鲁湖生态系统健康评价

黄鹤斯 王艳 王亚飞

【摘要】湖泊生态系统是一个涵盖内、外因素的综合体。目前国内外对湖泊健康的研究，主要集中在医学、药理学、病理学、毒物学等领域，关注的是环境污染对湖泊的影响，而湖泊生态系统健康评价方面的研究仍处于起步阶段，评价多选用生态指标，且迄今为止仍然没有统一的评价指标和方法。本报告中选用熵权综合健康指数法进行鲁湖生态系统健康评价。

【关键词】鲁湖；生态系统；健康评价

1、引言

鲁湖水面面积达44.9平方公里，属沉溺型河迹洼地湖，位于武汉市中心城区及新城区交接处，正处于高开发期，极具生态调查代表性。生物指标与水质及底质各项指标综合分析，能更全面、准确的以生态学观点评价湖泊水环境的富营养化水平及其发展趋势。

2、评价指标筛选

2.1 筛选原则

由于湖泊生态系统非常复杂，不可能对所有表征其生态系统健康状况的指标都进行评价，因此在对鲁湖生态系统健康状况评价指标进行选择时，必须立足于实际情况，基于现有条件进行筛选，评价指标的筛选必须遵循以下三个原则：

第一，系统性原则。所选指标必须能够对湖泊生态系统健康的整体情况进行反映，尽可能包括湖泊的理化性质、功能情况以及系统结构等方面，使评价结果更具有客观性；第二，可操性原则。所选指标必须简明、实用、灵敏，可以客观反映湖泊生态系统健康状况以及变化情况；第三，规范性原则。所选指标的概念定义、监测获得方法必须具有统一的规范，确保所选指标不仅能对鲁湖生态系统健康状况进行评价。

2.2 指标意义

第一，TP：总磷，是对水质进行评价的重要指标。在天然水和废水中，磷以各种磷酸盐的形式存在，它们存在于溶液中，通常天然水中磷酸盐含量不高。化肥、合成洗涤剂等工业废水及生活污水中则含有大量磷。一旦磷含量超标，可造成藻类的过度繁殖。

第二，TN：总氮，是衡量水质的重要指标之一。大量生活污水、农田排水或含氮工业废水排入水体，都会导致水体中有机氮和各种无机氮化物含量的增加，一旦湖泊、水库氮、磷类物质超标，浮游植物繁殖旺盛，极易出现富营养化状态。

第三，NH3-N：氨氮（mg/L），某些工业废水，如焦化废水和合成氨化肥厂废水等，以及农田排水是水中氨氮的主要来源。鱼类对水中氨氮比较敏感，当氨氮含量超标极易导致鱼类死亡。

第四，CODMn：高锰酸盐指数（mg/L），水中的亚铁盐、亚硝酸盐、硫化物等在此条件下可被氧化成有机物，可对高锰酸钾造成一定消耗。因此，高锰酸钾指数常被用作地表水体受有机物和还原性无机物污染程度的综合指标。

第五，DO：溶解氧（mg/L），是对水质进行评价的重要指标之一。溶解氧不进能够对水质进行评价，还能够用于衡量研究水体的自净能力。

第六，SD：透明度（m），指水样的澄清程度，通常地下水的透明度较高，由于地质条件的不同，其透明度也会不断发生变化。水中悬浮物越多，透明度就越低。

第七，氟化物：氟化物F-（mg/L）是人体必需的微量元素之一，缺氟易患龋齿病，饮水中含氟的适宜浓度为0.5-1.0mg/L。当长期饮用含氟量超标的水时，则易患斑齿病甚至氟骨病。

第八，浮游植物生物量PB：浮游植物的减少或过度繁殖，将预示那片水域正趋恶化，其在水域生态系统的物质循环、能量流动以及信息传递过程中发挥着重要作用。

第九，浮游动物生物量ZB：是中上层水域中鱼类和其他经济动物的重要饵料，对渔业的发展至关重要。还有不少种类可作为水污染的指示生物，比如在富营养化水体中，剑水蚤、裸腹溞、臂尾轮虫等种类属于优势种群。

第十，底栖动物生物量：底栖动物长期生活于水体底部，一旦水体发生变化，会对它们的生长、繁殖和存活产生重要影响。所以，底栖动物能对水体的质量状况予以确切反应，是理想的天然监测者。

3、鲁湖生态系统健康评价

3.1 数据来源

选取TP、TN、NH3-N、COD Mn、SD、DO、氟化物、浮游植物生物量、浮游动物生物量和底栖动物生物量等作为鲁湖生态系统健康评价指标，其中溶解氧、SD为现场实测数据，其余数据为现场采集样本后进行室内分析后所得。

3.2 计算各指标的归一化值

结合鲁湖实际情况，选用健康状况下的值作为各评价指标相对最佳值；按照前

文中给出的方法计算各指标的归一化值。

3.3 评价结果分析

基于熵權法的湖泊生态系统健康评价显示，鲁湖生态系统健康状况整体较差，其中LH07处健康状况为病态，LH01、LH04、LH08、LH09四处健康状况为一般病态， LH03、LH05、LH06处表现为亚健康，仅LH02处健康状况为健康。为了验证熵权法评价湖泊生态系统健康结果的正确性，将此结果与营养状态相比较，可知，鲁湖整体表现为富营养化，在此情况下得到鲁湖生态系统健康整体表现为较差是合理的。其中LH07富营养化严重，健康状况很差，主要因为该点水深较浅，淤泥较深，而且是人类活动尤其是渔民捕鱼对该区域的干扰强度及频率都很高；进水口LH09和出水口LH08的水体都表现为中-富营养，健康状况表现为一般病态，且出水口的富营养化只是略低于进水口；LH04处为浅滩，水浅泥深，人类活动干扰强度较大，故而健康状况表现为一般病态。

4、结语

依据上文对鲁湖生态系统的健康评价，可以得出以下几点结论和建议：第一，鲁湖冬季水体表现出富营养化，健康状态整体较差，其他季节的健康状况需要继续监测；第二，鲁湖冬季生态系统健康状况总体较差，与鲁湖各评价指标的分析结果相符；第三，建议从提高进水水质、全面截污和丰富湖泊生物量三个方面改善鲁湖生态系统健康状况；第四，基于熵权法的湖泊生态系统健康评价方法可以成功评价湖泊生态系统健康状况，与传统方法相比更为客观科学。

参考文献：

[1]江源，彭秋志，廖剑宇，李敬瑶.浮游藻类与河流生境关系研究进展与展望[J].资源科学.2013（03）

[2]廖静秋，黄艺.应用生物完整性指数评价水生态系统健康的研究进展[J].应用生态学报.2013（01）