黃河是我國重要的生態(tài)屏障、西北和華北地區(qū)重要的水源地，在氣候變化和人類活動雙重影響下，精準掌握黃河流域水生態(tài)環(huán)境狀況可為流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展提供技術支撐。選取黃河干流及主要支流無定河、汾河、渭河和伊洛河共１２１ 個監(jiān)測點位的水質、浮游植物、浮游動物、底棲動物４ 類指標，對黃河流域水生態(tài)環(huán)境狀況進行評估。結論如下：黃河干流水質狀況較好，達到Ⅱ類標準，支流無定河、汾河、渭河和伊洛河水質總體達到Ⅲ類標準。綜合水質指標法分析結果顯示黃河流域不同河段水環(huán)境在四季均達到了良好級別，部分河段達到優(yōu)秀級別。黃河干流及重要支流浮游植物共檢出７ 門６０ 屬１３６種，與２０世紀８年代和２００８ 年相比，種類數(shù)減少但生物量大幅度增加，近１５ ａ 黃河干流及重要支流浮游植物優(yōu)勢群落較為穩(wěn)定；浮游動物共檢出４ 類７５種，以輪蟲綱（占比為４４．００％）和橈足類（占比為２８．００％）為主；底棲動物共檢出４ 類７２ 種，與２０ 世紀８０ 年代和２００８ 年相比，生物量分別降低８４．８３％和３６．９７％。黃河干流及主要支流水質、浮游植物、浮游動物和底棲動物狀況具有明顯的時空異質性，整體上水生態(tài)環(huán)境狀況逐漸改善。

關鍵詞：水生態(tài)；水環(huán)境；變化特征；黃河流域

中圖分類號：Ｘ１９６；ＴＶ８８２．１ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０９．０１６

引用格式：田世民，韓冰，趙高磊，等．黃河流域水生態(tài)環(huán)境變化特征分析［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（９）：１１２－１１９．

河流作為地球水循環(huán)的重要組成部分，連接海洋和陸地，為生命系統(tǒng)維持提供必要需求［１］ 。河流生態(tài)系統(tǒng)作為地球物質循環(huán)和能量流動的主要載體［２］ ，承載著人類社會和自然環(huán)境的生存發(fā)展，因此河流的健康非常重要［３］ 。黃河是我國西北和華北地區(qū)的重要水源地，是連接青藏高原、黃土高原和華北平原的重要生態(tài)廊道［４］ ，在我國經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)文明建設中具有重要的戰(zhàn)略地位［５］ 。黃河流域橫跨九?。▍^(qū)），環(huán)境復雜多樣［６］ ，生態(tài)脆弱，易受氣候變化和人類活動的影響［７］ ，以僅占全國河川徑流量２％的水資源，灌溉了占全國１３％的耕地，貢獻了占全國１４％的ＧＤＰ［８］ 。

河流是人類生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水的重要來源，也是污染物的重要受納水體［９］ 。《重點流域水生生物多樣性保護方案》提出，要削減黃河流域廢污水排放量、改善水質、提高水生生物生境質量。黨的十八大以來，黃河流域的生態(tài)環(huán)境治理和經(jīng)濟社會發(fā)展取得了顯著成就，但水資源短缺與供需矛盾突出、部分支流水質污染較為嚴重、水生生物多樣性受損等問題仍十分突出，一定程度上阻礙了流域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展［１０－１３］ 。因此，有必要對全流域水生態(tài)環(huán)境問題進行深入研究，明確水環(huán)境質量現(xiàn)狀以及水生態(tài)質量，為科學制定生態(tài)保護和管理措施提供支撐。

學者們在黃河流域水生態(tài)環(huán)境領域開展了大量研究。李學軍等［１４］ 開展了２０２１ 年和２０２２ 年５—７ 月黃河干流的生境調査與質量評價，分析得出黃河干流各河段生境質量綜合得分為７９～１５３，超過６９％的河段生境質量綜合得分為９０ ～ １２０，為中等等級。朱志鵬等［１５］ 分析２０１５—２０１９ 年黃河干流８ 個省界站點７ 項基本水質指標逐月監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，黃河流域水質良好，多數(shù)水質指標達到Ⅲ類水標準，但其時空變化情況差異顯著。劉彥龍等［１６］ 基于流域８ 個監(jiān)測斷面２００４—２０１８ 年水質數(shù)據(jù)，分析了黃河流域水污染狀況及時空變化規(guī)律，結果表明在時間上黃河流域水質逐年改善，２０１０年為關鍵時間節(jié)點，在空間上各斷面水質均呈顯著改善趨勢。張彥等［１７］ 在黃河干流及主要支流湟水、渭河和汾河選?。保矀€水質監(jiān)測斷面和４ 項水質指標（ｐＨ 值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)和氨氮），利用多元統(tǒng)計方法分析了水質時空差異性及其變化特征，發(fā)現(xiàn)黃河干流水質狀況最好，湟水和渭河水質狀況次之，汾河水質狀況最差，且水質指標在空間和時間上均表現(xiàn)出顯著的差異性。劉鴻志等［１８］ 指出黃河流域工業(yè)廢水處理率相對偏低，ＣＯＤ 和氨氮排放量較多。丁一桐［１９］ 對２０１９ 年春季及秋季黃河干流自源區(qū)至河口全河段浮游植物群落進行了系統(tǒng)調查。李學軍等［２０］ 發(fā)現(xiàn)黃河干流底棲動物平均生物量為２．４４ｇ／ ｍ^２。賀樹杰等［２１］ 通過調查２０１９ 年３ 月至２０２０年２ 月黃河寧夏段８ 個樣點的浮游動物，采集浮游動物１３ 種，指出浮游動物的密度、生物量都呈現(xiàn)夏季＞秋季＞冬季＞春季的特點，浮游動物的Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ 指數(shù)在夏季達到最大值，全年變化范圍為０～１．１４７。

總體來看，目前關于黃河流域水環(huán)境和水生態(tài)的研究系統(tǒng)性仍然不夠，大部分研究集中在局部河段，流域層面的研究存在斷面稀疏、水生生物類型不全、水環(huán)境和水生態(tài)耦合研究不足等問題，且缺乏最新數(shù)據(jù)支撐。受地形、降雨等自然因素及人類活動頻繁的影響，黃河流域各河段面臨的問題各不相同：黃河源區(qū)水源涵養(yǎng)能力差［２２］ 、上游甘寧蒙點面源污染［２３］ 、中下游水資源不足及水土流失［２４－２５］ 致使其干流自源區(qū)至河口水文、泥沙、環(huán)境變異較大，進而導致各河段面臨的水生態(tài)環(huán)境問題各不相同。因此，開展全流域水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)調查和評價，探討黃河流域水生態(tài)環(huán)境變化特征，對深入認識黃河流域水生態(tài)環(huán)境演變規(guī)律以及保護修復具有重要意義。

１數(shù)據(jù)來源和分析方法

１．１數(shù)據(jù)來源

黃科院在黃河流域不同河段進行水生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測與采樣持續(xù)近１０ ａ。２０２３年對全流域水生態(tài)環(huán)境進行了系統(tǒng)監(jiān)測，范圍涵蓋黃河源頭（扎陵湖以上）至入?？谡麄€干流以及無定河、汾河、渭河、伊洛河等４條重要支流，其中干流監(jiān)測點位５５ 個，支流監(jiān)測點位２４個（無定河８個、汾河６個、渭河５個、伊洛河５個），監(jiān)測點位示意見圖１。對黃河流域整體水生態(tài)環(huán)境狀況的評估分析還采用了黃河干流４２個地表水國控斷面數(shù)據(jù)，共１２１個監(jiān)測點位，監(jiān)測指標涉及水環(huán)境因子、浮游植物、浮游動物和底棲動物４類。

２．１．２水環(huán)境時空變化特征

為更好地展示不同區(qū)域間的差異，將黃河流域劃分為黃河源區(qū)、上游甘寧蒙河段、中游和下游（見圖１），這４ 個區(qū)域干流中ｐＨ 值、ＤＯ、ＣＯＤ、ＣＯＤ、ＮＨ －Ｎ、ＴＰ 在一年四季的變化情況見圖２。ｐＨ 值在不同區(qū)域和四季保持了一定的穩(wěn)定性，總體變化范圍為８．１～８．３。黃河流域ＤＯ 濃度在四季中的變幅為７．８ ～１１．５ｍｇ／ Ｌ，冬季值最大，在冬季呈現(xiàn)明顯的由上游到下游升高的趨勢。ＣＯＤ濃度在四季和不同區(qū)域的變化范圍分別為１．８～２．２ ｍｇ／ Ｌ 和１．６～２．３ ｍｇ／ Ｌ，夏季中游的值最大。ＣＯＤ 濃度在四季和不同河段的變化范圍分別為８．５～９．８ ｍｇ／ Ｌ和７．６～１０．３ ｍｇ／ Ｌ，夏季中游和秋季黃河源區(qū)的值較大。ＮＨ －Ｎ 濃度呈現(xiàn)明顯的由上游向下游遞增的趨勢，總體上四季中冬季值相對較大。ＴＰ 濃度秋季最大，春季和夏季呈現(xiàn)黃河源區(qū)＜中游＜上游甘寧蒙河段＜下游，秋季和冬季呈現(xiàn)黃河源區(qū)＜上游甘寧蒙河段＜中游＜下游。總體來看，水環(huán)境因子分布呈現(xiàn)出時空異質性。

２．１．３水環(huán)境綜合評價

通過對單個水環(huán)境因子時空變化特征分析發(fā)現(xiàn)，其存在顯著的時空異質性，進而采用綜合水質評價方法對黃河干流水環(huán)境狀況進行分析，結果見圖３?？梢?，干流水質在春季上游甘寧蒙河段、中游達到了優(yōu)秀級別，在夏季處于良好級別，在秋季和冬季上游甘寧蒙河段達到了優(yōu)秀級別。整體來看，黃河流域四季不同區(qū)域均達到了良好級別，部分區(qū)域達到優(yōu)秀級別，與采用單因子評價方法得到的黃河流域干流水質總體達到Ⅱ類相吻合。

２．２黃河流域水生態(tài)特征

２．２．１浮游植物

黃河干流及重要支流共檢出浮游植物７ 門６０ 屬１３６ 種（見表３），其中：硅藻門２４ 屬６０ 種，占４４．１２％；綠藻門１６ 屬４２ 種，占３０．８８％；藍藻門１１ 屬１７ 種，占１２．５０％；裸藻門４ 屬８ 種，占５．８８％；隱藻門２屬４種，甲藻門２屬３ 種，金藻門１ 屬２ 種，共占６．６２％。從空間上看，黃河源區(qū)共檢出浮游植物４門３９ 種，其中硅藻門３１種，占絕對優(yōu)勢；上游甘寧蒙河段、中游和支流檢出浮游植物種數(shù)分別為５０ 種、５３種和５７種，均超過下游的２９種，且均以硅藻門和綠藻門為優(yōu)勢種群。前期研究表明，２０ 世紀８０年代調查得到浮游植物種類為７ 門９２ 屬１９７ 種，蔣曉輝等［３６］ ２００８ 年調查得到８門８４屬１６０種，丁一桐等［３７］ ２０１９年春秋兩季調查檢出８ 門１３０ 屬３５０種。本次調查得到的浮游植物種類數(shù)略少，可能與調查點位、時段以及水沙狀況等有關。本次調查發(fā)現(xiàn)，庫區(qū)附近點位浮游植物種類較多，丁一桐等調查點位以庫區(qū)為主，本文調查點位以河道為主，是檢出種類數(shù)和群落組成產(chǎn)生差異的主要原因。

黃河干流及重要支流浮游植物密度和生物量均值分別為２．９７×１０^６ ｃｅｌｌｓ／ Ｌ 和１．７６ ｍｇ／ Ｌ（見表４）。其中：干流中游和上游甘寧蒙河段浮游植物密度、生物量均較高，分別為６．４７×１０^６ ｃｅｌｌｓ／ Ｌ 和４．６７×１０^６ ｃｅｌｌｓ／ Ｌ、２．２４ ｍｇ／ Ｌ 和３．４９ ｍｇ／ Ｌ；黃河源區(qū)和下游浮游植物密度、生物量均較低，分別為１．７４×１０^５ ｃｅｌｌｓ／ Ｌ 和４．５０×１０^５ ｃｅｌｌｓ／ Ｌ、０．４２ ｍｇ／ Ｌ 和０．４７ ｍｇ／ Ｌ；汾河、渭河和伊洛河等支流浮游植物密度和生物量均值分別為１.８７×１０^６ｃｅｌｌｓ／ Ｌ 和１．９９ ｍｇ／ Ｌ?？傮w上，黃河干流及重要支流浮游植物生物量較２０ 世紀８０ 年代（０．６４ ｍｇ／ Ｌ） 和２００８年（１．１４ ｍｇ／ Ｌ）均大幅度增加。在空間上，蔣曉輝等２００８ 年調查結果顯示，中游泥沙含量高、浮游植物密度和生物量較小，而下游養(yǎng)分含量高，使得浮游植物密度和生物量均較大。本次調查表明，除黃河源區(qū)因低溫和貧營養(yǎng)而引起浮游植物密度和生物量較小，庫區(qū)因水動力條件變化而引起浮游植物密度和生物量較大外，干流河道浮游植物密度和生物量空間差異明顯減小，與丁一桐等２０１９ 年調查結果一致。

黃河干流及重要支流浮游植物優(yōu)勢種主要來自硅藻門，不同區(qū)域浮游植物優(yōu)勢種表現(xiàn)出顯著差異（見圖４）。例如：黃河源區(qū)大羽紋藻和羽紋藻生物量占比分別達到３５．１３％和２２．８６％，上游甘寧蒙河段尖針桿藻生物量占比達到４５．７０％，中游以小環(huán)藻（２７．１２％）、尖針桿藻（２０．５７％）和纖細新月藻（９．７９％）為主，下游則以偽魚腥藻（４９．４０％）和綠色顫藻（２４．３８％）為主；支流優(yōu)勢種較多，以尖針桿藻（２０．４０％）和顆粒直鏈藻最窄變種（１６．５５％）為主，偽魚腥藻、針桿藻、梅尼小環(huán)藻和嚙蝕隱藻占比為８．１６％ ～９．１０％。筆者調查發(fā)現(xiàn)的優(yōu)勢種與蔣曉輝等２００８年和丁一桐等２０１９年調查結果一致，表明近１５ａ黃河干流及重要支流浮游植物優(yōu)勢群落較為穩(wěn)定，且表現(xiàn)出明顯的空間差異。

２．２．２浮游動物

黃河干流及重要支流共檢出浮游動物４ 類７５ 種（見表５）：輪蟲綱３３ 種，占４４．００％；橈足類２１ 種，占２８．００％；枝角類１１ 種，占１４．６７％；原生動物１０ 種，占１３．３３％。黃河源區(qū)和下游分別檢出浮游動物１３種和１４種，均以橈足類為主（６ 種和８ 種）；上游甘寧蒙河段、中游和支流分別檢出浮游動物２５種、２３種和２８種，均以輪蟲綱為主（分別有１６ 種、１５ 種和１０ 種）。黃河流域浮游動物研究的有關報道以黃河特定河段和某些支流為主。２０２１年黃河若爾蓋河段調查檢出浮游動物１２種，輪蟲綱和原生動物各６ 種［３８］ ；渭河陜西段調查檢出浮游動物３ 類２２ 種，以輪蟲綱（１５ 種）為主［３９］ 。２０１９—２０２０年，黃河寧夏段調查檢出浮游動物１３種，其中輪蟲綱８ 種、橈足類２ 種、枝角類２ 種、原生動物１ 種［２１］ 。這些成果與本文調查結果在種類上略有差異，但在群落組成上總體一致。

黃河干流及重要支流浮游動物密度和生物量均值分別為３５２．１０ ｉｎｄ．／ Ｌ 和０．４９ ｍｇ／ Ｌ（見表６）。其中：黃河源區(qū)和下游浮游動物密度較小，均值分別為９６．６８、２４５．１１ ｉｎｄ．／ Ｌ；在生物量上，黃河源區(qū)最小（０．０８ ｍｇ／ Ｌ），而黃河下游最大（１．３３ ｍｇ／ Ｌ）。

黃河源區(qū)浮游動物優(yōu)勢種為湯匙華哲水蚤（生物量占比５１．０５％）和針簇多肢輪蟲（３５．００％），而黃河下游優(yōu)勢種為右突新鏢水蚤（４０．１３％）、萼花臂尾輪蟲（２１．４１％）和猛水蚤（１４．９８％）。右突新鏢水蚤和猛水蚤個體較大，是黃河下游浮游動物生物量較高的主要原因。上游甘寧蒙河段、中游和支流優(yōu)勢種分別為長額象鼻溞（６７．７８％）、廣布中劍水蚤（３７．３２％）和卜氏晶囊輪蟲（４６．２２％），表現(xiàn)出顯著空間差異（見圖５）。

２．２．３底棲動物

黃河干流及重要支流底棲動物共檢出４ 類７２ 種（見表７），以搖蚊（３８ 種，占５２．７８％）為主，其次為其他昆蟲（１７ 種，占２３．６１％），寡毛類和軟體動物種類數(shù)分別為７ 種和１０種。本文調查的底棲動物群落組成與馮治遠等［４０］ ２０１９年的調查結果較為一致。２０世紀８０年代調查檢出寡毛類、軟體動物、搖蚊和其他昆蟲分別有３ 種、２ 種、１６ 種和３種，與２０世紀８０年代調查相比，本文調查中各類群檢出種類數(shù)均明顯增加；與２００８年調查相比，寡毛類減少１０種，軟體動物和搖蚊分別增加６ 種和１０ 種，其他昆蟲減少１種。寡毛類往往是具有重要指示作用的耐污種，其種類減少與近年來黃河干支流水環(huán)境明顯改善有關。

黃河干流及重要支流底棲動物密度和生物量均值分別為６８．３３ ｉｎｄ．／ ｍ^２和０．３７ ｇ／ ｍ^２（見表８），與２０ 世紀８０ 年代和２００８ 年相比，生物量分別降低８４．８３％和３６．９７％。支流底棲動物密度（１７９．５６ ｉｎｄ．／ ｍ^２）是干流各河段的３ ～ ５ 倍，而生物量則以下游最高（１．７３ ｇ／ｍ^２），黃河中游最低（０．０９ｇ／ ｍ^２ ）。與浮游動物類似，這種差異是下游檢出的底棲動物個體生物量較大造成的。

從生物量看，黃河源區(qū)底棲動物優(yōu)勢種為鉤蝦（５４． ５９％）， 其次為Ｃａｌｉｎｅｕｒｉａ （ １３． ９７％） 和扁蜉（１３．１４％）；上游甘寧蒙河段優(yōu)勢種為河蜆（６１．１３％），其次為橢圓蘿卜螺（１１．３１％）和膀胱螺（１０．９５％）；中游優(yōu)勢種為鉤蝦（６１． ０１％），其次為Ａｅｓｃｈｎｏｐｈｌｅｂｌａ（２５．０７％）和直突搖蚊（７．９２％）；下游優(yōu)勢種為銅銹環(huán)棱螺（６１．７５％），其次為梨形環(huán)棱螺（１５．８１％）和小劃蝽（１３．０７％）；支流優(yōu)勢種有長腹春蜓（１９．２９％）、膀胱螺（１５． ７１％）、大臍圓扁螺（１３． ５７％）、蘇氏尾鰓蚓（１２．１４％）、蜉蝣（１１．４３％）和直突搖蚊（９．２９％），見圖６。與２０ 世紀８０ 年代和２００８ 年調查結果相比，軟體動物不僅種類數(shù)大幅度增加，而且生物量占比顯著增加。有關研究表明，軟體動物對棲息生境的健康程度要求較高［４１］ ，軟體動物種類和數(shù)量的增加是黃河流域水生態(tài)環(huán)境改善的重要表征。

３結論

選取黃河干流及主要支流無定河、汾河、渭河和伊洛河１２１ 個監(jiān)測點位和水質、浮游植物、浮游動物、底棲動物４ 類指標對水生態(tài)環(huán)境狀況進行評估，結論如下。

１）黃河干流水質狀況較好，達到Ⅱ類標準，支流無定河、汾河水質總體達到Ⅲ類標準，伊洛河、渭河總體達到Ⅱ類標準。ｐＨ值在不同區(qū)域和四季中保持了一定的穩(wěn)定性，總體變化范圍為８．１～８．３。ＤＯ 濃度在冬季最大， 呈現(xiàn)明顯的由上游到下游增大趨勢。ＣＯＤ濃度在夏季中游最大。ＣＯＤ濃度在夏季中游和秋季黃河源區(qū)明顯較大。ＮＨ－Ｎ 濃度明顯呈現(xiàn)由上游向下游遞增的趨勢。ＴＰ濃度在春季和夏季呈現(xiàn)黃河源區(qū)＜中游＜上游甘寧蒙河段＜下游，在秋季和冬季呈現(xiàn)黃河源區(qū)＜上游甘寧蒙河段＜中游＜下游。綜合水質指標法分析結果表明，干流水質在春季上游甘寧蒙河段和中游達到了優(yōu)秀級別，在夏季各河段均處于良好級別，在秋季和冬季上游甘寧蒙河段達到了優(yōu)秀級別。

２）黃河干流及重要支流浮游植物共檢出７ 門６０屬１３６種，與２０世紀８０年代和２００８ 年相比，種類數(shù)減少但生物量大幅度增加；近１５ａ黃河干流及重要支流浮游植物優(yōu)勢群落較為穩(wěn)定，浮游植物優(yōu)勢種表現(xiàn)出明顯的空間差異。

３）黃河干流及重要支流浮游動物共檢出４ 類７５種，以輪蟲綱（４４．００％）和橈足類（２８．００％）為主，群落組成與以往研究成果總體一致；浮游動物密度、生物量和優(yōu)勢種均表現(xiàn)出明顯的空間差異。

４）黃河干流及重要支流底棲動物共檢出４ 類７２種，與２０世紀８０年代和２００８年相比，生物量分別降低８４．８３％和３６．９７％。與２０世紀８０年代相比各類群種類數(shù)均明顯增加，與２００８ 年相比寡毛類種類數(shù)減少，軟體動物和搖蚊種類數(shù)增加，這是流域水生態(tài)環(huán)境改善的重要表征。

完善的水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫是流域河湖管理保護的重要基礎支撐。黃河干支流水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)性調查監(jiān)測有助于明晰流域水生態(tài)環(huán)境問題及水生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律，有助于科學評估現(xiàn)有工程體系下黃河干支流水沙調控對生態(tài)的影響，為古賢、黑山峽等在建、待建水利工程生態(tài)影響研究奠定基礎。采樣點位和時間的不同會造成水質、浮游植物、浮游動物、底棲動物檢出結果的異質性，在后期的調查中將在時間和空間兩個尺度上加強監(jiān)測，持續(xù)助力黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展。