渾太流域生物完整性健康評估

陳禹衡

(遼寧省大伙房水庫管理局有限責(zé)任公司，遼寧 撫順 113006)

河湖健康評價(jià)是評價(jià)河湖健康狀況、調(diào)查分析河湖存在的主要問題,制定具體目標(biāo)、提出有效的任務(wù)措施，加強(qiáng)河湖長制長效體系實(shí)施的重要技術(shù)手段，是指導(dǎo)制定“一河(湖)一策”治理及管理保護(hù)方案的重要依據(jù)，也是河湖管理的重要參照[1- 5]。河湖生物完整性的相關(guān)指標(biāo)能夠充分反映河湖的健康狀況，也是反映河流水污染和水環(huán)境狀況的重要依據(jù)[6- 9]。渾太流域發(fā)源于撫順市清原縣灣甸子鎮(zhèn)，流經(jīng)撫順市、沈陽市、遼陽市、鞍山市、盤錦市及營口市，河長495km，流域面積28260km2。由于人為因素，河流受到水污染、河道侵占、非法采砂、水資源過度開發(fā)等影響，河流生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。為了加強(qiáng)對河湖的管理和保護(hù)，開展渾太流域生物完整性健康評估，明確河流的生態(tài)健康狀況與影響因素，提出有針對性的治理措施與對策，對河流永續(xù)健康發(fā)展具有巨大意義。

1 評價(jià)體系

1.1 評價(jià)指標(biāo)

結(jié)合渾太流域?qū)嶋H與特點(diǎn)，綜合考慮能夠反映河流生物健康的關(guān)鍵性因素，確定河流生物完整性健康評價(jià)采用底棲動(dòng)物完整性指數(shù)和魚類生物損失指數(shù)2項(xiàng)指標(biāo)。

1.2 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1底棲動(dòng)物完整性指數(shù)

(1)參照點(diǎn)和受損點(diǎn)的篩選

根據(jù)當(dāng)前河流干擾因素，依據(jù)選取的水質(zhì)指標(biāo)、半定量生境評價(jià)指標(biāo)，篩選參照點(diǎn)和受損點(diǎn)。綜合生境質(zhì)量和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，原始參考區(qū)為太子河和渾河的源頭，涉及樣點(diǎn)點(diǎn)位為TZ01—TZ05、H01—H06，經(jīng)過生境質(zhì)量評分，最終保留樣點(diǎn)點(diǎn)位為TZ02、TZ03、TZ04、TZ0。原始受損點(diǎn)為太子河和渾河的下游段，涉及海城河下游的樣點(diǎn)點(diǎn)位、太子河下游和渾河下游的樣點(diǎn)點(diǎn)位，經(jīng)過生境質(zhì)量評分后，最終保留H11、H12、H16為受損點(diǎn)。詳細(xì)信息如圖1所示。

(2)指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)適用于EPA的大型底棲動(dòng)物的B-IBI因子，選擇28種大型底棲動(dòng)物的生物學(xué)參數(shù)作為構(gòu)建大型底棲動(dòng)物評估的候選指標(biāo),篩選了28個(gè)候選指標(biāo)的分布范圍、判別能力和相關(guān)性分析。分配范圍的篩選意味著如果在95%以上的樣品點(diǎn)中指數(shù)的得分為0，該指數(shù)將被舍棄。最后篩選出10個(gè)核心指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算IBI值。表1顯示了10個(gè)核心指標(biāo)的分配范圍和最佳預(yù)期值。

(3)IBI值賦分

將各評估參數(shù)的分值進(jìn)行加和，得到IBI指數(shù)值。以參照系樣點(diǎn)IBI值由高到低排序，選取25%分位值作為最佳期望值，對IBI指數(shù)進(jìn)行賦分得到IBIr分值，范圍為0～100。

表1 核心指標(biāo)值分配范圍和最佳預(yù)期值

圖1 太子河和渾河監(jiān)測前、評價(jià)中參照點(diǎn)與受損點(diǎn)篩選區(qū)域

1.2.2魚類生物損失指數(shù)

通過歷史背景調(diào)查方法，建立魚類損失指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。選擇20世紀(jì)80年代作為歷史基點(diǎn)。 基于歷史調(diào)查數(shù)據(jù)，對河流魚類種數(shù)進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)評價(jià)。魚生物損失指數(shù)的計(jì)算公式如下[10- 11]：

(1)

式中，F(xiàn)OE—魚類生物損失指數(shù)；FO—評價(jià)河段的魚類種類數(shù)量；FE—評價(jià)河段魚類種類數(shù)量預(yù)期值。

魚生物損失指數(shù)賦分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 魚類生物損失指數(shù)賦分標(biāo)準(zhǔn)表

1.3 計(jì)算方法

河流健康評價(jià)生物完整性賦分計(jì)算公式如下：

ALr=BIBr×BIBw+FOEr×FOEw

(2)

式中，ALr—生物完整性賦分；BIBr—底棲動(dòng)物完整性指數(shù)賦分；BIBw—底棲動(dòng)物完整性指數(shù)權(quán)重，取0.4；FOEr—魚類生物損失指數(shù)賦分；BIBw—魚類生物損失指數(shù)權(quán)重，取0.6。

2 河流健康評價(jià)

2.1 調(diào)查監(jiān)測

河流健康調(diào)查監(jiān)測點(diǎn)位共計(jì)32個(gè)，每個(gè)點(diǎn)位調(diào)查監(jiān)測3次，共計(jì)96個(gè)樣品量。主要監(jiān)測范圍包括渾河、太子河、海城河、社河、牤牛河等河流，開展春季和秋季兩期調(diào)查監(jiān)測。

圖2 渾太流域河流健康監(jiān)測斷面空間分布

2.2 評價(jià)結(jié)果

基于春季和秋季渾太流域河流32個(gè)樣點(diǎn)調(diào)查數(shù)據(jù)，綜合每個(gè)樣點(diǎn)河流大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù)賦分和魚類生物損失指數(shù)賦分，根據(jù)式2對每個(gè)樣點(diǎn)生物完整性進(jìn)行評價(jià)，進(jìn)而計(jì)算每個(gè)河段生物完整性賦分。詳見表3。

2.3 結(jié)果分析

2.3.1生物完整性賦分空間分布

根據(jù)評價(jià)結(jié)果，渾河流域生物完整性的平均得分為46分，整體情況較差。上游和下游之間的生物完整性得分存在顯著差異。渾河流域上游生物完整性得分要高于下游的，并且下游生物完整性得分較低，健康狀況較差。大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù)的平均得分為71分，表明整體情況相對較好。渾河流域沈陽段上游H1—H11的底棲完整性指數(shù)平均為77分，表明底棲完整性指數(shù)相對較好。渾河流域沈陽段下游H13—H16的底棲完整性指數(shù)為59分，表明底棲完整性指數(shù)相對較差。渾河支流牤牛河H12的生物完整性指數(shù)為35分，流域內(nèi)生物完整性指數(shù)最差。魚類損失指數(shù)的平均得分為29，整體情況很差，上游和下游之間的魚類損失指數(shù)存在較大差異。大伙房水庫上游魚類完整性良好，但由于河流受損引起的嚴(yán)重?cái)_動(dòng)，一些點(diǎn)H02和H04的魚類完整性相對較差。在大伙房水庫下游，特別是在H10樣本點(diǎn)位的下游，魚類完整性相對較差。

太子河流域生物完整性的平均得分為50分，整體情況差。上游和下游之間的生物完整性得分有很大差異。在太子河和海城河的上游，生物完整性得分相對較好，但在下游相對較差。在海城河下游的TZ16點(diǎn)位生物完整性得分最低。其中，河流大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù)的平均得分為78分，表明整體情況很好。太子河的上游和下游之間的底棲完整性指數(shù)存在顯著差異。太子河下游的TZ11和TZ12點(diǎn)位的生物完整性指數(shù)相對較好，而海城河下游TZ16的生物完整性指數(shù)是最差的。魚類損失指數(shù)的平均得分為29分，魚類完整性損失嚴(yán)重。在上游和下游之間的魚類損失指數(shù)顯著差異，由于天然河流和河岸地區(qū)的原生植被保存較好，魚類損失指數(shù)得分在TZ01點(diǎn)位是最高的。沈陽段下游TZ07點(diǎn)位、太子河下游段TZ11點(diǎn)位與海城河下游段TZ15點(diǎn)位的魚類完整性指數(shù)得分最少。

圖3 渾太流域河流生物完整性賦分空間分布

圖4不同河段的比較分析表明，太子河上游源頭-觀音閣水庫出口的生物完整性得分最高，其次是海城河上游源頭-海城河水文站、社河及渾河上游源頭-大伙房水庫出口，最后是渾河下游三岔河口-入河口和牤牛河。圖5可知，太子河上游源頭-觀音閣水庫出口和社河的大型底棲動(dòng)物完整性得分最高，渾河下游三岔河口-入河口和牤牛河的得分最低，其他河段的得分相接近。圖6可知，太子河上游源頭-觀音閣水庫出口和社河的魚類損失指數(shù)得分較高，其他河段得分較差。

表3 渾太流域生物完整性賦分結(jié)果表

圖4 渾太河流域分河段生物完整性賦分

2.3.2生物完整性指數(shù)影響因素分析

河流生物完整性涵蓋了魚類損失指數(shù)和大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù)，由于生物對河流水生態(tài)的影響程度與重要性，會(huì)產(chǎn)生不同的完整性指數(shù)結(jié)果。由于水資源開發(fā)利用程度較高，魚類種類下降嚴(yán)重，經(jīng)過調(diào)查，河流魚類損失程度較高，完整性指數(shù)得分較低。雖然魚類損失指數(shù)賦予0.6的權(quán)重，但是得分較低，平均占比32%，同時(shí)有4個(gè)調(diào)查點(diǎn)位低于20%。魚類損失指數(shù)得分在整個(gè)生物完整性所占分值較低，但是魚類損失指數(shù)重要性程度要高于底棲動(dòng)物完整性指數(shù)，說明在不同河流河段的生物完整性得分主要取決于魚類損失指數(shù)得分，魚類損失指數(shù)是生物健康評價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)。

圖5 渾太河流域分河段底棲動(dòng)物完整性指數(shù)賦分

圖6 渾太河流域分河段魚類損失指數(shù)賦分

圖7 渾太流域底棲動(dòng)物完整性指數(shù)與魚類損失指數(shù)的賦分比重

3 治理保護(hù)對策

3.1 流域排污控制

氨氮與化學(xué)需氧量是渾太流域主要污染物根源，對大伙房水庫下游的水生生物影響較大，對生物群落的退化影響更為嚴(yán)重。因此，降低氨氮與化學(xué)需氧量的濃度量是渾太流域水環(huán)境綜合整治的重點(diǎn)目標(biāo)。加強(qiáng)點(diǎn)源污水達(dá)標(biāo)排放管理，制定入河排污口“一口一策”方案，減少干支流排污口對河流的排入量。

3.2 重點(diǎn)河流段生態(tài)廊道建設(shè)

為更好發(fā)揮河流廊道水源涵養(yǎng)、點(diǎn)面源污染物控制與凈化、生物棲息地功能恢復(fù)，應(yīng)該從以下3個(gè)方面加強(qiáng)：①沿河兩岸設(shè)定10m的緩沖區(qū)域，開展“林草交錯(cuò)”的生態(tài)廊道改造；②恢復(fù)沿河灘涂濕地、回水區(qū)等生態(tài)系統(tǒng)，使河流從上游到下游構(gòu)建生態(tài)小系統(tǒng)，凈化水環(huán)境；③盡量恢復(fù)河流自然狀態(tài)，減少不必要的攔河閘壩阻隔，保障河道通暢，恢復(fù)沿岸動(dòng)植物棲息地，增加生態(tài)系統(tǒng)功能多樣性。

3.3 加強(qiáng)水生生物多樣性的監(jiān)測管理

定期開展渾太流域水生物調(diào)查，依托水文站、水質(zhì)站，建設(shè)水生物監(jiān)測站點(diǎn)，建立水生物物種、類別、科目的數(shù)據(jù)庫，每年出版水生物調(diào)查監(jiān)測公報(bào)，有效掌握渾太流域水生物系統(tǒng)狀況，為河流生態(tài)系統(tǒng)變化及制定措施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

與實(shí)際渾太流域現(xiàn)狀相比較，本文通過開展渾太流域生物完整性健康評價(jià)，掌握河流水生態(tài)、水環(huán)境存在的問題，反映渾太流域水生態(tài)、水環(huán)境現(xiàn)狀。本文只針對一年開展了調(diào)查監(jiān)測與健康評價(jià)，反映的是當(dāng)年的健康狀況，對于河流生物完整性健康狀況還需要開展長期的調(diào)查監(jiān)測，同時(shí)與目前的“河長制”、“一河一策”相結(jié)合，才能更好地針對問題，制定有效的治理措施。