10月对荔浦河4次采样共采集到鱼类21 192尾,经鉴定共计94种,隶属于6目17科62属。以S1(修仁镇)、S10(马岭镇)、S11(双江镇)作为参考点,经过分布范围分析、箱体图判别能力分析及相关性分析等指标筛选过程从25个候选指标筛选出5个指标,即鱼类总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、肉食性鱼类数量百分比、敏感性鱼类数量百分比、产漂浮型卵鱼类数量百分比。将荔浦河河流健康等级分为"健康"、"一般"、"较差"、"极差"和"无鱼"5个等级。结果表明,荔浦河青山镇、荔浦县及蒲芦乡河段健康状态为"一般"水平,东昌镇、龙怀乡、杜莫镇及新坪镇河段健康状态为"较差"水平,茶城乡河段健康状态为"极差"水平。筑坝工程、架桥工程和修路工程等人类活动导致荔浦河支流上的健康状况比干流更差。上述研究结果可为荔浦河的河流管理和保护提供理论依据和技术支持。     

生物完整性指数及其在水生态健康评价中的应用进展

生物完整性指数(index of biotic integrity,IBI)是用以度量区域生物集群维持物种组成、多样性、结构和功能稳态能力的量化指标,经过30多年的发展,已成为水生态健康定量评价的热门方法。IBI是将具有不同敏感性的多项度量指标复合而得的一个数值,其理论基础是生态学与数学,涉及生物学和环境科学等其他多门学科。IBI作为一种定量分析方法,其理论技术体系仍在不断发展演化,关键技术环节为参照位点选取、度量指标筛选以及指标赋权和复合,各环节的实现存在多种观点和方法。基于大量监测数据的预测模型研究是目前国际学界的研究热点,但我国学界尚未见IBI预测模型的研究报道。除了传统的F-IBI(鱼类IBI)、B-IBI(底栖动物IBI)、A-IBI(固着藻类IBI)、P-IBI(浮游生物IBI)和AP-IBI(水生植物IBI),已有学者提出M-IBI(微生物IBI),基于上述单类群IBI(s-IBI)的研究成果,多类群IBI(m-IBI)将成为今后重要的研究方向。IBI的应用目的可分为水生态健康定量评价、水生态对人类干扰响应的定量分析和预测水生态健康状况。认为IBI具有定量化、对象依赖性、学科交叉性、标准化趋势和系统误差性的特点,IBI在农村河道、灌区和农田生态健康评价领域是一种极具前景的方法。     

基于底栖动物完整性指数B-IBI的淮河流域水系生态健康评价

依据2010年7—8月淮河流域的43个底栖动物样点(7个参照点和36个受损点)数据,对17个候选生物学指数值的分布范围、相关关系和判别能力进行分析,从中筛选出总分类单元数、EPT分类单元数、敏感类群比例和生物指数构成淮河流域的底栖动物完整性指数(B-IBI)指标体系。分别用3分制、4分制以及比值法统一各参数量纲,B-IBI指数值即为各构成指数分值的加和。箱线图法分析表明,上述3种方法计算出的B-IBI值均具有较高的判别能力(QI=3),且三者之间具有高相关性(r0.90)。分别依据参照点B-IBI值分布的25%分位数和所有样点B-IBI值分布的95%分位数法建立健康评价标准,并比较3种方法的评价结果准确性,结果表明采用3分制和4分制法统一各参数量纲并依据所有样点的B-IBI值建立的健康评价标准优于比值法。选取较常用的3分制法建立了适合淮河流域生态系统的健康评价标准:B-IBI值19.2,健康;14.4~19.2,亚健康;9.6~14.4,一般;4.8~9.6,差;≤4.8,极差。评价结果表明,淮河流域43个样点中,6个处于健康状态,5个处于亚健康状态,其余样点均处于不健康状态。     

基于大型底栖动物完整性指数B-IBI的东江流域水生态健康评价

为系统评价中国华南地区东江流域河流生态系统健康水平,以大型底栖动物为指示生物,基于96个大型底栖动物样点(16个参照点和80个受损点)数据,对24个底栖候选生物学指数值的分布范围、相关关系和判别能力进行分析,从中筛选出EPT分类单元数、双翅目分类单元数、寡毛类个体百分比、撕食者个体百分比、BMWP分数、ASPT分数构成东江流域的B-IBI(benthic-index of biotic integrity,底栖动物完整性指数)评价体系,采用比值法统一量纲计算B-IBI值,并依据B-IBI值分布的95%分位数法建立健康评价标准:B-IBI4.78为极好,3.04B-IBI≤4.78为好,2.17B-IBI≤3.04为一般,1.80B-IBI≤2.17为差,B-IBI≤1.80为极差。评价结果表明,96个采样点中4个为"极好";17个为"好";21个为"一般";24个为"差";30个为"极差"。综合来看,整个流域B-IBI评价结果的空间分异规律性较强,"极好"和"好"样点主要分布在中上游山地源头溪流和支流;"一般"级别样点在全流域均有分布;"差"和"极差"样点主要集中在下游高度城市化的平原区及河网区。健康等级差异变化基本呈现为由源头溪流类型—山地丘陵过渡类型—平原河流类型逐渐变差的趋势特征。B-IBI值与坡度呈线性相关关系(R~2=0.22,P=0.000 5);与海拔(R~2=0.36,P=0.007)、城市覆盖比(R~2=0.23,P=0.000 7)、森林覆盖比(R~2=0.27,P=0.000 6)呈指数相关关系。B-IBI适用性较好,可作为东江流域水体环境监测的一种有效手段,同时为东江流域科学管理提供科学依据。     

适于北江水质生物评价的附着硅藻指数研究

采用主成分、层次聚类、箱型图和双向指示种分析(TWINSPAN)等方法,研究了15项附着硅藻指数在北江流域的适用性。在北江流域25个监测点中,共鉴定出附着硅藻2目6科30属98个种和亚种,相对丰度为5%以上的硅藻属有曲壳藻属(Achnanthes)、菱形藻属(Nitzschia)、舟形藻属(Navicula)和直链藻属(Melosira),分别为34.4%、18.1%、8.6%和7.3%。相对丰度为5%以上的硅藻种有极小曲壳藻(Achnanthes minutissima),极小曲丝藻(Achnanthidium minutissimum),克劳斯菱形藻(Nitzschia clausii)和可变直链藻(Melosira varians)。附着硅藻指数间,罗特营养指数(Rott Trophic Index,ROTT)和洛博指数(Lobo Index,LOBO)与其他指数相关性较弱,硅藻生物指数(Biological Diatom Index,IBD)和富营养污染硅藻指数(Diatom Eutrophication Pollution Index,EPI-D)呈极显著相关(r=0.915,P0.01)。硅藻指数与水质指标的相关性分析表明,斯雷德切克指数(Sláde?ek Index,SLA)和LOBO与电导率(Cond)、溶解氧(DO)和总磷(TP)等10项水质指标间均无相关性,其他指数与某个或某几个水质指标有一定的相关性。对10项水质指标加权后进行层次聚类,结果表明阿图瓦-皮卡第硅藻指数(Artois-Picardy Diatom Index,IDAP)、特定污染敏感指数(Specific Polluosensitivity Index,IPS)、硅藻属指数(Generic Diatom Index,IDG)和IBD与水质分类结果较一致。利用TWINSPAN对样点和硅藻群落进行分类后绘制箱型图,结果表明,IBD对样点水质的变化最为敏感。结果表明,IBD是适合北江流域水质评价的硅藻指数。     

基于大型底栖动物完整性指数的海河流域典型水库水生态健康评价

为了解海河流域典型供水型水库的水生态健康状况,于2021年4-6月对流域14座典型水库的大型底栖动物进行了调查,构建并应用大型底栖动物完整性指数（Benthic Index of Biotic Integrity,B-IBI）对水库的水生态健康状况进行评价。调查共采集到大型底栖动物56个分类单元,包括节肢动物门40种,其中昆虫纲35种,占据明显优势;此外,软体动物门8种,环节动物门7种,扁形动物门1种。从大型底栖动物的耐污值（Tolerance Value,TV）看,TV≤3的敏感类群12种,占21.4%;TV≥7的耐污类群所21种,占37.5%。调查中出现频率最高的3个物种分别为椭圆萝卜螺（Radix swinhoei,出现频率为78.6%）、环足摇蚊属一种（Cricotopus sp.,64.3%）和摇蚊属一种（Chironomus sp.,64.3%）,3个种均为耐污值较高的种类。选择分类单元数、主要类群的相对丰度、耐污能力和功能摄食群等四大类合计25个指标作为构建大型底栖动物完整性指数的候选指标,经分布范围检验、判别能力分析和Pearson相关性分析,最终确定总分类单元数、EP...     

基于大型底栖动物完整性指数(B-IBI)的永定河水系生态健康评价

永定河是京津冀区域重要水源涵养区和生态屏障,为了解永定河水系的水生态健康状况,2016年对永定河水系大型底栖动物进行调查,共布设样点30个,采集到底栖动物38种,其中水生昆虫33种(摇蚊科16种),环节动物门3种,软体动物2种。从耐污值(Tolerance Value,TV)看,TV≤3的敏感类群所占百分比为13.2%,TV≥7的耐污类群所占百分比为44.7%。从类群出现频率看,出现频率最高的3个种分别为霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、德永雕翅摇蚊(Glyptotendipes tokunagai)和云集多足摇蚊(Polypedilum nubifer),分别为46.7%、40.0%和36.7%,3个物种均为耐污值较高的种类。采用底栖动物完整性指数(Benthic Index of Biotic Integrity,B-IBI)方法评价永定河水系生态健康状况。通过分布范围分析、判别能力检验及相关性分析等,确定永定河水系生态状况评价B-IBI的核心指标体系,包括总分类单元数、摇蚊分类单元数和BI指数(Botic Index)3个指标。根据比值法,以参照点25%分位数确定永定河水系底栖动物完整性评价标准。根据参照点25%分位数确定永定河水系底栖动物完整性评价标准,即B-IBI2.13为健康,1.60~2.13为亚健康,1.06~1.60为一般,0.53~1.06为较差,0~0.53为极差。B-IBI评价结果显示,永定河水系6.7%河段处于健康状态,23.3%河段处于亚健康状态,36.7%河段处于一般状态,20.0%河段处于较差和13.3%处于极差状态。除官厅水库坝上和宁车沽闸下外,其余样点的底栖动物完整性均受到不同程度的损害,表明永定河水系水体的健康状况整体不容乐观。     

乐安江鄱阳湖河口沉积物样品生态效应的初步评价

对乐安江鄱阳湖河口三个沉积物样品中主要污染元素含量的分析,表明存在重金属Cu和Zn污染。用模拟湖水对沉积物进行溶出实验,上清液金属含量符合国家地表水质量标准,成组生物检验(Battery Test)结果表明,三个沉积物样品对无脊椎动物和发光菌均无急性毒牲,但对光合藻类的生长有抑制作用。初步用毒性鉴定和评价方案进行的研究结果表明,抑制作用主要由阳离子类型污染物引起。     

基于Tenax脱附技术评价洋山港海域悬浮物中多环芳烃的生物有效性

在测定海洋生物对洋山港海域悬浮物中多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)富集系数的基础上,结合Tenax连续萃取法研究悬浮物中PAHs的脱附动力学,为评价洋山港悬浮物中PAHs的生物有效性提供简单、快速的评价方法。结果表明,洋山港海域生物对悬浮物中PAHs的生物-底泥富集因子(BSAF)处于0.02~0.21之间,说明该海域生物体对悬浮物中PAHs的富集程度较低;悬浮物中PAHs的快速脱附比例(Frap)处在20~40%之间,且快速、慢速和极慢速脱附速率常数数量级分别为10~(-1)、10~(-2)和10~(-4);此外Tenax 6 h单点萃取的PAHs浓度与大多数海洋生物体内的累积浓度相关性良好(0.64r20.80,P0.01),表明Tenax 6 h单点萃取比例可以简便、快速地预测悬浮物中PAHs在海洋生物体内的累积量。该方法可用于评价海域悬浮物PAHs的污染并为相关海产品的质量安全和食用风险提供生物有效性评价依据。     

基于大型底栖动物完整性指数(B-IBI)的密云水库上游河流(北京段)水生态健康评价

密云水库上游流域水生态健康对保障密云水库水安全具有至关重要的作用。为系统评价密云水库上游河流生态系统健康状况,2019年对该流域河流大型底栖动物进行调查,共布设采样点39个,采集到底栖动物128种,包括节肢动物门106种、软体动物门16种、环节动物门5种、扁形动物门1种。从耐污值上看,敏感类群占比为23.1%,耐污类群占比为0.9%。从类群出现频率看,出现频率居前3位的底栖动物分别为蜉蝣属(Ephemera)、短脉纹石蛾属(Cheumatopsyche)、角石蛾属(Stenopsyche),其出现频率分别为82%、79%和74%,3者均为清洁类指示生物。以大型底栖动物为指示生物,对44个候选生物指标进行分布范围分析、判别能力分析和相关性分析,由总分类单元数、优势分类单元个体数占比、蜉蝣目个体数占比、水生昆虫分类单元个体数占比、敏感类群个体数占比5个指标构建密云水库上游流域B-IBI指标体系。采用四分制法统一各参数量纲,以参照点B-IBI值分布的25%分位值作为河流生态系统完整性的评价标准。评价结果表明,23%的样点处于健康等级,33%的样点处于亚健康等级,33%的样点处于一般等级,8%...     

基于氮磷指数的小流域氮磷流失风险评价

识别区域氮磷流失综合风险分布状况并对氮磷流失进行综合调控是控制非点源污染的有效措施。但传统的研究往往局限于氮或磷流失风险的单独评估和调控,以密云水库沿湖集约化农区东庄小流域为例,应用氮指数、磷指数及氮磷综合指数法,对区域氮磷流失风险进行综合评价。结果表明：流域氮、磷流失风险总体上较小,80%以上的区域均处于氮、磷流失的无风险或低风险区,但氮、磷流失的空间分布存在较大差异。其中氮流失的高度风险区集中在山地中土壤侵蚀指数较大的果园;而磷流失的高风险区域主要分布在河流沿岸的农业用地。氮磷综合风险指数显示,93.1%的区域处于无风险和低风险区,中度以上风险区占总面积的6.9%,主要集中在流域中部有着较高的肥料施用、地势陡峭且处在河流沿岸的农业用地或山地中。单独考虑氮指数或磷指数都难以反映区域氮磷流失的综合风险状况,容易忽略磷指数高氮指数低、氮指数高和磷指数低以及氮、磷风险在中等的区域。因此,在氮、磷流失风险评估基础上,进行氮磷流失风险的综合评价,可为氮磷流失的综合调控提供指导。     

基于氮磷指数的小流域氮磷流失风险评价

识别区域氮磷流失综合风险分布状况并对氮磷流失进行综合调控是控制非点源污染的有效措施。但传统的研究往往局限于氮或磷流失风险的单独评估和调控,以密云水库沿湖集约化农区东庄小流域为例,应用氮指数、磷指数及氮磷综合指数法,对区域氮磷流失风险进行综合评价。结果表明:流域氮、磷流失风险总体上较小,80%以上的区域均处于氮、磷流失的无风险或低风险区,但氮、磷流失的空间分布存在较大差异。其中氮流失的高度风险区集中在山地中土壤侵蚀指数较大的果园;而磷流失的高风险区域主要分布在河流沿岸的农业用地。氮磷综合风险指数显示,93.1%的区域处于无风险和低风险区,中度以上风险区占总面积的6.9%,主要集中在流域中部有着较高的肥料施用、地势陡峭且处在河流沿岸的农业用地或山地中。单独考虑氮指数或磷指数都难以反映区域氮磷流失的综合风险状况,容易忽略磷指数高氮指数低、氮指数高和磷指数低以及氮、磷风险在中等的区域。因此,在氮、磷流失风险评估基础上,进行氮磷流失风险的综合评价,可为氮磷流失的综合调控提供指导。     

大沽排污河河口地区沉积物中重金属污染及其潜在生物毒性风险评价

本文以大沽排污河口表层沉积物为研究对象,分别运用ERL/ERM和生态危害指数两种评价方法对沉积物中6种重金属的潜在生物毒性风险进行评价,并对两种方法的评价结果进行对比。经均一化处理,重金属的含量均值由大到小的顺序排列为铬（168 mg/kg）〉锌（157 mg/kg）〉镍（60.7 mg/kg）〉铜（45.3 mg/kg）〉铅（7.31 mg/kg）〉镉（0.215 mg/kg）。经计算20个采样断面的沉积物中重金属毒性单位总和均在3~4之间,有80%的采样断面沉积物中重金属毒性单位总和大于3.5,毒性单位总和最大值为3.789。说明大沽排污河口沉积物中重金属的潜在生物毒性水平较低,可视为无生物毒性。     

东海外海海域生物体内总汞蓄积差异性研究

为了解东海外海海域不同种类生物体内总汞的蓄积差异性,使用直接测汞仪测定在东海外海海域捕捞的不同种类生物可食组织中的总汞含量,从不同生物的食性、食物链层级、栖息水层等方面对其总汞含量差异性进行了初步比较分析。研究发现,东海外海海域22个品种共计104个样本中,总汞含量范围在0-0.557mg?kg~(-1)之间,平均值为0.103mg?kg~(-1),均低于GB 2762—2017标准限量值。不同食性生物体内的汞含量的差异关系为:底栖动物食性鱼类(0.153 mg?kg~(-1))浮游生物食性鱼类(0.093 mg?kg~(-1))鱼食性鱼类(0.084 mg?kg~(-1));汞可通过海洋食物链产生生物放大作用,处于食物链上层营养级的物种通过捕食行为使汞在食物链传递过程中产生一定的富集和放大效应;不同栖息水层的生物体总汞含量均值分布趋势为:泥沙底层(0.122 mg?kg~(-1))底层(0.067 mg?kg~(-1))中下层(0.060 mg?kg~(-1))中上层(0.041 mg?kg~(-1)),说明鱼体内的汞含量与其栖息水层密切相关,尤其是生活在泥沙底层或底层和中下层的生物体内的汞含量高于生活在中上层的生物,如短鳍红娘鱼(Lepidotrigla microptera,0.178 mg?kg~(-1))汞含量平均值高于竹荚鱼(Trachurus japonicus,0.042 mg?kg~(-1))。结果表明,东海外海海域生物体内总汞蓄积含量差异性与生物的种类、生活习性及其所处食物链结构和长度等因素有关。