B-IBI在東江河流健康評估中的應(yīng)用研究

盛　蕭， 黃小追， 徐海升, 鄧培雁*, 王旭濤

(1.華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣州 510006；2.深圳市鐵崗·石巖水庫管理處，深圳 518034；3.珠江流域水環(huán)境監(jiān)測中心，廣州 510611)

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B-IBI在東江河流健康評估中的應(yīng)用研究

盛蕭1， 黃小追1， 徐海升2, 鄧培雁1*, 王旭濤3

(1.華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣州 510006；2.深圳市鐵崗·石巖水庫管理處，深圳 518034；3.珠江流域水環(huán)境監(jiān)測中心，廣州 510611)

摘要：基于東江流域24個采樣點的底棲無脊椎動物監(jiān)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建生物完整性指數(shù)，采用比值法統(tǒng)一篩選出的核心參數(shù)的量綱，將各個參數(shù)累加得到B-IBI值.以參照點B-IBI值的25%分位數(shù)為健康基準(zhǔn)值，小于25%分位數(shù)值的進(jìn)行4等分，劃分河流生態(tài)健康評價標(biāo)準(zhǔn)：B-IBI≥3.87為健康；2.90≤B-IBI<3.87為亞健康；1.93≤B-IBI<2.90為一般；0.97≤B-IBI<1.93為差；B-IBI<0.97為極差.運用構(gòu)建的B-IBI對東江流域的主要干支流進(jìn)行健康評估，結(jié)果顯示，全流域24個樣點中達(dá)到“健康”和“亞健康”水平的占29.2%，“一般”占29.2%，“差”和“極差”占41.6%.

關(guān)鍵詞：B-IBI； 底棲無脊椎動物； 生物完整性指數(shù)； 東江； 河流健康評估

KARR[1]于1981年以魚類為研究對象構(gòu)建并最早提出了生物完整性指數(shù)(Index of Biotic Integrity，簡稱IBI)，其由多個生物狀況參數(shù)組成，每個參數(shù)都會對一類或幾類干擾反應(yīng)敏感，比較參數(shù)值與參考系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)值得出該水生態(tài)系統(tǒng)的健康程度.該方法已被應(yīng)用到底棲無脊椎動物、浮游生物、附生生物和高等水生植物中.IBI指數(shù)用于評價美國中西部河流有很好的實用性[2].隨后，在巴西、法國、德國、日本、印度等[3-7]也得到了廣泛的應(yīng)用.我國對IBI的研究起步較晚.

在水生態(tài)系統(tǒng)中，底棲無脊椎動物一般具有較高的生物多樣性，對維持水生態(tài)系統(tǒng)功能的完整性起著重要作用[8].底棲無脊椎動物存在于所有河流中；不易移動，可反映生境的大部分狀況；樣品定性和鑒別容易；生命周期較長，能整合較長時期的環(huán)境壓力；對外界的脅迫敏感等[9]，成為水環(huán)境評價中的最佳選擇.

東江是我國珠江三大水系之一，其水系水資源和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，合理有效地開展水質(zhì)和生態(tài)監(jiān)測顯得尤為迫切.目前，應(yīng)用底棲無脊椎動物對東江流域進(jìn)行生態(tài)學(xué)評價的研究報道尚少.本研究擬構(gòu)建適合東江的B-IBI，以期為東江流域的水生態(tài)健康評估、科學(xué)管理和合理保護(hù)提供參數(shù)，也為IBI在我國河流健康評估中的推廣應(yīng)用提供依據(jù).

1研究方法

1.1研究區(qū)域概況及采樣點

東江發(fā)源于江西省尋鄔縣，西南流入廣東境內(nèi)，經(jīng)龍川、惠州、東莞等縣市流入珠江，在獅子洋出虎門入海.干流全長562 km，流域面積達(dá)35 340 km2.東江流域?qū)僦心蟻啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,多年平均氣溫為20.4 ℃，多年平均降雨量1 750 mm[10].全流域共設(shè)置24個采樣點(D1～D24)，包括干流及其所有一級支流，采樣點分布圖見圖1.

1.2底棲無脊椎動物樣品采集、處理與分析

采樣在枯水期，于3日內(nèi)完成采樣.利用直徑30 cm、孔徑500 μm的尼龍紗D形網(wǎng)采集底棲無脊椎動物樣品.每個樣點在100 m長的范圍內(nèi)(水深小于1.5 m)，采集長度3～10 m，面積0.9～3.0 m2,每個樣點采集3個平行樣.將D形網(wǎng)所采底泥倒入水桶，用水柔和攪動桶內(nèi)底質(zhì)，用孔徑為300 μm的篩網(wǎng)過濾，重復(fù)多次，直至目測無底棲動物漂浮，再將底質(zhì)倒入白瓷盤中進(jìn)行仔細(xì)挑揀.隨后裝入廣口瓶中，70%乙醇固定保存，帶回實驗室作進(jìn)一步分揀.在體視顯微鏡下鑒定、分類，將每個樣點采集的底棲無脊椎動物按不同種類準(zhǔn)確地統(tǒng)計個體數(shù)[11].種類鑒定大部分至科或?qū)?，少?shù)鑒定到種[12].

1.3水樣采集與理化指標(biāo)測定

同步采集水樣，參照《水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)》[13],用便攜式多參數(shù)水質(zhì)測量儀(YSI)在現(xiàn)場測定樣點的水溫、pH、電導(dǎo)率、溶解氧(DO)，實驗室測定五日生化需氧量(BOD5)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、總氮(TN)、氨氮(NH4-N)、硝酸鹽氮(NO3-N)、亞硝酸鹽氮(NO2-N)、總磷(TP)、正磷酸鹽(PO4-P)和氯化物(Cl-)等13項水質(zhì)指標(biāo).

干流樣點：D1:南農(nóng)村;D2:車田水;D6:柏埔河;D17:寶華寺;D20:潼湖農(nóng)場.

支流樣點：魚潭江D3:三多村；浰江D4:林寨鎮(zhèn);D5:東水鎮(zhèn)；康禾河D7:若壩大橋；秋香江D8:瓦溪鎮(zhèn);D9:鳳安鎮(zhèn)；石壩河D10:石壩橋；公莊河D15:公莊鎮(zhèn)；赤水河D16:柏塘鎮(zhèn)；新豐江D14:新豐縣福水陂；增江D11:正果大橋; D12:黃竹瀝村; D13:隔水橋; D22:雁塔大橋; D24:廟潭大橋；淡水河D18:三和鎮(zhèn)；石馬河D19:東莞雍景花園；沙河D21:龍華橋；西福河D23:神崗橋(I)

圖1東江采樣點分布示意圖

Figure 1Sampling sites in Dongjiang Watershed

1.4B-IBI的構(gòu)建及評價

1.4.1參照點和受損點的確定參照點的確定是生物完整性評價法的關(guān)鍵.本研究采用綜合污染指數(shù)評價法[14]來選取參照點和受損點，公式如下：

式中P為綜合污染指數(shù)，Ci為第i種水質(zhì)指標(biāo)的實測值，Cm為第i種水質(zhì)指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)值.其中：0≤P<0.2為“好”，0.2≤P<0.4為“較好”，0.4≤P<0.7為輕度“污染”，P≥0.7為“中度污染”及以下.樣點水質(zhì)等級為“較好”類及以上的作為參照點，其他點則為受損點.

1.4.2候選參數(shù)的選取參照美國EPA建立的快速生物評價應(yīng)用手冊(Rapid bioassessment protocols，RBPs)[15]，將所用到的生物參數(shù)分為4類(表1)，對東江流域進(jìn)行有效的河流健康評價.其中，干擾耐受參數(shù)的耐污值確定參考王備新[16]和WANG[17]的資料，耐污值≤3為敏感類群，耐污值≥7為耐污類群.

表1B-IBI評價中的候選參數(shù)及對人類干擾的響應(yīng)

Table 1Candidate metrics for B-IBI and their responses to human disturbance

參數(shù)序號參數(shù)對干擾的響應(yīng)與群落結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)分類單元數(shù)種類個體數(shù)量比例多樣性指數(shù)M1總分類單元數(shù)下降M2水生昆蟲分類單元數(shù)下降M3EPT分類單元數(shù)下降M4蜉蝣目分類單元數(shù)下降M5雙翅目分類單元數(shù)下降M6軟體動物和甲殼動物分類單元數(shù)下降M7EPT相對豐度%下降M8水生昆蟲%下降M9雙翅目%下降M10搖蚊科%上升M11軟體動物和甲殼動物%下降M12寡毛類%上升M13優(yōu)勢分類單元%上升M14前3位優(yōu)勢分類單元%上升M15香農(nóng)-維納指數(shù)下降M16辛普森指數(shù)下降M17馬格列夫指數(shù)下降M18均勻度指數(shù)下降與功能攝食類群相關(guān)M19撕食者%下降M20刮食者%下降M21捕食者%下降M22集食者%上升M23濾食者%上升與干擾耐受相關(guān)M24敏感類群分類單元數(shù)下降M25耐污類群分類單元數(shù)上升M26敏感類群%下降M27耐污類群%上升M28耐污生物指數(shù)HBI上升與棲境相關(guān)M29粘附者分類單元數(shù)下降M30粘附者%下降

注：EPT分類單元數(shù)為蜉蝣目(Ephemeroptera)+襀翅目(Plecoptera)+毛翅目(Trichoptera)分類單元數(shù)之和

1.4.3候選參數(shù)的篩選B-IBI的篩選主要步驟：(1)分布范圍檢驗：剔除樣點中分布范圍過窄或存在零值過多(≥90%)的參數(shù)，剩余參數(shù)作下一步篩選；(2)敏感性分析：參照BARBOUR等[15]的方法，利用箱線圖法分析各候選參數(shù)在參照點和受損點的箱體四分位范圍(Interquartile ranges，IQ)的重疊情況.選擇IQ≥2的參數(shù)作進(jìn)一步分析；(3)相關(guān)性分析：對參數(shù)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，剔除相關(guān)性較高者(|r|≥0.70)，確定B-IBI評價指標(biāo)中的核心參數(shù).

1.4.4B-IBI分值計算及評價標(biāo)準(zhǔn)選用比值法統(tǒng)一核心參數(shù)的量綱，參照王備新[18]的計算方法得出各樣點的B-IBI值.采用參照點B-IBI值分布的25%分位數(shù)作為確定河流生態(tài)健康的評價標(biāo)準(zhǔn).

2結(jié)果與分析

2.1B-IBI指數(shù)的構(gòu)建

2.1.1參照點的確定以GB3838-2002中Ⅱ類水為評價基準(zhǔn)，計算水質(zhì)指標(biāo)中的DO、BOD5、CODMn、NH4-N、TN和TP，得出各樣點的綜合污染指數(shù)值(表2).根據(jù)參照點和受損點的篩選標(biāo)準(zhǔn)，最終確定了6個參照點(P<0.4)和18個受損點.參照點與受損點的6項水質(zhì)指標(biāo)的非參數(shù)檢驗(Mann-Whitney U Test)表明兩者有顯著性差異(表3).

2.1.2候選參數(shù)的篩選所有候選參數(shù)的分布范圍檢驗表明，除M19撕食者%外，其余參數(shù)的分布范圍適中，且出現(xiàn)零值的頻率均小于90%.

參與篩選的29個生物參數(shù)中，僅總分類單元數(shù)、水生昆蟲分類單元數(shù)、EPT分類單元數(shù)、蜉蝣目分類單元數(shù)、EPT%、水生昆蟲%、前三位優(yōu)勢分類單元%、香農(nóng)-維納指數(shù)、馬格列夫指數(shù)、刮食者%、集食者%、敏感類群% 等12個參數(shù)的IQ值大于或等于2(圖2)，可進(jìn)入下一步分析.

表2　24個樣點的綜合污染指數(shù)值

表3　參照點與受損點的水質(zhì)狀況(均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

Pearson相關(guān)性分析(表4)表明，總分類單元數(shù)與水生昆蟲分類單元數(shù)、香農(nóng)-維納指數(shù)、馬格列夫指數(shù)均顯著相關(guān)(|r|>0.70)，由于總分類單元數(shù)通常能更全面地反映生物的群落特征，因此保留，剔除M2、M15、M17；EPT分類單元數(shù)與蜉蝣目分類單元數(shù)顯著相關(guān)(r=0.987)，由于EPT分類單元包含蜉蝣目、襀翅目和毛翅目分類單元的信息，且在底棲動物完整性指數(shù)的構(gòu)建中廣泛應(yīng)用，因此保留這個參數(shù)，剔除M4；敏感類群%與前三位優(yōu)勢分類單元%(r=-0.729)顯著相關(guān)，但敏感類群%在全流域的24個樣點中分布范圍相對較窄，為提高評價結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此被剔除，保留M14.

表4　12個候選生物參數(shù)間的Pearson相關(guān)性分析

*表示P<0.05,**表示P<0.01

綜合以上分析，最終確定出東江流域B-IBI評價的核心參數(shù)包括總分類單元數(shù)(M1)、EPT分類單元數(shù)(M3)、EPT相對豐度%(M8)、前三位優(yōu)勢分類單元%(M14)、刮食者%(M20)和集食者%(M22)等6個參數(shù).

2.1.3B-IBI分值計算及評價標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)所有樣點參數(shù)值的分布，確定各參數(shù)的比值法計算公式(表5)，最后累加得到各樣點的B-IBI值.

參照點B-IBI值分布的25%分位數(shù)為3.87，將其作為健康評價的標(biāo)準(zhǔn)，若樣點的B-IBI值大于3.87，表明健康狀況較好，并設(shè)定為I級，將小于25%分位數(shù)值的分布范圍4等分，劃分不同的評價等級(表6).

2.2B-IBI對東江河流的健康評價

由表7可知，全流域24個采樣點達(dá)到“健康”和“亞健康”水平的占29.2%，“一般”的占29.2%，“差”和“極差”的占41.6%.

東江流域中，干流水質(zhì)上游相對下游較好(表7)，僅上游的車田水的水質(zhì)較差，調(diào)查顯示，在該樣點周邊人為活動較強，可能是造成其水質(zhì)差的一個因素.支流中，水質(zhì)相對清潔的為增江上游河段、浰江、康禾河、魚潭江、秋香江；水質(zhì)一般的為增江中游段、新豐江；而水質(zhì)較差的支流為沙河、西福河、公莊河；水質(zhì)極差即受到嚴(yán)重污染的為淡水河、石馬河、增江下游河段.總體而言，東江流域上游河段的水質(zhì)優(yōu)于下游，河流水質(zhì)整體處于中等狀態(tài).

圖2　生物參數(shù)在參照點與受損點中分布的箱線圖

3討論

3.1B-IBI評價結(jié)果的影響因素

3.1.1參照點和受損點的選取參照點的選取是B-IBI體系構(gòu)建中的關(guān)鍵內(nèi)容.實際中，由于沒有不受人為干擾或處于自然狀態(tài)下的健康河流，并且不同研究水體的區(qū)域環(huán)境及地理條件均存在一定的差異，致使至今無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在此情況下，可根據(jù)樣點的歷史數(shù)據(jù)、古生態(tài)數(shù)據(jù)、定量模型及專家判斷來定義參照點.通常多依據(jù)水質(zhì)、生境及土地利用狀況等來預(yù)先制定參照點的選取標(biāo)準(zhǔn)，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定參照點和受損點[19].然而，也有學(xué)者是根據(jù)不同的生物指數(shù)確定參照點和受損點[20].在研究過程中，

表56個核心參數(shù)及比值法計算公式

Table 5Formulas of calculating the six core attributes by the ratio scoring method

序號參數(shù)對干擾增加的預(yù)期響應(yīng)計算公式M1總分類單元數(shù)下降M1/15.45M3EPT分類單元數(shù)下降M3/3M8EPT相對豐度%下降M8/44.09M14前三位優(yōu)勢分類單元%上升(100-M14)/(100-3.03)M20刮食者%下降M20/50.51M22集食者%上升(100-M22)/(100-17.19)

所采用的標(biāo)準(zhǔn)不同，確定的參照點有所差異，對最終的評價結(jié)果會有一定的影響.此外，參照點數(shù)量對評價結(jié)果的準(zhǔn)確度也有影響，數(shù)目越多，B-IBI的靈敏性越高[21].本研究主要是通過樣點的理化參數(shù)計算

表6　基于B-IBI的東江流域健康評價標(biāo)準(zhǔn)

綜合污染指數(shù)值來劃分參照點和受損點，未結(jié)合棲境等指標(biāo)進(jìn)行評判，結(jié)果表明(表7)，大部分參照點和受損點都能較明顯地區(qū)分開來，然而仍有少數(shù)樣點的評價結(jié)果未能準(zhǔn)確區(qū)分，表明參照點的選取仍需要改進(jìn).此外，本研究所選取的參照點較少，可能與樣點數(shù)少有關(guān)，建議在進(jìn)一步的研究中多設(shè)置樣點，并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，以提高評價結(jié)果的的準(zhǔn)確性和可信度.

表7　東江流域各樣點B-IBI評價結(jié)果

3.1.2候選參數(shù)的確定底棲動物作為指示生物已被廣泛用于河流健康評估中，主要因其能對環(huán)境干擾有較好地響應(yīng)，因此B-IBI體系中核心參數(shù)的確定顯得尤為重要.B-IBI的構(gòu)建首先需確定候選參數(shù)，然后篩選參數(shù)，最后確立評估標(biāo)準(zhǔn).而在篩選過程中，研究者們的一貫做法是對候選參數(shù)進(jìn)行分布范圍、判別能力及相關(guān)性分析，最終篩選出6～8個核心參數(shù)來構(gòu)建B-IBI.針對不同研究區(qū)域和不同研究方法，最后所確定的B-IBI組成參數(shù)會出現(xiàn)一定差異.本研究主要是根據(jù)東江樣品鑒定結(jié)果的實際情況，選取了4種類型的生物參數(shù)作為候選參數(shù)，并按常規(guī)思路進(jìn)行參數(shù)篩選，最終確定了6個核心參數(shù).許多研究表明總分類單元數(shù)、EPT分類單元數(shù)和EPT%作為B-IBI的組成參數(shù)較為穩(wěn)定可靠[22].這是因為總分類單元包括了樣點中所有類群的生物信息，體現(xiàn)了底棲動物的多樣性；組成EPT分類單元的蜉蝣目、襀翅目和毛翅目都是對環(huán)境干擾敏感的類群，能根據(jù)退化水平明顯地區(qū)分樣點.同時，王備新等[18]也得出了前三位優(yōu)勢分類單元%是一個理想的構(gòu)建參數(shù)；TRIGAL等[23]所構(gòu)建的B-IBI中也包括集食者相對豐度.然而，盧東琪等[24]、LEWIS等[25]、蘇玉等[26]分別認(rèn)為生物指數(shù)、敏感類群和耐污類群是B-IBI構(gòu)建的理想指標(biāo)，但在本研究中，與耐污值相關(guān)的參數(shù)均未入選，這可能與某些分類單元耐污值的不明確性或地區(qū)的不適用性有關(guān).由于我國對底棲動物耐污值的研究起步較晚，大多是借鑒其他國家已有的或我國初步建立的某些類群的耐污值.耐污值的確定可通過“專家觀點”的方法計算，但需要大量的樣本數(shù)據(jù)、明確的樣本來源及全面的水質(zhì)級別劃分[16].盡管分布于不同動物地理區(qū)的同類群的底棲動物，在環(huán)境條件相似時，耐污能力通常相近，但也有少數(shù)種類不免會因?qū)^(qū)域的長期適應(yīng)性而出現(xiàn)差異.因此，為提高B-IBI評價結(jié)果的可靠性，需建立一套適用于華南地區(qū)的底棲動物耐污值.

3.1.3B-IBI評價標(biāo)準(zhǔn)的影響目前，IBI研究中應(yīng)用較多的指數(shù)綜合方法有1、3、5 賦值法、連續(xù)賦值法和比值法[8].通常根據(jù)對河流健康狀況的不同期望，選擇不同的計算方法.然而，單獨給參數(shù)賦值可能會掩蓋由強制分值在一個或其他分離區(qū)間中所引起的微小差異，可能會降低IBI判別生態(tài)狀況等級的能力；連續(xù)賦值盡管能避免單獨賦分中的主觀性(如假設(shè)樣點的分值在較高的范圍變化，都屬于“好”的狀態(tài)，在低值范圍內(nèi)波動，則都屬于“差”)，但需要充分考慮如何給每個參數(shù)設(shè)置最高值和最低值[27].比值法則沒有這樣的缺陷，準(zhǔn)確度也相對較高，是國外水生態(tài)學(xué)者目前常用的方法[28].因此，本研究采用比值法計算核心參數(shù)的分值，然后累加各個參數(shù)分值得到各樣點的B-IBI值.當(dāng)然，也不乏學(xué)者同時采用3種方法，進(jìn)行比較，選出適合其研究區(qū)域的最佳參數(shù)綜合方法[28].

B-IBI建立后，如何確立評估標(biāo)準(zhǔn)，尚缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)者通常多依照自身偏好及數(shù)據(jù)的實際分布狀況采取不同的方法.但選用哪些數(shù)據(jù)(所有樣點或參照點) 來計算或者選取哪個百分位數(shù)值作為健康標(biāo)準(zhǔn)，對評價結(jié)果都有一定的影響.本研究以參照點IBI值分布的25%分位數(shù)作為健康評估閾值，綜合確定了5個等級的劃分標(biāo)準(zhǔn).該評估標(biāo)準(zhǔn)基本涵蓋了水生態(tài)系統(tǒng)不同程度的健康狀態(tài)，因此劃分的等級數(shù)較為合理，可以區(qū)分東江流域中所篩選的分類單元水生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)之間的差異，然而這并非適用所有類型的水生態(tài)系統(tǒng)，需結(jié)合研究實際情況.

3.2B-IBI方法在東江河流評估中的可行性

底棲無脊椎動物完整性指數(shù)的構(gòu)建及其評價標(biāo)準(zhǔn)的建立需要有足夠且具有代表性的樣本數(shù)據(jù)作支撐，本文根據(jù)有限的數(shù)據(jù)探討了B-IBI評價東江流域河流健康的可能性，離實際應(yīng)用還有一定的差距，然而本研究構(gòu)建的B-IBI指數(shù)評價結(jié)果在總體趨勢上與許多資料的研究報道相符合.江濤等[29]根據(jù)2001—2007年東江干流中上游博羅站等的監(jiān)測資料表明，東江中上游水質(zhì)狀況總體良好，但隨著中上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，其主要控制斷面水質(zhì)總體呈下降的趨勢.王博等[14]對東江設(shè)43個點位進(jìn)行底棲動物調(diào)查，并結(jié)合多樣性指數(shù)、Chandler生物指數(shù)、生物學(xué)污染指數(shù)法對東江水質(zhì)進(jìn)行評價，結(jié)果表明東江水體總體良好，部分區(qū)域出現(xiàn)不同程度的污染，且靠近源頭(即尋烏水)的水質(zhì)一般，而偏向增江上游河段的水質(zhì)較好.

生物完整性被定義為“具有支撐和維持生物群落穩(wěn)定、完整和適應(yīng)性的能力，這些生物群落在區(qū)域內(nèi)具有一定的種類組成、生物多樣性和功能組群，相當(dāng)于自然生境”[30].生物環(huán)境來源于自然系統(tǒng)，是維持系統(tǒng)內(nèi)化學(xué)、物理、生物組成和過程完整性的結(jié)果.生物棲息在自然環(huán)境中，由于它們的存在及生長狀況會受到人類活動干擾的影響，因此無論其以個體還是群體生存，都能作為實際環(huán)境狀況的指示種.生物指數(shù)(BI)是通過某個特定種或種群來探究水體的現(xiàn)狀，而生物完整性指數(shù)(IBI)是在一系列參數(shù)中選擇能夠反映水環(huán)境中生物的種類組成、營養(yǎng)關(guān)系、豐度和生長狀況的生物參數(shù)[31].因此，IBI旨在比BI傳達(dá)更多的生態(tài)健康完整性信息.許多研究也證實了IBI比BI在一定程度上能有效地評價河流的健康狀況.最初的IBI研究是針對魚類，用以監(jiān)測流動的水體(河流和溪流)，隨后由于底棲無脊椎動物相對于魚類有采樣容易等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用.因此，本研究采用底棲無脊椎動物完整性指數(shù)評價東江流域的河流健康狀況，從理論上是可行的，實際的結(jié)果也較好的反映東江的水體狀況.

4結(jié)論

根據(jù)采樣數(shù)據(jù)及生物完整性的方法，構(gòu)建了適用于東江的底棲無脊椎動物完整性指數(shù)，并對東江流域的主要干支流進(jìn)行河流生態(tài)健康評價，結(jié)果顯示：(1)全流域24個采樣點達(dá)到“健康”和“亞健康”水平的占29.2%，“一般”的占29.2%，“差”和“極差”的占41.6%；(2)在東江流域中，干流水質(zhì)上游河段相對下游較好；(3)支流中，水質(zhì)相對清潔的為增江上游河段、浰江、康禾河、魚潭江、秋香江；水質(zhì)一般的為增江中游段、新豐江；水質(zhì)較差的為沙河、西福河、公莊河；水質(zhì)極差即受到嚴(yán)重污染的為淡水河、石馬河、增江下游河段.總之，東江流域上游河段的水質(zhì)優(yōu)于下游，河流水質(zhì)整體處于中等狀態(tài).

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【中文責(zé)編：成文英文責(zé)編：李海航】

Application of Benthic Index of Biotic Integrity (B-IBI) to Assess the River Ecosystem Health in Dongjiang Watershed

SHENG Xiao1, HUANG Xiaozhui1, XU Haisheng2, DENG Peiyan1*, WANG Xutao3

(1.School of Chemistry and Environment, South China Normal University, Guangzhou 510006, China;2. Shenzhen Tiegang-Shiyan Reservoir Administrative Department, Shenzhen 518034, China;3. Scientific Institute of Pearl River Water Resources Protection, Guangzhou 510611, China)

Abstract：Based on the monitoring data collected of benthic invertebrate from the 24 sampling sites, a preliminary Benthic Index of Biotic Integrity (B-IBI) was developed to assess the health status of main stream and tributaries in Dongjiang Watershed. Totally 30 candidate metrics which related to benthic’s community structure and function, feeding function, interference tolerance and habitat were evaluated by distributing range analysis, sensitivity analysis and Pearson correlation analysis. The final B-IBI included total taxa number, EPT taxa number, relative abundance of EPT taxa, three most-dominant taxa, scrapers and gathers. The dimension of the core metrics were unified by rationing and the scoring normalized based on the quadrisection system, and these scores were interpreted as health (≥3.87), sub-health (2.90-3.87), normal (1.93-2.90), poor (0.97-1.93) and very poor (<0.97). The results showed that in the whole Dongjiang Watershed 29.2% of sampling sites were in “health” and “sub-health” conditions, 29.2% of sampling sites were in “normal” conditions, and 41.6% of sampling sites were in “poor” or “very poor” conditions.

Key words：B-IBI; benthic invertebrate; index of biotic integrity (IBI); Dongjiang Watershed; ecological health assessment

中圖分類號：Q89

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號:1000-5463(2016)02-0052-09

*通訊作者:鄧培雁，教授，Email：dpy213@126.com.

基金項目：水利部公益性行業(yè)科研專項(201301047);廣東省水利科技創(chuàng)新項目(2014-16)

收稿日期：2015-10-10《華南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)》網(wǎng)址：http://journal.scnu.edu.cn/n