淮河水生態(tài)健康評估方法初探

胡瑾 楊剛 陳曦 王林 孫健 俞瑾

淮河水生態(tài)健康評估方法初探

胡瑾1楊剛1陳曦1王林1孫健1俞瑾2

1 引言

當前淮河流域正處在經(jīng)濟快速發(fā)展時期，生態(tài)環(huán)境面臨著巨大壓力，水生態(tài)問題越來越突出。淮河流域經(jīng)多年治理，水環(huán)境狀況得到有效控制，部分河段水體功能得到一定恢復(fù)，但與國家水污染防治目標和水生態(tài)系統(tǒng)健康目標之間仍存在一些差距。為了更加有效地對水資源進行評價、管理和利用，且為制定淮河流域水資源管理政策和水資源保護對策提供可靠的科學(xué)依據(jù)，本文對淮河干流水生態(tài)健康評估技術(shù)進行了探討。

2 研究范圍

研究范圍為淮河干流。分別在2010年春季（5月）和秋季（10月）對淮河干流進行了水生態(tài)調(diào)查。根據(jù)研究工作的需要以及淮河干流省界重點采樣斷面的布設(shè)現(xiàn)狀，本次采樣共設(shè)置15個調(diào)查斷面，分別是淮濱大橋、王家壩、南照淮河大橋、臨淮崗、魯臺孜、淮南飲用水取水處、蚌埠閘上飲用水取水處、臨淮關(guān)、小柳巷、老子山、蔣壩、洪澤湖湖心、二河口、溧河洼和成子湖。

3 水生態(tài)健康方法選擇

3.1 多生物指數(shù)的篩選

由于水質(zhì)評價的生物指數(shù)具有一定的使用條件和局限性，需要在實際評價的基礎(chǔ)上進行分析篩選，確定哪項指標可以很好地用于淮河干流的水質(zhì)評價，從而準確地評價淮河干流的水生態(tài)現(xiàn)狀。

表1 淮河干流水質(zhì)主要理化因子PCA分析第一主軸得分

綜合水質(zhì)理化、浮游動植物、底棲生物監(jiān)測結(jié)果以及評價，表明Shannon-wiener指數(shù)、Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)等評價水質(zhì)也存在評價結(jié)果偏頗的問題，如臨淮崗用以上3個多樣性指數(shù)進行評價，水質(zhì)均處于嚴重污染狀態(tài)，這與實際狀況不符。

Goodnight-Whitley修訂生物指數(shù)存在評價結(jié)果過高的問題，理由是淮河干流以上斷面寡毛類較為常見，自老子山進入洪澤湖區(qū)后寡毛類幾乎難見其蹤影，多毛類和河蜆較為常見，成為湖區(qū)的優(yōu)勢種，湖區(qū)用Goodnight-Whitley修訂生物指數(shù)進行水質(zhì)評價難以反映湖區(qū)水質(zhì)的真實情況，而老子山以上斷面用該指數(shù)進行評價存在因季節(jié)因素波動過大問題。

軸分：通過對DO、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、氟化物和總氮等共計6個水質(zhì)理化參數(shù)進行主成分分析，以第一主軸代表環(huán)境梯度，詳見表1。

梯度相關(guān)性：與BPI指數(shù)進行相關(guān)性分析，結(jié)果表明BPI指數(shù)與環(huán)境梯度的相關(guān)性較強（見表2）。用統(tǒng)計軟件SPSS17.0經(jīng)Spearman相關(guān)性檢驗，5月BPI指數(shù)與5月環(huán)境梯度相關(guān)系數(shù)為-0.745（P=0.002），10月 BPI指數(shù)與10月環(huán)境梯度相關(guān)系數(shù)為-0.464（p=0.095）。BPI指數(shù)平均值與5月和10月環(huán)境梯度相關(guān)性均達到顯著性水平。這表明BPI指數(shù)用于淮河干流水質(zhì)評價能較好地反映淮河真實的水質(zhì)狀態(tài)。其余生物指數(shù)如Goodnight-Whitley修訂生物指數(shù)、HBI生物指數(shù)和多樣性指數(shù)與環(huán)境梯度相關(guān)性均較差。因此多生物指數(shù)中BPI指數(shù)被篩選出來，作為淮河干流水生態(tài)健康評估的評估因子。

表2 BPI指數(shù)與環(huán)境梯度相關(guān)性分析

3.2 底棲硅藻指數(shù)的篩選

（1）優(yōu)勢種谷皮菱形藻（Nitzschia palea）情況

通常意義上優(yōu)勢度大于或等于2.00%時為優(yōu)勢種，在淮河干流各樣品中谷皮菱形藻（Nitzschia palea）的總體百分含量為16.69%，其次是閉合菱形藻（Nitzschiaclausii）為10.47%，藍綠舟形藻（Naviculaveneta）8.59%，亞小型舟形藻（Navicula subminuscula）8.59%，隱頭舟形藻（Naviculacryptocephala）7.66%。因此，專門對谷皮菱形藻在各樣點中的豐度進行分析，該藻在各采樣點兩個不同的時間點上分布差異不明顯，但是斷面與斷面之間的分布有差異。各點中該藻豐度值在8.74%～29.39%，平均為16.61%。最小值出現(xiàn)在10月的老子山斷面，最高值出現(xiàn)在10月的淮濱斷面。

根據(jù)硅藻軟件Omnidia5.3測試，谷皮菱形藻（Nitzschia palea）的各種生態(tài)指數(shù)中pH值偏中性，VanDam指數(shù)和Hofman指數(shù)都顯示該藻類生活在腐質(zhì)度和富營養(yǎng)化程度都較高的水域中。

（2）指示種與硅藻指數(shù)相關(guān)性

根據(jù)3種硅藻指數(shù)對流域內(nèi)水質(zhì)狀況進行評價，指示種和硅藻指數(shù)的評價結(jié)果相同，相關(guān)性較好。污染指示種與硅藻指數(shù)能夠較一致地反應(yīng)淮河干流的水質(zhì)情況，說明硅藻指數(shù)能夠?qū)春痈闪魉|(zhì)現(xiàn)狀進行準確的評估，可作為水生態(tài)健康評估的評估因子。

3 評估方法

通過監(jiān)測評價以及各生物指數(shù)的篩選，可以得出：

（1）底棲動物指數(shù)評價中BPI指數(shù)用于淮河干流水質(zhì)評價能較好地反映淮河真實的水質(zhì)狀態(tài)。其余生物指數(shù)如Goodnight-Whitley修訂生物指數(shù)、HBI生物指數(shù)和多樣性指數(shù)與環(huán)境梯度相關(guān)性均較差。BPI指數(shù)適宜運用于淮河干流生態(tài)健康評估。

（2）運用底棲硅藻生物學(xué)評價指數(shù)TDI、IPS和IBD可以對淮河干流水環(huán)境狀況進行準確的分析。

根據(jù)篩選分析底棲生物指數(shù)BPI以及底棲硅藻指數(shù)TDI、IPS和IBD適合做為評估因子，建立淮河干流水生態(tài)健康評估方法。整合底棲動物BPI指數(shù)以及底棲硅藻生物指數(shù)便可以建立起適合淮河干流的生態(tài)健康評估方法，依托以上幾種底棲生物指數(shù)可以對淮河干流的生態(tài)現(xiàn)狀進行準確真實的分析評價

1.淮河流域水資源保護局淮河流域水環(huán)境監(jiān)測中心 2330012.淮河水利委員會治淮工程建設(shè)管理局 233001）