盛 蕭,毛建忠,曹 然,黎征武,王旭濤,鄧培雁

(1.華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院,廣東 廣州 510006;2.云南省水文水資源局,云南 昆明 650106; 3.珠江流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,廣東 廣州 510611)

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基于5種大型底棲動(dòng)物評(píng)價(jià)指數(shù)的河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)

盛 蕭1,毛建忠2,曹 然1,黎征武1,王旭濤3,鄧培雁1

(1.華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院,廣東 廣州 510006;2.云南省水文水資源局,云南 昆明 650106; 3.珠江流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,廣東 廣州 510611)

大型底棲動(dòng)物;生物評(píng)價(jià)指數(shù);河流生態(tài)健康評(píng)價(jià);東江

河流作為環(huán)境介質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的載體,為水生生物提供棲息場(chǎng)所[1]。當(dāng)河流受到干擾時(shí),會(huì)使河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化,最終使河流健康受損。藻類、浮游動(dòng)物、魚類及大型底棲動(dòng)物等最常被用來(lái)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)河流健康狀況[2]。大型底棲動(dòng)物因種類繁多、分布廣泛、易于辨認(rèn)、能綜合反映物理、化學(xué)、生物等多種生態(tài)脅迫對(duì)水環(huán)境的累積效應(yīng)等特點(diǎn)[3],在河流健康評(píng)估中廣泛應(yīng)用,并取得了良好的效果。

水質(zhì)生物學(xué)評(píng)價(jià)是指通過(guò)對(duì)水體中水生生物的調(diào)查或直接檢測(cè)來(lái)評(píng)價(jià)水體的生物學(xué)質(zhì)量[4]。德國(guó)科學(xué)家Kolkwitz于1902年首次提出并應(yīng)用生物評(píng)價(jià)指示河流有機(jī)污染后,許多學(xué)者逐漸認(rèn)識(shí)到生物評(píng)價(jià)在水質(zhì)的評(píng)價(jià)與管理中的不可替代性,并開始進(jìn)行大量的研究[5]。其中,基于大型底棲動(dòng)物評(píng)價(jià)指數(shù)的發(fā)展較為迅速,應(yīng)用較多,這些指數(shù)主要包括:①單一生物指數(shù)[6],依據(jù)指示物種存在的數(shù)量來(lái)定性判斷,如Goodnight-Whitley指數(shù)、Chandler計(jì)分系統(tǒng)、family biotic index(FBI)指數(shù)等;②生物多樣性指數(shù)[7],通過(guò)定量采樣,運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法來(lái)建立,如Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Margalef多樣性指數(shù)等;③生物完整性指數(shù)[8],又稱多度量生物指數(shù),由Karr[8]于1981年提出,通過(guò)多種生物指數(shù)綜合反映水體的生物學(xué)狀況,從而評(píng)估河流水質(zhì)。

Goodnight指數(shù)是最早的基于大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物的指數(shù),Wright等于1933年通過(guò)計(jì)算寡毛類的密度來(lái)反映水體污染程度,并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了Goodnight指數(shù)和Goodnight-Whitley修正指數(shù)(GBI指數(shù))[5]。average score per taxon(ASPT)指數(shù)是在biological monitoring working party(BMWP)指數(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái),考慮到不同類群的耐污值可能會(huì)受總物種數(shù)的影響,Armitage等[9]提出了ASPT指數(shù),以降低總類群中出現(xiàn)的偶見種對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響,該指數(shù)在應(yīng)用過(guò)程中僅要求將底棲動(dòng)物鑒定到科,既減少了工作量,又減少了鑒定錯(cuò)誤所帶來(lái)的誤差。FBI指數(shù)由美國(guó)學(xué)者Hilsenhoff[10]于1988年提出,為降低物種鑒定的難度和節(jié)省時(shí)間,實(shí)現(xiàn)河流健康的快速評(píng)價(jià),他在其所建立的Hilsenhoff biological index(HBI)指數(shù)的基礎(chǔ)上,提出了FBI指數(shù),有效地推動(dòng)了biological index(BI)指數(shù)在美國(guó)的廣泛應(yīng)用。

生物多樣性指數(shù)是目前常用作水質(zhì)生物學(xué)評(píng)價(jià)的一種指數(shù),主要是通過(guò)群落中各物種的組成狀況來(lái)反映水體污染對(duì)群落造成的影響,從而劃分水質(zhì)級(jí)別[11],由于其在評(píng)價(jià)過(guò)程中存在的局限性,一般不單獨(dú)用作水質(zhì)評(píng)價(jià)。主要包括Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Simpson多樣性指數(shù)、Pielous均勻度指數(shù)和Margalef豐富度指數(shù)4種指數(shù),而在國(guó)際上使用較多的是Shannon-Wiener多樣性指數(shù)。

benthic index of biotic integrity(B-IBI)指數(shù)[12]是在一系列參數(shù)中選擇能夠反映水環(huán)境中大型底棲動(dòng)物的種類組成、營(yíng)養(yǎng)關(guān)系、豐度和生長(zhǎng)狀況的生物參數(shù),相對(duì)于BI指數(shù),能夠傳達(dá)較多的河流生態(tài)完整性的信息。該方法在國(guó)外已得到較為廣泛的應(yīng)用。在國(guó)內(nèi),楊蓮芳等[13]于1992年首次將B-IBI指數(shù)引進(jìn),隨后,王備新等[14-15]應(yīng)用B-IBI指數(shù)分別評(píng)價(jià)了安徽黃山溪流和香溪河的河流健康狀況。

東江是珠江的3大水系之一,水資源豐富,是廣東省諸多城市的主要生產(chǎn)和生活水源,同時(shí)擔(dān)負(fù)著香港地區(qū)的用水供需任務(wù)。然而近年來(lái),隨著東江流域周邊城市的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,各種工業(yè)在東江沿岸相繼落戶,對(duì)東江的水環(huán)境造成巨大威脅[16]。因此,本研究選用不同類型的大型底棲動(dòng)物評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)東江進(jìn)行評(píng)價(jià),并進(jìn)行對(duì)比,根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果綜合分析不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)在東江河流生態(tài)健康評(píng)估中的適用性,以期為東江流域綜合管理策略的制定與實(shí)踐提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域概況及采樣點(diǎn)分布

東江發(fā)源于江西省尋烏縣,向西南流入廣東境內(nèi),經(jīng)龍川、惠州、東莞等縣市流入珠江,在獅子洋出虎門入海，干流全長(zhǎng)562 km,流域面積達(dá)35 340 km2。東江流域?qū)僦心蟻啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,多年平均氣溫為20.4°C,多年平均降雨量1 750 mm[17]。全流域共設(shè)置24個(gè)采樣點(diǎn),包括干流及其所有一級(jí)支流,采樣點(diǎn)分布見圖1。

干流樣點(diǎn):1—南農(nóng)村,2—車田水,6—柏埔河,17—寶華寺,20—潼湖農(nóng)場(chǎng)。支流樣點(diǎn):魚潭江 3—三多村;浰江 4—林寨鎮(zhèn),5—東水鎮(zhèn);康禾河 7—若壩大橋;秋香江 8—瓦溪鎮(zhèn),9—鳳安鎮(zhèn);石壩河 10—石壩橋;公莊河 15—公莊鎮(zhèn);赤水河 16—柏塘鎮(zhèn);新豐江 14—新豐縣福水陂;增江 11—正果大橋,12—黃竹瀝村,13—隔水橋,22—雁塔大橋,24—廟潭大橋;淡水河 18—三和鎮(zhèn);石馬河 19—東莞雍景花園;沙河 21—龍華橋;西福河 23—神崗橋(I)圖1 東江采樣點(diǎn)分布示意圖

1.2 樣品的采集、處理與分析

采樣安排在枯水期,分多組,于3日內(nèi)完成采樣。利用直徑30 cm、孔徑500 μm的尼龍紗D形網(wǎng)采集大型底棲動(dòng)物樣品。每個(gè)采樣點(diǎn)在100 m長(zhǎng)的范圍內(nèi)(水深小于1.5 m),采集長(zhǎng)度為3～10 m,面積為0.9～3.0 m2。每個(gè)樣點(diǎn)采集3個(gè)平行樣,以減少誤差。將D形網(wǎng)所采底泥倒入水桶,用水柔和攪動(dòng)桶內(nèi)底質(zhì),用孔徑為300 μm的篩網(wǎng)過(guò)濾,重復(fù)多次,直至目測(cè)無(wú)大型底棲動(dòng)物漂浮,再將底質(zhì)倒入白瓷盤中進(jìn)行仔細(xì)挑揀。隨后裝入廣口瓶中,用70%乙醇固定保存,帶回實(shí)驗(yàn)室作進(jìn)一步分揀。在體視顯微鏡下鑒定、分類,將每個(gè)樣點(diǎn)采集的大型底棲動(dòng)物按不同種類準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)個(gè)體數(shù)[18]。種類鑒定大部分至科或?qū)?少數(shù)鑒定到種[19]。

1.3 水樣采集與理化指標(biāo)測(cè)定

1.4 評(píng)價(jià)方法

本文選用了大型底棲動(dòng)物單一生物指數(shù)中的GBI、ASPT和FBI指數(shù),生物多樣性指數(shù)Shannon-Wiener指數(shù),生物完整性指數(shù)B-IBI指數(shù)來(lái)比較不同指數(shù)對(duì)東江健康評(píng)估的區(qū)別。GBI、ASPT、FBI和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)計(jì)算方法[21]如下:

(1)

(2)

(3)

(4)

式中:IGBI為GBI指數(shù)值;IASTP為ASTP指數(shù)值;IFBI為FBI指數(shù)值;H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)值；N為樣品中大型底棲動(dòng)物個(gè)體總數(shù);Noil為樣品中寡毛類個(gè)體總數(shù);ti是每個(gè)類群的敏感值;n為總的科級(jí)分類單元數(shù);gi是大型底棲動(dòng)物第i個(gè)科級(jí)分類單元的個(gè)體數(shù);mi是科級(jí)分類單元i的耐污值;Ni為第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù);S為總種類數(shù)。

該區(qū)域B-IBI指數(shù)值(IB-IBI)的計(jì)算參見相關(guān)研究[22]。其中,參照點(diǎn)和受損點(diǎn)主要根據(jù)水質(zhì)等級(jí)、底質(zhì)類型、棲境復(fù)雜性、土地利用狀況等來(lái)確定,候選參數(shù)主要是依據(jù)東江采樣的實(shí)際情況選取了30個(gè)分屬4種類型(包括群落結(jié)構(gòu)與功能、功能攝食類群、干擾耐受和棲境)的生物參數(shù)。然后通過(guò)分布范圍檢驗(yàn)、敏感性分析及相關(guān)性分析對(duì)參數(shù)進(jìn)行逐步篩選,最終選取了6個(gè)參數(shù)(包括總分類單元、EPT分類單元、EPT相對(duì)豐度、前3位優(yōu)勢(shì)分類單元相對(duì)豐度、刮食者相對(duì)豐度和集食者相對(duì)豐度)組成B-IBI指數(shù)。5種類型的大型底棲動(dòng)物生物評(píng)價(jià)指數(shù)健康等級(jí)的最終劃分標(biāo)準(zhǔn)[23]見表2。

表2 生物評(píng)價(jià)指數(shù)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

大型底棲動(dòng)物的數(shù)據(jù)處理利用軟件EXCEL2010進(jìn)行,不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)的正態(tài)分布檢驗(yàn)、相關(guān)性分析及與環(huán)境因子間的線性回歸分析均利用軟件SPSS 19.0完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)東江的水質(zhì)評(píng)估

利用5種生物評(píng)價(jià)指數(shù)綜合分析東江水質(zhì)狀況,評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。結(jié)果表明,對(duì)于24個(gè)樣點(diǎn)中的具體樣點(diǎn),根據(jù)不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)所評(píng)價(jià)出的水質(zhì)等級(jí)不完全相同。其中,部分樣點(diǎn),5種生物指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果相近,如干流中的樣點(diǎn)6、支流中的樣點(diǎn)9等;然而有不少樣點(diǎn),5種指數(shù)的評(píng)價(jià)等級(jí)相差甚遠(yuǎn),以支流中的樣點(diǎn)15為例,FBI和B-IBI指數(shù)都將其評(píng)為水質(zhì)“較差”,而GBI、ASPT和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)則分別將其評(píng)價(jià)為“健康”、“極差”和“一般”,由此可見,僅依靠單一的生物評(píng)價(jià)指數(shù),難以準(zhǔn)確地表征和反映東江流域內(nèi)具體監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的健康狀況。

綜合5種指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果,從整體上來(lái)看,在東江流域,干流水質(zhì)上游相比下游較好,上游樣點(diǎn)除樣點(diǎn)2(車田水)的ASPT指數(shù)和B-IBI指數(shù)評(píng)價(jià)為水質(zhì)“較差”外,其余樣點(diǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果都好于“一般”等級(jí),調(diào)查顯示,樣點(diǎn)2周邊的人類活動(dòng)較強(qiáng),這可能是造成其水質(zhì)差的一個(gè)因素。支流中,水質(zhì)相對(duì)較好的為魚潭江、浰江、康禾河、秋香江、增江上游河段;水質(zhì)一般的為新豐江、增江中游段、西福河;而水質(zhì)較差為沙河、公莊河;水質(zhì)極差即受到嚴(yán)重污染的為淡水河、石馬河、增江下游河段。總體而言,東江流域上游河段的水質(zhì)優(yōu)于下游,河流水質(zhì)整體處于中等狀態(tài)。

表3 不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)東江水質(zhì)的評(píng)價(jià)結(jié)果

圖2 不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)結(jié)果分布

圖2為東江流域不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)結(jié)果分布情況,由圖2可見,5種生物評(píng)價(jià)指數(shù)的健康評(píng)價(jià)等級(jí)在總體上存在較大差異。利用GBI指數(shù)評(píng)價(jià)河流健康等級(jí)的結(jié)果相對(duì)偏高,全流域中達(dá)到“健康”的樣點(diǎn)數(shù)占總樣點(diǎn)數(shù)的54.2%,其次為“一般”,占16.7%;ASPT指數(shù)評(píng)價(jià)的“健康”樣點(diǎn)占總樣點(diǎn)數(shù)的33.3%,其次為“極差”,占29.2%,ASPT指數(shù)表現(xiàn)的趨勢(shì)與GBI指數(shù)較為相似,唯一的區(qū)別是,ASPT指數(shù)在最后表現(xiàn)為上升,GBI指數(shù)則呈現(xiàn)下降;FBI指數(shù)和B-IBI指數(shù)的曲線趨勢(shì)則表現(xiàn)極其相似,均呈現(xiàn)為先下降,后上升,再下降的趨勢(shì),達(dá)到“一般”和“較差”的樣點(diǎn)數(shù)均占總樣點(diǎn)數(shù)的29.2%,其次為“健康”,分別占20.8%和16.7%。與以上4種方法評(píng)價(jià)結(jié)果不盡相同的是Shannon-Wiener多樣性指數(shù),其在總體上呈現(xiàn)為倒U型,其中,水質(zhì)等級(jí)達(dá)到“一般”的樣點(diǎn)數(shù)為最多,占58.3%,無(wú)達(dá)到“健康”的樣點(diǎn),其他評(píng)價(jià)等級(jí)的樣點(diǎn)數(shù)百分比幾乎持平(12.5%～16.7%)?？傮w而言,B-IBI指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果在各評(píng)價(jià)等級(jí)間的比例最為平均(12.5%～29.2%),而其他指數(shù)在各等級(jí)間的比例則有較大的起伏。

2.2 不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)的相關(guān)性

表4 不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)的K-S檢驗(yàn)結(jié)果

表5 不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)間的Pearson相關(guān)性分析結(jié)果

圖3 不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)與環(huán)境因子的回歸分析

2.3 不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)與環(huán)境因子的關(guān)系

3 討 論

3.1 不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)的比較

對(duì)于干流,5種指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果差異不大,除靠近源頭的樣點(diǎn)2外,干流中上游河段的水質(zhì)總體較好,下游河段較差。這與王兆印等[24]的研究結(jié)果一致,其從東江上游到河口選取12個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行底棲動(dòng)物調(diào)查,發(fā)現(xiàn)東江流域底棲動(dòng)物生物多樣性在上游和中游保持在較高水平,而到下游則迅速降低到0。

而對(duì)于支流,則呈現(xiàn)不同程度的差異。GBI指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果表明,東江的大多數(shù)支流,其下游河段的水質(zhì)相對(duì)上游較好,這與其他指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果相反。以增江段為例,樣點(diǎn)13屬于增江上游,其水質(zhì)GBI評(píng)價(jià)結(jié)果為“較差”,而在對(duì)該區(qū)域的實(shí)際調(diào)查時(shí),此樣點(diǎn)周邊的棲境較為復(fù)雜,植被多樣性較高,水體透明度高,由此說(shuō)明,僅將寡毛類個(gè)體數(shù)存在的比例用來(lái)評(píng)價(jià)河流水質(zhì)狀況,其精確性有所限制。王博等[25]在對(duì)東江干流的43個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行底棲動(dòng)物調(diào)查,并結(jié)合多種指數(shù)對(duì)東江水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),發(fā)現(xiàn)GBI指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果較適合東江的實(shí)際情況,但從本文的研究結(jié)果來(lái)看,該指數(shù)并不完全適用于東江支流的評(píng)價(jià),也即不能完全反映東江水質(zhì)的整體實(shí)際情況。對(duì)于樣點(diǎn)3、5和18,ASPT指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果與其他4種指數(shù)相差較大,表現(xiàn)為相反的情況;對(duì)于樣點(diǎn)12,Shannon-Wiener指數(shù)與ASPT指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果一致,而其他3種指數(shù)評(píng)價(jià)一致,造成這一系列差異的原因可能是多種因素的綜合影響。

總體而言,5種指數(shù)對(duì)東江支流的評(píng)價(jià)結(jié)果在總體上一致:東江上游支流的水質(zhì)相對(duì)下游較好。其中,除GBI外,其他指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果表明增江上游水質(zhì)較下游好。何琦等[26]對(duì)東江支流增江進(jìn)行底棲硅藻的采樣調(diào)查,發(fā)現(xiàn)敏感種在增江的上游出現(xiàn)頻率較高,表明增江中上游河段水質(zhì)較清潔,而位于下游河段的2采樣點(diǎn),以耐污種占優(yōu)勢(shì),表明增江下游河段污染嚴(yán)重。由此可見,需結(jié)合多種生物指數(shù)對(duì)東江河流水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),才能提高評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。

從對(duì)東江河流樣點(diǎn)的評(píng)估等級(jí)結(jié)果可知,5種生物指數(shù)也呈現(xiàn)一定的差異。造成所有這一系列差異的主要原因可能有:①不同的評(píng)價(jià)指數(shù)存在自身的局限性,如Patrick[27]認(rèn)為多樣性指數(shù)作出的水質(zhì)評(píng)判結(jié)果相當(dāng)模糊,因?yàn)椴煌乃w污染類型對(duì)物種多樣性的影響程度不一致。房英春等[28]認(rèn)為多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)中沒考慮生物體本身耐污性的差異,尤其是耐污種的敏感問(wèn)題,可能會(huì)造成比實(shí)際值偏高的水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果。②底棲動(dòng)物的敏感值和耐污值的確定不明確,我國(guó)在對(duì)基于耐污值和敏感值的指數(shù)計(jì)算時(shí)主要是參照國(guó)外和國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究,盡管目前王備新等[29]建立了一套適用我國(guó)華東地區(qū)底棲動(dòng)物的耐污值,但是否適用于其他區(qū)域尚待考證。③不同生物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中等級(jí)范圍的劃分對(duì)結(jié)果也會(huì)造成一定的影響。如B-IBI指數(shù)最終的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具有一定的主觀性,研究者在對(duì)該指數(shù)的構(gòu)建過(guò)程中,如何確定參照點(diǎn)和候選參數(shù),以及最終使用何種方法計(jì)算綜合參數(shù)都可能會(huì)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生影響。

3.2 不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)在東江的適用性

河流的健康狀況因地理位置、地貌特征、棲境、生物狀況、污染類型等多種因素的綜合作用存在差異,因此在選取不同生物評(píng)價(jià)指數(shù)評(píng)價(jià)河流健康狀況時(shí)應(yīng)慎重考慮生物評(píng)價(jià)指數(shù)在該河流中的適用性。

BOD和DO均是與耗氧相關(guān)的水化指標(biāo)。BOD一般可用來(lái)表征有機(jī)污染的情況,多樣性指數(shù)可用來(lái)反映水體有機(jī)污染對(duì)群落結(jié)構(gòu)造成的影響[21],當(dāng)水體受到有機(jī)污染、無(wú)機(jī)還原性物質(zhì)污染時(shí),DO的質(zhì)量濃度就會(huì)降低[32]。在本研究中,Shannon-Wiener多樣性指數(shù)與BOD呈現(xiàn)較顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系;B-IBI指數(shù)與DO呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)關(guān)系,隨著DO質(zhì)量濃度的增加,B-IBI指數(shù)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。由此可見,Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和B-IBI指數(shù)對(duì)水體中的有機(jī)污染有較好的指示作用。

電導(dǎo)率表征水體中溶解的總離子量,可綜合反映流域內(nèi)土地利用對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響,通常電導(dǎo)率越高,人類活動(dòng)對(duì)河流的干擾作用越大[33]。渠曉東等[22]在運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化方法篩選參照點(diǎn)構(gòu)建B-IBI指數(shù)時(shí),發(fā)現(xiàn)B-IBI指數(shù)與電導(dǎo)率存在顯著的對(duì)數(shù)曲線關(guān)系,隨著電導(dǎo)率的升高,B-IBI值逐漸下降,電導(dǎo)率高于1 000 μS/cm后,B-IBI指數(shù)維持在一個(gè)較低的水平。本研究也有一致的結(jié)果,B-IBI指數(shù)與電導(dǎo)率存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,不同的是B-IBI值在電導(dǎo)率達(dá)到600 μS/cm后才緩慢下降,這可能與在B-IBI指數(shù)構(gòu)建時(shí)研究者所選用的方法不同而產(chǎn)生的差異相關(guān)。同時(shí),本研究中發(fā)現(xiàn)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)與電導(dǎo)率也有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,因此,可認(rèn)為這2種指數(shù)能夠反映土地利用對(duì)東江流域水質(zhì)的影響。

4 結(jié) 論

選取GBI、ASPT、FBI、Shannon-Wiener多樣性和B-IBI指數(shù)對(duì)東江流域的主要干支流進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),結(jié)果表明:

a. 東江流域的整體健康狀態(tài)處于中等水平,河流上游水質(zhì)多達(dá)到“良好”,中游水質(zhì)多為“一般”,下游水質(zhì)則為“較差”或“極差”。

b. 5種生物評(píng)價(jià)指數(shù)大部分都具有顯著的相關(guān)性,其中,FBI指數(shù)與其他4種指數(shù)都達(dá)到了顯著水平。但由于多種因素的綜合影響,不同指數(shù)對(duì)各樣點(diǎn)的評(píng)價(jià)等級(jí)存在一定差異。

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River health assessment based on five biological indices for macroinvertebrates

SHENG Xiao1, MAO Jianzhong2, CAO Ran1, LI Zhengwu1, WANG Xutao3, DEGN Peiyan1

(1.SchoolofChemistryandEnvironment,SouthChinaNormalUniversity,Guangzhou510006,China; 2.HydrologyandWaterResourcesBureauofYunnanProvince,Kunming650106,China; 3.PearlRiverWaterEnvironmentMonitoringCenter,Guangzhou510611,China)

Based on the monitoring data for macroinvertebrates from 24 sampling sites, five indices including the Goodnight-Whitley modified index (GBI), the average score per taxon (ASPT) index, the family biotic index (FBI), the Shannon-Wiener index, and the benthic index of biotic integrity (B-IBI) were used to assess the health status of the main stream and tributaries of the Dongjiang River Basin. The applicability of the indices to the basin was studied. The results show that the overall health status of the Dongjiang River Basin was at a middle level but varied in different parts of the basin: the upper basin had a healthy status, the central part had a moderately heathy status, and the lower part had an unhealthy or extremely unhealthy status. Analysis of the responses of different indices to various types of human activities shows that all the indices, excluding the ASPT index, can reflect the influence of human activities to various degrees. Of the indices, the GBI index was a good indicator of phosphor contamination, the FBI index was a good indicator of nitrite nitrogen contamination, the Shannon-Wiener index could indicate organic pollution well while it had a significantly negative correlation with conductivity, and the B-IBI index had a strongly positive correlation with dissolve oxygen, being a good indicator to ammonia contamination. In conclusion, the comprehensive assessment of the Dongjiang River Baisn with different biological indices can not only reflect the whole condition of the basin reliably, but also indicate the effect of different types of human activities on the river ecosystem of the basin.

macroinvertebrate; biological index; river health assessment; Dongjiang River

10.3880/j.issn.1004-6933.2017.01.015

廣東省水利科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2014-16)

盛蕭(1990—),女,碩士研究生,研究方向?yàn)榄h(huán)境生態(tài)學(xué)。E-mail:winterlilies@163.com

鄧培雁,教授。E-mail:dpy213@126.com

Q958.12

A

1004-6933(2017)01-0075-08

2016-04-18 編輯：王 芳)