胡瑾 楊剛 陳曦 王林 孫健 俞瑾

淮河水生態(tài)健康評(píng)估方法初探

胡瑾1楊剛1陳曦1王林1孫健1俞瑾2

1 引言

當(dāng)前淮河流域正處在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期，生態(tài)環(huán)境面臨著巨大壓力，水生態(tài)問題越來越突出。淮河流域經(jīng)多年治理，水環(huán)境狀況得到有效控制，部分河段水體功能得到一定恢復(fù)，但與國家水污染防治目標(biāo)和水生態(tài)系統(tǒng)健康目標(biāo)之間仍存在一些差距。為了更加有效地對(duì)水資源進(jìn)行評(píng)價(jià)、管理和利用，且為制定淮河流域水資源管理政策和水資源保護(hù)對(duì)策提供可靠的科學(xué)依據(jù)，本文對(duì)淮河干流水生態(tài)健康評(píng)估技術(shù)進(jìn)行了探討。

2 研究范圍

研究范圍為淮河干流。分別在2010年春季（5月）和秋季（10月）對(duì)淮河干流進(jìn)行了水生態(tài)調(diào)查。根據(jù)研究工作的需要以及淮河干流省界重點(diǎn)采樣斷面的布設(shè)現(xiàn)狀，本次采樣共設(shè)置15個(gè)調(diào)查斷面，分別是淮濱大橋、王家壩、南照淮河大橋、臨淮崗、魯臺(tái)孜、淮南飲用水取水處、蚌埠閘上飲用水取水處、臨淮關(guān)、小柳巷、老子山、蔣壩、洪澤湖湖心、二河口、溧河洼和成子湖。

3 水生態(tài)健康方法選擇

3.1 多生物指數(shù)的篩選

由于水質(zhì)評(píng)價(jià)的生物指數(shù)具有一定的使用條件和局限性，需要在實(shí)際評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析篩選，確定哪項(xiàng)指標(biāo)可以很好地用于淮河干流的水質(zhì)評(píng)價(jià)，從而準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)淮河干流的水生態(tài)現(xiàn)狀。

表1 淮河干流水質(zhì)主要理化因子PCA分析第一主軸得分

綜合水質(zhì)理化、浮游動(dòng)植物、底棲生物監(jiān)測結(jié)果以及評(píng)價(jià)，表明Shannon-wiener指數(shù)、Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)等評(píng)價(jià)水質(zhì)也存在評(píng)價(jià)結(jié)果偏頗的問題，如臨淮崗用以上3個(gè)多樣性指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，水質(zhì)均處于嚴(yán)重污染狀態(tài)，這與實(shí)際狀況不符。

Goodnight-Whitley修訂生物指數(shù)存在評(píng)價(jià)結(jié)果過高的問題，理由是淮河干流以上斷面寡毛類較為常見，自老子山進(jìn)入洪澤湖區(qū)后寡毛類幾乎難見其蹤影，多毛類和河蜆較為常見，成為湖區(qū)的優(yōu)勢種，湖區(qū)用Goodnight-Whitley修訂生物指數(shù)進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)難以反映湖區(qū)水質(zhì)的真實(shí)情況，而老子山以上斷面用該指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)存在因季節(jié)因素波動(dòng)過大問題。

軸分：通過對(duì)DO、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、氟化物和總氮等共計(jì)6個(gè)水質(zhì)理化參數(shù)進(jìn)行主成分分析，以第一主軸代表環(huán)境梯度，詳見表1。

梯度相關(guān)性：與BPI指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明BPI指數(shù)與環(huán)境梯度的相關(guān)性較強(qiáng)（見表2）。用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS17.0經(jīng)Spearman相關(guān)性檢驗(yàn)，5月BPI指數(shù)與5月環(huán)境梯度相關(guān)系數(shù)為-0.745（P=0.002），10月 BPI指數(shù)與10月環(huán)境梯度相關(guān)系數(shù)為-0.464（p=0.095）。BPI指數(shù)平均值與5月和10月環(huán)境梯度相關(guān)性均達(dá)到顯著性水平。這表明BPI指數(shù)用于淮河干流水質(zhì)評(píng)價(jià)能較好地反映淮河真實(shí)的水質(zhì)狀態(tài)。其余生物指數(shù)如Goodnight-Whitley修訂生物指數(shù)、HBI生物指數(shù)和多樣性指數(shù)與環(huán)境梯度相關(guān)性均較差。因此多生物指數(shù)中BPI指數(shù)被篩選出來，作為淮河干流水生態(tài)健康評(píng)估的評(píng)估因子。

表2 BPI指數(shù)與環(huán)境梯度相關(guān)性分析

3.2 底棲硅藻指數(shù)的篩選

（1）優(yōu)勢種谷皮菱形藻（Nitzschia palea）情況

通常意義上優(yōu)勢度大于或等于2.00%時(shí)為優(yōu)勢種，在淮河干流各樣品中谷皮菱形藻（Nitzschia palea）的總體百分含量為16.69%，其次是閉合菱形藻（Nitzschiaclausii）為10.47%，藍(lán)綠舟形藻（Naviculaveneta）8.59%，亞小型舟形藻（Navicula subminuscula）8.59%，隱頭舟形藻（Naviculacryptocephala）7.66%。因此，專門對(duì)谷皮菱形藻在各樣點(diǎn)中的豐度進(jìn)行分析，該藻在各采樣點(diǎn)兩個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)上分布差異不明顯，但是斷面與斷面之間的分布有差異。各點(diǎn)中該藻豐度值在8.74%～29.39%，平均為16.61%。最小值出現(xiàn)在10月的老子山斷面，最高值出現(xiàn)在10月的淮濱斷面。

根據(jù)硅藻軟件Omnidia5.3測試，谷皮菱形藻（Nitzschia palea）的各種生態(tài)指數(shù)中pH值偏中性，VanDam指數(shù)和Hofman指數(shù)都顯示該藻類生活在腐質(zhì)度和富營養(yǎng)化程度都較高的水域中。

（2）指示種與硅藻指數(shù)相關(guān)性

根據(jù)3種硅藻指數(shù)對(duì)流域內(nèi)水質(zhì)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，指示種和硅藻指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果相同，相關(guān)性較好。污染指示種與硅藻指數(shù)能夠較一致地反應(yīng)淮河干流的水質(zhì)情況，說明硅藻指數(shù)能夠?qū)春痈闪魉|(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估，可作為水生態(tài)健康評(píng)估的評(píng)估因子。

3 評(píng)估方法

通過監(jiān)測評(píng)價(jià)以及各生物指數(shù)的篩選，可以得出：

（1）底棲動(dòng)物指數(shù)評(píng)價(jià)中BPI指數(shù)用于淮河干流水質(zhì)評(píng)價(jià)能較好地反映淮河真實(shí)的水質(zhì)狀態(tài)。其余生物指數(shù)如Goodnight-Whitley修訂生物指數(shù)、HBI生物指數(shù)和多樣性指數(shù)與環(huán)境梯度相關(guān)性均較差。BPI指數(shù)適宜運(yùn)用于淮河干流生態(tài)健康評(píng)估。

（2）運(yùn)用底棲硅藻生物學(xué)評(píng)價(jià)指數(shù)TDI、IPS和IBD可以對(duì)淮河干流水環(huán)境狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。

根據(jù)篩選分析底棲生物指數(shù)BPI以及底棲硅藻指數(shù)TDI、IPS和IBD適合做為評(píng)估因子，建立淮河干流水生態(tài)健康評(píng)估方法。整合底棲動(dòng)物BPI指數(shù)以及底棲硅藻生物指數(shù)便可以建立起適合淮河干流的生態(tài)健康評(píng)估方法，依托以上幾種底棲生物指數(shù)可以對(duì)淮河干流的生態(tài)現(xiàn)狀進(jìn)行準(zhǔn)確真實(shí)的分析評(píng)價(jià)

1.淮河流域水資源保護(hù)局淮河流域水環(huán)境監(jiān)測中心 2330012.淮河水利委員會(huì)治淮工程建設(shè)管理局 233001）