北京山区河(沟)道生态监测与评价研究

叶芝菡，段淑怀，吴敬东，彭海燕，宿 敏

（1.北京市水科学技术研究院，100048，北京；2.北京市水土保持工作总站，100036，北京）

水量不足和水质污染已成为北京生态环境的首要问题，因此北京市将水源保护作为保障城市安全和可持续发展的战略任务，要求在全市范围内实施以小流域为单元的生态治理。河（沟）道是小流域的重要组成部分，对小流域生态系统健康具有重要影响，因此成为水源保护和生态治理的重点。然而在全国范围内包括北京，河（沟）道生态系统建设均刚起步，不合理的水资源利用、水质恶化以及水体功能退化等生态环境问题日趋突出，传统基于理化参数的水体监测与评估体系难以确切反映河（沟）道生态系统的综合状况，不利于指导小流域治理措施配置。为科学合理地开展生态保护与建设，充分、正确地开展河（沟）道监测和评价是重要的基础条件。一直以来由于不具备统一的方法和标准，北京市河（沟）道监测不能得到有效开展，影响了小流域治理成效。

基于小流域河（沟）道生态监测的必要性和紧迫性，本研究借鉴欧盟水框架的理念与方法，选择典型河（沟）道开展生态监测和评价的研究探索，为摸清北京市河（沟）道生态质量、实行分类和指导治理奠定基础，服务于北京的水资源和生态环境保护。

一、研究区概况

试验区黄峪口沟，是北京北部山区黄峪口小流域的主沟道，距离北京重要饮用水水源——密云水库仅6.2km，属于密云水库二级水源保护区。区位的重要性使得黄峪口小流域成为生态治理的重点区域之一。

黄峪口沟属于季节性沟道，长度8.5km。近年沟道大部分干涸，仅在两处长约800 m的沟段范围内有长流水，其他沟段只有在强降雨条件下局部可出现短时间径流。水体底质以泥沙和细砂为主，水流缓慢。沟道中游建有一个小塘坝，水面面积约5 000 m2。

二、北京山区河溪生态状况评价体系

1.欧盟河流生态质量评价体系

欧盟水框架指令第八条制定了地表水、地下水和保护区的监测要求。对于地表水，明确了河流、湖泊、过渡性水域和沿海水域等各种水体生态状况分级的质量要素和分级标准。其中河流生态质量评价体系如表1所示，要求对河流的生物、水文地貌和物理化学等三大要素类实施监测和评价，各类要素各自包含不同数量的要素项。监测和评价针对各要素项开展，各要素项的质量等级均分为5级，从极好到极差。

2.北京山区河溪生态质量评价方法

借鉴欧盟水框架分类分项建立标准的方法，建立北京山区河溪生态评价体系（表2）。基于北京地区的研究水平和对实际生产实践的指导需求，本体系生物要素中的要素项暂时不包含鱼类，各要素项生态质量均分为4级；对水文地貌和物理化学两大要素类不分要素项，生态质量均分为5级。根据该分级体系和标准，针对各要素类或要素项分别评定生态质量等级。

（1）基于生物的生态评价

底栖动物对河（沟）道水体的清洁程度具有很强的指示性，通过监测底栖动物物种数量、清洁种数量和多样性等情况综合评价水体生态状况。

根据底栖动物的耐污染程度，判断水质的劣质程度，底栖动物耐清洁种越多，指示河流水质情况越好；根据底栖动物耐清洁程度来判断水质的优良程度，如果有耐污底栖动物种类出现，说明河流水质情况差，有污染物存在。

底栖动物多样性均利用香农多样性指数（Shannon-Wiener）来表征，多样性指标越大，表明河流生态程度越好。

表1 欧盟河流生态质量评价体系

表2 北京山区河沟道河流生态评价要素与方法

表3 河流水文地貌分级标准

（2）利用植被监测结果进行评价

调查监测河（沟）道水生和陆生植物，通过植物的组成、数量和生长状况，指示沟道生态状况的好坏。

根据河道水生和陆生植物组成，判断河道生态状况；优势种越多，指示河道生态越好；反之，如果入侵种多，说明河道生态状况较差。

（3）河（沟）道水文地貌评价标准及分级

对水文地貌要素评价标准的研究是本项目的一个重要创新点，借鉴德国的7级分类体系，从北京山区实际情况出发，以反映人类活动干扰的不同程度为主要分级原则，以人类大规模活动以前的生态状况为主要参照系，对北京山区建立了5级分类体系，具体分级标准见表3。

三、北京山区河溪生态状况监测方法

根据北京山区河溪生态质量评价体系，建立了生物、水文地貌和物理化学三大要素的监测体系，对黄峪口沟开展系统监测。

1.生物监测

生物监测包括高等植物、浮游植物和底栖大型无脊椎动物三大类，对沟道监测高等植物和底栖动物，对塘坝监测浮游植物。由于黄峪口沟属小型水体，大部分河段长期断流，鱼的数量、种类十分有限，因此暂不监测。生物监测每年开展一次。

对大型植物的监测，在植被繁茂季节对沟道每1km布设1个调查点，如遇到生态条件突变则加测一点，共布设调查点9个。每个点根据实地特点设置 1～2个 5 m×5 m的乔灌样方，2～3 个 1 m×1 m 草本样方，0～2个1 m×1 m水生植物样方。调查植物种类与数量。

底栖大型无脊椎动物调查，设置0.5 m×0.5 m样方，利用采泥器或铁锹将样方内所有泥、石块、粗砂、腐屑等一并挖出，洗净过40目筛子，检出全部样本，以75%乙醇固定保存，带回室内开展种类鉴定、计数和称量等工作。黄峪口沟小水体仅在两处有长流水的沟段实施底栖动物调查。

浮游植物分别利用浮游生物采集网和采水器采集定性和定量样品，立即用固定液固定，运回实验室，经沉淀和浓缩后，分别进行定性、定量测定和统计分析。

2.水文地貌监测

欧盟水框架指令没有对水文地貌要素给出具体、统一的监测方法，本研究结合国际合作项目，借鉴德国的水文地貌调查与分级方法，创建了适宜于北京的水文地貌监测方法。

针对沟道的水文状况、连续性和形态情况进行水文地貌调查，并按照表3的分级标准给予分类定级。具体调查因子包括水量、沟道束窄情况、横向水利工程的数量与结构、沟底状况及与地下水的联系、岸边地带结构等。水文地貌在沟道工程建设前后各监测一次，可直接反映建设效果。实际调查中，将沟道分为若干段，逐段调查和记录水文、连续性、形态等各方面特征。根据表1所示分级标准确定每个沟段水文地貌等级与分值（见表4）。

3.物理化学监测

物理化学监测是通过定期定点采样来监测水体的物理、化学性质。根据水体实际情况，设置若干个监测点，包括地表水和地下水。汛期每月采样一次，大雨后加测，非汛期每季度采样一次。地表水测定项目包括水温、溶解氧（DO）、总氮（TN）、总磷（TP）、高锰酸钾指数（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、悬浮物（SS）等；地下水测定项目包括色度、溶解性总固体、总硬度和硝酸盐。

4.室内鉴定与数据分析

室内开展动植物种类的辨别和计算工作，对采集到的大型植物、底栖大型无脊椎动物、浮游植物基本均鉴定到种。植物多样性和底栖动物多样性均利用香农多样性指数来表征。

水文地貌调查的野外工作结束后，回室内结合GIS技术开展沟段的分级和制图。

表4 北京山区河溪水文地貌分级表

表5 黄峪口沟生态质量评价结果

四、监测与评估结果

通过对黄峪口沟2010年6—9月开展生态监测，获取了生物状况和水文地段状况、物理化学状况的数据成果。

应用北京山区河溪生态质量评价体系，对黄峪口沟生态质量进行评价，评价结果见表5。综合认为黄峪口沟的生态质量界于 “中等”至“好”之间，存在一定程度的人为干扰，对沟道进行生态修复时应分段考虑，根据不同沟段的生物、水文地貌和物理化学要素监测结果开展水体影响因子分析，有重点、分沟段地开展规划、设计和工程治理。

五、结 论

河溪、沟道等水体作为半干旱地区生态系统重要的组成部分之一，已被世界各地视为研究重点和保护对象。对水体实施生态监测和正确评价是保护水体的前提条件。本文基于对北京山区长期的研究与实践经验，借鉴欧盟水框架指令，形成了一套较为系统的水体监测方法，初步构建起河溪生态质量评价体系。通过对北京山区河溪等小型水体生态监测、评价方法的探索，及已经取得的研究成果，将对山区水源保护与治理提供基础参数和科学依据，推动全市生态建设的进程。

[1]L.S.安德森，M.格林菲斯.欧盟《水框架指令》对中国的借鉴意义[J].人民长江，2009（8）.

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[4]陈卫，胡东，付必谦,等.北京湿地生物多样性研究[M].北京：科学出版社，2007.