河流健康评价指标体系构建及其应用——以浑太河流域为例

依据土地利用指数(land use index)、栖息地质量指数(QHEI)和水质参数构建一个综合指数(ILWHQ),用于浑太河流域参照点的定量筛选。结果表明,太子河流域支流小汤河上游、太子河南支的5个采样点为参照点(ILWHQ≤2;T13,T15,T16,T17,T18)。根据2012年浑太河流域68个采样点的鱼类数据,对35个候选参数进行主成分分析、判别能力、逐步回归分析和Pearson相关性分析,确定了鲤科鱼类种类数(F5)、底栖鱼类个体比例(F12)、杂食性鱼类比例(F14)、耐受性鱼类个体比例(F22)可以作为基本要素构建F-IBI指标体系,即采用比值法统一各生物参数量纲,将各个生物参数分值加和得到F-IBI指数值。利用构建的F-IBI指数开展浑太河流域河流健康状况评价。发现太子河流域41个点位中,5个为健康,11个为亚健康,8个为一般,9个为较差,8个为极差。浑河的23个点位中,5个为亚健康,6个点位为一般,6个为较差,6个为极差。太子河流域较差和极差的点位共占41.5%,浑河流域较差和极差点位共占52.2%,说明相比于太子河流域,浑河流域的健康状况较差。     

基于不同生物类群的河流健康评价研究

基于浑太河流域鱼类与大型底栖动物群落结构和功能层面上的指标,构建了多指标指数评价河流健康状况。首先,基于土地利用指数、水质和栖息地质量指数构建ILWHQ(Index of land use and water and habitat quality)指数定量筛选参照点位。然后,采用判别分析、逐步回归分析、相关分析筛选对不同压力响应敏感的核心参数。最后,采用比值法计算其多指标指数(MMI-HT)。结果表明:筛选了5个点位作为参照点,共确定8个(鲤科鱼类种类数、底栖鱼类比例、杂食性鱼类比例、耐受性鱼类个体比例、产沉性卵鱼类比例、产沉性卵鱼类个体比例、EPT、黏附者比例)核心参数构建多指标评价指数。底栖动物核心参数对底质中粗颗粒物、悬浮物和电导率变化响应更敏感,而鱼类核心参数对底质中细颗粒物、氮素、DO和Cl-浓度变化响应更敏感。二者对多重环境压力响应的敏感性不尽相同。太子河流域的35个点位中,9个为健康,6个为亚健康,7个为一般,7个为较差,6个为极差。浑河流域的19个点位中,没有点位属于健康状态,5个为亚健康,4个为一般,5个为较差,5个为极差。太子河流域较差和极差的点位共占37.14%,浑河流域较差和极差的点位共占52.63%。说明相比于太子河流域,浑河流域的健康状况较差。     

汾河上中游流域生态系统健康评价

为综合整治汾河流域生态环境,依据汾河流域2016年水生态监测数据,从涵盖水体物理化学和水生生物特性等方面构建生态系统健康的候选指标体系。采用主成分与相关性分析方法对评价指标进行筛选,得出包含底栖动物多样性指数、鱼类多样性指数、石油类、溶解氧、硝态氮、化学需氧量、五日生化需氧量、总氮、总磷、氟化物、阴离子表面活性剂、锌、铬、铜和镉这15个指标构成的河流健康综合评价指标体系。采用改进的灰色关联方法对河流生态系统健康进行评价,评判综合多指标条件下的河流健康等级情况。结果表明:汾河上中游流域的37个采样点中"健康"等级有12个,"亚健康"等级有1个,共占35%;"一般"等级有7个,占19%;"较差"和"极差"等级采样点为17个,占46%。其中健康与亚健康等级采样点均位于汾河上中游北部地区,较少受人类活动影响,而较差和极差等级主要位于汾河上中游流域南部河段,城市生活及工业畜牧业排污是导致河流健康受影响的主要原因。     

太子河流域河流健康综合评价

太子河流域地处辽宁省经济社会和科学技术发展的核心区域,且水利工程开发建设对流域内生态系统健康影响较为显著。文章以太子河流域为例,通过收集整理河流水文、水质、物理结构等数据资料,对流域健康存在的主要问题从社会服务、水生态、水环境及水文情势的角度进行诊断。然后在此基础上构建了河流健康综合评价体系,结合河流生态环境特点和流域健康评价相关研究,通过对比分析多种河流生态服务功能评价因子和生态河流完整性状况,确定了参评指标的指数,对各参数权重引入AHP层次分析法确定。结果显示:太子河流域生态完整性评价介于健康与亚健康的中间状态,社会服务功能处于较理想状态,评分值分别为64. 2、78. 5;底栖动植物种类稀少、河岸带状况欠佳及河流连通阻隔严重等环境因素对流域健康的影响显著,水生生物健康与河流物理结构较差;在流域健康评价中所构建的综合评价体系具有较强的科学性与适用性。     

流域系统治理下的龙河下游河段健康评价研究

河流健康评价是开展流域规划、系统治理和生态修复工作的基础。廊坊龙河下游河段生态脆弱,水体流动性差、水环境状况不容乐观。为准确评价人类活动严重干扰下的河流生态健康状况、识别生态系统中脆弱性因子,基于层次分析法构建龙河下游健康评价指标体系,从水文完整性、物理结构完整性、化学完整性、生物完整性、社会服务功能完整性5个方面进行河流健康评价。龙河廊坊段总体上处于健康状态,评价得分为75.18分。评价结果表明：龙河流域水资源开发利用率大,湿地保留状况不佳,河岸带人工干扰程度大,上游来水水质较差等。提出的评价方法为受人工控制严重的河流开展健康评价提供方法参考。     

渭河流域水生态系统群落结构特征及其健康评价

以渭河流域为对象,基于77个点位的水生态采样和调查结果,分析了该流域干支流着生藻类、大型底栖动物和鱼类3种生物类群群落结构特征,采用生物完整性指数评价了渭河流域鱼类、大型底栖动物和着生藻类的完整性,并对3种生物类群进行评价分析与比较。结果表明:基于3种生物类群的水生态系统健康评价结果存在一定差异,主要是由于3种生物类群对环境变化的响应各有不同,其中大型底栖动物的评价结果最好,其次为着生藻类,鱼类健康评价结果最差。综合来看,渭河流域水生态系统健康状况较差,受人类活动影响明显,大体表现为从上游到下游健康状况越来越差的趋势。对于渭河流域,影响鱼类、大型底栖动物和着生藻类的环境因子各有不同。通过系统全面地调查分析渭河流域不同生物类群的群落结构,可为流域水生态系统恢复提供科学依据。     

浑太流域生物完整性健康评估

文章立足浑太流域特点与实际,选取反映河流水环境、水生态的底栖动物完整性指数、鱼类生物损失指数等两项生物完整性指标,提出了指标评价标准、评价方法,制定点位调查监测方案,开展浑太流域生物完整性健康评价.根据评价结果,分析生物完整性赋分空间分布、生物完整性指数影响因素等状况,并提出了治理保护对策,为浑太流域水生态、水环境治理...     

基于着生藻类的渭河流域水生态系统健康评价

基于2013年10月(丰水期)和2014年4月(枯水期)渭河流域着生藻类监测数据,根据着生藻类物种丰富度、群落多样性、相对丰度、生态型和密度5类属性,选取了26个候选参数。应用参照点对比法(P-ibi)和累计系数法(P-IBI)分别构建了着生藻类生物完整性水生态系统健康评价指标体系,对渭河流域水生态系统健康状况进行了评价。结果表明,均匀度指数和可运动硅藻百分比为P-ibi和P-IBI在丰水期和枯水期共有的核心参数,说明两个参数的代表性较强,可作为常规监测指标。P-ibi健康评价结果显示,丰水期健康等级在较好水平以上的点位数占43%,而枯水期高达61%,P-IBI较好水平以上的点位数仅占25%,P-ibi评价结果明显高于P-IBI,但两种方法评价结果的空间分布趋势基本一致,即渭河干流上游、泾河源头、北洛河中游水生态健康状况较好,渭河下游、泾河流域大部分区域及北洛河上游水生态健康状况较差;超过70%的点位两种方法评价结果相一致或仅差一个健康等级,且P-IBI在参照点位和受损点位具有极显著性差异,表明累计系数法可以作为一种可靠的评价方法替代参照点对比法进行着生藻类生物完整性指数的构建。     

渭河流域水生态系统健康评价

渭河系黄河最大支流,渭河流域河流水生态系统健康与黄河高质量发展息息相关。2011—2013年在渭河流域进行了4次野外采样调查,共布设采样点77个,采集鱼类、底栖动物、着生藻类和水环境因子等信息,分析了渭河流域水生态系统特征,并采用生物完整性指数法对渭河流域水生态系统健康进行了评价。渭河流域共采集到鱼类51种,底栖动物116种,着生藻类248种,影响渭河流域鱼类群落结构的环境因子为海拔,影响底栖动物群落结构的环境因子为河宽、电导率和硬度,影响着生藻类群落结构的环境因子为河宽。水生态系统健康评价结果表明:底栖动物和着生藻类健康状况优于鱼类,超过80%的采样点处于一般以上健康水平;3种生物水生态系统健康评价结果整体趋势相同,渭河干流上游和右岸支流、泾河源头以及北洛河中游支流健康状况较好,渭河中游和下游地区、泾河大部分区域以及北洛河上游健康状况较差。     

阿什河流域水生态评价模型与分区管控策略研究

基于"三水"统筹背景,按照"流域统筹、区域落实"的思路,对阿什河流域展开水生态评价模型与分区管控策略研究,有利于为寒地环境治理精细化智慧运维模式提供科技支撑。对阿什河流域寒冷环境各时期进行采样,基于DNA宏条形码技术对阿什河流域真核微型生物群落进行测定,研究结果表明,不同时期的流域真核微型生物群落分布和优势种群有显著差异,植物界中的真核微生物种类较多,硅藻门和金藻门丰度最高、真核动物主要为原生动物门;基于水质和水生物指标构建水生态质量评价体系,通过熵权法-层次分析法的组合方法,对寒冷环境下阿什河流域健康状态进行评价,通过对阿什河流域进行子流域划分、"自下而上"实现子流域聚类,并结合当前"河(湖)长制"等现实流域管控制度,对流域进一步细化管理做出了规划。基于SOM和K-means算法进行聚类,将21个子流域划定为3个阿什河流域水生态精准管控区域,为了能够更有效地管理阿什河流域水生态精准管控区域,分别对每个管控区域提出了一些管控建议。     

黄河下游支流大汶河鱼类多样性及影响因子分析

为了解黄河下游支流大汶河鱼类多样性及其与环境因子的关系，分别于2017年4月和10月对大汶河24个采样点进行鱼类及环境调查，采用冗余分析方法识别了影响大汶河鱼类个体数量和多样性指数的主要环境因子。结果表明:2017年共采集到鱼类8 299尾，隶属于4目16科25种，其中鲤科鱼类共15种；鱼类多样性和均匀性较差，优势种以鲫(Carassius auratus)、(Hemiculter leucisclus)和乌鳢(Channa argus)等耐受性较强的平原性鱼类为主；大汶河鱼类物种数量、生物量和多样性指数的季节性变化不显著，但是秋季个体数量显著大于春季；影响大汶河鱼类个体数量的主要环境因子是水深和河宽，而影响鱼类多样性指数的主要环境因子是DO。     

渭河流域河流健康调查与评价

在渭河流域开展野外采样调查,并采用水文改变指标法、综合水质标识指数法、生物完整性指数法等分析和评价渭河流域的水文、水质和水生态现状。结果表明:(1)林家村、魏家堡和咸阳3个站点的水文情势改变程度为高度改变,而临潼、华县的水文情势改变程度为中度改变;(2)渭河流域丰水期水环境质量状况优于枯水期,影响渭河水系的主要环境因子为总氮(TN)和总磷(TP),影响泾河和北洛河水系的主要环境因子为电导率;(3)渭河流域鱼类和底栖动物在丰、枯水期的生物完整性差异较小,着生藻类在丰、枯水期的生物完整性差异则较大。提出以下建议:(1)控制水利工程的过量开发利用,合理调控闸坝的蓄放水过程;(2)在河道沿岸建设污水处理厂,对排河污水进行拦截和处理,并定期监测水体理化性质,重点关注TN、TP和电导率;(3)控制渭河流域内的石油开发强度,恢复河岸带及边坡生境,以保证水生生物的正常栖息和繁衍。     

The role of riparian vegetation in the evaluation of ecosystem health: The case of semiarid conditions in Northern Mexico

The Pesquería River (north‐eastern Mexico) has long been subjected to considerable anthropogenic pressures. For this reason, it has been identified by the Mexican National Commission for the Knowledge and Usage of Biodiversity as a priority resource to be evaluated and restored. In order to establish the means required for the restoration of the river, the condition of its riparian ecosystem must be evaluated. To evaluate the quality of the riparian forest, we adapted the Qualitat del Bosc de Ribera index methodology for Mediterranean rivers for the semiarid rivers of north‐eastern Mexico (QBR‐RNMX). The QBR‐RNMX index included modifications to the four sections that comprise the original index, and their values range between 0 and 100. Using the five levels of riparian quality defined in the index, in the area surrounding the Pesquería River, we found poor or very poor conditions at 66% of the sampling sites, average‐good conditions at 27% of the sites, and only one sampling site with excellent conditions. These results show that the riparian forest has been impacted significantly by urbanization, agriculture, and the presence of many invasive species. We recommend the application of the QBR‐RNMX annually in order to evaluate the riparian forest's quality and to assess its ecological status. This may be used for the establishment of restoration plans in high‐impact zones and contingency plans to eliminate invasive species along the Pesquería River.     

Influences of land use/cover on water quality in the upper and middle reaches of River Njoro, Kenya

Data from 10 sampling sites along the River Njoro are used to examine the contribution of nutrients from upstream land uses draining each of the sampling sites. The data also are used to assess whether both the proportion of land uses and the size of the subwatersheds account for the variability in water quality in the River Njoro watershed. Geographical Information System analysis was used to determine the spatial distribution of land‐cover types and subwatersheds contributing run‐off to the sampling sites in the River Njoro. Standard Digital Elevation Model‐based routines were used to establish the watershed area contributing run‐off to each sampling site. Water and sediment samples were collected for chemical analysis, and the nutrient levels were related to the upstream land‐use types and the size of the subwatersheds. The mid‐stream portion of the River Njoro (near Egerton University) accounts for the highest nutrient contributions. The percentage contribution is magnified by additions from industrial, human settlements and agricultural land uses around the University. There is a significant decrease in nutrient levels downstream, however, indicating natural purification as the river flows through an area of large‐scale farming with intense, well‐preserved riparian and in‐stream vegetation. Steep slopes of the land upstream of Egerton University enhance erosion and nutrient losses from those subwatersheds. Mixed small‐scale agricultural and bare lands contribute over 55% of the phosphorus load to the upper and mid‐reaches of the River Njoro. The size of the subwatershed accounts for about 53% of the variability in the soluble phosphorus in the river. The land‐use subwatershed proportions are important for characterizing and modelling water quality in the River Njoro watershed. Upland land uses are as important as near‐stream land uses. We suggest that conservation of intact riparian corridor along the river and its tributaries contributes significantly to natural purification processes and recovery of the ecological integrity of the River Njoro ecosystem.     

伊通河城区段底栖动物完整性对水质的响应时滞

基于2015年和2019—2021年伊通河长春市城区段底栖动物调查及水质监测数据,建立底栖动物完整性指数（benthic-index of biotic integrity, B-IBI）评价体系,对伊通河城区段水生态健康状况进行评价,并在此基础上确定影响B-IBI的关键水质指标及两者间的响应时滞。结果表明：伊通河城区段底栖动物种类数在月际间无显著差异性（P>0.05）,但在年际间差异显著（P<0.05）,种类数先减少后增加,主要类群由耐污种向清洁种转变;2015—2021年,伊通河城区段B-IBI年均值波动上升,河流健康整体呈逐渐好转趋势,且上游河段健康状况优于下游;各项水质指标中,总磷对伊通河城区段B-IBI值及其核心指标有显著性影响,且底栖动物对总磷质量浓度变化的响应在时间上存在滞后性,滞后时间为9个月左右（r=-0.88）。研究可为城市河流健康评价和治理管理提供科学依据。     

黑水河流域生态系统完整性评价

为评估黑水河流域受人为干扰的实际情况,依托流域范围内的基础地理、生物多样性、环境数据、其他威胁等调查资料,构建包含水文情势、水质、连通性、栖息地、生物群落5项关键属性的淡水生态系统完整性评价指标体系。通过变化范围法RVA、综合连通系数、栖息地比例相似PSI指数、入侵指标和捕捞指标等对黑水河流域生态系统完整性进行评价,黑水河流域水文情况属性现状为差、连通性属性现状为差、栖息地属性现状为差、生物群落属性现状为一般;河流水质现状较优,但黑水河支流存在一定富营养化风险,评估为一般。结果表明：流域生态系统完整性评价指标体系,应围绕淡水生态系统五大关键生态属性,并结合流域生态特征及生态现状来确定;RVA、综合连通系数、PSI 指数等的综合运用能够科学地确定指标阈值,进而正确进行流域生态完整性评价;受不同流域鱼类生态学习性差异等因素影响,还需通过长期监测不断完善评价理论和方法。     

珠江重要河流底栖动物水质生物学评价

2011年和2012年调查了珠江流域66个样点的底栖动物和水化学指标,利用2011年北江11个样点和郁江17个样点的底栖动物群落和水化学指标,采用主成分分析法获得综合环境因子(主成分1和主成分2)。分析36个候选底栖动物参数与环境因子间的相关性,结合参数的分布范围,确定适于珠江流域开展河流生态系统生物学质量评价的3个底栖动物参数:双翅目百分比、刮食者百分比和BI指数,进而构建了珠江流域河流生物学质量评价的综合生物指数及评价等级(清洁、轻度污染、中度污染和重度污染)。66个样点的综合生物指数评价结果显示,珠江流域河流生物学质量以轻度至中度污染为主,占80.3%,清洁占13.6%,重度污染占有6%。研究表明,在珠江流域应用底栖动物开展中大型河流水质生物学评价具有良好的应用前景。     

多重人类干扰下长江流域的水生态系统健康修复

首先概述了水生态系统健康的定义,即水体的物理、化学和生物组分的完整性。然后介绍了长江流域的主要人类活动干扰和水生态系统健康现状,主要包括水生生物生境的破碎和丧失、污染物的排放和水质问题,以及水生生物资源的衰减现状。最后在水电开发、航运、化工、采矿、农业、城镇化及渔业过度捕捞等多重人类活动干扰下,提出从以下几个方面修复长江流域的水生态系统健康:①腾让并修复水生态空间;②恢复鱼类等水生生物资源;③调整各项人类活动并开展生态修复;④加强长江生态保护法的立法以确保长效的生态修复机制的形成和维护。     

基于底栖动物生物完整性指数的赣江干流健康评价

构建河流底栖动物生物完整性指数指标体系是评价河流生态系统健康的重要基础。根据2018-2019年期间在赣江干流12个采样点的底栖动物数据,鉴定出赣江干流底栖动物分为3门6纲13科共24种属,其中优势种有3种,分别为铜锈环棱螺、苏氏尾鳃蚓和大沼螺。通过对18个候选生物指标进行分布范围判别、能力分析以及相关性分析,筛选出总分类单元数、总生物量、甲壳动物和软体动物的个体相对丰度、耐污类群的生物量百分组成完整性指数评价体系,然后采用比值法统一生物参数的量纲,累加各生物参数分值得到B-IBI指数值。赣江干流的健康评价标准由B-IBI值的25%分位数值确定。结果表明：赣江干流12个采样点中的4个为健康,1个为亚健康,1个为一般,其余6个断面的健康状况均处于差或者极差状态,赣江干流生态系统整体上处于一般健康状态。