基于生物完整性的太子河流域健康评估

徐爱华

（辽宁燕东土木建筑工程咨询有限公司,辽宁 本溪 117100）

河湖健康评价是评价河湖健康状况、调查分析河湖存在的主要问题、制定具体目标、提出有效的任务措施,对加强河湖长制长效体系实施的重要技术手段。是指导制定"一河（湖）一策"治理及管理保护方案的重要依据,也是河湖管理的重要参照。河湖生物完整性的相关指标能够充分反映河湖的健康状况,也是反映河流水污染和水环境状况的重要依据。太子河流域发源于辽宁省新宾县大红石砬子,流经本溪市、鞍山市和辽阳市,河长363 km,流域面积13493 km2。由于人为因素,河流受到水污染、河道侵占、非法采砂、水资源过度开发等影响,对河流生态系统产生破坏。为了加强对河湖泊的管理和保护,开展太子河流域生物完整性健康评估,明确河流的生态健康状况与影响因素,提出有针对性的治理措施与对策,对河流永续健康发展具有重要意义。

1 评价体系

1.1 评价指标

结合太子河流域实际与特点,综合考虑能够反映河流生物健康的关键性因素,确定河流生物完整性健康评价采用底栖动物完整性指数、鱼类生物损失指数等两项指标。

1.2 评价标准

1.2.1 底栖动物完整性指数

（1）参照点和受损点的筛选

根据当前河流干扰因素,依据选取的水质指标、半定量生境评价指标,筛选参考点和受损点。综合生境质量和水质标准,原始参考区为太子河源头,涉及样点点位为TZ01～TZ05,经过生境质量评分,最终保留样点点位TZ02、TZ03、TZ04、TZ05。原始受损点为太子河下游段,经过生境质量评分后,最终保留H11、H12、H16 为受损点。

（2）指标体系构建

根据适用于EPA 的大型底栖动物的B-IBI 因子,选择28种大型底栖动物的生物学参数作为构建大型底栖动物评估的候选指标。筛选了28 个候选指标的分布范围、判别能力和相关性分析。分配范围的筛选意味着如果在95%以上的样品点中指数的得分为零,则该指数将被抛弃。最后筛选出10 个核心指标,并在此基础上计算IBI 值。表1 中显示了10 个核心指标的分配范围和最佳预期值。

表1 核心指标值分配范围和最佳预期值

（3）IBI 值赋分

将各评估参数的分值进行加和,得到IBI 指数值。以参照系样点IBI 值由高到低排序,选取25%分位值作为最佳期望值,对IBI 指数进行赋分得到IBIr 分值,范围为0～100。

1.2.2 鱼类生物损失指数

通过历史背景调查方法,建立鱼类损失指数标准。选择20 世纪80 年代作为历史基点。基于历史调查数据,对河流鱼类种数进行分析与统计评价。鱼生物损失指数的计算公式如下：

式中：FOE 为鱼类生物损失指数；FO 为评价河段的鱼类种类数量；FE 为评价河段鱼类种类数量预期值。

鱼生物损失指数赋分标准见表2。

表2 鱼类生物损失指数赋分标准表

1.3 计算方法

河流健康评价生物完整性赋分计算公式如下：

式中：ALr 为生物完整性赋分；BIBr 为底栖动物完整性指数

赋分；BIBw 为底栖动物完整性指数权重,取0.4；FOEr 为鱼类生物损失指数赋分；BIBw为鱼类生物损失指数权重,取0.6。

2 河流健康评价

2.1 调查监测

太子河健康调查监测点位共计11 个,每个点位调查监测3 次,共计33 个样品量。开展春季和秋季两期调查监测。

2.2 评价结果

2.2.1 大型底栖动物完整性赋分

基于春季和秋季太子河流域河流11 个样点调查数据,综合每个样点大型底栖动物完整性指数赋分,对每个样点生物完整性进行评价,进而计算每个河段生物完整性赋分。见表3。

表3 太子河流域大型底栖动物完整性赋分结果表

综合春季和秋季底栖动物数据,IBIr 平均分值为77。其中,“源头-观音阁水库出口”河段中,IBIr 平均分值为93；“观音阁水库出口-葠窝水库出口” 河段中,IBIr 平均分值为68；“葠窝水库出口-入浑河河口” 河段中,IBIr 平均分值为69。

2.2.2 鱼类生物损失指数赋分

基于春季和秋季太子河流域11 个样点调查数据,综合每个样点鱼类生物损失指数赋分,对每个样点生物完整性进行评价,进而计算每个河段生物完整性赋分。见表4。

表4 太子河流域鱼类生物损失指数赋分结果表

太子河整个河流的FOEr 值为40,各监测点FOE 值从上游至下游呈现下降趋势。上游“源头-观音阁水库出口”河段FOEr 值为65,“观音阁水库出口-葠窝水库出口”河段FOEr 值为6,“葠窝水库出口-入浑河河口”河段FOEr 值为18。中游由于建坝导致溪流型物种减少,故FOEr 值较低。

2.2.3 生物完整性评价

太子河流域河流生物完整性评价结果见表5。

表5 太子河流域河流生物完整性评价

评价结果表明,总体上,太子河流域各河段生物完整性状况较差。其中“源头-观音阁水库出口”河段得分最高,上游TZ01 样点分值最高；“观音阁水库出口-葠窝水库出口”河段中,TZ06 和TZ07 处于观音阁水库和葠窝水库之间,得分最低,河段平均分仅为31 分；“葠窝水库出口-入浑河河口”河段中,从上游至下游近海区域方向,样点生物完整性得分呈减少趋势。

2.3 结果分析

2.3.1 生物完整性赋分空间分布

根据评价结果,太子河流域生物完整性的平均得分为50分,整体情况差。上游和下游之间的生物完整性得分有很大差异。在太子河和海城河的上游,生物完整性得分相对较好,但在下游相对较差。在海城河下游的TZ16 点位生物完整性得分最低。其中,河流大型底栖动物完整性指数的平均得分为78 分,表明整体情况很好。太子河的上游和下游之间的底栖完整性指数存在显著差异。太子河下游的TZ11 和TZ12 点位的生物完整性指数相对较好,而海城河下游TZ16 的生物完整性指数是最差。鱼类损失指数的平均得分为29,鱼类完整性损失严重。在上游和下游之间的鱼类损失指数显著差异,由于天然河流和河岸地区的原生植被保存,鱼类损失指数得分在TZ01 点位是最高的。沈阳段下游TZ07 点位、太子河下游段TZ11 点位与海城河下游段TZ15 点位的鱼类完整性指数得分最少。

2.3.2 生物完整性指数影响因素分析

河流生物完整性涵盖了鱼类损失指数和大型底细动物完整性指数,由于生物对河流水生态影响程度与重要性,会产生不同的完整性指数结果。由于水资源开发利用程度较高,鱼类下降严重,经过调查,河流鱼类损失程度较高,完整性指数得分较低。虽然鱼类损失指数赋予0.6 的权重,但是得分较低,平均占比32%,同时有4 个调查点位低于20%。鱼类损失指数得分在整个生物完整性所占分值较低,但是鱼类损失指数重要性程度要高于底栖动物完整性指数,说明在不同的河段河流的生物完整性得分主要取决于鱼类损失指数得分,鱼类损失指数是生物健康评价的关键指标。

图1 太子河流域底栖动物完整性指数与鱼类损失指数的赋分比重

3 治理保护对策

3.1 流域排污控制

氨氮与化学需氧量是太子河流域主要污染物根源,特别是对葠窝水库下游的水生生物影响较大,对生物群落的退化影响更为严重。因此,降低氨氮与化学需氧量的浓度量依旧是太子河流域水环境综合整治的重点目标。加强点源污水达标排放管理,制定入河排污口一口一策方案,减少干支流排污口对河流的排入量。

3.2 重点河流段生态廊道建设

为了更好地发挥河流廊道水源涵养、点面源污染物控制与净化、生物栖息地功能恢复,应该从以下几个方面加强：（1）沿河两岸设定10 m 的缓冲区域,开展“林草交错”的生态廊道改造；（2）恢复沿河滩涂湿地、回水区等生态系统,使河流从上游到下游构建生态小系统,净化水环境；（3）尽量恢复河流自然状态,减少不必要的拦河闸坝阻隔,保障河道通畅,恢复沿岸动植物栖息地,增加生态系统功能多样性。

3.3 加强水生生物多样性的监测管理

定期开展太子河流域水生物调查,依托水文站、水质站,建设水生物监测站点,建立水生物物种、类别、科目的数据库,每年出版水生物调查监测公报,有效掌握太子河流域水生物系统状况,为河流生态系统变化及制定措施提供基础数据。

4 结论

通过开展太子河流域生物完整性健康评价,能够较好地掌握河流水生态、水环境存在的问题,与实际太子河流域现状相比较,本研究结论能够反映太子河流域水生态、水环境现状。本研究只是针对一年开展了调查监测、健康评价,反映的是当年的健康状况。对于以后河流生物完整性健康状况,还需要开展长期的调查监测,同时与目前的河长制、一河一策相结合,才能更好地针对问题,制定有效的治理措施。