基于大凌河流域水生生物多樣性指數(shù)調(diào)查與評估探究

楊洪澤

(朝陽市水務(wù)工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站，遼寧 朝陽 122000)

0 前 言

水環(huán)境質(zhì)量與水生生物分布具有十分密切的聯(lián)系，水環(huán)境評價(jià)的重要標(biāo)準(zhǔn)之一為水生物的多樣性指數(shù)[1]。水體水質(zhì)的狀況可以通過生物多樣性指數(shù)進(jìn)行反映，水生生物復(fù)雜的群落結(jié)構(gòu)表明河流水環(huán)境質(zhì)量和均勻度越好[2]。水生生物群落結(jié)構(gòu)主要表征指標(biāo)為密度指數(shù)[3]。多項(xiàng)研究成果表明[4-5]，大凌河干流水質(zhì)狀況總體上受到浮游動植物以及多樣性水生生物密度影響呈現(xiàn)中度污染的狀況，且具有較好的穩(wěn)定性。大凌河屬于遼寧西部第一大河流，總流域面積為2.33萬km2。文章以大凌河流域?yàn)榫唧w實(shí)例，對流域水生生物多樣性指數(shù)進(jìn)行調(diào)查，分析流域水生生物分布密度以及多樣性指數(shù)的變化，并通過多樣性指數(shù)調(diào)查分析結(jié)果對遼河水環(huán)境狀況進(jìn)行分析。研究成果對于遼河流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃具有重要的參考價(jià)值。

1 研究區(qū)域及研究方法

1.1 調(diào)查方法

為對大凌河水生生物多樣性指數(shù)進(jìn)行調(diào)查，分別在2017年對大凌河豐水期和枯水期設(shè)置了6個(gè)監(jiān)測斷面，對水層表面0.5-1.0m進(jìn)行水樣的采集。同時(shí)采樣水生生物和水質(zhì)指標(biāo)的測定，其中在完成水質(zhì)采樣后，密封采樣瓶進(jìn)行室內(nèi)水質(zhì)指標(biāo)的檢測，完成水生藻類的采樣后，對標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行配制后，對采樣點(diǎn)附近底泥進(jìn)行均勻采樣，在培養(yǎng)皿對采樣點(diǎn)的藻類進(jìn)行靜置。

1.2 樣品測定方式

7采樣試驗(yàn)常規(guī)測定方法對水質(zhì)采樣指標(biāo)PH、DO、CODmn、CODcr、BOD5、NH3-N、電導(dǎo)率、TP、TN、NO3--N、NO2—N、Ka+、Ca+、Mg+、SO4進(jìn)行測定，水生生物功能完整度通過水生藻類進(jìn)行表征，水生生物水體污染指標(biāo)通過生物多樣指數(shù)進(jìn)行分析，分析方程為：

(1)

式中：ni為第i種藻類個(gè)數(shù)；N為藻類的總數(shù)；當(dāng)H=0為水體污染指標(biāo)較高，當(dāng)H在[1-2]之間水體中度污染；H>3為水質(zhì)狀況較好。

2 大凌河流域水生生物調(diào)查分析

2.1 水質(zhì)調(diào)查結(jié)果

為對遼河流域水生態(tài)健康指標(biāo)進(jìn)行有效篩選，采用主成分分析方法對15個(gè)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，基于主成分分析方法的大凌河流域水生生物水質(zhì)狀況調(diào)查結(jié)果，見表1。

表1 基于主成分分析方法的大凌河流域水生生物水質(zhì)狀況調(diào)查結(jié)果

從分析結(jié)果可看出，大凌河流域各水生態(tài)環(huán)境指標(biāo)方差貢獻(xiàn)率在13.013-15.560之間，通過主成分分析，大凌河流域水生態(tài)影響較為顯著的指標(biāo)分別為電導(dǎo)率、NH3-N、CODmn以及BOD5，其中大凌河流域重金屬污染程度較低。

2.2 水質(zhì)狀況評價(jià)

在采用主成分分析方法對各指標(biāo)進(jìn)行篩選后，按照各生態(tài)環(huán)境評估指標(biāo)的方差貢獻(xiàn)率對各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行設(shè)定，大凌河流域水生生物多樣性指數(shù)評價(jià)指標(biāo)的方差貢獻(xiàn)率，見表2；大凌河流域水生生物多樣性指數(shù)評價(jià)權(quán)重，見表3。

表2 大凌河流域水生生物多樣性指數(shù)評價(jià)指標(biāo)的方差貢獻(xiàn)率

表3 大凌河流域水生生物多樣性指數(shù)評價(jià)權(quán)重

從分析結(jié)果可看出，大凌河河流域水生生物多樣性指標(biāo)體系的主成分方差貢獻(xiàn)率在7.16%-13.31%之間，隨著主成分方差貢獻(xiàn)率的增加。其累積方差貢獻(xiàn)率也逐步提高，表明各特征指標(biāo)具有較為顯著的相關(guān)性。結(jié)合各主成分分析結(jié)果，按照方差貢獻(xiàn)率的大小，對各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行設(shè)定。

2.3 綜合評估結(jié)果

結(jié)合各指標(biāo)主成分和權(quán)重分析結(jié)果，對各水生生物多樣性的等級進(jìn)行劃分，各特征評價(jià)指標(biāo)等級劃分結(jié)果，見表4；并對遼河流域各典型監(jiān)測斷面進(jìn)行污染度和水生藻類的評價(jià)，大凌河河流域各典型斷面污染度評估結(jié)果，見表5；大凌河流域各典型斷面水生藻類密度及多樣性指數(shù)評估結(jié)果，見表6。

表4 各特征評價(jià)指標(biāo)等級劃分結(jié)果

表5 大凌河河流域各典型斷面污染度評估結(jié)果

表6 大凌河流域各典型斷面水生藻類密度及多樣性指數(shù)評估結(jié)果

從大凌河流域各水質(zhì)監(jiān)測斷面評估結(jié)果可看出，大凌河河流水質(zhì)污染程度總體在中度-輕度之間，綜合污染度<0.3，各典型水生藻類密度總體可保持在0.09-0.35之間，多樣性指數(shù)在0.32-2.35之間，從空間分布可看出，從上游1#斷面到下游6#斷面，水生藻類的密度和多樣性指數(shù)有所遞減。

2.4 水生生物多樣性指數(shù)綜合評估結(jié)果

基于建立的水生生物多樣性指數(shù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)以及監(jiān)測數(shù)據(jù)，對大凌河流域各典型監(jiān)測斷面的生物多樣性指數(shù)進(jìn)行綜合評估，大凌河流域各典型斷面水生生物多樣性指數(shù)綜合評估結(jié)果，見表7。

表7 大凌河流域各典型斷面水生生物多樣性指數(shù)綜合評估結(jié)果

續(xù)表7 大凌河流域各典型斷面水生生物多樣性指數(shù)綜合評估結(jié)果

從分析結(jié)果可看出，大凌河白石水庫、閻王鼻子水庫等大型以上水生生物多樣性綜合指數(shù)在分別為193和240，從上游到下游，尤其是進(jìn)入城市段的河道，由于上游水庫調(diào)蓄作用影響，城市段河道生態(tài)需水很難得到有效滿足，因此水生生物多樣性綜合指數(shù)有所減少，河流生態(tài)環(huán)境狀況較差，而在3#和4#斷面，由于該河段生態(tài)水量能得到一定程度的滿足，使得水生生物多樣性綜合指數(shù)在180以上，河流水生生物多樣性綜合指數(shù)狀況可以達(dá)到一般的狀況。而到6#斷面，由于進(jìn)入入?？冢艿胶Ｋ绊?，河段水生生物多樣性綜合指數(shù)較低。

3 主要結(jié)論

1)大凌河流域各水生態(tài)環(huán)境指標(biāo)方差貢獻(xiàn)率在13.013-15.560之間，通過主成分分析，大凌河流域水生態(tài)影響較為顯著的指標(biāo)分別為電導(dǎo)率、NH3-N、CODmn以及BOD5，其中大凌河流域重金屬污染程度較低。

2)大凌河河流水質(zhì)污染程度總體在中度-輕度之間，綜合污染度<0.3，各典型水生藻類密度總體可保持在0.09-0.35之間，多樣性指數(shù)在0.32-2.35之間。

3)大凌河白石水庫、閻王鼻子水庫等大型以上水生生物多樣性綜合指數(shù)在分別為193和240，從上游到下游，尤其是進(jìn)入城市段的河道，由于上游水庫調(diào)蓄作用影響，城市段河道生態(tài)需水很難得到有效滿足，水生生物多樣性綜合指數(shù)有所減少。