河流健康評價研究進展及青浦區(qū)建議

黃春霞，鄒麗敏，趙慧慧

（1.上海市青浦區(qū)趙巷水務(wù)管理所，上海 201799；2.上海市排水管理處，上海 200001）

河流生態(tài)系統(tǒng)是物質(zhì)循環(huán)的重要通道，具有調(diào)節(jié)氣候、改善生態(tài)環(huán)境及維持生物多樣性等多種功能。隨著工業(yè)文明的迅速發(fā)展，河流生態(tài)系統(tǒng)不斷受到人為干擾和損害，如何科學有效地評價、恢復和維持一個健康的河流生態(tài)系統(tǒng)已成為近年來河流管理的重要目標。

1 河流健康的內(nèi)涵

河流健康理念最早于1972年在美國的《水污染控制修正法》中提出，其后20年，維持和保護河流生態(tài)健康已成為歐美國家河流流域管理的重要目標。然而，由于河流特性、國家地理、基本國情、價值觀以及專業(yè)學者理解的差異性，至今，對于河流健康的真正內(nèi)涵，人們?nèi)晕催_成共識。學者Karr等人認為河流生態(tài)系統(tǒng)健康是指河流生態(tài)的平衡、完整及適應(yīng)性[1]。Bormann等人認為，生態(tài)系統(tǒng)健康是一種“程度”，是生態(tài)可能性與當代人需要之間的重疊，強調(diào)健康河流生態(tài)系統(tǒng)不僅要維持系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)和功能，還應(yīng)滿足人類的社會需求[2]。但就根本差異而言，可將這些觀點分為兩類，一類側(cè)重生態(tài)系統(tǒng)，強調(diào)河流自身生態(tài)系統(tǒng)的完整性，在時空的變化過程中是否能夠保持其各項指標和功能；另一類是強調(diào)發(fā)展的可持續(xù)性，即河流的社會價值是否能夠滿足人類日益增長的物質(zhì)需求。筆者認為，河流健康的涵義應(yīng)該將二者有機結(jié)合起來，即在滿足河流生態(tài)系統(tǒng)完整性的同時保障可持續(xù)發(fā)展，健康的河流不僅應(yīng)保持生態(tài)學意義上的完整，還應(yīng)強調(diào)其生態(tài)服務(wù)功能的發(fā)揮。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析

20世紀中期，化學污染物對水質(zhì)影響曾一度備受重視，河流理化指標的監(jiān)測成為當時河流管理的主要手段之一。直到20世紀末，人們逐漸認識到河流生物群落具有整合不同時間尺度上各種化學、物理和生物影響的能力。從此，生物監(jiān)測成為河流健康評價的主要手段。迄今為止，河流健康監(jiān)測計劃已在許多國家展開，如美國、英國、澳大利亞、南非等國家相繼根據(jù)自身區(qū)域環(huán)境特點，提出RIVPACS、AUSRIVAS、IBI、ISC、RHP等一系列河流健康評價方法和框架，并開展相應(yīng)的評價實踐。

2.1 發(fā)達國家開展的河流健康評價

隨著不同區(qū)域及不同尺度研究的持續(xù)深入，從綜合系統(tǒng)的角度評判河流健康狀況已成為河流保護與管理的國際趨勢。20世紀中期以來，日本政府對國內(nèi)河流、河岸緩沖帶進行大規(guī)模改造，城市及經(jīng)濟發(fā)展使各種廢水進入水體，導致河流水質(zhì)及水生生物棲息地環(huán)境質(zhì)量急劇下降，大量淡水魚類瀕臨滅絕[3]。為拯救水生生物多樣性，日本于20世紀90年代初開始實施“創(chuàng)造多自然河川計劃”，并相繼出版《多自然河流修復手冊》[4]。美國是河流健康研究起步最早的國家，早在1972年就提出了河流健康理念，1989年其環(huán)保署流域評價與保護分部確定了旨在為全國水質(zhì)管理提供基本水生生物數(shù)據(jù)的快速生物監(jiān)測協(xié)議。目前，其河流健康評價仍然走在世界的前列。

2.2 河流生態(tài)系統(tǒng)健康的評價方法

雖然關(guān)于河流生態(tài)系統(tǒng)健康的評價已經(jīng)研究多年，但其指標體系尚處于探索階段，有待于進一步的研究和完善[5]。其評價方法從原理角度可分為兩類[6]。一是預測模型法。該法主要通過物種相似性的比較來進行評價，即將同一地點的現(xiàn)狀及無人為干擾時的生物組成情況進行對比，進而評價。該方法指標相對單一，如外界干擾發(fā)生在系統(tǒng)的較高層次上，而沒有造成物種變化時，這種方法就會失效。二是多指標法。該法對觀測點與參考點的系列生物特征指標的比較結(jié)果進行計分，通過最后的累加得分進行健康評價。該方法為不同生物群落層次上的多指標組合，能較客觀地反映生態(tài)系統(tǒng)變化。

目前應(yīng)用較多的為多指標法，其中生物指標評價在現(xiàn)今國內(nèi)外水生生態(tài)系統(tǒng)健康研究中應(yīng)用較多[7]。而綜合指標體系評價是近年發(fā)展起來的一種新方法，已逐步成為河流健康評價的主流方法。綜合指標體系評價法綜合物理、化學、生物，甚至社會經(jīng)濟指標，評價河流甚至流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，反映河流、土地利用和人類社會三者之間的相互作用[8]。常見的指示物種有魚類、底棲無脊椎動物和浮游植物。

選取的指示物種的群落結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢種等要素的變化與河流退化程度之間的聯(lián)系，可以表征河流系統(tǒng)的健康程度。其中，魚類指標能夠在不同空間范圍內(nèi)對環(huán)境影響進行表征，并且分類、生態(tài)需求和生命周期都比其他綜合指標更為明確，因此已被廣泛運用[9]。此外，有學者開始研究將浮游藻類納入指示生物指標體系中，但這種方法對技術(shù)要求較高，要在短時間內(nèi)進行普遍應(yīng)用存在一定難度。此外，浮游藻類的環(huán)境敏感性較強，生命周期較短，受環(huán)境影響較大。因此，人們需要充分了解浮游藻類和環(huán)境因子間的響應(yīng)關(guān)系后，才能有效進行評價，其發(fā)展與普及受到制約。

2.3 我國河流健康評價方法發(fā)展現(xiàn)狀

目前，美國、英國、德國等國在河流、湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評價、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)健康評價等方面已經(jīng)開展大量工作，但我國在該領(lǐng)域的研究才剛剛起步，相關(guān)文獻報道較少[10]?，F(xiàn)階段，我國的河流健康評價方法尚不成熟，尤其是我國幅員遼闊，情況復雜，缺乏統(tǒng)一的標準及評價體系。目前，很多研究往往采用生物指標、水質(zhì)指標進行單一水質(zhì)評價。由于水域環(huán)境的差異性和水體社會功能的區(qū)別，國外現(xiàn)有的一些綜合評價方法難以直接應(yīng)用于國內(nèi)河流中，這在一定程度上也阻礙了我國河流管理的發(fā)展進程。

3 青浦區(qū)河流健康評價建議

青浦區(qū)位于太湖流域下游，屬平原感潮河網(wǎng)地區(qū)，境內(nèi)河網(wǎng)密集，為上海市水資源最豐沛的區(qū)域。目前，青浦區(qū)河流主要存在以下問題。

3.1 青浦區(qū)河流存在的問題

3.1.1 污染

青浦區(qū)境內(nèi)共有河道1817條，總長度為2155.07 km，河網(wǎng)密度為3.19km/km2。1999年汛期，本區(qū)大部分河道的水體已嚴重污染，水質(zhì)為劣Ⅴ類。而非汛期水質(zhì)狀況略好于汛期，但仍以劣Ⅴ類為主。其污染指標以COD（氧化需氧量）、NH3-N（氨氮）為主[11]。

3.1.2 淤積

青浦屬于碟形低洼淀泖地區(qū)，周邊市縣徑流會攜帶一定量的泥沙匯入本區(qū)，這是汛期本區(qū)水質(zhì)較差及河道淤積、反淤積現(xiàn)象的主要因素之一。區(qū)內(nèi)土質(zhì)松軟、水旱輪作、降雨豐富，水蝕性水土流失特征明顯，加速了河道淤積速度。

3.1.3 閘泵控制

區(qū)內(nèi)泵、壩、閘大量使用，水利工程的束水、阻水作用使得大量河流呈現(xiàn)“水庫型”河道的狀態(tài)。河流的水動力明顯變緩、水力停留時間明顯增加，加速了生態(tài)系統(tǒng)的惡化。

3.1.4 生態(tài)脆弱

區(qū)內(nèi)河道硬質(zhì)化、平直化、濱水帶縮減現(xiàn)象較普遍，隔斷了水土交換平衡，縮減了水生植被區(qū)系，阻斷了水生食物鏈，河道生態(tài)系統(tǒng)功能脆弱化嚴重。

3.2 青浦區(qū)河流健康評價可采取的方法

青浦區(qū)屬平原地區(qū)，對河流的人為干擾較為嚴重。而人類活動如水利工程、工農(nóng)業(yè)開發(fā)、過度捕撈等都會導致河流的地貌形態(tài)、水質(zhì)理化特征、水文特征及河流營養(yǎng)物質(zhì)特征發(fā)生不同程度的變化。人類的干擾活動能否改變河流內(nèi)的微生境，其對河流健康影響如何？另外，針對本區(qū)水資源現(xiàn)狀，青浦區(qū)水務(wù)局采取了“千河整治行動”、黑臭河道專項整治和水系溝通等措施，這些措施是否會對河流健康起到正面效應(yīng)？這些都是亟待探討和研究的問題。

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基，2011年中央1號文件將水資源的重要性放在前所未有的高度。中央決定投入大量資金解決我國的水資源問題。青浦區(qū)應(yīng)該把握這一契機，適時進行本區(qū)的河流健康評價，然后有針對性地開展治理活動，這或許是解決本區(qū)水資源危機的有效途徑。

依據(jù)國內(nèi)外研究文獻，結(jié)合本區(qū)的水資源特性，筆者建議，青浦區(qū)的河流健康可采取生物完整性指數(shù)（Index of Biotic Integrity，IBI）進行評價。該體系是通過對生態(tài)系統(tǒng)中某一類群落（如魚類、底棲無脊椎動物和浮游生物等）的物種組成、多樣性及功能機構(gòu)方面進行分析，將其和相應(yīng)的標準體系比較，然后根據(jù)分類指標評定選定區(qū)域的優(yōu)劣，屬于生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標中適宜程度指標，對于不同的生態(tài)系統(tǒng)具有一定的診斷能力和早期預警能力。此外，青浦區(qū)的河流健康可采取魚類生物完整性指數(shù)的方法。魚類生物完整性指數(shù)具有諸多優(yōu)點，如野外鑒定相對簡單、生活史較長、分布范圍廣、營養(yǎng)級別多、對環(huán)境變化響應(yīng)敏感等，近年已被廣泛應(yīng)用到歐洲、非洲、亞洲及大洋洲[12-14]。

4 結(jié)語

河流健康評價體系能夠明確河流的健康狀態(tài)，為環(huán)境管理和生態(tài)修復提供理論基礎(chǔ)，同時提高環(huán)境管理和生態(tài)修復的針對性和有效性。本文綜述了河流健康評價的研究進展，并針對青浦區(qū)的具體特征提出相關(guān)建議。青浦區(qū)水務(wù)局要積極與漁業(yè)部門開展合作，建立長效河流健康評價機制，切實掌握本區(qū)河流健康情況，及時調(diào)整綜合治理方案，為本區(qū)河流的可持續(xù)發(fā)展作出切實的貢獻。

參考文獻

1 Karr J R.Defining and measuring river health[J].Freshwater Biology，1996，（23）：21-34.

2 Bormann F H.Ecology：A personal history[J].Annual Review Energy and Environment，1996，21（1）：1-29.

3 片野修，森誠一.希少淡水魚の現(xiàn)在と未來-積極的保全のシナリオー[M].東京：信山社，2005.

4 多自然川づくり研究會.多自然川づくりポイントブッケⅡ川の営みを活かした川づくり[M].東京：西印刷株式會社，2008.

5 王 鵬.河流健康評價及修復研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學，2007.

6 趙彥偉，楊志峰.河流健康：概念、評價方法與方向[J].地理科學，2005，（1）：119-124.

7 張 遠，鄭丙輝，劉鴻亮，等.深圳典型河流生態(tài)系統(tǒng)健康指標及評價[J].水資源保護，2006，22（5）：13-18.

8 Tony P.Multiple attributes decision analysis for ecosystem management[J].Ecological Economics，1999，30（2）：207-222.

9 Neumann D.Ecological rehabilitation of a degraded large river system- considerations based on case studies of macrozoobenthos and fish in the lower rhine and its catchment area[J].International Review of Hydrobiology，2002，87（2）：139-150.

10 黃 藝，文 航，蔡佳亮.基于環(huán)境管理的河流健康評價體系的研究進展[J].生態(tài)環(huán)境學報，2010，19（4）：967-973.

11 青浦區(qū)水務(wù)局.青浦區(qū)2003-2005年郊區(qū)水利三年行動計劃[EB/OL]（.2004-04-30）[2018-01-09].http：//water.shqp.gov.cn/gb/content/2004-04/30/content_25395.htm.

12 Magalhaes M F，Ramalho C E，Collarespereira M J.Assessing biotic integrity in a Mediterranean watershed：development and evaluation of a fishbased index[J].Fisheries Management and Ecology，2008，15（4）：273-289.

13 Zhu D，Chang JB.Annual variations of biotic integrity in the upper Yangtze River using an adapted index of biotic integrity （IBI）[J].Ecological indicators，2008，（8）：564-572.

14 Liu Y，Zhou F，Guo HC，etal.Biotic condition assessment and the implication for lake fish conservation：a case study of Lake Qionghai，China[J].Water and Environment Journal，2009，23（3）：189-199.