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.      

基于大型底栖动物完整性指数的辽河流域水生态健康评价

文章以2018年4月辽河流域31个点位(13个参照点,18个监测点)大型底栖动物数据为基础,选取了20个参数进行分布范围、判别能力和相关性分析,确定了构建辽河流域B-IBI (大型底栖动物完整性指数)指标体系的6个参数,分别为总分类单元数、摇蚊分类单元数、EPT百分比、敏感类群百分比、BI指数和ASPT指数.采用比值法...     

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%.     

底栖动物完整性指数评价西苕溪溪流健康

根据浙江安吉县西苕溪的64个底栖动物样点数据,对36个生物参数的分布范围、Pearson相关性和判别能力进行分析,确定B-IBI指数由总分类单元数、EPT分类单元数、鞘翅目%、前3位优势分类单元%、(纹石蛾科/毛翅目)%、滤食者%和BI指数构成.用比值法统一参数量纲,采用直接累加、变异系数权重法和熵值权重法分别计算B-IBI值并进行B-IBI健康标准的准确性检验,结果表明,熵值权重法的准确性(92.9%)优于直接累加(85.7%)和变异系数权重法(78.5%).建立了评价西苕溪健康的B-IBI标准:B-IBI＞0.69健康,0.52～0.68亚健康,0.35～0.51一般,0.18～0.34差,B-IBI＜0.17极差.B-IBI指数与栖境指数(r=0.62,p＜0.01)、水温(r=-0.64,p＜0.01)和海拔(r=0.64,p＜0.01)显著相关.     

基于大型底栖动物完整性指数与综合生物指数的水生态评价

针对不同流域部分生物指数评价标准并不统一的问题,利用熵权法构建综合生物指数(CBI)统一模糊评价标准,同时计算底栖动物完整性指数进行评价结果验证.以2021年秋季和2022年春季东洞庭湖10个监测点的数据为基础,通过对25个候选参数逐步筛选,选出M3(软体动物分类单元数)、M9(耐污类群相对丰度)、M13(BI指数)和M22(Shannon-Wiener指数)4个秋季核心参数以及M6(摇蚊个体相对丰度)、M13、M16(BPI指数)和M24(Margalef指数) 4个春季核心参数,采用比值法统一量纲后累加计算底栖动物完整性指数,再对BPI、FBI、Shannon-Wiener、BMWP指数客观定权后计算CBI指数划分出5个状态进行对比,结果表明:B-IBI指数和CBI指数均得出靠近出湖河道点位较为健康,湖体点位多为一般和较差,整体秋季健康状况略好于春季,六门闸附近为极差状态,可能是因为该区域是东洞庭湖的闸口之一,常年关闭导致水体流动性较差,开闸放水后沉积物中的淤泥会释放污染物使得湖区总氮超标,进而影响了大型底栖动物的完整性.CBI指数与B-IBI指数以及CODMn、TLI(∑)指数等相关分析结果良好,表明利用综合生物指数和底栖动物完整性指数结合能为东洞庭湖的水生态健康评价提供参考.     

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%。     

基于干扰梯度的钦江流域底栖动物完整性指数候选参数筛选

候选参数的科学筛选是构建底栖动物完整性指数的关键步骤.在缺乏足够参照样点的情况下,生物参数与环境梯度的响应关系是重要依据.以广西钦江流域冬季枯水期22个样点的环境和底栖动物数据为例,应用主成分分析法提取研究流域的环境梯度,进而采用多重回归分析确定对环境干扰敏感且预测性强的构成参数.相关性分析表明,38个候选参数中有12个参数与其他参数间的信息冗余性很高(|r|>0.80,P<0.05);余下的26个生物参数与环境梯度主成分Ⅰ(PCⅠ)、主成分Ⅱ(PCⅡ)和栖境质量参数的多重回归分析表明,有13个参数能和环境胁迫较好地响应(P<0.05).参考各指数的代表性和实用性,提出了适于构建该区域底栖动物完整性指数的8个生物参数:科级丰度、蜉蝣目丰度、鞘翅目丰度,EPT多度、优势种百分比,捕食者百分比,属级香农多样性指数和BI指数.本研究为类似情况下底栖动物完整性指数的构建提供了一个较好的解决途径.     

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.     

永定河(北京段)河流生态系统服务价值评估

借鉴《千年生态系统评估》中对生态系统服务的划分(供给、调节、文化与支持四项服务),建立生态服务价值评价指标体系,开展永定河(北京段)供水、调蓄洪水、气候调节、休闲娱乐、生物多样性等功能的调查研究,明确永定河(北京段)生态系统主要功能与服务.研究结果如下:永定河(北京段)生态服务总价值432.82亿元.其中供给功能价值为2.67亿元、调节功能价值为251.17亿元、文化功能价值为164.48亿元、支持功能价值为14.50亿元.可以看出,在永定河生态服务价值中,调节和文化功能占主导地位,约占总服务价值的90%以上.通过估算永定河生态系统服务价值,为制定永定河(北京段)生态修复目标和河道生态服务价值的评估提供一定的科学依据.     

永定河怀来段水体富营养化评价

为了解海河水系水污染防治重点区域永定河怀来段污染特征,于2016年11月—2017年10月进行了为期一年的监测。选择6个采样点的6项监测指标,阐述河流氮、磷的时空变化特征,并采用氮磷比和对数型幂函数普适指数公式法分析水体氮、磷营养盐结构时空变化规律,评估水体富营养化程度,解析富营养化风险。结果表明:永定河怀来段水体污染较为严重,其中TN浓度超过《国家环境保护标准“十三五”发展规划》中地表水环境功能区划分Ⅲ类水体浓度限值的13.25倍,有机氨(ON)和N O 3 - -N为TN的主要存在形式;TP浓度均值为0.64 mg/L;各指标具备农业面源污染特征。水体中氮、磷时空分布特征明显:在时间尺度上,水体中氮、磷浓度呈现季节性变化规律;在空间尺度上,水体中氮、磷分布特征相似。永定河怀来段氮磷比年均值为32.78,水体浮游植物总体处于磷限制状态。平水期表现出磷为限制性营养元素,枯水期、丰水期氮磷比适合藻类大量的生长繁殖。永定河怀来段水体时空变化大多处在富营养化阶段,水体富营养化评价综合指数(EI)枯水期最大,为228.11;丰水期最小,为213.06;平水期居中,为218.30。永定河怀来段河流动力学过程良好,河流流态具有连续性,河流干流流速为0.43~1.45 m/s,远大于水华爆发的临界流量,干流大面积蓝藻水华现象的风险较低。     

永定河怀来段冬季表层沉积物细菌群落特征及其主要影响因子

对永定河怀来段冬季表层沉积物及上覆水水质指标进行分析,通过高通量测序技术研究沉积物细菌群落结构及多样性,并对沉积物细菌群落结构与环境因子进行相关性分析。结果表明:永定河怀来段冬季表层沉积物OTUs数量平均为7 357;表层沉积物门水平的细菌优势种群包括变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和厚壁菌门(Firmicutes)等,表层沉积物属水平细菌优势种群并不明显;沉积物细菌Shannon指数为8.135~10.647,ACE指数为6 060.643~7 182.679,Chao1指数为5 553.562~6 967.912,香蒲湿地沉积物中细菌的种类最为丰富,支流冰封水体表层沉积物中细菌种类较少;沉积物有机磷(OP)与氨氮($NH^{+}_{4}$-N)浓度,上覆水总磷(TP)与亚硝氮($NO^{-}_{2}$-N)浓度是沉积物中细菌丰度的主要影响因子,沉积物中细菌丰度与沉积物OP、$NH^{+}_{4}$-N浓度呈负相关,与上覆水TP、$NO^{-}_{2}$-N浓度呈正相关。     

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.      

1980—2020年永定河流域景观格局动态变化及驱动力分析

为研究高原—山区—平原—滨海生态要素梯级流动特性的流域景观格局动态变化规律,以永定河流域1980—2020年7期Landsat遥感影像为主要数据源,综合运用景观面积动态分析、景观格局指数和数理统计等方法分析了近40年来永定河流域景观格局演变特征,并揭示其驱动因子。结果表明：1）1980—2020年流域土地利用类型以耕地、林地、草地为主,面积占比约90%;近40年,耕地、草地面积分别减少1 376.38、463.42 m²,建设用地、林地面积增加,综合土地利用动态度在2015—2020年变化最大。2）在类型水平上,建设用地斑块破碎程度明显降低,其余用地类型变化不明显;景观水平上,香农多样性指数（SHDI）由1.29增至1.35,香农均匀度指数（SHEI）由0.67增至0.75,景观整体结构趋向复杂,异质性增加,团聚程度下降,景观破碎化加剧。3）流域景观格局变化受社会经济因素、自然因素和政策因素共同影响,其中社会经济发展为主要驱动力,经济发展和城乡人口结构变化是景观格局变化的主要驱动因子。

     

渭河流域硅藻群落特征及水生态健康评价

为比较丰水期和枯水期硅藻群落结构特征的差异性,对渭河流域进行水生态健康评价,于2012年10月(丰水期)和2013年4月(枯水期)对渭河流域60个采样点进行调查. 结果表明,丰水期共采集到硅藻221种,枯水期为148种. 多响应置换过程结果显示,渭河水系、泾河水系和北洛河水系硅藻群落存在显著性差异. 丰水期渭河水系和北洛河水系硅藻丰富度、Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数平均值分别为30、3.05、0.63和37、3.42、0.66,显著高于枯水期的23、2.11、0.46和23、2.52、0.56. 泾河水系丰水期和枯水期硅藻参数无显著性差异. 典范对应分析结果表明:丰水期影响渭河水系、泾河水系和北洛河水系硅藻群落结构的主要环境因子为Flux(流量)、ρ(SS)和ρ(TDS)(TDS为总溶解固体);枯水期主要影响因子分别为ρ(NH₄+)、ρ(SS)和Hard(硬度). 应用硅藻生物完整性评价法(D-IBI)和生物硅藻指数法(BDI)对渭河流域进行健康评价,其结果显示,渭河流域丰水期和枯水期整体健康状况一般,渭河水系上游及右岸支流、泾河水系源头及北洛河水系中游地区健康状况较好,渭河水系下游、泾河水系中下游以及北洛河水系上游和下游地区健康状况较差.      

长江流域岸边土中OCPs的残留特征、来源及风险评价

选取长江流域干流及支流周围的土壤作为研究介质,分析表层土壤中13种有机氯农药（OCPs）的含量,用同分异构体比值法和主成分分析法解析其来源,并对土壤中的OCPs进行风险评估.结果表明,长江流域表层土壤中∑₁₃OCPs的含量范围为8.94~77.79ng/g,平均含量是24.55ng/g,主要成分是六HCHs和DDTs.OCPs的含量水平表现为上游与下游相近,且二者均小于中游,在世界范围内处于中等水平.土壤中的HCHs主要来自于林丹的历史残留;DDTs主要来自于三氯杀螨醇的近期输入和工业DDTs的非法使用.健康风险评价表明,中游地区的风险高于上游及下游地区,特别是在城陵矶、南嘴和湘阴3个地区,土壤中OCPs对儿童的致癌风险Risk_综合处于10^-6~10^-4,存在一定的致癌风险.     

黑河流域底栖动物群落结构及水质评价

为了解黑河流域上中游底栖动物群落结构特征及其与环境因子之间的关系,于2018年8月对研究区域17个采样点的底栖动物和水体理化指标进行调查研究.共鉴定出底栖动物43种,其中节肢动物34种（79.1%）,软体动物7种（16.3%）,环节动物2种（4.6%）;就整个研究区域而言,优势种为大蚊（Tipulidae）、豆娘幼虫（Damselfly）、水蜘蛛（Argyroneta）、耳萝卜螺（Radix auricularia）、琥珀螺（Suecinea sp.）、白旋螺（Gyraulusalbus）,干、支流优势种分布趋势为干流（6种）优于支流（5种）;底栖动物平均密度和平均生物量分别为77ind/m²和3.7423g/m²现存量存在显著空间差异,整体上干流（1032ind/m²、60.0963g/m²）大于支流（276ind/m²、3.5233g/m²）,物种数干流（36种）大于支流（15种）;单因素方差分析显示,Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数及Pielou均匀度指数分布特征为干流大于支流.黑河流域上游支流和中游干流不同河段底栖动物物种组成呈空间异质性,而多样性指数对物种组成依赖性强,但因黑河流域底栖动物物种组成受自然因素和人类活动双重影响程度差异较大,使得Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数及Pielou均匀度指数不适合黑河水质评价.依据BI指数和综合污染指数评价表明,黑河上游支流水质优于中游干流.根据底栖动物与环境因子之间的相关矩阵分析并结合RDA分析表明:BOD5、水温（WT）、电导率（EC）、DO、溶解性总固体（TDS）、CODMn及盐度是影响底栖动物群落结构的主要环境因子.     

柳江流域饮用水源地重金属污染与健康风险评价

为说明柳江流域饮用水源地的重金属元素含量特征及饮用水水质对人体健康的潜在危害,于2016年1~12月对柳江干流及主要支流的水体进行常规水质指标和Cd、As、Cr、Hg、Zn、Cu、Pb、Fe、Mn等金属元素进行分析检测,并采用美国EPA推荐使用的健康风险评价模型对饮用水源地的健康风险进行评价.结果表明,Cd、As、Cr、Zn、Cu、Pb、Fe、Mn含量未超过我国地表水环境质量标准（GB 3838-2002）的限值,Hg含量存在超标.对重金属含量进行Pearson相关性分析,其中Cd、Pb、As与Fe可能具有相似的来源,Cu、Cr、Hg、Zn之间污染具有多源性,9种重金属含量与pH值间均不存在显著相关性.柳江流域饮用水源地致癌重金属元素健康风险成人和儿童分别为4.52E-04 a^-1和5.91E-04 a^-1,非致癌健康风险成人和儿童分别为8.96E-09 a^-1和1.14E-08 a^-1.致癌重金属Cr、As、Cd通过饮水途径所造成的人均年健康风险分别表现为Cr > As > Cd,风险值范围为3.58E-06~1.21E-04 a^-1,Cr和As的风险值大于ICRP所推荐的风险水平5.0×10^-5 a^-1.该研究区内重金属元素非致癌健康风险值范围为3.53E-12~2.87E-09 a^-1,均在EPA推荐的可接受水平内,初步认为不会对人体健康产生明显危害.流域主要健康风险来源于致癌物.Cr和As是柳江流域水环境产生健康风险的主要污染物,应当优先列为柳江流域水环境风险管理的主要对象.