基于生物完整性的太子河流域健康評估

徐愛華

（遼寧燕東土木建筑工程咨詢有限公司,遼寧 本溪 117100）

河湖健康評價是評價河湖健康狀況、調(diào)查分析河湖存在的主要問題、制定具體目標、提出有效的任務(wù)措施,對加強河湖長制長效體系實施的重要技術(shù)手段。是指導制定"一河（湖）一策"治理及管理保護方案的重要依據(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,對河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生破壞。為了加強對河湖泊的管理和保護,開展太子河流域生物完整性健康評估,明確河流的生態(tài)健康狀況與影響因素,提出有針對性的治理措施與對策,對河流永續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。

1 評價體系

1.1 評價指標

結(jié)合太子河流域?qū)嶋H與特點,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價采用底棲動物完整性指數(shù)、魚類生物損失指數(shù)等兩項指標。

1.2 評價標準

1.2.1 底棲動物完整性指數(shù)

（1）參照點和受損點的篩選

根據(jù)當前河流干擾因素,依據(jù)選取的水質(zhì)指標、半定量生境評價指標,篩選參考點和受損點。綜合生境質(zhì)量和水質(zhì)標準,原始參考區(qū)為太子河源頭,涉及樣點點位為TZ01～TZ05,經(jīng)過生境質(zhì)量評分,最終保留樣點點位TZ02、TZ03、TZ04、TZ05。原始受損點為太子河下游段,經(jīng)過生境質(zhì)量評分后,最終保留H11、H12、H16 為受損點。

（2）指標體系構(gòu)建

根據(jù)適用于EPA 的大型底棲動物的B-IBI 因子,選擇28種大型底棲動物的生物學參數(shù)作為構(gòu)建大型底棲動物評估的候選指標。篩選了28 個候選指標的分布范圍、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 個核心指標,并在此基礎(chǔ)上計算IBI 值。表1 中顯示了10 個核心指標的分配范圍和最佳預期值。

表1 核心指標值分配范圍和最佳預期值

（3）IBI 值賦分

將各評估參數(shù)的分值進行加和,得到IBI 指數(shù)值。以參照系樣點IBI 值由高到低排序,選取25%分位值作為最佳期望值,對IBI 指數(shù)進行賦分得到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)標準。選擇20 世紀80 年代作為歷史基點。基于歷史調(diào)查數(shù)據(jù),對河流魚類種數(shù)進行分析與統(tǒng)計評價。魚生物損失指數(shù)的計算公式如下：

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

魚生物損失指數(shù)賦分標準見表2。

表2 魚類生物損失指數(shù)賦分標準表

1.3 計算方法

河流健康評價生物完整性賦分計算公式如下：

式中：ALr 為生物完整性賦分；BIBr 為底棲動物完整性指數(shù)

賦分；BIBw 為底棲動物完整性指數(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 河流健康評價

2.1 調(diào)查監(jiān)測

太子河健康調(diào)查監(jiān)測點位共計11 個,每個點位調(diào)查監(jiān)測3 次,共計33 個樣品量。開展春季和秋季兩期調(diào)查監(jiān)測。

2.2 評價結(jié)果

2.2.1 大型底棲動物完整性賦分

基于春季和秋季太子河流域河流11 個樣點調(diào)查數(shù)據(jù),綜合每個樣點大型底棲動物完整性指數(shù)賦分,對每個樣點生物完整性進行評價,進而計算每個河段生物完整性賦分。見表3。

表3 太子河流域大型底棲動物完整性賦分結(jié)果表

綜合春季和秋季底棲動物數(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 個樣點調(diào)查數(shù)據(jù),綜合每個樣點魚類生物損失指數(shù)賦分,對每個樣點生物完整性進行評價,進而計算每個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

太子河整個河流的FOEr 值為40,各監(jiān)測點FOE 值從上游至下游呈現(xiàn)下降趨勢。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。中游由于建壩導致溪流型物種減少,故FOEr 值較低。

2.2.3 生物完整性評價

太子河流域河流生物完整性評價結(jié)果見表5。

表5 太子河流域河流生物完整性評價

評價結(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,樣點生物完整性得分呈減少趨勢。

2.3 結(jié)果分析

2.3.1 生物完整性賦分空間分布

根據(jù)評價結(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較好,但在下游相對較差。在海城河下游的TZ16 點位生物完整性得分最低。其中,河流大型底棲動物完整性指數(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 點位的生物完整性指數(shù)相對較好,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 點位是最高的。沈陽段下游TZ07 點位、太子河下游段TZ11 點位與海城河下游段TZ15 點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)和大型底細動物完整性指數(shù),由于生物對河流水生態(tài)影響程度與重要性,會產(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%,同時有4 個調(diào)查點位低于20%。魚類損失指數(shù)得分在整個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)是生物健康評價的關(guān)鍵指標。

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

3 治理保護對策

3.1 流域排污控制

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

3.2 重點河流段生態(tài)廊道建設(shè)

為了更好地發(fā)揮河流廊道水源涵養(yǎng)、點面源污染物控制與凈化、生物棲息地功能恢復,應該從以下幾個方面加強：（1）沿河兩岸設(shè)定10 m 的緩沖區(qū)域,開展“林草交錯”的生態(tài)廊道改造；（2）恢復沿河灘涂濕地、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,恢復沿岸動植物棲息地,增加生態(tài)系統(tǒng)功能多樣性。

3.3 加強水生生物多樣性的監(jiān)測管理

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)測站點,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)測公報,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價,能夠較好地掌握河流水生態(tài)、水環(huán)境存在的問題,與實際太子河流域現(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。本研究只是針對一年開展了調(diào)查監(jiān)測、健康評價,反映的是當年的健康狀況。對于以后河流生物完整性健康狀況,還需要開展長期的調(diào)查監(jiān)測,同時與目前的河長制、一河一策相結(jié)合,才能更好地針對問題,制定有效的治理措施。