流域水生態系統健康評價常用指標
19 世紀末,人們已經開始注意到人類干擾活動對河流生物造成的傷害,并嘗試追蹤這種生物退化的程度,而河流生物退化也被視為人類活動的指示因子,由此拉開了河流生物監測的序幕。進入20 世紀后,化學污染物對水質的影響引起了許多學者的重視,但鮮有人把化學和生物兩者結合起來考慮。直到最近30 年,人們才逐漸認識到河流生物群落具有整合不同時間尺度上各種化學、生物和物理影響的能力,生物群落的結構和功能能夠反映諸如化學品污染、物理生境消失、外來物種入侵、水資源過量消耗、河岸帶植被過度采伐等干擾壓力。監測可以把目光集中在多種生態威脅對水環境造成的威脅效應上,是流域水生態系統健康評價的核心手段,而化學和物理條件的監測也反映了環境質量。因此從化學、物理和生物3 個完整性角度綜合評價水生態系統健康已逐漸被認可。各國的流水生態系統健康評價項目基本都是由生物、化學和物理三方面構成的評價體系,這里將水文變化理解為河流的物理特性。
從化學完整性角度考慮,溶解氧、電導率等常規水質參數,總氮、總磷等營養鹽參數,以及 COD(化學需氧量)、BOD (生化需氧量) 等耗氧水質參數是被使用較多的。河流生態系統更加偏重于常規水質參數和耗氧水質參數,湖泊則更重視營養鹽參數,還會擇如透明度、葉綠素 a含量等反映湖泊富營養化的水質參數。此外,某些評價體系可能不直接使用單個水質參數,而是采用復合型參數或綜合指數,如反映水質狀況的水質綜合指數、反映富營養化程度的內梅羅指數等。
從物理完整性角度考慮,大概有兩類指數常常被選用。一類是反映流態和水量的水文參數,基流、斷流事件等是常被考慮的內容。其中基流包括高流量季節、低流量季節、月基流等參數;斷流事件包括斷流年際頻率、年度頻率、發生時間、持續時間等,流量事件則包括低流量、低脈沖流量、高流量、高脈沖流量、滿槽流量等。另外還有一些綜合流量指數也常用于評價,如流量偏差指數 (IFD)、流量健康指數 (IFH)。另一類是反映物理形態的生境參數。物理形態在很多河流健康評價計劃中都有所應用,如WFD和FARWH。物理形態包含河流地貌過程和形態,對于河流主要考慮的內容包括河岸帶狀況、河道連通性、河床高程、濕地保留率、底質狀況等,對于湖泊則主要考慮湖濱帶狀況、萎縮狀況、淤積狀況、河湖連通性狀況等。
從水生生物完整性角度考慮,魚類、大型底棲動物、著生藻類、浮游生物、大型水生植物、微生物等生物類群都可以應用于水生態系統健康評價。其中魚類、大型底棲動物、著生藻類、浮游生物在各類水體健康評價項目中是最常使用的類群。著生藻類一般針對可涉水河流,這種類型河流的底質以礫石為主,其為著生藻類提供了很好的生境條件;而浮游生物主要應用在不可涉水河流、河口和湖泊等水體類型。對于上述幾種水生生物類群來說,物種豐度、密度、多樣性指數、生物完整性指數等反映群落結構與功能的指標在各類生物評價中都有著廣泛的應用。除了這些通用評價指標外,不同生物類群又有著各自特有的評價指標。使用著生藻類評價時,硅藻指數類型較多且使用率極高,如生物硅藻指數(biological diatom index,BDI)、營養硅藻指數 (trophic diatom index,TDI)、屬系硅藻指數(generic diatom index,IGD)、特定污染敏感性指數 ( specific polluosensitivity index,IPS)等。對于大型底棲動物來說,EPTD指數、BMWP (biological monitoring work party system)指數、ASPT(average score per taxon) 指數等則是根據大型底棲動物的環境耐受性發展出來的指標。可以敏感地反映出水環境質量情況。在使用魚類的評價中,漁獲量 (生物量)形態學 (畸形、病變)等則是比較典型的指標。
參考來源:張遠等著. 中國重點流域水生態系統健康評價[M]. 北京:科學出版社, 2019.