栖息地质量指数方法在辽河水生态健康评价指标体系中的应用

李晓娜

(营口市水利勘测建筑设计院有限公司， 辽宁 营口 115000)

辽河属于辽宁省第一大河，河流水生态健康对于辽河流域保护十分重要[1]。辽河流域主要流经铁岭、鞍山、盘锦，在营口地区入海，主要流经辽宁省的工业城市，工业、城市生活对河流污染影响程度较高[3]。多个研究结果表明[4- 9]，辽河流域水生态环境状况受到城市以及工业化发展影响较大。近些年来，辽河流域加大水生态治理力度，河流水生态出现不同程度的好转[10]。水生态环境最为重要的一项评价指标是对水生物多样性的评判，水生生物生态环境状况重要指标是栖息地的质量，为此很多学者针对水生物生态环境状况建立栖息地质量指数对其生态环境状况进行评估[11- 14]。为对辽河水生态健康状况进行定量评估，本文从水生生物栖息地质量出发，基于栖息地质量指数构建辽河水生态健康评价指标体系，基于该指标体系对辽河典型断面进行健康评价。研究成果对于辽河水生态保护具有重要的参考意义。

1 研究区域及研究方法

1.1 辽河流域概况

辽河水系地处中国东北地区的西南部，位于东经116°54′～125°32′，北纬40°30′～45°17′之间，东西横跨经度8°06′，南北纵贯纬度4°47′，辽河水系流域面积10km2以上河流共有1373条。流域面积大于5000km2的河流8条，1000～5000km2的河流16条，100～1000km2的河流177条，50～100km2的河流137条，10～50km2的河流1035条。

1.2 调查方法

为对辽河生态环境状况进行调查，分别在2017年对辽河丰水期和枯水期设置了6个监测断面，采用孟伟[15]研究的10项栖息地评价指标及标准体系作为辽河流域水生态环境状况的评价指标体系。通过对不同指标进行赋分评价，累加得到辽河流域的栖息地质量指数，该指数越大表明流域水生态环境状况越好。对水层表面0.5～1.0m进行水样的采集。同时采样水生生物和水质指标的测定，其中在完成水质采样后，密封采样瓶进行室内水质指标的检测，完成水生藻类的采样后，对标准溶液进行配制后，对采样点附近底泥进行均匀采样，在培养皿对采样点的藻类进行静置。

1.3 样品测定方式

采样试验常规测定方法对水质采样指标PH、DO、CODmn、CODcr、BOD5、NH3-N、电导率、TP、TN、NO3—N、NO2—N、K+、Ca2+、Mg2+、SO4进行测定，水生生物功能完整度通过水生藻类进行表征，水生生物水体污染指标通过生物多样指数进行分析，分析方程为：

(1)

式中，ni—第i种藻类个数；N—藻类的总数；当H=0表示为水体污染指标较高，当H在[1～2]之间水体中度污染；H>3表示为水质状况较好。

2 辽河流域水生态健康评价指标体系

2.1 主成分指标筛选

为对辽河流域水生态健康指标进行有效筛选，采用主成分分析方法对15个水质指标进行分析，分析结果见表1。

从分析结果可看出，辽河流域各水生态环境指标方差贡献率在16.065～19.210之间，通过主成分分析，辽河流域水生态影响较为显著的指标分别为，DO、CODmn、CODcr、BOD5、电导率，其中辽河流域重金属污染程度较低。

2.2 权重分析

在采用主成分分析方法对各指标进行筛选后，按照各生态环境评估指标的方差贡献率对各指标的权重进行设定，权重设定结果见表2。

表2 辽河流域水生态评价指标的方差贡献率

从分析结果可看出，辽河流域各水生态环境指标体系的主成分房产贡献率在9.23%～16.43%之间，随着主成分方差贡献率的增加。其累积方差贡献率也逐步提高，表明各特征指标具有较为显著的相关性。结合各主成分分析结果，按照方差贡献率的大小，对各指标的权重进行设定，见表3。

表3 辽河流域水生态评价权重

2.3 综合评估结果

结合各指标主成分和权重分析结果，对各水生态环境指标的等级进行划分，见表4，并对辽河流域各典型监测断面进行污染度和水生藻类的评价，评价结果见表5—6。

表4 各特征评价指标等级划分结果

从辽河流域各水质监测断面评估结果可看出，辽河流域河流水质污染程度总体在中度-轻度之间，综合污染度低于0.4，各典型水生藻类密度总体可保持在0.10～0.39之间，多样性指数在0.36～2.61之间，从空间分布可看出，从上游1#断面到下游6#断面，水生藻类的密度和多样性指数有所递减。

表5 辽河流域各典型断面污染度评估结果

表6 辽河流域各典型断面水生藻类密度及多样性指数评估结果

2.4 水生态环境综合评估结果

基于建立的水生态环境评估等级划分标准以及水生态环境监测数据，对辽河流域各典型监测断面的栖息地质量进行综合评估，评估结果见表7。

表7 辽河流域各典型断面栖息地质量指数综合评估结果

从分析结果可看出，辽河石佛寺水库以上水生态环境状况总体处于亚健康状态，栖息地质量数在分别为167和214，从上游到下游，尤其是进入城市段的河道，由于上游水库调蓄作用影响，城市段河道生态需水很难得到有效满足，因此栖息地质量数有所减少，河流生态环境状况较差，而在3#和4#断面，由于该河段生态水量能得到一定程度的满足，使得栖息地质量数在200以上，河流生态环境状况可以达到一般的状况。而到6#断面，由于进入入海口，受到海水影响，河段栖息地质量数较低，水生态环境状况较差。

3 结语

(1)辽河流域水生态影响较为显著的指标分别为，DO、CODmn、CODcr、BOD5、电导率，其中辽河流域重金属污染程度较低。

(2)辽河流域河流水质污染程度总体在中度～轻度之间，综合污染度低于0.4，各典型水生藻类密度总体可保持在0.10～0.39之间，多样性指数在0.36～2.61之间。

(3)辽河石佛寺水库以上水生态环境状况总体处于亚健康状态，栖息地质量数在分别为167和214，从上游到下游，城市段河道生态需水很难得到有效满足，因此栖息地质量数有所减少。