黄河上游白河流域水生生物河流健康评价

邹 渝，胡佳祥，刘浩翔，张植元，王雄延，杨绍平

(四川水利职业技术学院，四川 崇州，611231)

0 引言

近年来，黄河流域受到水土流失、土地沙漠化、污染物的排放以及沿河农田灌溉等的影响，黄河水质日益恶化，沿河流域土壤盐渍化日益严重[1-2]，因此，对黄河上游水体进行河湖健康评价，并进行针对性地治理显得尤为重要。白河位于四川北部阿坝藏族羌族自治州境内，发源于红原县壤口乡与刷经寺镇之间，北流进入若尔盖县，在唐克镇北约7km后流入黄河，长约150km，形成九曲黄河第一湾，是黄河上游重要的一级支流，因地势稍高，泥炭出露不明显，且唐克、红原附近还有局部沙丘，水较黑河清，故称白河。

随着经济社会高度发展，人类活动对河流湖泊等自然水体影响较大，河流健康问题频出，因此，受到社会各界广泛地关注[3-4]。河流是流域水生生态系统极为重要的组成部分，科学客观地对河流生态环境状况进行评级是真实反映流域生态系统的前提[5]。早期的河流水生态环境评价多为水质理化指标的研究[6]，随着研究的深入，人们发现水质理化指标的研究局限性较大，不能全面地反映河流的健康状况[7]。为改良我国目前河湖水体的健康状况，于2010年前后逐渐对河湖健康进行试点检查，经过十余年的研究与探索，2020年水利部发布了《河湖健康评价指南(试行)》和《河湖健康评估技术导则》(SL/T 793-2020)，规范各地河湖健康评价工作。评价指南和评估技术导则针对目前河湖健康常见问题，制定各项河湖健康指标，让河湖健康评估更为准确，有效地协助地方政府做好河流管理工作，维护河湖健康可持续发展。

目前，国内外已经有较多研究，利用鱼类保有指数[8]、大型底栖动物完整性指数[9]、浮游植物[10-11]、水质指标[12]进行河湖健康评价。本研究利用《河湖健康评估技术导则》上各项河湖健康评价指标，对黄河上游重要支流之一的白河进行综合调查研究，旨在探究白河的水环境状况，为该水域水生生态系统保护提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 水质

按照《水环境监测规范》(SL 219-2018)相关规定对采样水体进行布点、监测频率并记录数据，水质评价参考《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)，水质标准类别的对应赋分如表1。

表1 水质优劣程度赋分标准

1.2 浮游植物

浮游植物的采集、鉴别和统计参考《中国淡水藻类——系统、分类及生态》方法[13]，利用25#生物网采集50L样本，采集后利用1.5%的鲁哥试剂进行固定，利用光学显微镜进行鉴别统计。白河流域缺乏20世纪80年代或以前监测数据，因此，本次调查采用直接评判赋分法。浮游植物密度赋分标准见表2。

表2 浮游植物密度赋分标准表-直接评判赋分法(水利部，2021年)

1.3 大型底栖动物

利用索伯网(筛网孔径为420μm，采样面积为900cm2)采集大型底栖动物，将样品经200μm网径的纱网筛清洗后，将大型底栖动物从解剖盘中捡出，放置于50mL的塑料标本瓶，加入10%的福尔马林溶液进行保存。利用解剖镜对大型底栖动物进行鉴别、统计，并以每平方米个体数量计算大型底栖动物的密度(个/m2)。

大型底栖无脊椎动物生物完整性指数(BIBI)通过对比参考点和受损点大型底栖无脊椎动物状况进行评价。根据河湖所在水生态分区BIBI最佳期望值，按照以下公式计算BIBI指标赋分，赋分标准如表3。

表3 大型无脊椎动物生物完整性指数赋分标准

BIBIS=BIBIO/BIBIE×100%

式中：BIBIS——评价河湖大型底栖无脊椎动物生物完整性指数赋分；

BIBIO——评价河湖大型底栖无脊椎动物生物完整性指数检测值；

BIBIE——河湖所在水生态分区大型底栖无脊椎动物生物完整性指数最佳期望值。

1.4 鱼类保有指数

根据现存鱼类种类与书籍、走访等方式记录的出现过的鱼类种类的差异状况，利用以下公式计算，赋分标准见表4。对于无法获取历史鱼类监测数据的水体，可利用专家咨询等方式确定，调查鱼类种类不包括外来鱼种，鱼类调查监测可按照《水库渔业资源调查规范》(SL 167-2014)等鱼类调查技术标准确定。

表4 鱼类保有指数赋分标准

FOEI=FO/FE×100%

式中：FOEI——鱼类保有指数(%)；

FO——评价河湖调查获得的鱼类种类数据(剔除外来物种)(种)；

FE——1980s以前评价河湖的鱼类种类数量(种)。

1.5 综合评分

根据水利部河湖健康评价文件将河湖健康分为五类：一类河湖(非常健康)、二类河湖(健康)、三类河湖(亚健康)、四类河湖(不健康)、五类河湖(劣态)，其分类标准如表5。

表5 河湖健康评价

1.6 BI指数分析法

BI指数分析法是根据不同大型底栖动物耐污值不同，通过计算耐污值进而让水质进行评价的一种方法，计算公式为：

式中，BI为底栖动物BI；ni是第i种分类单元的个体数(个)；ti为第i种分类单元的耐污值；N为各监测点底栖动物个体总数(个)；n为各监测点底栖动物物种总分类单元数(个)。参照王备新等[14]评价标准如表6。

表6 BI指数水质状况分布

2 结果与分析

2.1 水体理化指标及水质评价

黄河上游支流白河4个采样点各常规理化指标结果见表7，流速、透明度、pH、溶解氧等4个指标在各河段之间变化不明显，变异系数为1.89%～9.85%；气温、浊度、亚硝酸盐、水温等4个指标在各个河段之间变化较为明显，变异系数为13.63%～24.99%。根据《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)，该水体水质指标均在Ⅱ类水质范围，由表1可得，水质赋分为90分。

表7 黄河上游支流白河各采样点水质指标

2.2 浮游植物种类组成及优势种

白河河段各浮游植物数量如表8，其中白河汇合处浮游植物密度最高，为20176ind./L；白河红原阿木乡密度最低，为3182ind./L。各采样点均值为10021±7445ind./L，均小于40万ind./L，因此，白河4个采样点赋分均为100分。

表8 白河各采样点浮游植物密度

2.3 鱼类保有指数分析

根据《四川鱼类志》[15]和近期有关白河鱼类多样性调查文献[16]以及走访调查，可得黄河上游支流白河鱼类种类组数据，统计汇总后如表9，鱼类保有指数为76.923%，对应鱼类保有指数赋分为60分。

表9 黄河上游支流白河鱼类种类组成

2.4 大型底栖无脊椎动物生物完整性评价指标

大型底栖无脊椎动物统计分析如表10，由公式计算可得各采样点大型底栖无脊椎动物生物完整性指数均值1.13±0.068，可得赋分为80分。

表10 白河大型底栖无脊椎动物生物完整性评价指标

2.5 底栖动物BI指数分析

BI指数分析结果如表11，白河唐克镇BI指数为2.15，为清洁水体标准；白河月亮湾BI指数为3.77，为清洁水体标准体；白河汇合处BI指数为4.30，为清洁水体标准；白河红原阿木乡BI指数为3.54，为清洁水体标准；白河唐克镇、月亮湾、红原阿木乡和白河汇合处的BI指数均低于5.5，均属于清洁水体。

表11 白河各采样点底栖动物BI指数

2.6 白河水体综合评价

综上所述，白河各项指标健康赋分如图1，白河水体鱼类保有指数赋分为60分，水质指标赋分为90分，大型底栖动物完整性指数赋分为80分，藻类熟练赋分为100分，加权可得白河水体综合得分为83.34分，根据表5可知，白河水体整体属于健康状态的二类河湖。

图1 黄河上游支流白河健康赋分

3 讨论

浮游植物是水体中的初级生产者，对水环境的变化极为敏感且反应迅速，其群落结构变化对水体变化具有一定指示作用[17]，相关研究表明[18-19]，绿藻门藻类在富营养水体中通常为优势类群，而硅藻门藻类在中贫营养型水体中通常为优势类群[20]。4个采样点均属于较为典型的硅-绿藻型水体，推测可能是白河属于高海拔水体，水体温度随着海拔上升逐渐下降，从而导致水体中的各类营养物质的溶解度、离解度和分解率等理化过程会有一定程度的下降，浮游植物光合作用的酶促反应以及呼吸作用强度降低，在一定程度上影响了浮游植物的繁殖，物种的丰富度也会随之降低[21]，水体较为纯净，水质指标均为国家Ⅱ类水质标准。这与陈燕琴等[22]对黄河支流泽曲河、张军燕等[23]对黄河上游玛曲段以及高桂香等[24]对察汗乌苏河浮游植物调查研究结果相似。鱼类保有指数为76.92%，赋分为60分，表明该水体鱼类已经出现了部分损失，后续需要采取一定程度的保护措施，例如增殖放流、栖息地建设以及禁止开发等一系列措施。大型底栖动物完整性指数赋分为80分，表明该水体处于一个较为健康的状态。对鱼类保有指数、浮游植物密度、大型底栖动物完整性指数以及水质样本综合分析可得，白河水体综合得分为83.43分。同时，利用BI指数对底栖动物结果显示4个采样点BI指数均小于5，为清洁水体。BI指数分析法能够较为全面地分析评价底栖动物的耐污能力以及水域生态环境的多样性，评价结果较为客观、准确[25]。综上所述，黄河上游支流白河水体属于Ⅱ类水体，处于健康、清洁的状态。

就整体而言，由于黄河上游支流白河地理环境特殊，虽然本研究在调查期间投入大量的人力物力，但由于野外采集条件较为苛刻，仍然存在采样点偏少，采集频率偏低等不足之处。但是，由于黄河上游支流白河水质状况调查研究未见系统的报道，因此，本研究期望通过研究浮游植物与底栖动物的群落结构，对黄河上游支流白河的水质状况进行综合评价，旨在为黄河上游水域水生态环境保护提供基础资料和本底数据，以期在接下来的工作中进行更深入的研究，为该区域水环境的保护提供更全面、更科学的依据。