基于生物完整性的太子河流域健康評(píng)估

徐愛華

（遼寧燕東土木建筑工程咨詢有限公司,遼寧 本溪 117100）

河湖健康評(píng)價(jià)是評(píng)價(jià)河湖健康狀況、調(diào)查分析河湖存在的主要問題、制定具體目標(biāo)、提出有效的任務(wù)措施,對(duì)加強(qiáng)河湖長(zhǎng)制長(zhǎng)效體系實(shí)施的重要技術(shù)手段。是指導(dǎo)制定"一河（湖）一策"治理及管理保護(hù)方案的重要依據(jù),也是河湖管理的重要參照。河湖生物完整性的相關(guān)指標(biāo)能夠充分反映河湖的健康狀況,也是反映河流水污染和水環(huán)境狀況的重要依據(jù)。太子河流域發(fā)源于遼寧省新賓縣大紅石砬子,流經(jīng)本溪市、鞍山市和遼陽市,河長(zhǎng)363 km,流域面積13493 km2。由于人為因素,河流受到水污染、河道侵占、非法采砂、水資源過度開發(fā)等影響,對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生破壞。為了加強(qiáng)對(duì)河湖泊的管理和保護(hù),開展太子河流域生物完整性健康評(píng)估,明確河流的生態(tài)健康狀況與影響因素,提出有針對(duì)性的治理措施與對(duì)策,對(duì)河流永續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。

1 評(píng)價(jià)體系

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

結(jié)合太子河流域?qū)嶋H與特點(diǎn),綜合考慮能夠反映河流生物健康的關(guān)鍵性因素,確定河流生物完整性健康評(píng)價(jià)采用底棲動(dòng)物完整性指數(shù)、魚類生物損失指數(shù)等兩項(xiàng)指標(biāo)。

1.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 底棲動(dòng)物完整性指數(shù)

（1）參照點(diǎn)和受損點(diǎn)的篩選

根據(jù)當(dāng)前河流干擾因素,依據(jù)選取的水質(zhì)指標(biāo)、半定量生境評(píng)價(jià)指標(biāo),篩選參考點(diǎn)和受損點(diǎn)。綜合生境質(zhì)量和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),原始參考區(qū)為太子河源頭,涉及樣點(diǎn)點(diǎn)位為TZ01～TZ05,經(jīng)過生境質(zhì)量評(píng)分,最終保留樣點(diǎn)點(diǎn)位TZ02、TZ03、TZ04、TZ05。原始受損點(diǎn)為太子河下游段,經(jīng)過生境質(zhì)量評(píng)分后,最終保留H11、H12、H16 為受損點(diǎn)。

（2）指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)適用于EPA 的大型底棲動(dòng)物的B-IBI 因子,選擇28種大型底棲動(dòng)物的生物學(xué)參數(shù)作為構(gòu)建大型底棲動(dòng)物評(píng)估的候選指標(biāo)。篩選了28 個(gè)候選指標(biāo)的分布范圍、判別能力和相關(guān)性分析。分配范圍的篩選意味著如果在95%以上的樣品點(diǎn)中指數(shù)的得分為零,則該指數(shù)將被拋棄。最后篩選出10 個(gè)核心指標(biāo),并在此基礎(chǔ)上計(jì)算IBI 值。表1 中顯示了10 個(gè)核心指標(biāo)的分配范圍和最佳預(yù)期值。

表1 核心指標(biāo)值分配范圍和最佳預(yù)期值

（3）IBI 值賦分

將各評(píng)估參數(shù)的分值進(jìn)行加和,得到IBI 指數(shù)值。以參照系樣點(diǎn)IBI 值由高到低排序,選取25%分位值作為最佳期望值,對(duì)IBI 指數(shù)進(jìn)行賦分得到IBIr 分值,范圍為0～100。

1.2.2 魚類生物損失指數(shù)

通過歷史背景調(diào)查方法,建立魚類損失指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。選擇20 世紀(jì)80 年代作為歷史基點(diǎn)?；跉v史調(diào)查數(shù)據(jù),對(duì)河流魚類種數(shù)進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)。魚生物損失指數(shù)的計(jì)算公式如下：

式中：FOE 為魚類生物損失指數(shù)；FO 為評(píng)價(jià)河段的魚類種類數(shù)量；FE 為評(píng)價(jià)河段魚類種類數(shù)量預(yù)期值。

魚生物損失指數(shù)賦分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 魚類生物損失指數(shù)賦分標(biāo)準(zhǔn)表

1.3 計(jì)算方法

河流健康評(píng)價(jià)生物完整性賦分計(jì)算公式如下：

式中：ALr 為生物完整性賦分；BIBr 為底棲動(dòng)物完整性指數(shù)

賦分；BIBw 為底棲動(dòng)物完整性指數(shù)權(quán)重,取0.4；FOEr 為魚類生物損失指數(shù)賦分；BIBw為魚類生物損失指數(shù)權(quán)重,取0.6。

2 河流健康評(píng)價(jià)

2.1 調(diào)查監(jiān)測(cè)

太子河健康調(diào)查監(jiān)測(cè)點(diǎn)位共計(jì)11 個(gè),每個(gè)點(diǎn)位調(diào)查監(jiān)測(cè)3 次,共計(jì)33 個(gè)樣品量。開展春季和秋季兩期調(diào)查監(jiān)測(cè)。

2.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

2.2.1 大型底棲動(dòng)物完整性賦分

基于春季和秋季太子河流域河流11 個(gè)樣點(diǎn)調(diào)查數(shù)據(jù),綜合每個(gè)樣點(diǎn)大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù)賦分,對(duì)每個(gè)樣點(diǎn)生物完整性進(jìn)行評(píng)價(jià),進(jìn)而計(jì)算每個(gè)河段生物完整性賦分。見表3。

表3 太子河流域大型底棲動(dòng)物完整性賦分結(jié)果表

綜合春季和秋季底棲動(dòng)物數(shù)據(jù),IBIr 平均分值為77。其中,“源頭-觀音閣水庫出口”河段中,IBIr 平均分值為93；“觀音閣水庫出口-葠窩水庫出口” 河段中,IBIr 平均分值為68；“葠窩水庫出口-入渾河河口” 河段中,IBIr 平均分值為69。

2.2.2 魚類生物損失指數(shù)賦分

基于春季和秋季太子河流域11 個(gè)樣點(diǎn)調(diào)查數(shù)據(jù),綜合每個(gè)樣點(diǎn)魚類生物損失指數(shù)賦分,對(duì)每個(gè)樣點(diǎn)生物完整性進(jìn)行評(píng)價(jià),進(jìn)而計(jì)算每個(gè)河段生物完整性賦分。見表4。

表4 太子河流域魚類生物損失指數(shù)賦分結(jié)果表

太子河整個(gè)河流的FOEr 值為40,各監(jiān)測(cè)點(diǎn)FOE 值從上游至下游呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。上游“源頭-觀音閣水庫出口”河段FOEr 值為65,“觀音閣水庫出口-葠窩水庫出口”河段FOEr 值為6,“葠窩水庫出口-入渾河河口”河段FOEr 值為18。中游由于建壩導(dǎo)致溪流型物種減少,故FOEr 值較低。

2.2.3 生物完整性評(píng)價(jià)

太子河流域河流生物完整性評(píng)價(jià)結(jié)果見表5。

表5 太子河流域河流生物完整性評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)結(jié)果表明,總體上,太子河流域各河段生物完整性狀況較差。其中“源頭-觀音閣水庫出口”河段得分最高,上游TZ01 樣點(diǎn)分值最高；“觀音閣水庫出口-葠窩水庫出口”河段中,TZ06 和TZ07 處于觀音閣水庫和葠窩水庫之間,得分最低,河段平均分僅為31 分；“葠窩水庫出口-入渾河河口”河段中,從上游至下游近海區(qū)域方向,樣點(diǎn)生物完整性得分呈減少趨勢(shì)。

2.3 結(jié)果分析

2.3.1 生物完整性賦分空間分布

根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果,太子河流域生物完整性的平均得分為50分,整體情況差。上游和下游之間的生物完整性得分有很大差異。在太子河和海城河的上游,生物完整性得分相對(duì)較好,但在下游相對(duì)較差。在海城河下游的TZ16 點(diǎn)位生物完整性得分最低。其中,河流大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù)的平均得分為78 分,表明整體情況很好。太子河的上游和下游之間的底棲完整性指數(shù)存在顯著差異。太子河下游的TZ11 和TZ12 點(diǎn)位的生物完整性指數(shù)相對(duì)較好,而海城河下游TZ16 的生物完整性指數(shù)是最差。魚類損失指數(shù)的平均得分為29,魚類完整性損失嚴(yán)重。在上游和下游之間的魚類損失指數(shù)顯著差異,由于天然河流和河岸地區(qū)的原生植被保存,魚類損失指數(shù)得分在TZ01 點(diǎn)位是最高的。沈陽段下游TZ07 點(diǎn)位、太子河下游段TZ11 點(diǎn)位與海城河下游段TZ15 點(diǎn)位的魚類完整性指數(shù)得分最少。

2.3.2 生物完整性指數(shù)影響因素分析

河流生物完整性涵蓋了魚類損失指數(shù)和大型底細(xì)動(dòng)物完整性指數(shù),由于生物對(duì)河流水生態(tài)影響程度與重要性,會(huì)產(chǎn)生不同的完整性指數(shù)結(jié)果。由于水資源開發(fā)利用程度較高,魚類下降嚴(yán)重,經(jīng)過調(diào)查,河流魚類損失程度較高,完整性指數(shù)得分較低。雖然魚類損失指數(shù)賦予0.6 的權(quán)重,但是得分較低,平均占比32%,同時(shí)有4 個(gè)調(diào)查點(diǎn)位低于20%。魚類損失指數(shù)得分在整個(gè)生物完整性所占分值較低,但是魚類損失指數(shù)重要性程度要高于底棲動(dòng)物完整性指數(shù),說明在不同的河段河流的生物完整性得分主要取決于魚類損失指數(shù)得分,魚類損失指數(shù)是生物健康評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)。

圖1 太子河流域底棲動(dòng)物完整性指數(shù)與魚類損失指數(shù)的賦分比重

3 治理保護(hù)對(duì)策

3.1 流域排污控制

氨氮與化學(xué)需氧量是太子河流域主要污染物根源,特別是對(duì)葠窩水庫下游的水生生物影響較大,對(duì)生物群落的退化影響更為嚴(yán)重。因此,降低氨氮與化學(xué)需氧量的濃度量依舊是太子河流域水環(huán)境綜合整治的重點(diǎn)目標(biāo)。加強(qiáng)點(diǎn)源污水達(dá)標(biāo)排放管理,制定入河排污口一口一策方案,減少干支流排污口對(duì)河流的排入量。

3.2 重點(diǎn)河流段生態(tài)廊道建設(shè)

為了更好地發(fā)揮河流廊道水源涵養(yǎng)、點(diǎn)面源污染物控制與凈化、生物棲息地功能恢復(fù),應(yīng)該從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)：（1）沿河兩岸設(shè)定10 m 的緩沖區(qū)域,開展“林草交錯(cuò)”的生態(tài)廊道改造；（2）恢復(fù)沿河灘涂濕地、回水區(qū)等生態(tài)系統(tǒng),使河流從上游到下游構(gòu)建生態(tài)小系統(tǒng),凈化水環(huán)境；（3）盡量恢復(fù)河流自然狀態(tài),減少不必要的攔河閘壩阻隔,保障河道通暢,恢復(fù)沿岸動(dòng)植物棲息地,增加生態(tài)系統(tǒng)功能多樣性。

3.3 加強(qiáng)水生生物多樣性的監(jiān)測(cè)管理

定期開展太子河流域水生物調(diào)查,依托水文站、水質(zhì)站,建設(shè)水生物監(jiān)測(cè)站點(diǎn),建立水生物物種、類別、科目的數(shù)據(jù)庫,每年出版水生物調(diào)查監(jiān)測(cè)公報(bào),有效掌握太子河流域水生物系統(tǒng)狀況,為河流生態(tài)系統(tǒng)變化及制定措施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

通過開展太子河流域生物完整性健康評(píng)價(jià),能夠較好地掌握河流水生態(tài)、水環(huán)境存在的問題,與實(shí)際太子河流域現(xiàn)狀相比較,本研究結(jié)論能夠反映太子河流域水生態(tài)、水環(huán)境現(xiàn)狀。本研究只是針對(duì)一年開展了調(diào)查監(jiān)測(cè)、健康評(píng)價(jià),反映的是當(dāng)年的健康狀況。對(duì)于以后河流生物完整性健康狀況,還需要開展長(zhǎng)期的調(diào)查監(jiān)測(cè),同時(shí)與目前的河長(zhǎng)制、一河一策相結(jié)合,才能更好地針對(duì)問題,制定有效的治理措施。