杜昀軒，姜霞，王雯雯，李佳璐，王書(shū)航

1．西南大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，重慶 400715

2．中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

環(huán)境治理工程對(duì)蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康的影響評(píng)估

杜昀軒1，2，姜霞2*，王雯雯2，李佳璐2，王書(shū)航2

1．西南大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，重慶 400715

2．中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

為揭示環(huán)境綜合整治工程對(duì)蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的影響，構(gòu)建了由理化指標(biāo)和生態(tài)指標(biāo)組成的水生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)估指標(biāo)體系，并采用熵權(quán)法確定了各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。結(jié)果表明，1992—2012年間，蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)為21．65～72．74，總體呈先下降后上升趨勢(shì)，尤其是2003年環(huán)境綜合整治工程實(shí)施后，健康等級(jí)由Ⅳ級(jí)“較差”上升到Ⅱ級(jí)“好”的狀態(tài);空間上呈西蠡湖優(yōu)于東蠡湖的分布趨勢(shì)，其中退漁還湖區(qū)(A區(qū))最好，接近Ⅰ級(jí)“很好”水平，而在工程措施實(shí)施較少的D區(qū)較差，仍處于Ⅲ級(jí)“中等”水平。該評(píng)價(jià)結(jié)果與蠡湖各分區(qū)的實(shí)際調(diào)查情況相符。評(píng)價(jià)方法可為其他類(lèi)似湖泊的水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估提供一定的參照。

蠡湖;生態(tài)健康綜合指數(shù);熵權(quán);水生態(tài)系統(tǒng);環(huán)境整治工程

生態(tài)系統(tǒng)健康的研究起源于20世紀(jì)70年代，此后在河流、湖泊和森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)等領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展［1|5］。一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)和功能的完整性、穩(wěn)定性、可持續(xù)性是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)健康的基本特征［6|9］。湖泊作為一種重要的生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型，同時(shí)具有諸多服務(wù)功能，是物質(zhì)循環(huán)的主要通道之一。近年來(lái)，在我國(guó)水體污染和富營(yíng)養(yǎng)化不斷發(fā)生的情況下，對(duì)湖泊水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評(píng)估顯得尤為重要。

蠡湖是太湖伸入無(wú)錫市的內(nèi)湖，長(zhǎng)期以來(lái)接納了工業(yè)化、城市化進(jìn)程所帶來(lái)的各種點(diǎn)、面源污染物，曾一度成為太湖流域污染最為嚴(yán)重的區(qū)域，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展［10］。2003年以來(lái)，從國(guó)家到地方政府，相繼開(kāi)展了多個(gè)生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程，力求使蠡湖的生態(tài)環(huán)境得到根本改善，蠡湖的水環(huán)境改善程度一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。但近年來(lái)的研究主要集中在水質(zhì)和富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)估方面［11|14］，對(duì)蠡湖的水生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)的研究涉及很少。筆者在對(duì)蠡湖水質(zhì)與生態(tài)環(huán)境進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)之上，結(jié)合收集和整理的歷史資料，通過(guò)構(gòu)建蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估體系，定量評(píng)估了近20年來(lái)蠡湖水環(huán)境的發(fā)展趨勢(shì)及其變化規(guī)律，以期為進(jìn)一步深入開(kāi)展蠡湖生態(tài)修復(fù)工作提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 概況

蠡湖位于太湖北部(120．22°E～120．29°E，31．48°N～31．55°N)，東西長(zhǎng)約6 km，南北寬0．3～1．8 km，面積約8．6 km2。經(jīng)梁溪河閘、五里湖閘與梅梁湖相通，通過(guò)曹王涇、長(zhǎng)廣溪等分別與京杭大運(yùn)河、貢湖相連接，湖周?chē)€有一些小河及斷頭浜，是一個(gè)既相對(duì)獨(dú)立又與太湖相通的水體。自20世紀(jì)90年代開(kāi)始，蠡湖水體中總氮、總磷濃度上升加劇，湖體及周邊入湖河流水質(zhì)迅速惡化至劣Ⅴ類(lèi)，呈重富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，成為太湖水環(huán)境惡化的重災(zāi)區(qū)［10］。為防止湖區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化程度進(jìn)一步加深，2003年以來(lái)對(duì)蠡湖實(shí)施了“重污染水體底泥環(huán)保疏浚與生態(tài)重建工程”，包括退漁還湖、環(huán)保疏浚、植被重建以及對(duì)周邊污染河道進(jìn)行閘控或封堵，使蠡湖水質(zhì)有了明顯改善［11］。為便于討論，研究以蠡堤、寶界橋和蠡湖大橋?yàn)檫吔鐚Ⅲ缓澐譃?個(gè)區(qū):A區(qū)，為退漁還湖區(qū)，原有大量魚(yú)塘，污染嚴(yán)重，采用干湖清淤的方式去除底泥;B區(qū)，為綜合整治前的“西蠡湖”，在B區(qū)的西北部開(kāi)展了環(huán)保疏浚，在兩邊沿岸開(kāi)展了水生植被重建工程;C區(qū)，以寶界橋和蠡湖大橋?yàn)榻纾瑢?shí)施了沿岸整治工程，并建有長(zhǎng)廣溪濕地;D區(qū)，為蠡湖“東出口區(qū)”，沿岸居民區(qū)較多(圖1)。

圖1 蠡湖已開(kāi)展工程及采樣點(diǎn)位置Fig．1 The location of completed governance project and sampling sites in Lihu Lake

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

2012年4月在蠡湖湖體共設(shè)置43個(gè)采樣點(diǎn)，對(duì)水質(zhì)和水生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。選取其中的26個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)水質(zhì)、浮游藻類(lèi)、浮游動(dòng)物和底棲生物同步進(jìn)行水生態(tài)系統(tǒng)健康空間對(duì)比分析。水體測(cè)定項(xiàng)目包括溶解氧(DO)濃度、總氮(TN)濃度、總磷(TP)濃度、葉綠素a(Chl．a(chǎn))濃度、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、生化需氧量(BOD5)、透明度(SD)、總懸浮物(TSS)濃度;水生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查包括浮游植物、浮游動(dòng)物和底棲生物。

水體中DO濃度、TN濃度、TP濃度、CODMn、BOD5、SD、TSS濃度和Chl．a(chǎn)濃度的歷史數(shù)據(jù)參考1992—2004年［15|17］、2005年［18|19］和 2006—2010年［11|12，20|22］的資料;2011年開(kāi)始對(duì)水體進(jìn)行季度調(diào)查。

通過(guò)TN濃度、TP濃度、CODMn、Chl．a(chǎn)濃度和SD計(jì)算綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI)［22］。

2 評(píng)估方法體系構(gòu)建

2.1 評(píng)估方法選擇

湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康的評(píng)估方法主要有指示物種法和指標(biāo)體系法［23|24］:1)指示物種法評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)健康主要是依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵種、特有種、指示物種、瀕危物種和環(huán)境敏感物種等的數(shù)量、生物量、生產(chǎn)力、結(jié)構(gòu)指標(biāo)、功能指標(biāo)及一些生理生態(tài)指標(biāo)來(lái)描述生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。該法成本低、方法簡(jiǎn)單、結(jié)論明確，應(yīng)用廣泛，但不宜單獨(dú)使用;因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)非常復(fù)雜，僅依靠某一類(lèi)敏感物種表示系統(tǒng)變化不可能展現(xiàn)出清楚的因果關(guān)系。2)指標(biāo)體系法是目前比較常用的生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估方法，通過(guò)建立綜合健康指數(shù)體系，對(duì)系統(tǒng)的生態(tài)健康狀態(tài)進(jìn)行定量的評(píng)價(jià)與比較。該方法的基本原理簡(jiǎn)單，計(jì)算簡(jiǎn)便，結(jié)果可靠、直觀，切實(shí)反映出被評(píng)估對(duì)象的生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)。但應(yīng)注意，目前還缺乏公認(rèn)的指標(biāo)體系，還有待于進(jìn)一步完善。

借鑒其他湖泊的研究成果［25|26］，同時(shí)結(jié)合蠡湖自身的特點(diǎn)，建立由物理化學(xué)指標(biāo)、生態(tài)指標(biāo)2個(gè)二級(jí)指標(biāo)體系組成的綜合評(píng)估指標(biāo)體系，同時(shí)基于熵權(quán)法得出各指標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)(ecosystem health comprehensive index，EHCI)。

2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建

湖泊水生態(tài)系統(tǒng)健康的評(píng)估指標(biāo)主要包括湖內(nèi)環(huán)境要素狀態(tài)指標(biāo)和湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及整體系統(tǒng)特性的生態(tài)指標(biāo)。依據(jù)目的性、綜合性、主導(dǎo)因子及可操作性4項(xiàng)原則，選擇能反映蠡湖生態(tài)變化趨勢(shì)、涵蓋全面且無(wú)重復(fù)、有主導(dǎo)性、可搜集和可統(tǒng)計(jì)的指標(biāo)。構(gòu)建的水生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)估指標(biāo)體系主要包括TN濃度、TP濃度、CODMn、BOD5、DO濃度、SD和TSS濃度7項(xiàng)理化指標(biāo);浮游植物Chl．a(chǎn)濃度、浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)、底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)3項(xiàng)生態(tài)指標(biāo)。由于時(shí)間序列的浮游動(dòng)物和底棲生物數(shù)據(jù)較少，在評(píng)估蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康年際變化時(shí)生態(tài)指標(biāo)僅考慮浮游植物Chl．a(chǎn)濃度。

2.3 參照標(biāo)準(zhǔn)的確定

生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估是建立在與參照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比的基礎(chǔ)之上，用來(lái)參照或比較的標(biāo)準(zhǔn)可以采用國(guó)家環(huán)境保護(hù)部已制定的一系列環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，也可以查詢國(guó)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或查詢公認(rèn)的閾值，或采用生態(tài)系統(tǒng)所在地域的平均本底值。該研究中10項(xiàng)指標(biāo)因子的參照標(biāo)準(zhǔn)值及確定依據(jù)見(jiàn)表1。其中，SD和TSS濃度呈冪函數(shù)關(guān)系，擬合方程為 y= 220．61x－0．545。式中，y為 SD，cm;x為 TSS濃度，mg/L。當(dāng)y=80 cm時(shí)，x=6．8 mg/L。

表1 蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)參照標(biāo)準(zhǔn)及其依據(jù)Table 1 The standard values for EHIC indexes and their reference sources

2.4 評(píng)估步驟與流程

2.4.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

環(huán)境與生態(tài)的質(zhì)量－效應(yīng)變化符合Weber－Fishna定律，即當(dāng)環(huán)境與生態(tài)質(zhì)量指標(biāo)成等比變化時(shí)，環(huán)境與生態(tài)效應(yīng)成等差變化［32］。根據(jù)該定律，可以進(jìn)行指標(biāo)無(wú)量綱化:

式中，rij為指標(biāo)的無(wú)量綱化值，此處需滿足0≤rij≤1，大于1的按1取值;xij為i指標(biāo)在采樣點(diǎn)j的實(shí)測(cè)值;sij為指標(biāo)因子的參考標(biāo)準(zhǔn)。其中，正向型指標(biāo)包括DO濃度、SD、浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)和底棲生物多樣性指數(shù);負(fù)向型指標(biāo)包括 TN濃度、TP濃度、CODMn、BOD5、TSS濃度和Chl．a(chǎn)濃度。

2.4.2 評(píng)估指標(biāo)權(quán)重的確定

權(quán)重的確定方法主要有主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法［7，25］。主觀賦權(quán)法最常見(jiàn)的是專(zhuān)家打分法，而客觀賦權(quán)法是由評(píng)估指標(biāo)值構(gòu)成的判斷矩陣來(lái)確定指標(biāo)權(quán)重，最常用的是熵權(quán)法。該研究中的權(quán)重系數(shù)由熵權(quán)法確定。

1)構(gòu)建n個(gè)樣本m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的判斷矩陣:

2)將數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，得到新的判斷矩陣:

3)根據(jù)熵的定義，n個(gè)樣本m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，可確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵(Hi):

式中，0≤Hi≤1。為使 ln fij有意義，假定 fij=0，fijln fij=0，i=1，2，…，m;j=1，2，…，n。

4)評(píng)估指標(biāo)熵權(quán)(Wi)的計(jì)算公式:

式中，滿足∑mi=1Wi=1。

5)各指標(biāo)的無(wú)量綱化值和指標(biāo)熵權(quán)確定后，即可求得EHCI:

2.5 水生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)分級(jí)

參照其他湖泊類(lèi)似生態(tài)系統(tǒng)的健康評(píng)估分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［25|26］，設(shè)置蠡湖 EHCI分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。共分5個(gè)等級(jí)，數(shù)值越大代表健康狀態(tài)越好(表2)。

表2 EHCI分級(jí)Table 2 The classification of EHCI

3 評(píng)估結(jié)果

3.1 蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康年際變化

1992—2012年，蠡湖EHCI為21．65～72．74，整體上呈先下降后上升之后平穩(wěn)的趨勢(shì)(圖2)。

圖2 蠡湖EHCI年際變化Fig．2 Interannual variability of EHCI in Lihu Lake

在1992—2012年的21年間，蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康水平大致經(jīng)歷了3個(gè)階段。第1階段為1992—2003年，蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康級(jí)別由Ⅲ類(lèi)“中等”快速惡化到Ⅳ類(lèi)“較差”級(jí)別，尤其是2000—2002年，EHCI的平均值僅為22．75，已接近Ⅴ級(jí)“很差”的水平。相關(guān)監(jiān)測(cè)資料［10］也表明，2001年蠡湖水體為劣Ⅴ類(lèi)水平，處于重度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，其中CODMn、TN濃度、TP濃度和Chl．a(chǎn)濃度年均值分別為7．8、6．38、0．203和81 mg/m3，分別為大太湖的1．39、1．93、2．44和2．61倍。第2階段為2004—2009年，是蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況快速提高的階段，EHCI上升到Ⅲ級(jí)“中等”水平，尤其是2007年后，蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康都處于“中等”以上，并有逐年提高的趨勢(shì)。第3階段為2010—2012年，蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康水平達(dá)到Ⅱ級(jí)“好”狀態(tài)，說(shuō)明蠡湖的水污染治理取得明顯的階段性成果，2012年蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康水平較20世紀(jì)90年代提高了2個(gè)等級(jí)，其主要?dú)w因于已在蠡湖開(kāi)展的各項(xiàng)水環(huán)境綜合整治措施，這些措施在很大程度上改善了蠡湖的水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。

20世紀(jì)90年代，蠡湖水生植物幾乎絕跡，生態(tài)系統(tǒng)由“草型清水穩(wěn)態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸逍蜐崴€(wěn)態(tài)”，水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，因此水生態(tài)系統(tǒng)健康水平較差，該階段的EHCI也基本處于Ⅳ級(jí)“較差”階段(圖2)。2003年以來(lái)，中央和地方政府聯(lián)合對(duì)蠡湖實(shí)施了“重污染水體底泥環(huán)保疏浚與生態(tài)重建工程”，EHCI有所提高，尤其從2007年開(kāi)始，對(duì)蠡湖與梅梁湖及周邊的一些出/入湖河流實(shí)施閘控，保持蠡湖常年高水位，防止周邊污水流入、滲入，使蠡湖水質(zhì)改善的效果得以持續(xù)維持［11］。而該階段蠡湖EHCI也由Ⅳ級(jí)“較差”上升到Ⅲ級(jí)“中等”類(lèi)別，說(shuō)明控源、截污并配合局部的生態(tài)修復(fù)工程是水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的關(guān)鍵。隨著蠡湖水質(zhì)的逐步改善，2010年開(kāi)始，蠡湖水深小于1 m的淺水區(qū)域開(kāi)始有小面積的沉水植物生長(zhǎng)，水生態(tài)系統(tǒng)健康提高速度較快，到2012年達(dá)到Ⅱ級(jí)“好”狀態(tài)。調(diào)查表明，2012年西蠡湖的退漁還湖區(qū)(A區(qū))已經(jīng)達(dá)到Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但蠡湖總體仍處于Ⅳ類(lèi)水平［13|14］，與研究結(jié)果中蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康水平處于Ⅱ級(jí)“好”狀態(tài)但仍與Ⅰ級(jí)“很好”狀態(tài)有一定差距相呼應(yīng)。

3.2 蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康空間分布特征

2012年4月，蠡湖EHCI為41．72～89．51，平均為67．49，整體處于Ⅱ級(jí)“好”的狀態(tài)，在空間上整體呈西蠡湖優(yōu)于東蠡湖，蠡湖東出口狀況最差的分布趨勢(shì)(圖3)。

圖3 蠡湖EHCI空間分布Fig．3 Spatial distribution variability of EHCI in Lihu Lake

從分區(qū)來(lái)看，蠡湖A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)EHCI的平均值分別為78．69、68．72、65．50和58．23。西蠡湖的退漁還湖區(qū)(A區(qū))整體較好，部分點(diǎn)位的EHCI已經(jīng)超過(guò)80，水生態(tài)系統(tǒng)健康總體呈Ⅰ級(jí)“很好”的狀態(tài);B區(qū)和C區(qū)整體上都處于Ⅱ級(jí)“好”的水平，但在入湖河口處EHCI幾乎都在60以下，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注?？梢钥闯?，D區(qū)是蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康最差的區(qū)域，部分點(diǎn)位的EHCI位于Ⅲ級(jí)數(shù)值的下限，是下一步治理的重點(diǎn)區(qū)域。

東蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況較西蠡湖差的原因，可能是東蠡湖的C區(qū)和D區(qū)周邊住宅區(qū)和生活區(qū)多，尤其是在蠡湖東出口區(qū)域，環(huán)湖住宅區(qū)密布，許多住宅區(qū)甚至臨湖而建，其居民生活直接影響蠡湖水質(zhì)及水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。在A區(qū)和B區(qū)，已開(kāi)展的底泥環(huán)保疏浚工程、退漁還湖工程及水生植被修復(fù)工程在很大程度上清除了蠡湖氮磷污染負(fù)荷，有效地減少了內(nèi)源釋放，同時(shí)，水生植被也在一定程度上得到了恢復(fù)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，蠡湖退漁還湖區(qū)(A區(qū))經(jīng)過(guò)綜合治理后，已出現(xiàn)了相當(dāng)面積的沉水植物，另外在東蠡湖北部已開(kāi)展的生態(tài)修復(fù)工程區(qū)內(nèi)(退漁還湖的渤公島附近區(qū)域)，以及西蠡湖南部長(zhǎng)廣溪濕地內(nèi)已經(jīng)建立起了水生植物較為完整的生態(tài)系統(tǒng)。水生植物對(duì)水體起著過(guò)濾、凈化、消浪和抑制底泥上浮的作用，在很大程度上改善了蠡湖的水質(zhì)和水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，因此，A區(qū)和B區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況相對(duì)好于C區(qū)和D區(qū)。

4 討論

生態(tài)系統(tǒng)健康是指一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)所具有的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，即在時(shí)間上具有維持其組織結(jié)構(gòu)、自我調(diào)節(jié)和對(duì)脅迫恢復(fù)的能力。Costanza認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)健康具體涵蓋6個(gè)方面，包括自我平衡、沒(méi)有病征、多樣性、有恢復(fù)力、有活力和能夠保持系統(tǒng)組分間的平衡［33］。近年來(lái)，水體污染和富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的嚴(yán)重退化是我國(guó)湖泊生態(tài)系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題，隨著不斷認(rèn)識(shí)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要性，人們開(kāi)始采取各種手段來(lái)保護(hù)環(huán)境及修復(fù)已經(jīng)破壞的生態(tài)環(huán)境，力求使經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與自然環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的健康現(xiàn)狀及其動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行有效評(píng)估顯得極其重要。

目前，對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估的研究主要集中在指標(biāo)體系的構(gòu)建和評(píng)估指標(biāo)權(quán)重的確定方面［2，4，7］。評(píng)估指標(biāo)的選擇是準(zhǔn)確反映生態(tài)系統(tǒng)健康狀況和進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估的關(guān)鍵。一般來(lái)說(shuō)，指標(biāo)體系應(yīng)能完整準(zhǔn)確地反映生態(tài)系統(tǒng)健康狀況;同時(shí)能對(duì)各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)的理化及生態(tài)狀況和人類(lèi)脅迫進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以尋求生態(tài)系統(tǒng)健康衰退的原因;并可定期為政府決策，科研及公眾要求等提供生態(tài)系統(tǒng)健康現(xiàn)狀、變化及趨勢(shì)的統(tǒng)計(jì)總結(jié)。在研究中，主要考慮數(shù)據(jù)的可得性和連續(xù)性，對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)健康的年際變化評(píng)估選取了7個(gè)理化指標(biāo)和1個(gè)生態(tài)指標(biāo);對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估的空間分布選取了7個(gè)理化指標(biāo)和3個(gè)生態(tài)指標(biāo)，可較為全面地反映蠡湖的水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。

在湖泊水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估中，權(quán)重的確定是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，其反映了各評(píng)估指標(biāo)在綜合評(píng)估過(guò)程中所占的地位或所起的作用，直接影響評(píng)估的結(jié)果。該研究中評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)由熵值法確定。在水生態(tài)系統(tǒng)健康年際變化評(píng)估中，TN濃度的權(quán)重最大，為0．42;其次是Chl．a(chǎn)濃度和TP濃度，分別為0．25和0．16;三者的權(quán)重之和超過(guò)0．8。說(shuō)明蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康年際變化評(píng)估中，TN濃度、Chl．a(chǎn)濃度和TP濃度是起決定性作用的3個(gè)因素，同時(shí)，EHCI與TLI呈極顯著相關(guān)(圖4)，也說(shuō)明了蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)的主要問(wèn)題為富營(yíng)養(yǎng)化。

圖4 蠡湖年際EHCI與TLI相關(guān)分析Fig．4 Correlation analysis between interannual EHCIand TLI in Lihu Lake

在水生態(tài)系統(tǒng)健康空間變化評(píng)估中，Chl．a(chǎn)濃度的權(quán)重最大，為0．30;其次是底棲生物多樣性指數(shù)和TSS濃度，二者都為0．18;而在年際變化中占很大比重的TN濃度和TP濃度僅為0．05和0．09。說(shuō)明Chl．a(chǎn)濃度、底棲生物和TSS濃度是影響蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康空間差異的關(guān)鍵因子，而水體中氮磷已經(jīng)不是影響蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康空間分布的關(guān)鍵因子，從而進(jìn)一步說(shuō)明蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)階段的主要問(wèn)題是水生態(tài)問(wèn)題。

作為太湖伸入無(wú)錫市的內(nèi)湖，從20世紀(jì)80年代末開(kāi)始，蠡湖生態(tài)環(huán)境趨于惡化，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。2003年以來(lái)，通過(guò)控源、截污和生態(tài)修復(fù)，蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康等級(jí)由Ⅳ級(jí)“較差”上升到Ⅱ級(jí)“好”，并且在局部區(qū)域已經(jīng)達(dá)到Ⅰ級(jí)“很好”，但在東蠡湖，尤其是東出口區(qū)域的EHCI依然很低，局部區(qū)域仍然處于Ⅲ級(jí)的下限。計(jì)算結(jié)果與蠡湖各分區(qū)的實(shí)際調(diào)查情況相符，即西蠡湖的退漁還湖區(qū)(A區(qū))最好，蠡湖的東出口(D區(qū))最差［13|14］。

5 結(jié)論

(1)構(gòu)建了由理化指標(biāo)和生態(tài)指標(biāo)2個(gè)二級(jí)指標(biāo)體系組成的綜合評(píng)估指標(biāo)體系，同時(shí)基于熵權(quán)法得到各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，評(píng)估了蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康的年際變化趨勢(shì)和空間分布差異。

(2)1992—2012年，蠡湖 EHCI為 21．65～72．74，大致分為3個(gè)階段，總體呈先下降后上升趨勢(shì)，尤其是2003年環(huán)境綜合整治以后，健康等級(jí)由Ⅳ級(jí)“較差”上升到Ⅱ級(jí)“好”。

(3)蠡湖 EHCI空間差異較大，為 41．72～89．51，平均為67．49，呈西蠡湖優(yōu)于東蠡湖，且在蠡湖東出口狀況最差的分布趨勢(shì)。

(4)TN濃度、Chl．a(chǎn)濃度和TP濃度是影響蠡湖水生態(tài)系統(tǒng)健康年際變化的決定因素，而影響水生態(tài)系統(tǒng)健康空間變化的主要因素為Chl．a(chǎn)濃度、TSS濃度和底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)。

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Influence Assessment of Environmental Governance Project on Aquatic Ecosystem Health of Lihu Lake

DU Yun|xuan1，2，JIANG Xia2，WANGWen|wen2，LI Jia|lu2，WANG Shu|hang2
1．College of Economics and Management，Southwest University，Chongqing 400715，China
2．State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment，Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China

To reveal the influence of the environmental governance project on aquatic ecosystem health of Lihu Lake，an aquatic ecosystem health comprehensive index(EHCI)system was developed by physicochemical indexes and ecological indexes，and weight coefficient of each index was established based on entropy weightmethod．The results showed that the aquatic EHCIwas between 21．65 and 72．74 during 1992－2012，which mainly decreased first and then rose remarkably．The health level increased from gradeⅣ“poor”in 2003 to gradeⅡ“good”in 2012 after the implementation of environmental governance project since 2003．Spatially，the aquatic ecological health level in West Lihu Lake was better than that in East Lihu Lake，especially in the returning fishery to lake area(Area A)，which was close to gradeⅠ“very good”．However，due to lessmanagement engineering，Area D wasworse and was still in gradeⅢ“medium”．The evaluation results conformed to the actual survey results for aquatic ecosystem in each area of Lihu Lake．The method can provide reference for aquatic ecological health evaluation of other similar lakes．

Lihu Lake;ecosystem health comprehensive index(EHCI);entropy weight;aquatic ecosystem; environmental governance project

X524

A

10．3969/j．issn．1674－991X．2014．03．032

1674－991X(2014)03－0192－07

2013－10－22

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2012ZX07101－013)

杜昀軒(1992—)，女，主要從事湖泊水環(huán)境評(píng)估方面的研究，772121834@qq．com

*責(zé)任作者:姜霞(1974—)，女，研究員，博士，長(zhǎng)期從事湖泊水環(huán)境方面的研究，jiangxia@craes．org．cn