魯湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價

黃鶴斯 王艷 王亞飛

【摘要】湖泊生態(tài)系統(tǒng)是一個涵蓋內(nèi)、外因素的綜合體。目前國內(nèi)外對湖泊健康的研究，主要集中在醫(yī)學(xué)、藥理學(xué)、病理學(xué)、毒物學(xué)等領(lǐng)域，關(guān)注的是環(huán)境污染對湖泊的影響，而湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價方面的研究仍處于起步階段，評價多選用生態(tài)指標(biāo)，且迄今為止仍然沒有統(tǒng)一的評價指標(biāo)和方法。本報告中選用熵權(quán)綜合健康指數(shù)法進(jìn)行魯湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價。

【關(guān)鍵詞】魯湖；生態(tài)系統(tǒng)；健康評價

1、引言

魯湖水面面積達(dá)44.9平方公里，屬沉溺型河跡洼地湖，位于武漢市中心城區(qū)及新城區(qū)交接處，正處于高開發(fā)期，極具生態(tài)調(diào)查代表性。生物指標(biāo)與水質(zhì)及底質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)綜合分析，能更全面、準(zhǔn)確的以生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)評價湖泊水環(huán)境的富營養(yǎng)化水平及其發(fā)展趨勢。

2、評價指標(biāo)篩選

2.1 篩選原則

由于湖泊生態(tài)系統(tǒng)非常復(fù)雜，不可能對所有表征其生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的指標(biāo)都進(jìn)行評價，因此在對魯湖生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評價指標(biāo)進(jìn)行選擇時，必須立足于實(shí)際情況，基于現(xiàn)有條件進(jìn)行篩選，評價指標(biāo)的篩選必須遵循以下三個原則：

第一，系統(tǒng)性原則。所選指標(biāo)必須能夠?qū)瓷鷳B(tài)系統(tǒng)健康的整體情況進(jìn)行反映，盡可能包括湖泊的理化性質(zhì)、功能情況以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面，使評價結(jié)果更具有客觀性；第二，可操性原則。所選指標(biāo)必須簡明、實(shí)用、靈敏，可以客觀反映湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康狀況以及變化情況；第三，規(guī)范性原則。所選指標(biāo)的概念定義、監(jiān)測獲得方法必須具有統(tǒng)一的規(guī)范，確保所選指標(biāo)不僅能對魯湖生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評價。

2.2 指標(biāo)意義

第一，TP：總磷，是對水質(zhì)進(jìn)行評價的重要指標(biāo)。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?；?、合成洗滌劑等工業(yè)廢水及生活污水中則含有大量磷。一旦磷含量超標(biāo)，可造成藻類的過度繁殖。

第二，TN：總氮，是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。大量生活污水、農(nóng)田排水或含氮工業(yè)廢水排入水體，都會導(dǎo)致水體中有機(jī)氮和各種無機(jī)氮化物含量的增加，一旦湖泊、水庫氮、磷類物質(zhì)超標(biāo)，浮游植物繁殖旺盛，極易出現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)。

第三，NH3-N：氨氮（mg/L），某些工業(yè)廢水，如焦化廢水和合成氨化肥廠廢水等，以及農(nóng)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(dāng)氨氮含量超標(biāo)極易導(dǎo)致魚類死亡。

第四，CODMn：高錳酸鹽指數(shù)（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(jī)物，可對高錳酸鉀造成一定消耗。因此，高錳酸鉀指數(shù)常被用作地表水體受有機(jī)物和還原性無機(jī)物污染程度的綜合指標(biāo)。

第五，DO：溶解氧（mg/L），是對水質(zhì)進(jìn)行評價的重要指標(biāo)之一。溶解氧不進(jìn)能夠?qū)λ|(zhì)進(jìn)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(zhì)條件的不同，其透明度也會不斷發(fā)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(dāng)長期飲用含氟量超標(biāo)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(yù)示那片水域正趨惡化，其在水域生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動以及信息傳遞過程中發(fā)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(jīng)濟(jì)動物的重要餌料，對漁業(yè)的發(fā)展至關(guān)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(yǎng)化水體中，劍水蚤、裸腹溞、臂尾輪蟲等種類屬于優(yōu)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(fā)生變化，會對它們的生長、繁殖和存活產(chǎn)生重要影響。所以，底棲動物能對水體的質(zhì)量狀況予以確切反應(yīng)，是理想的天然監(jiān)測者。

3、魯湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價

3.1 數(shù)據(jù)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(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)，其中溶解氧、SD為現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，其余數(shù)據(jù)為現(xiàn)場采集樣本后進(jìn)行室內(nèi)分析后所得。

3.2 計算各指標(biāo)的歸一化值

結(jié)合魯湖實(shí)際情況，選用健康狀況下的值作為各評價指標(biāo)相對最佳值；按照前

文中給出的方法計算各指標(biāo)的歸一化值。

3.3 評價結(jié)果分析

基于熵權(quán)法的湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價顯示，魯湖生態(tài)系統(tǒng)健康狀況整體較差，其中LH07處健康狀況為病態(tài)，LH01、LH04、LH08、LH09四處健康狀況為一般病態(tài)， LH03、LH05、LH06處表現(xiàn)為亞健康，僅LH02處健康狀況為健康。為了驗(yàn)證熵權(quán)法評價湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康結(jié)果的正確性，將此結(jié)果與營養(yǎng)狀態(tài)相比較，可知，魯湖整體表現(xiàn)為富營養(yǎng)化，在此情況下得到魯湖生態(tài)系統(tǒng)健康整體表現(xiàn)為較差是合理的。其中LH07富營養(yǎng)化嚴(yán)重，健康狀況很差，主要因?yàn)樵擖c(diǎn)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(qū)域的干擾強(qiáng)度及頻率都很高；進(jìn)水口LH09和出水口LH08的水體都表現(xiàn)為中-富營養(yǎng)，健康狀況表現(xiàn)為一般病態(tài)，且出水口的富營養(yǎng)化只是略低于進(jìn)水口；LH04處為淺灘，水淺泥深，人類活動干擾強(qiáng)度較大，故而健康狀況表現(xiàn)為一般病態(tài)。

4、結(jié)語

依據(jù)上文對魯湖生態(tài)系統(tǒng)的健康評價，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論和建議：第一，魯湖冬季水體表現(xiàn)出富營養(yǎng)化，健康狀態(tài)整體較差，其他季節(jié)的健康狀況需要繼續(xù)監(jiān)測；第二，魯湖冬季生態(tài)系統(tǒng)健康狀況總體較差，與魯湖各評價指標(biāo)的分析結(jié)果相符；第三，建議從提高進(jìn)水水質(zhì)、全面截污和豐富湖泊生物量三個方面改善魯湖生態(tài)系統(tǒng)健康狀況；第四，基于熵權(quán)法的湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法可以成功評價湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，與傳統(tǒng)方法相比更為客觀科學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]廖靜秋，黃藝.應(yīng)用生物完整性指數(shù)評價水生態(tài)系統(tǒng)健康的研究進(jìn)展[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報.2013（01）