棲息地質量指數方法在遼河水生態健康評價指標體系中的應用

李曉娜

(營口市水利勘測建筑設計院有限公司， 遼寧 營口 115000)

遼河屬于遼寧省第一大河，河流水生態健康對于遼河流域保護十分重要[1]。遼河流域主要流經鐵嶺、鞍山、盤錦，在營口地區入海，主要流經遼寧省的工業城市，工業、城市生活對河流污染影響程度較高[3]。多個研究結果表明[4- 9]，遼河流域水生態環境狀況受到城市以及工業化發展影響較大。近些年來，遼河流域加大水生態治理力度，河流水生態出現不同程度的好轉[10]。水生態環境最為重要的一項評價指標是對水生物多樣性的評判，水生生物生態環境狀況重要指標是棲息地的質量，為此很多學者針對水生物生態環境狀況建立棲息地質量指數對其生態環境狀況進行評估[11- 14]。為對遼河水生態健康狀況進行定量評估，本文從水生生物棲息地質量出發，基于棲息地質量指數構建遼河水生態健康評價指標體系，基于該指標體系對遼河典型斷面進行健康評價。研究成果對于遼河水生態保護具有重要的參考意義。

1 研究區域及研究方法

1.1 遼河流域概況

遼河水系地處中國東北地區的西南部，位于東經116°54′～125°32′，北緯40°30′～45°17′之間，東西橫跨經度8°06′，南北縱貫緯度4°47′，遼河水系流域面積10km2以上河流共有1373條。流域面積大于5000km2的河流8條，1000～5000km2的河流16條，100～1000km2的河流177條，50～100km2的河流137條，10～50km2的河流1035條。

1.2 調查方法

為對遼河生態環境狀況進行調查，分別在2017年對遼河豐水期和枯水期設置了6個監測斷面，采用孟偉[15]研究的10項棲息地評價指標及標準體系作為遼河流域水生態環境狀況的評價指標體系。通過對不同指標進行賦分評價，累加得到遼河流域的棲息地質量指數，該指數越大表明流域水生態環境狀況越好。對水層表面0.5～1.0m進行水樣的采集。同時采樣水生生物和水質指標的測定，其中在完成水質采樣后，密封采樣瓶進行室內水質指標的檢測，完成水生藻類的采樣后，對標準溶液進行配制后，對采樣點附近底泥進行均勻采樣，在培養皿對采樣點的藻類進行靜置。

1.3 樣品測定方式

采樣試驗常規測定方法對水質采樣指標PH、DO、CODmn、CODcr、BOD5、NH3-N、電導率、TP、TN、NO3—N、NO2—N、K+、Ca2+、Mg2+、SO4進行測定，水生生物功能完整度通過水生藻類進行表征，水生生物水體污染指標通過生物多樣指數進行分析，分析方程為：

(1)

式中，ni—第i種藻類個數；N—藻類的總數；當H=0表示為水體污染指標較高，當H在[1～2]之間水體中度污染；H>3表示為水質狀況較好。

2 遼河流域水生態健康評價指標體系

2.1 主成分指標篩選

為對遼河流域水生態健康指標進行有效篩選，采用主成分分析方法對15個水質指標進行分析，分析結果見表1。

從分析結果可看出，遼河流域各水生態環境指標方差貢獻率在16.065～19.210之間，通過主成分分析，遼河流域水生態影響較為顯著的指標分別為，DO、CODmn、CODcr、BOD5、電導率，其中遼河流域重金屬污染程度較低。

2.2 權重分析

在采用主成分分析方法對各指標進行篩選后，按照各生態環境評估指標的方差貢獻率對各指標的權重進行設定，權重設定結果見表2。

表2 遼河流域水生態評價指標的方差貢獻率

從分析結果可看出，遼河流域各水生態環境指標體系的主成分房產貢獻率在9.23%～16.43%之間，隨著主成分方差貢獻率的增加。其累積方差貢獻率也逐步提高，表明各特征指標具有較為顯著的相關性。結合各主成分分析結果，按照方差貢獻率的大小，對各指標的權重進行設定，見表3。

表3 遼河流域水生態評價權重

2.3 綜合評估結果

結合各指標主成分和權重分析結果，對各水生態環境指標的等級進行劃分，見表4，并對遼河流域各典型監測斷面進行污染度和水生藻類的評價，評價結果見表5—6。

表4 各特征評價指標等級劃分結果

從遼河流域各水質監測斷面評估結果可看出，遼河流域河流水質污染程度總體在中度-輕度之間，綜合污染度低于0.4，各典型水生藻類密度總體可保持在0.10～0.39之間，多樣性指數在0.36～2.61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有所遞減。

表5 遼河流域各典型斷面污染度評估結果

表6 遼河流域各典型斷面水生藻類密度及多樣性指數評估結果

2.4 水生態環境綜合評估結果

基于建立的水生態環境評估等級劃分標準以及水生態環境監測數據，對遼河流域各典型監測斷面的棲息地質量進行綜合評估，評估結果見表7。

表7 遼河流域各典型斷面棲息地質量指數綜合評估結果

從分析結果可看出，遼河石佛寺水庫以上水生態環境狀況總體處于亞健康狀態，棲息地質量數在分別為167和214，從上游到下游，尤其是進入城市段的河道，由于上游水庫調蓄作用影響，城市段河道生態需水很難得到有效滿足，因此棲息地質量數有所減少，河流生態環境狀況較差，而在3#和4#斷面，由于該河段生態水量能得到一定程度的滿足，使得棲息地質量數在200以上，河流生態環境狀況可以達到一般的狀況。而到6#斷面，由于進入入海口，受到海水影響，河段棲息地質量數較低，水生態環境狀況較差。

3 結語

(1)遼河流域水生態影響較為顯著的指標分別為，DO、CODmn、CODcr、BOD5、電導率，其中遼河流域重金屬污染程度較低。

(2)遼河流域河流水質污染程度總體在中度～輕度之間，綜合污染度低于0.4，各典型水生藻類密度總體可保持在0.10～0.39之間，多樣性指數在0.36～2.61之間。

(3)遼河石佛寺水庫以上水生態環境狀況總體處于亞健康狀態，棲息地質量數在分別為167和214，從上游到下游，城市段河道生態需水很難得到有效滿足，因此棲息地質量數有所減少。