河湖水體生態(tài)健康評價方法研究

文_陳濤 生態(tài)環(huán)境部環(huán)境工程評估中心

1 收集資料以及野外調(diào)研

基于完整收集流域水生態(tài)系統(tǒng)健康文獻(xiàn)以及相關(guān)資料，借助具體的采樣以及調(diào)研方案而進(jìn)一步調(diào)研了河湖水體流域的環(huán)境狀況，并收集采樣河流的健康狀況的表征項目。

2 構(gòu)建評價指標(biāo)體系

根據(jù)劃分研究區(qū)域的相關(guān)特點，遵守相關(guān)的構(gòu)建原則，可以確定影響河湖水體水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的關(guān)鍵指標(biāo)，從而得出適合評價的指標(biāo)體系（表1）。河岸帶狀態(tài)、河流形態(tài)、營養(yǎng)鹽等方面是這個評價指標(biāo)體系主要內(nèi)容，其中共有19項影響指標(biāo)。

表1 河湖水體生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系

3 指標(biāo)的計算及其標(biāo)準(zhǔn)化

依據(jù)評價指標(biāo)體系，進(jìn)一步計算評價指標(biāo)；根據(jù)目前為止相關(guān)研究區(qū)域的污染情況，劃分好每一個指標(biāo)的閾值和期望值，做到指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化的切實可行。盡量減少不同指標(biāo)的量化差別，讓其能夠進(jìn)行量化比較，且結(jié)果直觀。

3.1 計算評價指標(biāo)

（1）河岸帶狀態(tài)（表2）

表2 河岸帶狀態(tài)指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)

（2）河湖流形態(tài)（表3）

表3 河湖形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)

（3）營養(yǎng)鹽、氧平衡

現(xiàn)場采樣測量營養(yǎng)鹽、氧平衡中的總氮(TN)、總磷(TP)、溶解氧濃度(DO)、氨氮(NH3-N)、化學(xué)需氧量(COD)等數(shù)值。

（4）大型底棲無脊椎動物和著生藻類

大型底棲無脊椎動物與著生藻類的分類單元數(shù)(S)可以根據(jù)實驗室分類來進(jìn)行計數(shù)；Berger-Parker優(yōu)勢度指數(shù)(D)、大型底棲無脊椎動物BMWP指數(shù)與著生藻類生物多樣性指數(shù)(H)之間存在關(guān)系，具體計算公式如下：

式中，Nmax指的是優(yōu)勢種的個體數(shù)；H指的是著生藻類香農(nóng)-威納指數(shù)；N指的是功能團(tuán)全部物種的個體數(shù)；ni指的是第i種物種的個數(shù)；S指的是物種的總數(shù)；t指的是底棲動物科級分類的計分，所得的數(shù)值在1～10；x指的是科級水平分類數(shù)。

3.2 評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

以減少指標(biāo)和指標(biāo)間的量綱誤差，且得到有可量化比較的相關(guān)數(shù)值為目的，可以根據(jù)相關(guān)公式對每一個指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

TN、TP、NH3-N與COD的標(biāo)準(zhǔn)化公式：大型底棲無脊椎動物BMWP與DO的標(biāo)準(zhǔn)化公式：；分類單元數(shù)(S)的標(biāo)準(zhǔn)化：生物多樣性指數(shù)(H)的標(biāo)準(zhǔn)化：

上述公式中，Vmax指的是國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中I-Ⅳ類水最大臨界值；Vmin指的是國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中I-Ⅳ類水最小臨界值。河湖水體的臨界值以地表Ⅳ類水作為參照標(biāo)準(zhǔn)，而具體的參照值則參考地表I類水。式中Q95和Q5分別指的是所有樣點數(shù)據(jù)的95%和5%分位數(shù)，M指的是樣點實際測量值，“3”指的是水體大型底棲無脊椎動物生物多樣性指數(shù)的期望值。也就是說當(dāng)生物多樣性指數(shù)值＞3的時候，此時水體是比較清潔的；當(dāng)生物多樣性指數(shù)值＝0的時候，水體受污染的情況較為嚴(yán)重。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化后的所有數(shù)值均得調(diào)整，數(shù)值為負(fù)數(shù)的時候調(diào)為0，＞1的時候調(diào)為1。

3.3 綜合指標(biāo)計算以及評價標(biāo)準(zhǔn)的確定

將調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析之后對得到的結(jié)果先標(biāo)準(zhǔn)化，然后再量化得到量化值，綜合考慮權(quán)重，就能夠得到健康綜合指數(shù)。因為指標(biāo)層各因素均會影響到流域水生態(tài)健康，綜合考慮到本文研究的應(yīng)用價值，所有對指標(biāo)層各因素做了等權(quán)處理。

計算健康綜合指數(shù)(RHI)的相關(guān)公式如下：

式中，Ix指的是準(zhǔn)則層指標(biāo)得分。

計算各準(zhǔn)則層及因素層指標(biāo)的公式如下：

式中，各項參數(shù)的具體意義可參照表1。

3.4 河湖水體生態(tài)系統(tǒng)健康評價標(biāo)準(zhǔn)

河流健康綜合指數(shù)的分?jǐn)?shù)介于0～1，分別把河流的健康情況量化成0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8、0.8～1層次，對應(yīng)河流健康情況中的極差、差、一般、良、優(yōu)秀。

4 結(jié)語

河湖水體水生態(tài)健康狀況評價方法，首先依據(jù)采樣和調(diào)研方案對河湖水體的整體生態(tài)情況做詳細(xì)的野外調(diào)研，得到表征河流健康狀況的相關(guān)影響因子，從而整體構(gòu)建出河湖水體的評價指標(biāo)體系。根據(jù)計算評價指標(biāo)的結(jié)果確定流域水生態(tài)健康綜合指數(shù)的得分情況，最后對河湖水體水生態(tài)健康狀況做等級劃分。