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、提出有效的任務措施,對加強河湖長制長效體系實施的重要技術手段。是指導制定"一河（湖）一策"治理及管理保護方案的重要依據,也是河湖管理的重要參照。河湖生物完整性的相關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境狀況的重要依據。太子河流域發源于遼寧省新賓縣大紅石砬子,流經本溪市、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、水資源過度開發等影響,對河流生態系統產生破壞。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,對河流永續健康發展具有重要意義。

1 評價體系

1.1 評價指標

結合太子河流域實際與特點,綜合考慮能夠反映河流生物健康的關鍵性因素,確定河流生物完整性健康評價采用底棲動物完整性指數、魚類生物損失指數等兩項指標。

1.2 評價標準

1.2.1 底棲動物完整性指數

（1）參照點和受損點的篩選

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

（2）指標體系構建

根據適用于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作為構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的得分為零,則該指數將被拋棄。最后篩選出10 個核心指標,并在此基礎上計算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

將各評估參數的分值進行加和,得到IBI 指數值。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

通過歷史背景調查方法,建立魚類損失指數標準。選擇20 世紀80 年代作為歷史基點。基于歷史調查數據,對河流魚類種數進行分析與統計評價。魚生物損失指數的計算公式如下：

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

魚生物損失指數賦分標準見表2。

表2 魚類生物損失指數賦分標準表

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

賦分；BIBw 為底棲動物完整性指數權重,取0.4；FOEr 為魚類生物損失指數賦分；BIBw為魚類生物損失指數權重,取0.6。

2 河流健康評價

2.1 調查監測

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

2.2 評價結果

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 個樣點調查數據,綜合每個樣點大型底棲動物完整性指數賦分,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果表

綜合春季和秋季底棲動物數據,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 魚類生物損失指數賦分

基于春季和秋季太子河流域11 個樣點調查數據,綜合每個樣點魚類生物損失指數賦分,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賦分結果表

太子河整個河流的FOEr 值為40,各監測點FOE 值從上游至下游呈現下降趨勢。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果見表5。

表5 太子河流域河流生物完整性評價

評價結果表明,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域方向,樣點生物完整性得分呈減少趨勢。

2.3 結果分析

2.3.1 生物完整性賦分空間分布

根據評價結果,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相對較好,而海城河下游TZ16 的生物完整性指數是最差。魚類損失指數的平均得分為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顯著差異,由于天然河流和河岸地區的原生植被保存,魚類損失指數得分在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得分最少。

2.3.2 生物完整性指數影響因素分析

河流生物完整性涵蓋了魚類損失指數和大型底細動物完整性指數,由于生物對河流水生態影響程度與重要性,會產生不同的完整性指數結果。由于水資源開發利用程度較高,魚類下降嚴重,經過調查,河流魚類損失程度較高,完整性指數得分較低。雖然魚類損失指數賦予0.6 的權重,但是得分較低,平均占比32%,同時有4 個調查點位低于20%。魚類損失指數得分在整個生物完整性所占分值較低,但是魚類損失指數重要性程度要高于底棲動物完整性指數,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得分,魚類損失指數是生物健康評價的關鍵指標。

圖1 太子河流域底棲動物完整性指數與魚類損失指數的賦分比重

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 重點河流段生態廊道建設

為了更好地發揮河流廊道水源涵養、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）沿河兩岸設定10 m 的緩沖區域,開展“林草交錯”的生態廊道改造；（2）恢復沿河灘涂濕地、回水區等生態系統,使河流從上游到下游構建生態小系統,凈化水環境；（3）盡量恢復河流自然狀態,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,增加生態系統功能多樣性。

3.3 加強水生生物多樣性的監測管理

定期開展太子河流域水生物調查,依托水文站、水質站,建設水生物監測站點,建立水生物物種、類別、科目的數據庫,每年出版水生物調查監測公報,有效掌握太子河流域水生物系統狀況,為河流生態系統變化及制定措施提供基礎數據。

4 結論

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、水環境存在的問題,與實際太子河流域現狀相比較,本研究結論能夠反映太子河流域水生態、水環境現狀。本研究只是針對一年開展了調查監測、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查監測,同時與目前的河長制、一河一策相結合,才能更好地針對問題,制定有效的治理措施。