黃煒惠，馬春子，何卓識(shí)，張含笑，霍守亮

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，中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院

河流是在一定氣候和地質(zhì)條件下形成的天然泄水輸沙通道，由高海拔到低海拔自然向下流動(dòng)，流向海洋、湖泊和另一條河流。河流是自然界物質(zhì)與能量運(yùn)輸?shù)闹匾ǖ溃瑢?duì)保育生態(tài)系統(tǒng)健康、調(diào)節(jié)氣候、保持生物多樣性等具有重要作用，是人類(lèi)賴(lài)以生存的重要淡水資源[1]。近年來(lái)，由于人類(lèi)對(duì)河流的不合理利用，使河道形態(tài)單一化，河流流速減緩，水體自?xún)裟芰p弱，水體富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題加重，生物多樣性減少，河流生態(tài)和使用功能?chē)?yán)重受損[2]。世界各國(guó)都高度重視河流的生態(tài)保護(hù)和污染控制，我國(guó)對(duì)河流的生態(tài)保護(hù)起步較晚，在生態(tài)保護(hù)技術(shù)和管理能力方面急需提升[3]。

富營(yíng)養(yǎng)化是河流受到損害而表現(xiàn)出的主要環(huán)境問(wèn)題之一[4-6]。在流動(dòng)的河流系統(tǒng)中，氮和磷的循環(huán)使?fàn)I養(yǎng)物的控制更加復(fù)雜，營(yíng)養(yǎng)物可以迅速向下游運(yùn)輸，而營(yíng)養(yǎng)物輸入的影響與營(yíng)養(yǎng)物來(lái)源分離，使?fàn)I養(yǎng)物來(lái)源控制變得更加復(fù)雜[6-8]。營(yíng)養(yǎng)物可以通過(guò)釋放或微生物轉(zhuǎn)化由沉積物重新進(jìn)入水體，因此，即使在河流外源污染減少后，由于河流內(nèi)源的釋放也可能使河流長(zhǎng)期處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)[9]。河流的富營(yíng)養(yǎng)化使生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量下降，導(dǎo)致河流生物群落結(jié)構(gòu)和功能變化及淡水生物多樣性損失[10-11]。

河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)是河流生態(tài)健康狀況評(píng)價(jià)、水生態(tài)保護(hù)和管理的基礎(chǔ)，是河流營(yíng)養(yǎng)物標(biāo)準(zhǔn)制(修)訂的依據(jù)。河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)是指營(yíng)養(yǎng)物對(duì)河流產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)不危及河流及其下游水體功能或用途的最大可接受濃度或限值。數(shù)字化營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)可以提供明確的目標(biāo)，有助于識(shí)別和評(píng)價(jià)河流系統(tǒng)富營(yíng)養(yǎng)化程度，是控制河流營(yíng)養(yǎng)物負(fù)荷、保護(hù)水質(zhì)及生物完整性的重要依據(jù)[12]。但目前大多河流的壓力—響應(yīng)關(guān)系不明確，且受歷史和當(dāng)前人類(lèi)活動(dòng)等多重因素干擾[6]，這些因素包括棲息地的改變、退化和破碎化(水庫(kù)和大壩的建設(shè)等)，流態(tài)的改變(蓄水防洪等)，污染，對(duì)資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)，引入非原生類(lèi)群和氣候變化[7,13]。據(jù)估計(jì)，目前只有0.16%的地球表面受到的人為干擾程度較小，這使得很少有河流處于原始或自然狀態(tài)[14-15]。因此，河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)的制定面臨著很多挑戰(zhàn)，既要深入分析河流富營(yíng)養(yǎng)化形成機(jī)制，又要科學(xué)篩選指標(biāo)，確定合理的閾值范圍[16]。筆者系統(tǒng)綜述了國(guó)內(nèi)外河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)的最新研究進(jìn)展，提出目前河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢(shì)，以期推動(dòng)河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定的標(biāo)準(zhǔn)化。

1 河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定程序

1.1 總體程序

營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定的目的是評(píng)估河流在自然狀況下的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)水平，是保護(hù)水質(zhì)和恢復(fù)生態(tài)完整性的重要手段，其制定程序可概括為：1)確定河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定的目標(biāo)，明確的需求和目標(biāo)將有助于評(píng)估基準(zhǔn)的制定及確定可實(shí)現(xiàn)的水質(zhì)目標(biāo)；2)建立河流分類(lèi)特征，先將河流按類(lèi)型分類(lèi)，再按營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分類(lèi)；3)篩選營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)候選變量，用于評(píng)估或預(yù)測(cè)河流富營(yíng)養(yǎng)化的條件或程度，一般至少包括總氮(TN)、總磷(TP)、葉綠素a(Chla)和濁度4個(gè)變量；4)開(kāi)展補(bǔ)充監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)河流的營(yíng)養(yǎng)物和藻類(lèi)生物量；5)建立歷史與現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫(kù)；6)選擇河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定技術(shù)方法；7)提出河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)推薦值；8)基準(zhǔn)值的驗(yàn)證、校正和應(yīng)用。

1.2 河流系統(tǒng)分類(lèi)方法

河流是自然因素和人為因素不斷互相作用的結(jié)果，因此需要利用現(xiàn)有的河流形態(tài)條件進(jìn)行河流分類(lèi)[17]。河流在生物、生態(tài)、物理、化學(xué)特征等方面具有顯著的差異，一個(gè)基準(zhǔn)不可能適用于所有河流，不同特征的河流應(yīng)采用不同的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)的河流系統(tǒng)進(jìn)行分類(lèi)，降低同一類(lèi)別中河流地貌、水文、生物等特征的差異，同時(shí)根據(jù)分類(lèi)結(jié)果確定不同類(lèi)別河流的參照河流。河流的主要組成特征包括地貌、水文和生物：地貌特征決定了現(xiàn)有河道形態(tài)、水文過(guò)程以及河水中生源物質(zhì)；河流的水文變化特征(流量、水文節(jié)律等)決定了棲息地動(dòng)植物種類(lèi)及其生物化學(xué)過(guò)程；河流中生物包括水體及河岸帶植物、大型無(wú)脊椎動(dòng)物、底棲藻類(lèi)和魚(yú)類(lèi)等，其受河流水文和水體營(yíng)養(yǎng)物的影響，能反映河流物理化學(xué)特性，具有一定指示性。

河流系統(tǒng)分類(lèi)主要包括基于物理因素和基于營(yíng)養(yǎng)梯度2種方法。河流的物理因素是影響河流中生物的種類(lèi)和豐富度的控制變量[18]，具有較高的穩(wěn)定性并容易獲得，是河流分類(lèi)首要考慮的因素。河流基于物理因素分類(lèi)最早是根據(jù)生態(tài)區(qū)進(jìn)行分類(lèi)，即通過(guò)疊加自然景觀(guān)特征(如地貌、地質(zhì)、土壤、氣候、土地利用)進(jìn)行等級(jí)劃分[19]。目前歐洲等國(guó)家普遍使用的河流分類(lèi)方法是在生態(tài)分區(qū)的基礎(chǔ)上細(xì)化河流特征，包含河道形態(tài)(如寬度、深度、坡度、橫截面、河岸和河床、有無(wú)水庫(kù)池塘等)[17]，水文特征(如流速波動(dòng)、洪水周期、季節(jié)變化等)[19]及河岸帶土地覆蓋類(lèi)型[20]等數(shù)據(jù)，該方法涉及的具體數(shù)據(jù)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行收集與整理，工作量大，較為耗時(shí)，并需要相關(guān)專(zhuān)家的專(zhuān)業(yè)判斷。營(yíng)養(yǎng)梯度分類(lèi)主要關(guān)注化學(xué)和生物指標(biāo)，包括營(yíng)養(yǎng)物濃度、藻類(lèi)生物量(如Chla濃度)和濁度，也包括土地利用和其他人為干擾指標(biāo)[9]。由于易受到生物吸收或者吸附等影響，營(yíng)養(yǎng)物在水體中不穩(wěn)定，因此，生物指標(biāo)被認(rèn)為是最有效的分類(lèi)指標(biāo)[9]，也可作為河流管理的生態(tài)目標(biāo)。不同敏感類(lèi)型的生物群落可以用于區(qū)分水質(zhì)污染和水文變化(大壩、氣候變化等)對(duì)河流生態(tài)退化的影響[21]。

1.3 河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)候選指標(biāo)

河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)候選指標(biāo)是評(píng)估或預(yù)測(cè)水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況或程度的可測(cè)量水質(zhì)變量，包括基本指標(biāo)和二級(jí)響應(yīng)指標(biāo)?；局笜?biāo)包括水體TN和TP濃度、底棲和附著藻類(lèi)生物量(如Chla濃度)、濁度透明度及流量。二級(jí)響應(yīng)指標(biāo)包括溶解氧(DO)濃度、pH、新陳代謝、自養(yǎng)指數(shù)、電導(dǎo)率等。

水體DO濃度、pH、底棲群落新陳代謝等二級(jí)響應(yīng)變量都會(huì)隨著藻類(lèi)生產(chǎn)力變化而變化，一定程度上能反映水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。但這些二級(jí)響應(yīng)變量也會(huì)受其他自然或人為污染的影響而發(fā)生變化，如水體DO濃度和pH還易受湍流、光、溫度、緩沖能力等因素影響，底棲群落結(jié)構(gòu)和數(shù)量也會(huì)因有機(jī)污染等發(fā)生變化。

2 河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定方法

US EPA于2000年發(fā)布了《河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定技術(shù)指南》[9]，提出采用參照河段法、預(yù)測(cè)關(guān)系模型法和已發(fā)布的營(yíng)養(yǎng)物閾值或建議藻類(lèi)限值制定營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)，2010年又發(fā)布了《利用壓力—響應(yīng)關(guān)系推斷數(shù)字化營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)》，將河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定方法發(fā)展為參照狀態(tài)法、模型推斷法和壓力—響應(yīng)模型法3種[22]。河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定最理想的方法是在影響藻類(lèi)生物量增長(zhǎng)的非營(yíng)養(yǎng)物因素(如光照、流量)不存在的情況下確定營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)。與湖泊相比，河流作為流動(dòng)的生態(tài)系統(tǒng)，在制定營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)時(shí)需要考慮營(yíng)養(yǎng)物與著生生物之間的響應(yīng)關(guān)系，同時(shí)需要關(guān)注流量對(duì)河流營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定的影響[9]。筆者通過(guò)系統(tǒng)分析統(tǒng)計(jì)分析法、模型推斷法和壓力—響應(yīng)模型法3種主要方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適應(yīng)條件，探究河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定方法的發(fā)展趨勢(shì)。

2.1 統(tǒng)計(jì)分析法

統(tǒng)計(jì)分析法的基本假設(shè)是河流中有部分為高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的河流，能夠通過(guò)百分位確定參照狀態(tài)，其結(jié)果易受河流樣本大小和豐富度的影響[23]。統(tǒng)計(jì)分析法通常包括參照河段法、群體分布法和三分法。

參照河段是指相對(duì)沒(méi)有受到干擾的河段，能夠代表河流的自然生物完整性。參照河段的確定是河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定的核心，確定方法主要包括根據(jù)已有的歷史資料或古生態(tài)數(shù)據(jù)[4]進(jìn)行評(píng)估、實(shí)地調(diào)查、生態(tài)模型預(yù)測(cè)、最佳專(zhuān)業(yè)判斷法[24]。目前大多數(shù)河流受到人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化的影響，河流形態(tài)等性狀發(fā)生改變，許多河流歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不全，需要在分析現(xiàn)階段河流狀況的基礎(chǔ)上確定參照河段。實(shí)地調(diào)查判斷參照河段的方法在歐洲應(yīng)用較為普遍，但Johnson等[25]研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)建模方法比實(shí)際調(diào)查得到的離散結(jié)果更準(zhǔn)確。在基準(zhǔn)制定過(guò)程中通常需要考慮專(zhuān)家意見(jiàn)，采用2個(gè)或2個(gè)以上的方法共同確定的參照河段具有較高的科學(xué)性[26]。參照河段法適用于受人類(lèi)活動(dòng)擾動(dòng)較少的河流區(qū)域，一般選用參照河段頻數(shù)分布上14點(diǎn)位作為河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)。群體分布法是在區(qū)域內(nèi)參照河段數(shù)量不足的情況下，選取整個(gè)區(qū)域的河流為樣本(易遭受?chē)?yán)重?fù)p害的河段排除在樣本之外)，采用群體分布的下5%～25%作為營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)。三分法則是根據(jù)累積頻數(shù)分布的數(shù)據(jù)，分為貧營(yíng)養(yǎng)(下13)、中營(yíng)養(yǎng)(中13)和富營(yíng)養(yǎng)(上13)3類(lèi)水體，取下13對(duì)應(yīng)的數(shù)值作為營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)。統(tǒng)計(jì)分析法準(zhǔn)確性受所研究河流質(zhì)量的影響，對(duì)貧營(yíng)養(yǎng)、生態(tài)系統(tǒng)生物完整性較高的河流，設(shè)定較低的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值會(huì)造成河流的過(guò)保護(hù)；對(duì)受人為干擾的高營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷河流，設(shè)定較高的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值會(huì)造成河流的欠保護(hù)。因此，選擇高質(zhì)量河流是統(tǒng)計(jì)分析法的重要前提。

目前，統(tǒng)計(jì)分析法應(yīng)用廣泛，常與其他方法聯(lián)合用于制定營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值并評(píng)價(jià)其他方法。Chen等[4,27]采用參照河段法、群體分布法及回歸模型法分別推導(dǎo)了我國(guó)曹娥江和清河流域的河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值，3種方法得到的基準(zhǔn)值近似，采用3種方法的平均值作為最終營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值。Heatherly[23]聯(lián)合使用參照河流法、群體分布法、壓力—響應(yīng)模型法和模型推斷方法制定美國(guó)內(nèi)布拉斯加州河流的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)的流域使用模型推斷法和統(tǒng)計(jì)分析法得到的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值較為接近，而壓力—響應(yīng)模型方法得到的基準(zhǔn)值較高。Cheng等[28]在探究季風(fēng)氣候?qū)ξ覈?guó)灤河營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值制定的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，參照河段用下5%得到的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值與用群體分布法75%得到的值近似。統(tǒng)計(jì)分析法是一種與其他營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定方法相互印證的方法，綜合考慮多種方法將有助于河流營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的評(píng)價(jià)。

2.2 模型推斷法

受當(dāng)?shù)睾恿魑廴竞蜕鷳B(tài)環(huán)境影響，統(tǒng)計(jì)分析法得到的結(jié)果會(huì)有較大差異，同時(shí)大多數(shù)區(qū)域很難獲得參照河段的信息。模型推斷法以流域自然條件、人類(lèi)活動(dòng)、營(yíng)養(yǎng)物輸入與響應(yīng)指標(biāo)的關(guān)系等信息為基礎(chǔ)，采用水質(zhì)、水文、水生態(tài)等模型相結(jié)合的反演模型模擬水體中營(yíng)養(yǎng)物的賦存和運(yùn)移，利用水體的歷史數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行校準(zhǔn)，可最終分析得到河流營(yíng)養(yǎng)物變化的自然過(guò)程和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)河流富營(yíng)養(yǎng)化的影響。

目前土壤和水評(píng)估工具(SWAT)可以移除受人為活動(dòng)影響的土地利用，用來(lái)模擬自然條件(森林和濕地)，并預(yù)測(cè)不容易到達(dá)地區(qū)的參照狀態(tài)。Makarewicz等[29]采用SWAT模型，在去除土地利用等人為影響的情況下，考慮自然狀況下的河岸侵蝕、河流地質(zhì)、土壤類(lèi)型和流域面積等數(shù)據(jù)進(jìn)行了參照狀態(tài)的模擬，建立了美國(guó)紐約西部受城市化和農(nóng)業(yè)等人為影響嚴(yán)重的杰納西河的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值。Heatherly等[23，27]通過(guò)比較多種方法，提出在以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)的地區(qū)，采用土地利用和TN、TP之間關(guān)系建立模型確定營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值較為合理。Cheng等[28]認(rèn)為，影響河流營(yíng)養(yǎng)物負(fù)荷的人為因素包括土地利用、人口密度和牲畜密度，提出以人為自變量，以觀(guān)測(cè)到的營(yíng)養(yǎng)物濃度的對(duì)數(shù)為因變量，以建立的回歸模型的截距表示營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值。此外，可以利用模型設(shè)置不同排放情景來(lái)預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值。Ulrike等[30]利用營(yíng)養(yǎng)物排放預(yù)測(cè)模型MONERIS模擬了4種排放模式下氮、磷輸入河流的排放量，確定德國(guó)波羅的海流域河流TP的參照濃度低于0.05 mgL，TN的參照濃度低于1.00 mgL。

2.3 壓力—響應(yīng)模型法

壓力—響應(yīng)模型是在營(yíng)養(yǎng)壓力數(shù)據(jù)及其響應(yīng)變量之間建立一定的壓力—響應(yīng)關(guān)系。營(yíng)養(yǎng)物壓力數(shù)據(jù)主要指TN、TP濃度，可以通過(guò)實(shí)測(cè)得到，也可以通過(guò)營(yíng)養(yǎng)物負(fù)荷模型將河流中TN、TP濃度與營(yíng)養(yǎng)物點(diǎn)源和非點(diǎn)源相關(guān)聯(lián)，以推測(cè)營(yíng)養(yǎng)物的來(lái)源、分布和濃度。響應(yīng)變量主要包括大型無(wú)脊椎動(dòng)物、藻類(lèi)、魚(yú)類(lèi)等生物的豐富度、組成或其他相關(guān)指數(shù)。壓力—響應(yīng)模型法的局限性在于多種因素會(huì)對(duì)壓力—響應(yīng)變量之間關(guān)系產(chǎn)生影響，這些影響因素包括河流流量、棲息地條件、流域土地利用、懸浮物和有機(jī)物濃度等。在復(fù)雜的水生生態(tài)系統(tǒng)中，需要基于實(shí)際河流的特征考慮更多的方法來(lái)支持壓力—響應(yīng)關(guān)系推斷的信息，否則可能會(huì)使制定的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)不合理，導(dǎo)致河流的過(guò)保護(hù)或欠保護(hù)。

由于其他環(huán)境因素的干擾，生物指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)物濃度梯度之間的關(guān)系不是線(xiàn)性的，通常呈現(xiàn)出非線(xiàn)性等特點(diǎn)，因此，選擇響應(yīng)指標(biāo)和建立壓力—響應(yīng)關(guān)系成為目前研究的熱點(diǎn)。Mclaughlin等[31]以美國(guó)俄亥俄州東部玉米帶平原農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)內(nèi)的溪流為研究對(duì)象，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(Bayesian network)模型評(píng)估了營(yíng)養(yǎng)物和河流大型無(wú)脊椎動(dòng)物群落之間的響應(yīng)關(guān)系。Qian等[32]利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型和傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)建模方法建立了連續(xù)變量的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)可溶解氮濃度與生物指標(biāo)之間的壓力—響應(yīng)關(guān)系，制定了保護(hù)美國(guó)俄亥俄州溪流生物多樣性的河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)。Heatherly[23]采用6個(gè)無(wú)脊椎動(dòng)物和5個(gè)魚(yú)類(lèi)指標(biāo)，利用隨機(jī)森林預(yù)測(cè)法建立壓力—響應(yīng)模型，制定了美國(guó)內(nèi)布拉斯加州河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)。Ashton等[33]研究了TN及其形態(tài)與美國(guó)馬里蘭州可涉水溪流中的大型無(wú)脊椎動(dòng)物群落之間的關(guān)系。

不同種類(lèi)生物的敏感性促進(jìn)了生物指標(biāo)的應(yīng)用，但過(guò)于敏感的生物指標(biāo)可能會(huì)導(dǎo)致河流的過(guò)保護(hù)[23]，因此生物指標(biāo)與影響因素之間的響應(yīng)關(guān)系仍需不斷探究。Theodoropoulos等[21]利用一種新的底棲大型無(wú)脊椎動(dòng)物多量度指數(shù)評(píng)估河流水文的改變狀況，用于區(qū)分水體污染和水文(大壩、氣候變化等)條件改變對(duì)營(yíng)養(yǎng)物狀況惡化的影響。Hausmann等[34]提出基于硅藻的生物狀態(tài)梯度法(BCG)用于評(píng)估河流的損害程度和制定河流的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)，并推導(dǎo)了美國(guó)新澤西州河流的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)。Elias等[35]利用硅藻組成，根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)河流受人類(lèi)影響程度不同，采用改進(jìn)的最低干擾條件方法探究了葡萄牙西部沿海河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)。Charles等[36]綜合考慮硅藻組合和生物狀態(tài)梯度概念，結(jié)合多位生物學(xué)家多年經(jīng)驗(yàn)判斷的新方法，確定了美國(guó)新澤西州河流的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)。

3 河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定方法的發(fā)展趨勢(shì)

目前通常采用參照河段法制定河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)，參照河段最能真實(shí)反映某一生態(tài)區(qū)河流的原始狀態(tài)，但尚未形成統(tǒng)一篩選參照河段的標(biāo)準(zhǔn)方法，而且氣候變化和大氣污染等問(wèn)題也使參照河段的獲得變得越來(lái)越困難。模型推斷法十分復(fù)雜，需要大量的數(shù)據(jù)構(gòu)建表征水體特征的函數(shù)模型并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)率定，使?fàn)I養(yǎng)物基準(zhǔn)的制定存在較大難度。壓力—響應(yīng)模型是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)，表征生態(tài)狀態(tài)的生物指標(biāo)與指定用途之間的關(guān)系是制定營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)最相關(guān)和最有效的方法[37]，將成為河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定的發(fā)展方向。河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)的制定面臨著以下挑戰(zhàn)。

(1)深入研究人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化影響下河流營(yíng)養(yǎng)物濃度與著生生物、特殊敏感種群之間的響應(yīng)機(jī)制。相關(guān)研究表明，在氣候變化背景下，需要制定更嚴(yán)格的基準(zhǔn)以緩解氣候變化對(duì)營(yíng)養(yǎng)物-藻類(lèi)響應(yīng)關(guān)系的影響[38-39]。硅藻種群與水生生物的營(yíng)養(yǎng)物濃度有強(qiáng)烈的相關(guān)性，被廣泛用于表征營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和損傷程度[36]，能夠描述河流生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性、穩(wěn)定性和功能性。因此，需要建立營(yíng)養(yǎng)物與硅藻等敏感種群之間的響應(yīng)關(guān)系，確定生態(tài)退化的河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值。

(2)研究河流多級(jí)閘壩、斷流和渠道化等特點(diǎn)對(duì)河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定的影響。大壩被認(rèn)為是影響河流生態(tài)系統(tǒng)完整性最嚴(yán)重的人為干擾[40]，大壩阻礙了氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物沿河網(wǎng)的流動(dòng)，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)物的強(qiáng)化轉(zhuǎn)化和消除；梯級(jí)水壩通常會(huì)對(duì)流域內(nèi)或更大區(qū)域內(nèi)的河網(wǎng)產(chǎn)生累積效應(yīng)，導(dǎo)致河流破碎化、水文變化和泥沙淤積[8,40-41]，嚴(yán)重改變營(yíng)養(yǎng)物與著生藻類(lèi)的響應(yīng)關(guān)系。多級(jí)閘壩、斷流和渠道化等使河流破碎化，制定河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)時(shí)需要考慮其生態(tài)流量。

(3)營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)的制定應(yīng)與河流管理需求緊密結(jié)合。加快河流營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)向標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)轉(zhuǎn)化，建立以富營(yíng)養(yǎng)化標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的河流管理框架和營(yíng)養(yǎng)物削減技術(shù)體系，為河流污染治理和生態(tài)系統(tǒng)綜合修復(fù)提供配套的管理政策。