魯湖生態系統健康評價

黃鶴斯 王艷 王亞飛

【摘要】湖泊生態系統是一個涵蓋內、外因素的綜合體。目前國內外對湖泊健康的研究，主要集中在醫學、藥理學、病理學、毒物學等領域，關注的是環境污染對湖泊的影響，而湖泊生態系統健康評價方面的研究仍處于起步階段，評價多選用生態指標，且迄今為止仍然沒有統一的評價指標和方法。本報告中選用熵權綜合健康指數法進行魯湖生態系統健康評價。

【關鍵詞】魯湖；生態系統；健康評價

1、引言

魯湖水面面積達44.9平方公里，屬沉溺型河跡洼地湖，位于武漢市中心城區及新城區交接處，正處于高開發期，極具生態調查代表性。生物指標與水質及底質各項指標綜合分析，能更全面、準確的以生態學觀點評價湖泊水環境的富營養化水平及其發展趨勢。

2、評價指標篩選

2.1 篩選原則

由于湖泊生態系統非常復雜，不可能對所有表征其生態系統健康狀況的指標都進行評價，因此在對魯湖生態系統健康狀況評價指標進行選擇時，必須立足于實際情況，基于現有條件進行篩選，評價指標的篩選必須遵循以下三個原則：

第一，系統性原則。所選指標必須能夠對湖泊生態系統健康的整體情況進行反映，盡可能包括湖泊的理化性質、功能情況以及系統結構等方面，使評價結果更具有客觀性；第二，可操性原則。所選指標必須簡明、實用、靈敏，可以客觀反映湖泊生態系統健康狀況以及變化情況；第三，規范性原則。所選指標的概念定義、監測獲得方法必須具有統一的規范，確保所選指標不僅能對魯湖生態系統健康狀況進行評價。

2.2 指標意義

第一，TP：總磷，是對水質進行評價的重要指標。在天然水和廢水中，磷以各種磷酸鹽的形式存在，它們存在于溶液中，通常天然水中磷酸鹽含量不高。化肥、合成洗滌劑等工業廢水及生活污水中則含有大量磷。一旦磷含量超標，可造成藻類的過度繁殖。

第二，TN：總氮，是衡量水質的重要指標之一。大量生活污水、農田排水或含氮工業廢水排入水體，都會導致水體中有機氮和各種無機氮化物含量的增加，一旦湖泊、水庫氮、磷類物質超標，浮游植物繁殖旺盛，極易出現富營養化狀態。

第三，NH3-N：氨氮（mg/L），某些工業廢水，如焦化廢水和合成氨化肥廠廢水等，以及農田排水是水中氨氮的主要來源。魚類對水中氨氮比較敏感，當氨氮含量超標極易導致魚類死亡。

第四，CODMn：高錳酸鹽指數（mg/L），水中的亞鐵鹽、亞硝酸鹽、硫化物等在此條件下可被氧化成有機物，可對高錳酸鉀造成一定消耗。因此，高錳酸鉀指數常被用作地表水體受有機物和還原性無機物污染程度的綜合指標。

第五，DO：溶解氧（mg/L），是對水質進行評價的重要指標之一。溶解氧不進能夠對水質進行評價，還能夠用于衡量研究水體的自凈能力。

第六，SD：透明度（m），指水樣的澄清程度，通常地下水的透明度較高，由于地質條件的不同，其透明度也會不斷發生變化。水中懸浮物越多，透明度就越低。

第七，氟化物：氟化物F-（mg/L）是人體必需的微量元素之一，缺氟易患齲齒病，飲水中含氟的適宜濃度為0.5-1.0mg/L。當長期飲用含氟量超標的水時，則易患斑齒病甚至氟骨病。

第八，浮游植物生物量PB：浮游植物的減少或過度繁殖，將預示那片水域正趨惡化，其在水域生態系統的物質循環、能量流動以及信息傳遞過程中發揮著重要作用。

第九，浮游動物生物量ZB：是中上層水域中魚類和其他經濟動物的重要餌料，對漁業的發展至關重要。還有不少種類可作為水污染的指示生物，比如在富營養化水體中，劍水蚤、裸腹溞、臂尾輪蟲等種類屬于優勢種群。

第十，底棲動物生物量：底棲動物長期生活于水體底部，一旦水體發生變化，會對它們的生長、繁殖和存活產生重要影響。所以，底棲動物能對水體的質量狀況予以確切反應，是理想的天然監測者。

3、魯湖生態系統健康評價

3.1 數據來源

選取TP、TN、NH3-N、COD Mn、SD、DO、氟化物、浮游植物生物量、浮游動物生物量和底棲動物生物量等作為魯湖生態系統健康評價指標，其中溶解氧、SD為現場實測數據，其余數據為現場采集樣本后進行室內分析后所得。

3.2 計算各指標的歸一化值

結合魯湖實際情況，選用健康狀況下的值作為各評價指標相對最佳值；按照前

文中給出的方法計算各指標的歸一化值。

3.3 評價結果分析

基于熵權法的湖泊生態系統健康評價顯示，魯湖生態系統健康狀況整體較差，其中LH07處健康狀況為病態，LH01、LH04、LH08、LH09四處健康狀況為一般病態， LH03、LH05、LH06處表現為亞健康，僅LH02處健康狀況為健康。為了驗證熵權法評價湖泊生態系統健康結果的正確性，將此結果與營養狀態相比較，可知，魯湖整體表現為富營養化，在此情況下得到魯湖生態系統健康整體表現為較差是合理的。其中LH07富營養化嚴重，健康狀況很差，主要因為該點水深較淺，淤泥較深，而且是人類活動尤其是漁民捕魚對該區域的干擾強度及頻率都很高；進水口LH09和出水口LH08的水體都表現為中-富營養，健康狀況表現為一般病態，且出水口的富營養化只是略低于進水口；LH04處為淺灘，水淺泥深，人類活動干擾強度較大，故而健康狀況表現為一般病態。

4、結語

依據上文對魯湖生態系統的健康評價，可以得出以下幾點結論和建議：第一，魯湖冬季水體表現出富營養化，健康狀態整體較差，其他季節的健康狀況需要繼續監測；第二，魯湖冬季生態系統健康狀況總體較差，與魯湖各評價指標的分析結果相符；第三，建議從提高進水水質、全面截污和豐富湖泊生物量三個方面改善魯湖生態系統健康狀況；第四，基于熵權法的湖泊生態系統健康評價方法可以成功評價湖泊生態系統健康狀況，與傳統方法相比更為客觀科學。

參考文獻：

[1]江源，彭秋志，廖劍宇，李敬瑤.浮游藻類與河流生境關系研究進展與展望[J].資源科學.2013（03）

[2]廖靜秋，黃藝.應用生物完整性指數評價水生態系統健康的研究進展[J].應用生態學報.2013（01）