基于层次分析法构建尼尔基水库生态风险指标体系

郑国臣，赵吉吉，秦雨,2，张新荟

（1.松辽流域水资源保护局，吉林长春130021；2.长春工程学院，吉林长春130021；3.东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040）

基于层次分析法构建尼尔基水库生态风险指标体系

郑国臣1，赵吉吉1，秦雨1,2，张新荟3

（1.松辽流域水资源保护局，吉林长春130021；2.长春工程学院，吉林长春130021；3.东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040）

通过分析2014年8月的尼尔基水库水环境特征，构建尼尔基水库生态风险指标体系。通过层次分析法确定要素层权重，权重大小排序为：理化指标、富营养盐指标＞生物指标、污染风险指标。评价结果表明，尼尔基水库水生态风险指数为0.15（库末）、0.30（库中）、0.25（坝前），说明尼尔基水库总体存在轻度风险，需要采取相应措施来降低生态风险。

嫩江流域；尼尔基水库；水生态；风险指标体系；层次分析法

尼尔基水利枢纽坐落于嫩江干流中上游。结合嫩江流域典型区域及上游污染源的分布特征，对尼尔基水库主要污染物进行生态风险评价，并根据水库的理化指标（水温、溶解氧、pH、氨氮）、富营养化指标（高锰酸盐指数、总磷、总氮、叶绿素a）、生物指标(浮游植物、浮游动物)和特征污染物指标（邻苯二甲酸二丁酯、1,4二氯苯、四氯化碳），构建尼尔基水库水生态风险评价指标体系，通过层次分析法确定各评价指标权重，对尼尔基水库进行水生态综合评价，为尼尔基水库水生态环境的管理提供技术支撑。

1 样品采集及分析方法

尼尔基水库水源地共布设水质监测断面3个，分别为尼尔基库末、尼尔基库中、尼尔基坝前。2014年8月，监测项目包括GB3838-2002《地表水环境质量标准》规定的基本理化指标、湖库富营养化指标、有机物排查性指标，以及生物指标浮游植物和浮游动物等。

评价方法包括：

1）层次分析法(AHP)。层次分析法法一般包括以下5步：明确问题；构造判断矩阵；判断矩阵的一致性检验；层次单排序；层次总排序。

2）单因子评价方法。水质现状评价依据SL395-2007《地表水资源质量评价技术规程》的单因子评价法。

3）评价标准。结合有关文献，对尼尔基水库生态风险程度进行分级。

2 评价指标体系建立

尼尔基水库水生态风险评价的各项分指数构筑成一个树状层次结构，分为目标层、要素层和指标层。

2.1 指标权重的确定

对指标权重进行一致性检验及层次单排序检验。在判断矩阵完成并通过一致性检验后的指标权重，见表1。水温、溶解氧、总氮和总磷是水华现象发生的主要环境因子。尼尔基水库生态风险评价指标体系两个方面的权重大小排序为：理化指标、富营养盐指标、生物指标、污染风险指标。

2.2 数据收集与分析

2.2.1 理化指标

以2014年8月为例，尼尔基水库水温在20～30℃，处于水华现象发生的适宜温度范围。水华大多暴发在pH值为碱性的水体中，尼尔基水库pH平均值呈碱性，适宜发生水华。尼尔基水库溶解氧为11.07 mg/L，总体上处于过饱和状态，其中库中溶解氧大于坝前和库末。库中的氨氮为1.121 mg/L，超过了Ⅲ类水体标准，见表2。

表1 尼尔基水库水生态风险评价指标权重

表2 尼尔基水库理化指标数据表

2.2.2 富营盐指标

如表3所示，尼尔基库中、库末的总磷均超过Ⅲ类水体标准，分别超标2.8倍和0.8倍；尼尔基坝前、库中、库末的总氮分别超标0.66倍、2.808倍和0.802倍；库中的高锰酸盐指数超标0.46倍；库中的叶绿素a最高达到0.069 4 mg/L，比坝前和库末高出19倍和11倍，这主要是因为库中的藻类细胞浓度过大导致的。

表3 尼尔基水库富营养盐指标数据表

2.2.3 生物指标

生物状况评价包括藻类生物多样性和浮游动物。尼尔基水库各采样点浮游植物的细胞密度如表4所示，库中为252.16×106个/L，坝前为2.18× 106个/L，库末为0.96×106个/L，库中聚集着大量的浮游植物，为水华暴发的主要区域。

如表5所示，尼尔基水库浮游植物和浮游动物种数与密度计算Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度多样性指数和Margalef丰富度多样性指数。

106个/L表4浮游植物细胞密度

表5 尼尔基水库生物指标数据表

2.2.4 污染风险指标

尼尔基水库水源地筛选出有代表性的污染风险指标邻苯二甲酸二丁酯、1，4-二氯苯和四氯化碳。其中邻苯二甲酸二丁酯检出率达到100%；四氯化碳检出率达到20%，1，4-二氯苯是有毒有机污染物的一种，它的检出率达30%。

3 水生态风险综合评价

3.1 指标层评价值的确定

由于评价指标体系中选取的各评价指标的计量单位不同，因此需要采用极差标准化方法对所得分值进行标准化处理，见表6。

表6 尼尔基水库水生态风险评估指标标准化处理表

3.2 要素层评价

尼尔基库中理化指标和富营养指标对水库生态风险影响较大，水库的水生态风险指数如图1所示。嫩江上游支流、排污口污染源排放大量的污染物，其中磷、氮是水库富营养化，爆发水华现象的主要限制因子。随着水体中磷、氮浓度的上升，水库朝着形成水华的蓝藻趋势发展，库中呈轻度水华风险，库末和坝前的水流动性较好，发生水华风险的可能性降低。

图1 尼尔基水库水生态风险分布图

选取理化指标、富营养盐指标、生物指标和污染风险指标进行计算，对尼尔基水库水生态风险进行综合评价。结果表明，尼尔基水库水生态指数为0.15（库末）、0.30（库中）、0.25（坝前），呈轻度风险。对尼尔基库中水生态风险具有较大影响的风险源主要为上游支流汇入、沿江排放以及上游非点源污染物的排放。尼尔基水库生态风险指数平均值达到0.23，总体存在轻度风险，需要采取相应措施降低风险。

［1］马艳茹，满春香，姜爽．尼尔基水利枢纽工程建设与运行管理［J］.东北水利水电，20119（11）：55-56.

［2］章光新，郭跃东.嫩江中下游湿地生态水文功能及其退化机制与对策研究［J］.干旱区资源与环境，2008，22（1）：122-128.5.

［3］周绪申，罗阳，郑国臣，等.尼尔基水库浮游植物多样性初步研究［J］.东北水利水电，2013（3）：30-32.

［4］李晓东，曾光明，梁婕，等.基于层次分析法的洞庭湖健康评价［J］.人民长江，2009，40（14）：22-2.

［5］Obery AM,Landis WG.A regional multiple stressor risk assessment of the Codorus Creek Watershed applying the Relative Risk Model.Human and Ecological Risk Assessment，2002，8（2）：405-428.

X17

A

1002－0624（2017）06－0020－03

2016-11-02