王業(yè)耀，陰 琨，楊 琦，許人驥，金小偉，呂怡兵，騰恩江

1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083 2.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，國(guó)家環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

河流是一類非常重要的自然生態(tài)系統(tǒng)，河流生態(tài)系統(tǒng)具有自我維持和調(diào)控的功能，很多營(yíng)養(yǎng)鹽及污染物在河流中得以遷移、稀釋和降解，使污染水體得到凈化[1]。河流水質(zhì)遭受污染或者水利工程的影響，會(huì)使自然狀態(tài)的河流結(jié)構(gòu)受到不同程度的破壞，生物多樣性喪失，諸多生態(tài)功能也因此而減弱或喪失[2]。隨著水資源的利用與保護(hù)的矛盾不斷突出，針對(duì)河流的生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)或河流健康評(píng)價(jià)的研究逐漸興起。20世紀(jì)70—80年代，人們對(duì)河流的關(guān)注由單一的水質(zhì)保護(hù)轉(zhuǎn)移到整個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)，評(píng)價(jià)內(nèi)容也開(kāi)始轉(zhuǎn)向?qū)恿魃鷳B(tài)及環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)，河流健康的內(nèi)涵更為豐富，出現(xiàn)了多種評(píng)價(jià)方法[3]。諸多國(guó)家已經(jīng)將評(píng)價(jià)河流生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量狀況的工作作為其環(huán)境管理的重要目標(biāo)。美國(guó)、澳大利亞、英國(guó)和南非在評(píng)價(jià)河流生態(tài)質(zhì)量方面開(kāi)展了大量的工作，其中具有代表性的評(píng)價(jià)方法有基于生物完整性指數(shù)(IBI)的美國(guó)快速生物評(píng)價(jià)方案(RBPs)[4-5]、歐盟水框架指令(WFD)[6]、多指標(biāo)評(píng)價(jià)方法(MMIs)[7]、澳大利亞的溪流狀況指數(shù)(ISC)、澳大利亞河流評(píng)價(jià)計(jì)劃(Aus Riv AS)[8-11]、英國(guó)的河流無(wú)脊椎動(dòng)物預(yù)測(cè)、分類系統(tǒng)(RIVPACS)[12]和南非的河流健康計(jì)劃(RHP)[13-14]等。評(píng)價(jià)的要素主要涵蓋河流生境(或稱棲息地)、生物要素、水質(zhì)物理化學(xué)要素。各個(gè)國(guó)家對(duì)河流健康的保護(hù)目的不盡相同，選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法也不同。目前，我國(guó)河流生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系是基于水生態(tài)系統(tǒng)完整性的角度，重點(diǎn)關(guān)注河流中水生生物狀況以及支撐水生生物生存生長(zhǎng)的棲息地生境指標(biāo)和水體物理化學(xué)指標(biāo)。該文介紹了國(guó)外評(píng)價(jià)體系產(chǎn)生的背景和研究基礎(chǔ)，分析了廣泛應(yīng)用的幾類評(píng)價(jià)方法的特點(diǎn)和在不同國(guó)家、流域的應(yīng)用情況以及各方法的應(yīng)用前景，分析了國(guó)內(nèi)開(kāi)展河流生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)研究的發(fā)展過(guò)程、階段性研究進(jìn)展和應(yīng)用案例，并根據(jù)目前研究基礎(chǔ)評(píng)述了我國(guó)評(píng)價(jià)體系現(xiàn)存問(wèn)題及應(yīng)用前景，為河流生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的建立及發(fā)展方向提供建議和參考。

1 國(guó)外研究與應(yīng)用進(jìn)展

河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)的發(fā)展集中在評(píng)價(jià)指標(biāo)、評(píng)價(jià)方法以及尺度范圍3個(gè)方面。評(píng)價(jià)指標(biāo)從最早的水質(zhì)物理化學(xué)指標(biāo)、簡(jiǎn)單的生物指數(shù)指標(biāo)，逐步拓展到涵蓋物理生境、水質(zhì)理化、生物、水文等多指標(biāo)體系。評(píng)價(jià)方法從最初的生物指數(shù)法、指示生物法發(fā)展到預(yù)測(cè)模型法[11，15]、生物完整性指數(shù)[4，16-18]、多要素綜合評(píng)價(jià)等評(píng)價(jià)方法。研究水體的空間尺度也在逐步擴(kuò)大，從局部的河段[19]、支流或單條河流[20]到整個(gè)流域范圍[21-22]和整個(gè)國(guó)家的尺度[23]。

20 世紀(jì)70—80 年代，歐洲和北美開(kāi)始了監(jiān)測(cè)河流生態(tài)狀況的研究活動(dòng)。1977年英國(guó)有學(xué)者開(kāi)展利用大型底棲動(dòng)物對(duì)監(jiān)測(cè)河流生物質(zhì)量和利用理化指標(biāo)預(yù)測(cè)生物種群的研究，在積累大量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了RIVPACS預(yù)測(cè)模型評(píng)價(jià)方法[9]。隨后，澳大利亞在RIVPACS基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出Aus Riv AS方法[24]。1994—1997年英國(guó)和愛(ài)爾蘭開(kāi)展了河流生境狀況的調(diào)查研究，南非于1994年實(shí)施了“河流健康計(jì)劃”，開(kāi)展了河流健康監(jiān)測(cè)的相關(guān)技術(shù)研究[25]，在這些早期的研究中，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)和生物、生境、水文的數(shù)據(jù)，并開(kāi)發(fā)形成一些技術(shù)方法，為后期WFD的推行奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。隨著水生態(tài)質(zhì)量調(diào)查研究的進(jìn)行，各成員國(guó)對(duì)于用水、水污染和水資源退化所引發(fā)的分歧和爭(zhēng)議成為歐盟關(guān)注的重點(diǎn)，最終促使歐盟頒布了WFD法令。美國(guó)Karr[5]于1981年研究提出了基于河流魚(yú)類完整性指數(shù)(F-IBI)的評(píng)價(jià)方法，并相繼發(fā)展出底棲生物完整性指數(shù)(B-IBI)[26]、藻類完整性指數(shù)(D-IBI)[27]?；贗BI方法的發(fā)展，美國(guó)環(huán)保局在1999年推出RBPs評(píng)價(jià)方法，IBI作為河流生態(tài)狀況監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)得到廣泛應(yīng)用。目前，IBI已經(jīng)發(fā)展出多類群生物組合，如浮游動(dòng)物和浮游植物[28]、大型底棲生物、魚(yú)類和藻類[29]。

1.1 歐盟水框架指令

WFD中提出了以流域綜合管理為核心，以維持生態(tài)系統(tǒng)良好狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用為目標(biāo)的多要素綜合評(píng)價(jià)方法，并以生態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果作為水資源管理策略是否有效的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[7]。WFD對(duì)生態(tài)質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)的特點(diǎn)在于，體現(xiàn)了多要素綜合評(píng)價(jià)的意義，強(qiáng)調(diào)了流域尺度綜合管理，遵循多要素最低評(píng)價(jià)原則。這種評(píng)價(jià)體系以一種更為嚴(yán)格的方式處理了理化評(píng)價(jià)結(jié)果和生物評(píng)價(jià)結(jié)果的關(guān)系。WFD在支持流域綜合管理和發(fā)展多要素綜合評(píng)價(jià)方面都非常有意義。

在WFD發(fā)布后，歐洲國(guó)家根據(jù)框架的要求開(kāi)展各自的方法研究。諸多學(xué)者的研究中發(fā)現(xiàn)了多要素綜合評(píng)價(jià)的優(yōu)勢(shì)和缺陷；同時(shí)，也有學(xué)者開(kāi)展了新方法的研究，推進(jìn)了WFD的應(yīng)用。首先，多要素評(píng)價(jià)方法可以幫助發(fā)現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)中究竟是哪個(gè)要素受到了干擾，并影響了水體生態(tài)質(zhì)量；評(píng)價(jià)結(jié)果可以有效支持后期的水資源和水生態(tài)修復(fù)和管理。多個(gè)國(guó)家的應(yīng)用研究已經(jīng)表明多要素評(píng)價(jià)在這方面的應(yīng)用價(jià)值。丹麥[30]的研究發(fā)現(xiàn)，Odense流域大多數(shù)河流生物要素基本可以達(dá)到良好的狀態(tài)，水質(zhì)清潔，但由于部分河流的物理生境條件不足，直接造成河流生態(tài)狀況無(wú)法達(dá)到優(yōu)良。研究表明，物理生境可能對(duì)生物質(zhì)量形成潛在的威脅，為下一步對(duì)Odense流域管理和修復(fù)提出了方向。瑞典[30]在對(duì)Stens?n河的研究中發(fā)現(xiàn)，在某些生物指標(biāo)和水質(zhì)化學(xué)指標(biāo)相對(duì)良好的水域，水文質(zhì)量較差，成為直接影響流域生態(tài)質(zhì)量的因素。研究結(jié)果為管理部門對(duì)Stens?n河的修復(fù)和治理提供了重要數(shù)據(jù)。對(duì)WFD方法的應(yīng)用結(jié)果顯示，以最低評(píng)價(jià)原則評(píng)價(jià)后瑞典大量的湖泊和水體都未達(dá)到優(yōu)的狀態(tài)，某些生物指標(biāo)顯示出優(yōu)良狀態(tài)的區(qū)域，由于水文條件的影響，使得其生態(tài)狀況無(wú)法實(shí)現(xiàn)優(yōu)的目標(biāo)。芬蘭[30-31]通過(guò)多要素評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)河流水文和地貌要素的變化程度比生物和水質(zhì)要素更嚴(yán)重，從而決定從加強(qiáng)水文地貌的管理和采取必要的修復(fù)措施等方面來(lái)改善目前國(guó)內(nèi)的河流生態(tài)質(zhì)量。德國(guó)[30-32]利用多要素綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)各要素評(píng)價(jià)的質(zhì)量狀況，將水體劃分為不同的類型(如河流形態(tài)退化、生物退化、生物狀態(tài)良好等)，為后期確定不同類型受干擾水體的修復(fù)和治理措施及目標(biāo)。應(yīng)用研究結(jié)果表明，雖然德國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)展了三要素的評(píng)價(jià)體系的應(yīng)用，但德國(guó)目前開(kāi)展的WFD評(píng)價(jià)方法仍然是試驗(yàn)性應(yīng)用[30]。這些研究表明，多要素評(píng)價(jià)為國(guó)家流域生態(tài)質(zhì)量的管理和修復(fù)提供了非常有價(jià)值的信息，另一方面，WFD方法也存在一些缺陷，其評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性受基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量和參照條件的確定的影響。如芬蘭在河流生態(tài)質(zhì)量狀況的評(píng)價(jià)中采用專家判定的方法來(lái)確定參照位點(diǎn)[30]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，專家確定生物參照位點(diǎn)存在不合適的情況，使得研究對(duì)河流實(shí)際生態(tài)質(zhì)量狀況產(chǎn)生了過(guò)高評(píng)價(jià)，影響了評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。WFD提出的這種方法雖然被證實(shí)在參考樣點(diǎn)缺乏的區(qū)域是有效的，但是此方法同時(shí)存在主觀性強(qiáng)和缺乏定量判定措施等缺點(diǎn)[33]。德國(guó)的研究指出[30]，由于生物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的缺乏，無(wú)法完全采用多要素評(píng)價(jià)方法來(lái)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)河流生態(tài)狀況。丹麥學(xué)者的研究也發(fā)現(xiàn)，由于缺乏參照位點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息、缺乏水質(zhì)分級(jí)的足夠數(shù)據(jù)和生物指標(biāo)指示性的研究數(shù)據(jù)，導(dǎo)致在丹麥河流的研究中，在歐洲和北美廣泛應(yīng)用的大型植物或魚(yú)類完整性指數(shù)還無(wú)法采用[34]，只采用單要素和兩要素評(píng)價(jià)[35-36]。有學(xué)者為促進(jìn)歐盟推出統(tǒng)一的、可比的分類方法，開(kāi)展了“相互校準(zhǔn)”方法的研究[37]，這種方法可以實(shí)現(xiàn)將各類用于生物質(zhì)量要素評(píng)價(jià)分類系統(tǒng)工具統(tǒng)一成可互相比較的良好狀況等級(jí)界限，相互校準(zhǔn)的結(jié)果應(yīng)用在流入管理規(guī)劃中，可以幫助完成各國(guó)評(píng)估結(jié)果的相互比較和校準(zhǔn)，更好地實(shí)現(xiàn)流域的管理和評(píng)價(jià)[33]。

WFD評(píng)價(jià)方案是一項(xiàng)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)方案，雖然WFD存在一些缺陷，在跨界河流的評(píng)價(jià)與管理中也存在很多突出的矛盾情況[38]，但WFD采用的多要素評(píng)價(jià)方法可以為水資源和水生態(tài)修復(fù)和管理提供有利的支持(如參照狀態(tài)的確定)，推動(dòng)了水生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)向綜合評(píng)價(jià)體系的轉(zhuǎn)變，是流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)發(fā)展的方向[39]。 對(duì)我國(guó)河流生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的意義在于，WFD在流域尺度的評(píng)價(jià)和水生態(tài)系統(tǒng)中受干擾因素的確定等方面為我國(guó)提供了很重要的參考。

1.2 美國(guó)快速生物評(píng)價(jià)方案和生物完整性指數(shù)

美國(guó)RBPs[4]河流生物快速評(píng)價(jià)方案是基于生物完整性指數(shù)IBI來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)的，IBI指標(biāo)體系包涵了著生藻類、底棲動(dòng)物和魚(yú)類3個(gè)生物類群。RBPs整個(gè)調(diào)查內(nèi)容包括11項(xiàng)生境指標(biāo)、45項(xiàng)候選生物指標(biāo)、多項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)。IBI可彌補(bǔ)單指標(biāo)生物評(píng)價(jià)通常具有高的可變性的缺點(diǎn)，具有比較高的穩(wěn)定性[40]，同時(shí)，采用多類群組合，IBI可以提供不同壓力綜合影響的結(jié)果。其限制因素是評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度依賴參照狀態(tài)的確定[41]。

隨著IBI研究的深入，在評(píng)價(jià)體系方面， IBI由最初魚(yú)類完整性指數(shù)[5]發(fā)展到不同生物類群的完整性指數(shù)，由單類群發(fā)展到多類群組合，如大型底棲動(dòng)物[26]，硅藻[27]，大型底棲動(dòng)物和魚(yú)類，水生大型植物[42]，浮游動(dòng)物和浮游植物[28]，大型底棲動(dòng)物、魚(yú)類和藻類[29]。在適用性研究方面，開(kāi)展了IBI在可涉類河流、不可涉類大型河流及不同尺度范圍的適用性研究。美國(guó)學(xué)者在國(guó)家可涉河流評(píng)估行動(dòng)中[43]成功應(yīng)用大型無(wú)脊椎動(dòng)物完整性指數(shù)(M-IBI)對(duì)國(guó)內(nèi)總長(zhǎng)1.08×106km的可涉類河流進(jìn)行了評(píng)價(jià)，證明了M-IBI在可涉類河流中的適用性，研究結(jié)果為評(píng)價(jià)清潔水法案目標(biāo)的完成情況和判定其他國(guó)家政策的有效性提供了重要的數(shù)據(jù)和信息。巴西學(xué)者利用大型底棲生物完整性指數(shù)(B-IBI)對(duì)森林覆蓋區(qū)的溪流進(jìn)行了生物評(píng)價(jià)，在Guapimirim、Macae′和Grande 3個(gè)流域內(nèi)研究結(jié)果表明，B-IBI對(duì)于溪流類河流的生物質(zhì)量評(píng)價(jià)是有效的，方法有效區(qū)分出不同程度的干擾位點(diǎn)[44]，對(duì)于后期河流的管理和修復(fù)提供了河流生態(tài)受損位點(diǎn)和程度的重要信息。對(duì)溪流上游河段的研究，比利時(shí)學(xué)者Jan Breine等[45]采用魚(yú)類完整性指數(shù)(F-IBI)研究分析了生境質(zhì)量與生物指數(shù)間的相關(guān)性，驗(yàn)證了評(píng)價(jià)體系的有效性，表明F-IBI可以有效區(qū)分優(yōu)良位點(diǎn)及不同程度的受損位點(diǎn)，認(rèn)為IBI評(píng)價(jià)方法是對(duì)生態(tài)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要的方法補(bǔ)充，且不僅適用于溪流下游河段，也同樣適用于對(duì)溪流上游區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的評(píng)價(jià)。針對(duì)不可涉大型河流的評(píng)價(jià)，Brand M W等[46]在美國(guó)威斯康辛州的研究證明了M-IBI評(píng)價(jià)方法在不可涉類大型河流生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中的有效性和適用性。研究為IBI方法在大型河流監(jiān)測(cè)計(jì)劃中的應(yīng)用提供了非常重要的參考，同時(shí)也為IBI在大型河流環(huán)境管理和成效評(píng)估提供了重要的方法。除了在河流尺度的研究，韓國(guó)有學(xué)者開(kāi)展了國(guó)家尺度河流健康監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)研究，涉及全國(guó)范圍多個(gè)水系388條溪流。研究在敏感性和有效性方面成功驗(yàn)證了M-IBI在國(guó)家范圍溪流類河流評(píng)價(jià)中的適用性，表明M-IBI是一個(gè)非常有效的評(píng)價(jià)方法，適用于國(guó)家范圍的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)計(jì)劃[23]，在更多河流中可開(kāi)展更廣泛的應(yīng)用[47]。

在IBI適用性研究中，很多學(xué)者也分析了阻礙IBI發(fā)展和應(yīng)用的一些因素：缺少標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義和確定參照狀態(tài)；缺少對(duì)流域中各參數(shù)敏感性和冗余度的信息資料和統(tǒng)計(jì)分析；缺乏對(duì)參照條件自然變化的評(píng)估分析；生物采樣的方法缺乏標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化；基于IBI的研究很多是根據(jù)研究區(qū)域的特點(diǎn)采用了各自的指標(biāo)參數(shù)用于評(píng)價(jià)，不同的指標(biāo)體系使得在全球范圍很難對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行比較分析[48-49]。這些因素都阻礙和制約了多指標(biāo)評(píng)價(jià)方法在河流生物監(jiān)測(cè)和生物評(píng)價(jià)中的發(fā)展和應(yīng)用。

1.3 預(yù)測(cè)模型評(píng)價(jià)方法

英國(guó)RIVPACS與澳大利亞Aus Riv AS是預(yù)測(cè)模型評(píng)價(jià)方法的代表。RIVPACS是由英國(guó)淡水生態(tài)研究所提出和建立的[43]，Aus Riv AS是在RIVPACS基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的、更適應(yīng)澳大利亞河流特點(diǎn)的評(píng)價(jià)方法。預(yù)測(cè)模型方法在澳大利亞和英國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用[45]，但仍具有一定的局限性。模型利用單一物種(底棲無(wú)脊椎動(dòng)物)對(duì)河流健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，如果這類生物對(duì)河流的變化沒(méi)有敏感的響應(yīng)時(shí)，這類方法就無(wú)法反映河流真實(shí)狀況，這是評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型法的一大缺陷[46-47]。

RIVPACS和Aus Riv AS方法已經(jīng)越來(lái)越多地被應(yīng)用到生物監(jiān)測(cè)計(jì)劃中，英國(guó)、澳大利亞及美國(guó)都開(kāi)展了應(yīng)用[50]，涉及的變量也各不相同[9，51-52]，使得方法更適用于各自的河流特點(diǎn)。在可涉河流的研究中，一些學(xué)者基于大量的生物數(shù)據(jù)和大量的位點(diǎn)資料開(kāi)發(fā)了預(yù)測(cè)模型方法，遠(yuǎn)不是單次的調(diào)查數(shù)據(jù)。調(diào)查分析了9年間來(lái)自925個(gè)監(jiān)測(cè)位點(diǎn)的積累數(shù)據(jù)[53]。為確保模型的準(zhǔn)確性，研究還采集了大量數(shù)據(jù)用于模型的校準(zhǔn)、模型的驗(yàn)證及對(duì)參考位點(diǎn)O/E值變化的檢查。研究結(jié)果表明，方法在空間和時(shí)間上都可以準(zhǔn)確、精確地檢測(cè)到干擾和壓力的影響，可以在較廣闊和生態(tài)多樣性區(qū)域進(jìn)行有效評(píng)估，證明了模型方法的有效性和適用的廣泛性。澳大利亞威廉姆斯河及阿萊恩河的評(píng)價(jià)研究也顯示，Aus Riv AS方法在監(jiān)測(cè)河流干擾影響、幫助制定河流管理目標(biāo)中是非常有用的，在評(píng)價(jià)河流健康方面是一種非常有效的定量評(píng)價(jià)方法。雖然一些學(xué)者的研究表明了預(yù)測(cè)模型方法在河流生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)以及河流管理中的重要作用，但也有另一些學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)了方法的一些缺陷。如有學(xué)者在維多利亞境內(nèi)河流的研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)測(cè)模型的建立受到空間尺度和環(huán)境梯度的影響，所以一個(gè)預(yù)測(cè)模型僅適用于特定的空間區(qū)域，不能外推到不同空間尺度[54]，而且預(yù)測(cè)模型方法非常依賴環(huán)境類型和大型無(wú)脊椎動(dòng)物組成間的關(guān)系[55]，表明不同類型的環(huán)境區(qū)域需要建立不同的模型，在流域和國(guó)家尺度范圍用同樣的方法進(jìn)行河流監(jiān)測(cè)會(huì)存在適用性差的問(wèn)題。其次，模型建立需要連續(xù)多年的數(shù)據(jù)資料的積累才能實(shí)現(xiàn)方法評(píng)價(jià)的敏感性和準(zhǔn)確性，若缺乏足夠的環(huán)境數(shù)據(jù)和生物數(shù)據(jù)，如只有一年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或單次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，則模型預(yù)測(cè)方法不能準(zhǔn)確判定干擾范圍，評(píng)價(jià)的敏感性也不夠[56]。葡萄牙學(xué)者的研究也發(fā)現(xiàn)了類似的問(wèn)題，在蒙德古河(Mondego)流域開(kāi)展的研究發(fā)現(xiàn)，由于缺乏參照位點(diǎn)的數(shù)據(jù)，模型在流域下游地區(qū)的評(píng)價(jià)效果不佳，未能很好地判別出干擾位點(diǎn)[57]。

預(yù)測(cè)模型方法可以對(duì)一個(gè)特定環(huán)境類型進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，也可以用于長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)，但是需要長(zhǎng)期全面的生物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作基礎(chǔ)[56]。在缺少數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和背景信息區(qū)域以及在流域和國(guó)家尺度范圍開(kāi)展河流監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法仍存在一定的缺陷。

2 國(guó)內(nèi)研究與應(yīng)用進(jìn)展

國(guó)內(nèi)近幾年才逐漸開(kāi)展從河流健康角度評(píng)價(jià)河流生態(tài)系統(tǒng)的研究，主要在河流生態(tài)健康基礎(chǔ)理論、河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)體系的建立方法及評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用3個(gè)方面開(kāi)展了工作。2003—2006年，國(guó)內(nèi)研究集中在總結(jié)和探討國(guó)外有關(guān)河流生態(tài)健康和河流生態(tài)完整性概念的提出和發(fā)展以及對(duì)河流健康內(nèi)涵的多種定義和理解等方面[58-61]，匯總了現(xiàn)有研究對(duì)河流生態(tài)健康的不同理解，但對(duì)其內(nèi)涵主要還是定義為生物完整性和可持續(xù)性[62]，與未受人為干擾河流的相似度[59]，以及生態(tài)中的生物完整性、生境狀況和化學(xué)參數(shù)質(zhì)量狀況[60]，也提出明確河流健康概念及內(nèi)涵，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)河流生態(tài)健康研究、指導(dǎo)河流保護(hù)有重要的現(xiàn)實(shí)意義。其次，在河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建方面，吳阿娜等[63-65]對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了探討，研究?jī)?nèi)容包含河流健康的評(píng)估原則，主要的表征因子和評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取，評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定，以及整個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立等理論研究。其中，馮彥等[65]分析了近40年國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究中對(duì)評(píng)價(jià)體系指標(biāo)的使用率，從中篩選出使用率高的8個(gè)指標(biāo)作為河流健康的評(píng)價(jià)指標(biāo)(河岸植被覆蓋率、河流連通性、水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、魚(yú)類生物完整性指數(shù)等)，為我國(guó)建立評(píng)價(jià)體系提供了有價(jià)值的參考。劉曉燕[64]研究建立了黃河健康的評(píng)價(jià)框架和指標(biāo)體系，理論研究中兼顧了河源、上游、中游、下游及河口段的不同指示指標(biāo)，但研究中沒(méi)有利用黃河數(shù)據(jù)對(duì)評(píng)價(jià)框架的有效性進(jìn)行應(yīng)用分析，體系的適用性和準(zhǔn)確性都需要在長(zhǎng)期的應(yīng)用中驗(yàn)證。

近年來(lái)，我國(guó)河流生態(tài)健康的研究集中在對(duì)評(píng)價(jià)方法在具體研究區(qū)域的實(shí)踐應(yīng)用的探索。在國(guó)內(nèi)漓江、遼河流域、袁河、嘉陵江、珠江流域、長(zhǎng)江[15-16,19,21-22,66-69]等多條河流開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)生物群落調(diào)查，涉及生物完整性指數(shù)(IBI)、RIVPACS預(yù)測(cè)模型、生境質(zhì)量指數(shù)(HQI)、對(duì)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)等多種評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用，探討了不同的方法對(duì)我國(guó)河流生態(tài)健康監(jiān)測(cè)的適用性。IBI方法的應(yīng)用研究中，有學(xué)者在東江[20]和遼河流域[68]建立了F-IBI和硅藻完整性指數(shù)(D-IBI)并開(kāi)展了適用性研究，表明IBI方法可以準(zhǔn)確測(cè)量河流狀態(tài)，是監(jiān)測(cè)河流狀態(tài)的有效的評(píng)價(jià)方法。雖然目前這些方法只在特定的研究區(qū)得到應(yīng)用和驗(yàn)證，但是仍然對(duì)相似類型河流的評(píng)價(jià)和河流的管理有重要的指導(dǎo)意義。除了IBI方法的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者探索了多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法在我國(guó)的適用性，研究涉及不同類型的河流和不同尺度的評(píng)價(jià)，采用的指標(biāo)綜合的方法也不盡相同[16，19，22，66-67，69]。雖然目前對(duì)綜合評(píng)價(jià)方法的案例應(yīng)用仍處于早期發(fā)展的探索階段，評(píng)價(jià)系統(tǒng)的有效性還需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，但初步的評(píng)價(jià)結(jié)果仍可以為指導(dǎo)后期河流生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)提供重要的建議。如有學(xué)者對(duì)河口區(qū)域水體進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究，表明長(zhǎng)江河口生態(tài)系統(tǒng)目前處在亞健康狀態(tài)，進(jìn)一步提出河流的修復(fù)需要進(jìn)行更多、更長(zhǎng)時(shí)間的人工干預(yù)[66]。有學(xué)者在城市水源地上游河流開(kāi)展了綜合評(píng)價(jià)的研究，研究探討了基于模糊概率法的多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法在河流評(píng)價(jià)中的優(yōu)點(diǎn)，為綜合評(píng)價(jià)方法的研究提供了一個(gè)嘗試性的方法[66]。也有學(xué)者利用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)[16，19]、灰色關(guān)聯(lián)度綜合評(píng)價(jià)[22]等不同的方法在遼河流域[22]、嘉陵江[19]、鄱陽(yáng)湖水系[69]等開(kāi)展了方法的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究，以上這些研究的目的都是探索不同的綜合方法在我國(guó)河流生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)中的準(zhǔn)確性和適用性，以及對(duì)于評(píng)估人類開(kāi)發(fā)活動(dòng)影響的效果?；谶@樣的目的，研究也發(fā)現(xiàn)綜合評(píng)價(jià)方法存在的一些問(wèn)題：綜合評(píng)價(jià)法的多指標(biāo)的選擇中，一些指標(biāo)對(duì)干擾的響應(yīng)的敏感性及其穩(wěn)定性尚需驗(yàn)證；由于河流不同區(qū)段水生生物群落結(jié)構(gòu)存在較大差異，難以采用同一套評(píng)價(jià)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)；參數(shù)的參照值篩選和確定是研究中的難點(diǎn)。評(píng)價(jià)方法的準(zhǔn)確性和適用范圍等問(wèn)題，在目前的研究中還沒(méi)有得到解決，仍然需要在后續(xù)的研究中通過(guò)更多的應(yīng)用研究數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)一步完善，但多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)仍是國(guó)內(nèi)外河流生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的發(fā)展趨勢(shì)。除了IBI和多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法的研究，有學(xué)者探討了預(yù)測(cè)模型評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用效果。在漓江流域[15]的案例研究表明，RIVPACS預(yù)測(cè)模型適用于我國(guó)的河流評(píng)價(jià)，但需要根據(jù)我國(guó)具體河流類型來(lái)建立特定的模型。對(duì)于國(guó)家范圍的評(píng)價(jià)，我國(guó)目前還無(wú)法避免預(yù)測(cè)模型在不同環(huán)境類型中應(yīng)用的缺陷。

在國(guó)家層面，也開(kāi)展了一些重要的項(xiàng)目研究。2009年中國(guó)水利部和環(huán)境保護(hù)部共同實(shí)施的中澳合作研究項(xiàng)目——中國(guó)河流健康與環(huán)境流量項(xiàng)目(2009—2012)[70]，目的是通過(guò)開(kāi)展河流監(jiān)測(cè)、環(huán)境流量需求評(píng)價(jià)以及政策響應(yīng)制定來(lái)改善國(guó)家對(duì)河流狀況的管理方法。項(xiàng)目開(kāi)展了對(duì)珠江(桂江流域)、黃河(小浪底下游區(qū)域)與遼河(太子河流域)3個(gè)流域的河流健康評(píng)估研究。這項(xiàng)研究的意義在于，在流域尺度開(kāi)展了評(píng)價(jià)研究，探索了適用于中國(guó)的河流健康指標(biāo)，分析了方法在我國(guó)的適用性，探討了我國(guó)開(kāi)展河流生態(tài)健康監(jiān)測(cè)的難點(diǎn)和重點(diǎn)方向[70-71]。

3 存在問(wèn)題

目前國(guó)內(nèi)的研究多利用水質(zhì)理化數(shù)據(jù)和部分生物數(shù)據(jù)評(píng)估河流的水質(zhì)狀況，缺乏從系統(tǒng)性和整體性角度進(jìn)行分析，為全國(guó)河流生態(tài)監(jiān)測(cè)的運(yùn)行和河流系統(tǒng)管理所提供的支撐也相對(duì)有限?，F(xiàn)有研究的評(píng)價(jià)體系主要存在以下幾方面問(wèn)題：①仍主要依賴水質(zhì)物理化學(xué)指標(biāo)結(jié)合單一生物類群來(lái)評(píng)價(jià)河流生態(tài)狀況，或單獨(dú)利用生物群落指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，指標(biāo)不夠全面。②生境和水質(zhì)指標(biāo)雖有監(jiān)測(cè)，但大多未形成評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要用于輔助分析。③在河流生態(tài)評(píng)價(jià)中利用水質(zhì)化學(xué)、生物、生境等多要素綜合評(píng)價(jià)的研究還很有限，仍停留在方法探索階段。④指標(biāo)評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建缺乏水質(zhì)理化要素、生物要素和生境要素間關(guān)聯(lián)性的深入分析，對(duì)于具有指示性的水質(zhì)理化和生境評(píng)價(jià)指標(biāo)尚不明確。⑤評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)多采用單次或短期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，缺少長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)研究的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)積累。⑥應(yīng)用研究多以借鑒國(guó)外現(xiàn)有評(píng)價(jià)體系為主，開(kāi)發(fā)建立新評(píng)價(jià)系統(tǒng)的研究還很少。這些指明了今后評(píng)價(jià)研究的努力方向和需要解決或完善的方面。

4 應(yīng)用前景與展望

隨著對(duì)我國(guó)河流生態(tài)質(zhì)量的關(guān)注不斷深入，從水生態(tài)系統(tǒng)完整性角度對(duì)河流狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)的優(yōu)勢(shì)和其必要性就充分顯示出來(lái)。水生態(tài)系統(tǒng)完整性評(píng)價(jià)法能有效地評(píng)價(jià)自然生態(tài)系統(tǒng)維持自然狀態(tài)和穩(wěn)定性的程度及變化趨勢(shì)，是資源管理和環(huán)境保護(hù)中一個(gè)重要的概念。目前我國(guó)面臨著河流污染和破壞日趨加重的局面，如何讓“河流休養(yǎng)生息”，如何保護(hù)河流生態(tài)質(zhì)量的良好狀態(tài)，如何讓受干擾的河流得到恢復(fù)，環(huán)境保護(hù)和治理的巨大需求為現(xiàn)階段我們的水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)提出了更高的要求。我國(guó)的河流監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)必將從單純的物理化學(xué)指標(biāo)監(jiān)測(cè)和限值達(dá)標(biāo)的評(píng)價(jià)體系，向基于保護(hù)河流水生態(tài)完整性為目標(biāo)的多要素多指標(biāo)的綜合監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系發(fā)展，這已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。為滿足環(huán)境管理的新需求，我國(guó)必須在現(xiàn)階段在全國(guó)范圍開(kāi)展基于生態(tài)系統(tǒng)完整性的綜合監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)研究。目前我國(guó)已引入河流生態(tài)完整性的理論，并開(kāi)展了一些案例應(yīng)用研究和探索性的方法研究，從中積累的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)都將成為有利的推動(dòng)力。

對(duì)我國(guó)河流生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)的發(fā)展提出以下幾點(diǎn)建議：生物類群選擇上，可以先開(kāi)展單生物類群(底棲動(dòng)物或藻類)的評(píng)價(jià)，逐步擴(kuò)展到多生物類群(底棲、藻類和魚(yú)類)。指標(biāo)選擇上，先選用一些適用性廣、容易獲得的指標(biāo)(如生物指數(shù)、多樣性指數(shù))，然后逐步構(gòu)建“一河一測(cè)”有針對(duì)性的指標(biāo)體系(如構(gòu)建各自的IBI指標(biāo))。相信隨著河流生態(tài)健康研究的深入和研究數(shù)據(jù)的積累，河流生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)的完善性和可靠性也會(huì)隨之提高，我國(guó)對(duì)河流環(huán)境的監(jiān)測(cè)和管理將進(jìn)入基于流域生態(tài)質(zhì)量和生態(tài)健康保護(hù)的新領(lǐng)域。

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