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基于栖息地质量指数方法的营口地区河流水生态健康评价

2024-09-30 35 上传者：管理员

摘要：采用栖息地质量指数法对营口地区主要河流水生态健康进行综合评估。评估结果表明：营口地区主要河流栖息地指数在179～259之间，总体处于亚健康状态。研究成果对于区域河流水生态健康综合评估方法具有参考价值。

关键词：
入河河流
水生态健康
河流
综合评估栖息地质量指数
营口地区
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河流水生态健康综合评估是保证河流水生态健康的重要依据，河流水生态健康既要考虑水质指标也要综合考虑水生生物栖息地环境保护[1]。近年来，国内对于河流水生态健康评价取得一定研究成果，但均主要集中在河流生态需水及水生态指标的综合评估，而对于水生生物栖息地评估的成果相对较少。当前，基于栖息地质量指数的河流水生态健康综合评估在国内得到相关研究和应用，栖息地质量指数通过结合河流水生态健康评估综合指标对河流水生物栖息地健康程度进行综合评估，评估指标及结果更为全面。但是栖息地质量指数在营口地区还未得到应用，营口地区河流大都为入河河流，相关研究成果表明营口地区河流水生态健康受社会经济发展影响发生较为明显的变化，为加大对营口地区河流水生态保护，亟需对区域河流水生态健康程度进行综合评估，提高河流水生态健康程度。采用栖息地质量指数法对营口地区主要河流水生态健康进行综合评估[2]。研究成果对于区域河流水生态健康综合评估方法具有参考价值。

1、研究方法

1.1 水样采集方法

采用栖息地质量指数计算方法，对营口地区6个水质监测断面进行现场采样后进行试验分析，对各监测指标浓度进行测定，流域水生态环境越高其栖息地指数也越大，在各采样点水层表面0.5～1.0m同时对水样和水生生物进行采集，在采样瓶内密封采集的水样和水生生物样本，采用标准溶液对水生生物样本进行固定后放入培养皿进行静置[3]。

1.2 水质测定方法

试验测定的水质指标及方法如表1所示，水生生物功能完整性通过水生藻类数量进行表征，水生生物污染程度按照多样性指数进行计算：

式中：ni为水生藻类单指标个数；N为水生藻类指标总数；H=0为严重污染；1≤H≤2为较为严重污染；H≥3为较轻程度污染。

表1水质监测指标及测定方法

2、营口地区河流水生态健康评价

2.1 水质指标主成分分析

对测定17类水质指标进行主成分分析，确定营口地区河流主要影响指标，各指标主成分分析结果如表2所示。

表2营口地区河流水质指标各主成分分析结果

从营口地区河流水质指标主成分分析结果可看出，各主成分中方差贡献率最高的为第二和第三主成分，方差贡献率分别为20.792%和19.596%,表明对于营口地区河流各水质指标而言，各指标方差主要集中在第二和第三组成分，因此第三和第二主成分较高的水质指标为营口地区河流主要影响的指标，通过对各类指标进行综合分析，对于营口地区河流而言，DO、CODmn、CODcr、BOD5、电导率以及栖息地指数为区域河流水质主要影响指标，具有较高的主成分方差贡献率，其他各类指标的主成分方差贡献率相对较低[4-6]。

2.2 指标权重计算

在营口地区各类水质指标主成分分析基础上，对各类指标主成分的初始特征值进行分析，并对各类组成分下主要水质指标的权重进行计算，结果如表3和表4所示。

表3营口地区河流主成分水质指标初始特征值

表4营口地区河流主成分水质指标权重值

从营口地区河流主成分水质指标初始特征值可看出，各主成分下各类水质特征指标在0.26～1.74之间，各类主成分特征指标差异性较大，特征指标越高其方差贡献率也就越高，通过对各类水质指标初始特征值分析基础上对主要水质指标进行权重分析，从分析结果可看出，对于水质指标而言，其第二和第三主成分的权重分别为-0.26和-0.34,呈现负相关，和在第二和第三主成分下的权重分别在0.2以上，对于营口地区河流栖息地指数影响程度较高。在第二和第三主成分下的权重分别为0.21和-0.31,可以取第二主成分值作为其评估指标权重。电导率指标在第二和第三主成分下的权重分别为0.31和0.11,存在一定程度的差异性。在第二和第三主成分下的权重分别为0.45和0.40,差异程度相对较小，综上按照对栖息地质量指数影响程度，综合选取第二主成分权重值作为各指标评估权重[7-9]。

2.3 评估等级划

在确定各评估指标权重的基础上，结合地表水水质等级划定标准对各类水质指标评估等级进行划分，如表5所示，并对营口地区主要河流水质监测断面的污染程度进行综合评估，评估结果如表6所示，对各断面水生生物指标优势藻类进行了评定，评定结果如表7所示。

表5营口地区河流主要水质指标评估等级

表6营口地区河流断面污染程度评估结果

表7营口地区河流断面水生藻类优势评定结果

结合营口地区河流主要水质指标评估等级对营口地区河流断面污染程度进行综合评估，从综合评估结果可看出，营口地区主要河流污染程度总体在轻度～中等等级，浮渡河和大辽河水质监测断面的评估指数在0.11～0.13之间，污染等级均为轻度，大清河、大旱河、沙河、熊岳河污染综合指数分别在0.17～0.41之间，污染程度均为中度。从营口地区河流水质断面水生藻类优势评定结果可看出，浮渡河优势藻类为小环藻，其多样性指数和密度通过综合评定总体为轻度污染。大辽河优势藻类也为小环藻，其多样性指数较高，综合评定为中度污染等级。大清河、大旱河优势藻类均为蕨类藻，其污染等级分别为中度和轻度。沙河和熊岳河优势藻类均为小环藻，均为中度污染等级。

3、综合评估

在水质指标评估和水生生物综合评估基础上，结合栖息地质量指数方法对营口地区各河流水质监测断面的栖息地质量指数进行计算，并各河流水生态健康等级进行综合评定，结果如表8所示。

表8营口地区河流水生态健康综合评估结果

从营口地区河流水生态健康综合评估结果可看出，各河流栖息地质量指数在179～259之间，总体处于亚健康状态。各河流中浮渡河栖息地质量指数为225,水生态健康等级为一般，浮渡河的优势藻类为小环藻，其对河流其他水生生物栖息地环境影响程度相对较低，其水质评估等级为轻度污染，因此其水生态健康等级为一般。大辽河和浮渡河的优势藻类均为小环藻，但大辽河受海水入侵影响其水质总体等级要低于浮渡河，因此大辽河水生态健康等级为亚健康。大清河优势藻类为蕨类藻，蕨类藻对其他水生生物栖息地环境影响程度较高，而大清河水质污染等级为中度，其水生态健康等级综合评定为较差，符合大清河水生态的实际情况。大旱河和沙河的优势藻类分别为蕨类藻和小环藻，其水质水质污染等级均为中度，但总体水质状况要好于大清河，大旱河和沙河的水生态健康等级综合评定为一般。熊岳河优势藻类为小环藻，但其水质污染程度和大清河较为接近，其水生态健康达到较差程度[10-12]。

4、结论

1)营口地区主要河流污染程度总体在轻度～中等等级，浮渡河和大辽河水质监测断面的评估指数在0.11～0.13之间，污染等级均为轻度，大清河、大旱河、沙河、熊岳河污染综合指数分别在0.17～0.41之间，污染程度均为中度。

2)各河流栖息地质量指数在179～259之间，总体处于亚健康状态，河流沿程从上游到下游栖息地质量指数总体呈现递增变化，水生态健康程度有所下降，蕨类藻对于营口地区河流水生物栖息地质量影响较为明显。

参考文献:

[1]叶奇青,甘燕,赵鑫莹等.基于生物完整性指数的秦淮河水生态健康评估研究[J].环境科学学报,2023,43(10):407-418.

[2]赵雪松.基于综合水质标识指数法的水体污染季节性变化特征研究[J].地下水,2020,42(02):74-76.

[3]徐永远.基于栖息地质量综合指数的太子河流域水生态综合评价研究[J].水利技术监督,2023(06):80-83.

[3]徐鹤,缪萍萍,顾宏霞.基于B-IBI的永定河干流生态健康评估[C]//中国水利学会.2022中国水利学术大会论文集(第二分册).水利部海河水利委员会水资源保护科学研究所;天津市碧波环境资源开发有限公司,2022:6.

[4]推动实施长江流域重点湖泊生态健康评估[J].民主,2022(10):21-22.

[5]余芬芳,阮伟,段昌兵.浅谈水生态系统健康评估[J].资源节约与环保,2022(06):35-37.

[6]何世民.石羊河生态构建研究及流域生态健康评估[J].农业科技与信息,2022(07):26-28.

[7]杨蓉,刘波,王东霞.基于不同方法的水生态健康评估——以北京市典型水体为例[J].中国环境监测,2022,38(01):165-174.