基于大凌河流域水生生物多样性指数调查与评估探究

杨洪泽

(朝阳市水务工程质量与安全监督站，辽宁 朝阳 122000)

0 前 言

水环境质量与水生生物分布具有十分密切的联系，水环境评价的重要标准之一为水生物的多样性指数[1]。水体水质的状况可以通过生物多样性指数进行反映，水生生物复杂的群落结构表明河流水环境质量和均匀度越好[2]。水生生物群落结构主要表征指标为密度指数[3]。多项研究成果表明[4-5]，大凌河干流水质状况总体上受到浮游动植物以及多样性水生生物密度影响呈现中度污染的状况，且具有较好的稳定性。大凌河属于辽宁西部第一大河流，总流域面积为2.33万km2。文章以大凌河流域为具体实例，对流域水生生物多样性指数进行调查，分析流域水生生物分布密度以及多样性指数的变化，并通过多样性指数调查分析结果对辽河水环境状况进行分析。研究成果对于辽河流域水生态环境保护规划具有重要的参考价值。

1 研究区域及研究方法

1.1 调查方法

为对大凌河水生生物多样性指数进行调查，分别在2017年对大凌河丰水期和枯水期设置了6个监测断面，对水层表面0.5-1.0m进行水样的采集。同时采样水生生物和水质指标的测定，其中在完成水质采样后，密封采样瓶进行室内水质指标的检测，完成水生藻类的采样后，对标准溶液进行配制后，对采样点附近底泥进行均匀采样，在培养皿对采样点的藻类进行静置。

1.2 样品测定方式

7采样试验常规测定方法对水质采样指标PH、DO、CODmn、CODcr、BOD5、NH3-N、电导率、TP、TN、NO3--N、NO2—N、Ka+、Ca+、Mg+、SO4进行测定，水生生物功能完整度通过水生藻类进行表征，水生生物水体污染指标通过生物多样指数进行分析，分析方程为：

(1)

式中：ni为第i种藻类个数；N为藻类的总数；当H=0为水体污染指标较高，当H在[1-2]之间水体中度污染；H>3为水质状况较好。

2 大凌河流域水生生物调查分析

2.1 水质调查结果

为对辽河流域水生态健康指标进行有效筛选，采用主成分分析方法对15个水质指标进行分析，基于主成分分析方法的大凌河流域水生生物水质状况调查结果，见表1。

表1 基于主成分分析方法的大凌河流域水生生物水质状况调查结果

从分析结果可看出，大凌河流域各水生态环境指标方差贡献率在13.013-15.560之间，通过主成分分析，大凌河流域水生态影响较为显著的指标分别为电导率、NH3-N、CODmn以及BOD5，其中大凌河流域重金属污染程度较低。

2.2 水质状况评价

在采用主成分分析方法对各指标进行筛选后，按照各生态环境评估指标的方差贡献率对各指标的权重进行设定，大凌河流域水生生物多样性指数评价指标的方差贡献率，见表2；大凌河流域水生生物多样性指数评价权重，见表3。

表2 大凌河流域水生生物多样性指数评价指标的方差贡献率

表3 大凌河流域水生生物多样性指数评价权重

从分析结果可看出，大凌河河流域水生生物多样性指标体系的主成分方差贡献率在7.16%-13.31%之间，随着主成分方差贡献率的增加。其累积方差贡献率也逐步提高，表明各特征指标具有较为显著的相关性。结合各主成分分析结果，按照方差贡献率的大小，对各指标的权重进行设定。

2.3 综合评估结果

结合各指标主成分和权重分析结果，对各水生生物多样性的等级进行划分，各特征评价指标等级划分结果，见表4；并对辽河流域各典型监测断面进行污染度和水生藻类的评价，大凌河河流域各典型断面污染度评估结果，见表5；大凌河流域各典型断面水生藻类密度及多样性指数评估结果，见表6。

表4 各特征评价指标等级划分结果

表5 大凌河河流域各典型断面污染度评估结果

表6 大凌河流域各典型断面水生藻类密度及多样性指数评估结果

从大凌河流域各水质监测断面评估结果可看出，大凌河河流水质污染程度总体在中度-轻度之间，综合污染度<0.3，各典型水生藻类密度总体可保持在0.09-0.35之间，多样性指数在0.32-2.35之间，从空间分布可看出，从上游1#断面到下游6#断面，水生藻类的密度和多样性指数有所递减。

2.4 水生生物多样性指数综合评估结果

基于建立的水生生物多样性指数等级划分标准以及监测数据，对大凌河流域各典型监测断面的生物多样性指数进行综合评估，大凌河流域各典型断面水生生物多样性指数综合评估结果，见表7。

表7 大凌河流域各典型断面水生生物多样性指数综合评估结果

续表7 大凌河流域各典型断面水生生物多样性指数综合评估结果

从分析结果可看出，大凌河白石水库、阎王鼻子水库等大型以上水生生物多样性综合指数在分别为193和240，从上游到下游，尤其是进入城市段的河道，由于上游水库调蓄作用影响，城市段河道生态需水很难得到有效满足，因此水生生物多样性综合指数有所减少，河流生态环境状况较差，而在3#和4#断面，由于该河段生态水量能得到一定程度的满足，使得水生生物多样性综合指数在180以上，河流水生生物多样性综合指数状况可以达到一般的状况。而到6#断面，由于进入入海口，受到海水影响，河段水生生物多样性综合指数较低。

3 主要结论

1)大凌河流域各水生态环境指标方差贡献率在13.013-15.560之间，通过主成分分析，大凌河流域水生态影响较为显著的指标分别为电导率、NH3-N、CODmn以及BOD5，其中大凌河流域重金属污染程度较低。

2)大凌河河流水质污染程度总体在中度-轻度之间，综合污染度<0.3，各典型水生藻类密度总体可保持在0.09-0.35之间，多样性指数在0.32-2.35之间。

3)大凌河白石水库、阎王鼻子水库等大型以上水生生物多样性综合指数在分别为193和240，从上游到下游，尤其是进入城市段的河道，由于上游水库调蓄作用影响，城市段河道生态需水很难得到有效满足，水生生物多样性综合指数有所减少。