棲息地質(zhì)量指數(shù)方法在遼河水生態(tài)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的應(yīng)用

李曉娜

(營(yíng)口市水利勘測(cè)建筑設(shè)計(jì)院有限公司， 遼寧 營(yíng)口 115000)

遼河屬于遼寧省第一大河，河流水生態(tài)健康對(duì)于遼河流域保護(hù)十分重要[1]。遼河流域主要流經(jīng)鐵嶺、鞍山、盤(pán)錦，在營(yíng)口地區(qū)入海，主要流經(jīng)遼寧省的工業(yè)城市，工業(yè)、城市生活對(duì)河流污染影響程度較高[3]。多個(gè)研究結(jié)果表明[4- 9]，遼河流域水生態(tài)環(huán)境狀況受到城市以及工業(yè)化發(fā)展影響較大。近些年來(lái)，遼河流域加大水生態(tài)治理力度，河流水生態(tài)出現(xiàn)不同程度的好轉(zhuǎn)[10]。水生態(tài)環(huán)境最為重要的一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)是對(duì)水生物多樣性的評(píng)判，水生生物生態(tài)環(huán)境狀況重要指標(biāo)是棲息地的質(zhì)量，為此很多學(xué)者針對(duì)水生物生態(tài)環(huán)境狀況建立棲息地質(zhì)量指數(shù)對(duì)其生態(tài)環(huán)境狀況進(jìn)行評(píng)估[11- 14]。為對(duì)遼河水生態(tài)健康狀況進(jìn)行定量評(píng)估，本文從水生生物棲息地質(zhì)量出發(fā)，基于棲息地質(zhì)量指數(shù)構(gòu)建遼河水生態(tài)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，基于該指標(biāo)體系對(duì)遼河典型斷面進(jìn)行健康評(píng)價(jià)。研究成果對(duì)于遼河水生態(tài)保護(hù)具有重要的參考意義。

1 研究區(qū)域及研究方法

1.1 遼河流域概況

遼河水系地處中國(guó)東北地區(qū)的西南部，位于東經(jīng)116°54′～125°32′，北緯40°30′～45°17′之間，東西橫跨經(jīng)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(diào)查方法

為對(duì)遼河生態(tài)環(huán)境狀況進(jìn)行調(diào)查，分別在2017年對(duì)遼河豐水期和枯水期設(shè)置了6個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，采用孟偉[15]研究的10項(xiàng)棲息地評(píng)價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)體系作為遼河流域水生態(tài)環(huán)境狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。通過(guò)對(duì)不同指標(biāo)進(jìn)行賦分評(píng)價(jià)，累加得到遼河流域的棲息地質(zhì)量指數(shù)，該指數(shù)越大表明流域水生態(tài)環(huán)境狀況越好。對(duì)水層表面0.5～1.0m進(jìn)行水樣的采集。同時(shí)采樣水生生物和水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定，其中在完成水質(zhì)采樣后，密封采樣瓶進(jìn)行室內(nèi)水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)，完成水生藻類(lèi)的采樣后，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行配制后，對(duì)采樣點(diǎn)附近底泥進(jìn)行均勻采樣，在培養(yǎng)皿對(duì)采樣點(diǎn)的藻類(lèi)進(jìn)行靜置。

1.3 樣品測(cè)定方式

采樣試驗(yàn)常規(guī)測(cè)定方法對(duì)水質(zhì)采樣指標(biāo)PH、DO、CODmn、CODcr、BOD5、NH3-N、電導(dǎo)率、TP、TN、NO3—N、NO2—N、K+、Ca2+、Mg2+、SO4進(jìn)行測(cè)定，水生生物功能完整度通過(guò)水生藻類(lèi)進(jìn)行表征，水生生物水體污染指標(biāo)通過(guò)生物多樣指數(shù)進(jìn)行分析，分析方程為：

(1)

式中，ni—第i種藻類(lèi)個(gè)數(shù)；N—藻類(lèi)的總數(shù)；當(dāng)H=0表示為水體污染指標(biāo)較高，當(dāng)H在[1～2]之間水體中度污染；H>3表示為水質(zhì)狀況較好。

2 遼河流域水生態(tài)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1 主成分指標(biāo)篩選

為對(duì)遼河流域水生態(tài)健康指標(biāo)進(jìn)行有效篩選，采用主成分分析方法對(duì)15個(gè)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

從分析結(jié)果可看出，遼河流域各水生態(tài)環(huán)境指標(biāo)方差貢獻(xiàn)率在16.065～19.210之間，通過(guò)主成分分析，遼河流域水生態(tài)影響較為顯著的指標(biāo)分別為，DO、CODmn、CODcr、BOD5、電導(dǎo)率，其中遼河流域重金屬污染程度較低。

2.2 權(quán)重分析

在采用主成分分析方法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行篩選后，按照各生態(tài)環(huán)境評(píng)估指標(biāo)的方差貢獻(xiàn)率對(duì)各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行設(shè)定，權(quán)重設(shè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 遼河流域水生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的方差貢獻(xiàn)率

從分析結(jié)果可看出，遼河流域各水生態(tài)環(huán)境指標(biāo)體系的主成分房產(chǎn)貢獻(xiàn)率在9.23%～16.43%之間，隨著主成分方差貢獻(xiàn)率的增加。其累積方差貢獻(xiàn)率也逐步提高，表明各特征指標(biāo)具有較為顯著的相關(guān)性。結(jié)合各主成分分析結(jié)果，按照方差貢獻(xiàn)率的大小，對(duì)各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行設(shè)定，見(jiàn)表3。

表3 遼河流域水生態(tài)評(píng)價(jià)權(quán)重

2.3 綜合評(píng)估結(jié)果

結(jié)合各指標(biāo)主成分和權(quán)重分析結(jié)果，對(duì)各水生態(tài)環(huán)境指標(biāo)的等級(jí)進(jìn)行劃分，見(jiàn)表4，并對(duì)遼河流域各典型監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)行污染度和水生藻類(lèi)的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表5—6。

表4 各特征評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分結(jié)果

從遼河流域各水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面評(píng)估結(jié)果可看出，遼河流域河流水質(zhì)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(lèi)密度總體可保持在0.10～0.39之間，多樣性指數(shù)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(lèi)的密度和多樣性指數(shù)有所遞減。

表5 遼河流域各典型斷面污染度評(píng)估結(jié)果

表6 遼河流域各典型斷面水生藻類(lèi)密度及多樣性指數(shù)評(píng)估結(jié)果

2.4 水生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)估結(jié)果

基于建立的水生態(tài)環(huán)境評(píng)估等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)以及水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)遼河流域各典型監(jiān)測(cè)斷面的棲息地質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估，評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 遼河流域各典型斷面棲息地質(zhì)量指數(shù)綜合評(píng)估結(jié)果

從分析結(jié)果可看出，遼河石佛寺水庫(kù)以上水生態(tài)環(huán)境狀況總體處于亞健康狀態(tài)，棲息地質(zhì)量數(shù)在分別為167和214，從上游到下游，尤其是進(jìn)入城市段的河道，由于上游水庫(kù)調(diào)蓄作用影響，城市段河道生態(tài)需水很難得到有效滿(mǎn)足，因此棲息地質(zhì)量數(shù)有所減少，河流生態(tài)環(huán)境狀況較差，而在3#和4#斷面，由于該河段生態(tài)水量能得到一定程度的滿(mǎn)足，使得棲息地質(zhì)量數(shù)在200以上，河流生態(tài)環(huán)境狀況可以達(dá)到一般的狀況。而到6#斷面，由于進(jìn)入入?？?，受到海水影響，河段棲息地質(zhì)量數(shù)較低，水生態(tài)環(huán)境狀況較差。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)遼河流域水生態(tài)影響較為顯著的指標(biāo)分別為，DO、CODmn、CODcr、BOD5、電導(dǎo)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(zhì)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(lèi)密度總體可保持在0.10～0.39之間，多樣性指數(shù)在0.36～2.61之間。

(3)遼河石佛寺水庫(kù)以上水生態(tài)環(huán)境狀況總體處于亞健康狀態(tài)，棲息地質(zhì)量數(shù)在分別為167和214，從上游到下游，城市段河道生態(tài)需水很難得到有效滿(mǎn)足，因此棲息地質(zhì)量數(shù)有所減少。