灰色聚类关联评估在水环境质量评价中的应用

评价方法是环境质量评价理论的核心,水质评价是水环境容量计算和水资源系统规划管鲤的基础,有其独特的重要性。文章以沱江内江段3个监测断面的水质监测数据为应用实例,选择具有代表性的四项指标作为评价因子,采用灰色聚类关联评估法对其水质质量进行综合评价,通过计算污染物的权重,构造改进的白化函数,进一步计算出灰色关联度,依据《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）通过理论阐述与计算,得出评定结果：沱江内江段水质等级为Ⅱ类。     

底栖生物完整性指数的构建及生物基准的确定

基于2009～2013年7个航次渤海湾天津段的大型底栖动物和水质、沉积物环境数据,结合国内外已有的研究结果,首次尝试采用AZTI海洋生物指数以及水质和沉积物质量确定参考点,同时采取标准化方法筛选生物指标,确定各指标的阈值分级标准,从而构建出生物完整性指数.取参考点生物完整性指数值的90%分位数作为基准值,得出该海域生物基准值为5.适用性验证结果表明,生物完整性指数能够较好地指示研究区受干扰的生态质量状况,较为敏感地响应营养盐及重金属压力,也适用于评价该区域的底栖生态质量状况.因此,采用生物完整性指数法来确定生物基准是合理可行的.     

水环境质量评价灰色模式识别模型及应用

在灰色关联度的基础上,以定义的关联差异度为测度,并结合水质综合指数,构造一种新的水环境质量评价灰色模式识别模型。该模型克服了灰色关联度分析方法评价结果趋于均化而分辨率低的缺点,同时评价结果具有连续性和可比性,能够更精确地反映水体污染程度的状况。     

渤海湾天津段表层沉积物重金属分布特征及其来源解析

年8月对渤海湾天津段沉积物进行采样分析,结果表明,渤海湾天津段表层沉积物中常量重金属质量分数为w(Fe)>w(Al)>w(Mn),微量重金属质量分数为w(Cr)>w(Zn)>w(Cu)>w(Pb)>w(Cd). 空间分布上,5种微量重金属在入海口海域和中部海域的质量分数较高. 利用I_geo(地累积指数)法评价重金属污染程度,结果显示,Cd、Cr和Zn的I_geo处于2级(中度污染),而Cu和Pb的污染较轻,其I_geo处于1级(未污染到中度污染). 多元统计结果表明:①渤海湾天津段表层沉积物中微量重金属质量分数与w(Fe)、w(Al)显著相关(P<0.01),说明微量重金属在海洋沉积过程中与常量重金属具有类似的地球化学行为;②在聚类分析中,所有重金属聚为一类,说明其具有相似的来源,都受陆源输入的影响;③所有重金属均在第一主成分上表现出较高正载荷,说明微量重金属与常量重金属具有相同的地球化学过程和环境行为. 根据重金属空间分布特征和多元统计结果,结合渤海湾的环流等情况可以推测,渤海湾天津段表层沉积物中微量重金属主要来源于环渤海地区入海河流的外源输入,并且大部分来源于工业源;其在渤海湾中的分布和迁移受到Fe和Al等常量重金属的影响.      

渤海湾海岸带生境退化诊断方法

海岸带是世界上生产力和生物多样性最高的生境类型之一. 海岸带生境退化诊断技术研究是保护生态系统和近海生物资源的现实需求,将为海岸带环境管理提供有力的技术支撑. 以渤海湾海岸带为研究区域,基于驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)框架模型,构建了渤海湾生境退化诊断的指标体系;采用层次分析法确定指标权重系数,对渤海湾海岸带生境退化进行了综合诊断和评价. 结果表明:相对于20世纪80年代,20多年来渤海湾海岸带的水质下降了1个等级,底质和滩涂栖息地下降了2个等级,入海物质对海岸带环境的压力提高了2个等级,海岸带生境的综合评价结果下降了1个等级.      

灰色动态层次分析模型在海洋环境评价预测中的开发及应用——以渤海湾天津段为例

针对海洋环境评价及其预测的特点,在层次分析法和灰色理论的基础上开发出一种新的系统模型方法——灰色层次动态分析模型。该模型有效地消除了传统层次分析法主观误差的产生,并在模型分析的基础上建立了针对性较强的渤海湾天津段海洋环境综合指数等级评价体系。在实例研究中,结合该海域15个站点2002～2007年5项主要水质指标的监测数据,应用模型对研究区海洋环境进行了微观和宏观分析以及发展趋势预测。结果表明:整个渤海湾天津段海洋环境污染有进一步加重的趋势,到2011年只有4个站点海域水质能达到良好等级;在空间上,整个研究区污染有自近海向海盆降低的趋势;并确定了一个污染最为严重的海域以及两个相对次要重点污染海域及其对应的关键污染指标,从而为渤海湾天津段的海洋环境污染防治提供了决策依据。     

松花江哈尔滨段城市水环境质量评价

为了科学地对松花江哈尔滨段水环境质量进行评价,基于水环境功能区划,采用灰色关联度法将其分为4个区域,运用主、客观相结合的方法分区域建立相应的评价指标体系,使用模糊综合评价法进行水质评价,同时,验证指标体系构建的合理性.结果表明:构建的指标体系能够反映研究对象水环境质量;除阿什河口内水质评价结果为V类,达不到水环境功能区划要求外,其他区域水质均能达标.研究结果将有利于促进水资源的科学管理和有效利用,研究方法可为水环境质量评价提供新的思路.     

基于韦伯-费希纳定律的海域水质综合评价

基于韦伯-费希纳定律的基本原理,以表征海域水质的DO、COD、PO4-P、无机氮、石油类等参数作为评价指标,通过确定海域水环境质量等级与综合影响指数k i间关系,综合评价海域水环境质量。本研究以渤海湾近岸海域5个监测点为实证案例,并与BP人工神经网络评价结果进行比较分析。结果表明,韦伯-费希纳定律物理意义明确、计算过程简便,评价结果准确,是一种新颖的海水水质综合评价方法。     

用灰色聚类关联分析法对水环境质量的评价

将灰色聚类关联分析法应用于水环境质量评价中,介绍评价方法和步骤。并用该方法对渭河咸阳段兴平、南营、铁路桥、中隆4个监测断面2005年的水质监测结果进行评价。根据关联度判断出4个监测断面水质皆为Ⅴ类水质,水质优劣次序为:南营>兴平>中隆>铁路桥。根据关联系数分析出每个断面污染较严重的因子。对渭河咸阳段4个监测断面水质的评价结果,可为渭河咸阳段水污染治理和水环境保护提供参考依据。     

北黄海丹东近岸海域水质状况、富营养化与浮游藻类生物多样性对比分析研究

利用海水水质单因子判别法、富营养化指数法和浮游藻类生物多样性指数法从不同角度对近3年北黄海丹东近岸海域的水质状况、富营养化状况和生境质量状况进行对比评价和分析.结果表明:以理化指标为评价因子的水质状况与富营养化状况评价结果在四类和二类功能区水体中一致性均较好;以生物指标为评价因子的生物多样性指数评价同水质状况和富营养化评价结果在四类功能区水体中的一致性较好,而在二类功能区水体中一致性较差.     

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.      

空难对湿地底栖大型无脊椎动物的影响

探讨了包头"11·21"空难对南海子底栖大型无脊椎动物的种类、数量和空间分布以及水质的重要影响.研究发现:南海子底栖大型无脊椎动物有6种,其中寡毛类有2种、摇蚊幼虫有4种;摇蚊幼虫在数量和生物量上均占绝对优势,是南海子的优势种.南海子底栖大型无脊椎动物的种类多样性指数为1.262 9,Shnnon-Wiener多样性指数为0.614 5.南海子底栖大型无脊椎动物的分布率为92%,事故发生地附近没有底栖大型无脊椎动物出现;底栖大型无脊椎动物的数量和生物量以及种类多样性指数随着与事故发生地距离的增加而增加.空难事故后南海子水体已出现严重富营养化.      

美国海岸带管理和环境评估的框架及启示

本文介绍了美国《海岸带管理法案》所反映的海岸带管理的基本问题,包括海岸带管理的目标、重点领域、方法、策略与政策框架;还介绍了美国的海岸带区划,以及海岸环境评估的指标体系和评估标准。在此基础上提出所受启示与借鉴之处。     

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.     

浑太河流域鱼类生物完整性指数构建与应用

为了解决在不同区域和不同河流类型间等大尺度范围内F-IBI(鱼类生物完整性指数)评价方法体系的建立问题,以浑河-太子河(下称浑太河)流域为研究区域,构建符合区域性特征的生物完整性评价体系并进行应用研究. 于2014年5月对浑太河流域32个采样点的鱼类进行采样调查,根据鱼类群落特征的空间差异和浑太河流域水生态分区,将采样点分为中上游和下游区域两种类型. 通过综合栖息地和水质的标准化方法确定参照点和受损点,依据候选指标分布范围检验、敏感性分析和相关性检验,筛选出浑太河流域中上游F-IBI核心指标包括总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、鲤形目鱼类物种数百分比、雅罗鱼亚科个体数百分比、鳅科鱼类物种数百分比、鲈形目鱼类物种数百分比、杂食性鱼类物种数百分比、肉食性鱼类物种数百分比、敏感性鱼类个体数百分比等9个指标;下游筛选出F-IBI核心指标包括总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、鮈亚科鱼类物种数百分比、鲈形目鱼类物种数百分比、虾虎鱼科鱼类物种数百分比、中上层鱼类物种数百分比、东北特有鱼类物种数百分比、无脊椎动物食性鱼类物种数百分比、耐受性鱼类个体数百分比等9个指标. 分别提出了浑太河流域中上游和下游的参数标准化公式和健康评价标准,依此将浑太河流域健康状态划分为极好、好、一般、差和极差5个健康等级. 评价结果表明,浑太河流域健康状况整体偏差,在32个采样点中,健康状况处于差和极差的采样点占采样点总数的37.5%,一般的采样点占21.88%,仅有6.25%的采样点处于极好状态. Pearson相关性分析结果显示,F-IBI分值与电导率、ρ(BOD₅)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)和ρ(TN)均呈显著负相关,而与栖息地综合指数呈显著正相关,表明F-IBI可有效评估浑太河流域的健康状况.      

滦河流域浮游生物与底栖动物分布特征调查研究

基于2010年7月、10月两次对滦河流域的上游高原、中游山区以及下游平原河段21个典型断面水生生物调查,并采用Shannon-Wiener多样性指数、Pielou群落均匀度指数和Simpon指数对各区域的浮游生物与底栖动物的群落组成、生物多样性以及空间异质性进行生物多样性评价。结果表明:滦河流域浮游植物的优势种整体上以绿藻门和硅藻门为主,浮游动物以轮虫和桡足类为主要类群,底栖动物的主要类群为水生昆虫和软体动物;滦河流域浮游植物生态群落结构较稳定;浮游动物生态群落结构较不稳定;底栖动物种类以摇蚊科居多,生态结构较单一;滦河流域的水生生物类群组成及分布与水流、泥沙、水质等河流水文特征及河床底质类型密切相关,并可在一定程度上反映河流水环境状况。     

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.     

典型流域生态完整性评价和应用研究进展

生态完整性包括物理、化学和生物完整性3部分,因此在系统梳理生态完整性内涵的基础上,深入分类剖析了生物、物理和化学完整性的具体评价方法,包括生物完整性指数法、预测模型法、定性生境评价指数、物理生境指数等,对比分析了不同评价方法的优势和局限性,明确了不同方法所需的监测指标和适用范围。将目前为止国际上已经开展的典型流域水生态完整性评价方法和案例进行了综合集成。针对目前流域水生态环境质量评价的环境管理需求,指出了生态完整性评价目前存在的问题,并对今后水生态环境质量评价工作提出了几点建议。     

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.