河流健康及其水生生物评价方法研究

王兴顺 张喜

摘  要：河流健康是目前河湖管理工作中的热点之一，该文首先介绍河流健康的概念，认为河流健康不仅是基于生态完整性意义上的自然属性健康，而且需要考虑河流社会服务功能的实现，并具有一定时空尺度上的差异性。针对这样的概念理解，对国内外主要河流健康评价指标体系进行综述，然后对河流健康评价的水生生物评价方法进行探讨。对于我国河流健康领域的研究现状，认为应当建立与我国流域特点和一定评价尺度相适应的河流健康评价指标、方法和标准，水生生物评价和监测方面的研究和应用应当加强。

关键词：河流健康；评价方法；水生生物；RIVPACS；IBI

中图分类号：X824        文献标志码：A          文章编号：2095-2945（2024）05-0149-04

Abstract： At present， river health is one of the hotspots in river and lake management. this paper first introduces the concept of river health， and thinks that river health is not only based on natural attribute health in the sense of ecological integrity， but also needs to consider the realization of river social service function， and has the difference on a certain time and space scale. In view of this concept understanding， the main river health evaluation index systems at home and abroad are summarized， and then the aquatic biological evaluation methods of river health assessment are discussed. With regard to the current research situation in the field of river health in China， it is considered that river health evaluation indicators， methods and standards adapted to the characteristics of river basins and certain evaluation scales should be established， and the research and application of aquatic biological evaluation and monitoring should be strengthened.

Keywords： river health; evaluation method; aquatic organism; RIVPACS; IBI

自古以來，人类文明的发展和演替均具有明显的河流趋向性特征，河流对于人类的生存和发展至关重要。河流是全球水循环过程的重要环节，在维系地球水循环和能量平衡、影响气候变化，以及推动生态发展方面发挥极其重要的作用[1]。但近几十年来，由于人类活动过多的不合理干预，部分河流出现了断流、水质恶化、生物多样性降低等一系列水生态和水环境问题。

随着水环境问题及其严重影响的日益凸显，人们逐步提出了河流健康的概念，并建立了相关的评价指标和体系。本文综述了这一研究领域的主要研究成果，并着重论述了水生生物评价方法在其中的应用。

1  河流健康

1.1  河流健康的概念

由于很多河流水环境问题是由人类活动本身造成的，这促使人们开始从生态系统本身而不仅仅是人类自身利益出发重新审视河流，伴随生态系统健康概念的出现，学者们针对河流生态生态系统提出了河流健康的概念[2-3]。但直到今天，河流健康依然是个比较新的领域，而且侧重角度和时空尺度也有很大差异性，对于这一概念并没有一个统一的定义。

1972年美国的《清洁水法》被普遍认为是第一个给予河流健康定义的，该法案提出河流健康的标准包括物理、化学和生物的完整性，这里的完整性是指维持生态系统的自然结构和功能所对应的状态[4]。以该定义为起点，许多学者陆续提出了类似的观点，从几乎纯生态的意义上定义了河流生态系统自然属性方面的健康。Karr等[5]将河流健康定义为河流物理、化学、生物和生物栖息地与自然状态下的匹配程度。

但任何的研究都绕不过人类价值这一目标，河流健康的概念也逐渐加入了社会、经济、文化等社会服务功能的考虑。Fairweather[6]给出的河流健康定义是饱含生命力、活力、功能完整的健康状态，并在一定程度上适度考虑公众的环境期望。澳大利亚的河流健康委员会所定义的健康河流表现为与河流所处环境、社会、经济特征相适应，并包含社会公众的期望[7]。刘昌明等[8]将河流健康定义为人类对河流生存状态和河流功能发挥的认可程度；同时需要考虑维持河流自然功能的需要和相关区域人类生存和发展的需要。前者保持了人类未来的可持续发展需要，后者是维护河流健康就的实际意义所在。董哲仁[9]认为河流健康不是严格意义上的科学概念，而是一种河流管理的评估工具。

综合来看，河流健康不仅表现为生态完整性意义上的自然属性健康，而且需要适度考虑其社会服务功能，并具有一定时空尺度上的差异性。

1.2  河流健康評价

随着河流健康概念的深入和发展，逐步出现了各种对河流健康进行评价的指标体系，根据评价内容的不同，可分为以下几个方面。

1.2.1  物理化学评价

如美国OWQI指标（Oregon Water Quality Index）包括：溶解氧、pH、温度、生化需氧量、氨态氮和硝态氮、总磷、总悬浮物，以及大肠杆菌8项水质指标[4]。

1.2.2  生物栖息地评价

其主要是评估河流的物理和化学条件、水文条件、河流地貌学特征等对于生物群落的适宜程度，如美国环境署提出的《快速生物评估草案》RBP。

1.2.3  水文评价

其主要考虑生态系统状态和水文要素的相关关系，包括基流、维持水质需要水流、维持生物群落需要的水文和水动力学条件等。

1.2.4  水生生物评价

水生生物的生理功能、种群密度、种类丰度、群落结构与功能等均受到水生态系统变化的影响，水生生物的生物学、生态学、生理学特征反过来可以成为表征水体状况好坏的指标[10]。于是，生物评价在河流健康评价中得到了广泛的应用。如英国的“河流无脊椎动物预测与分类系统”（River Invertebrate Prediction and Classification System，RIVPACS）[11]和“澳大利亚河流评估系统”（Australian River Assessment System，AUSRI-VAS）[12]。

河流健康的各种指标只是从一个侧面反映了河流系统健康的程度，随着人们对于河流健康的重视程度不断提高，对河流健康管理的需求增强，逐渐倾向于更加全面的评估河流健康状况，综合指标体系得以广泛应用。RCE综合评价指标体系包含了河岸结构、河岸带完整性、沉积物、河床条件、水生植被完整性和鱼类保有情况等16项指标[13]；ISC综合评价指标体系涵盖了水文学、形态学、河岸带状况、水质及水生生物5等方面共19项评价指标[14]；国内的健康长江评价指标体系包括自然河流形态、防洪能力、水资源开发利用能力、生态环境状况4个方面的22个指标[15]；健康珠江评价指标体系包括河流形态、生态功能、社会服务、社会影响4个方面的14个指标[16-17]。

2  河流健康的水生生物评价方法

由于水生生物对河流系统变化有比较明显的生态响应，水生生物的生物学、生态学、生理学特征可以对河流健康状况有较好反映。有研究表明，水生生物群落可以综合表征不同时空尺度上各种化学、生物和物理影响，生物群落的结构和功能特征能够反映包括化学物污染、物理生境的消失和片断化、外来物种入侵、水资源过量开发、河岸植被带破坏等所造成的水质恶化[18]。

水生生物评价方法多以鱼类、藻类及无脊椎动物为监测和研究对象，比较典型的方法有河流无脊椎动物预测与分类系统（RIVPACS）[19]和生物完整性指数（IBI-Index of Biotic Integrity）[20]。

2.1  河流无脊椎动物预测模型与分类系统（RIVPACS）

该模型是英国的Wright等人提出的，通过环境变量来预测该区域无脊椎动物的分布，然后通过无脊椎动物的预测值与实际监测值对比分析，评估河流的健康状况。英国基于此模型建立了河流生物监测体系，澳大利亚以此方法为基础，结合本国特点，发展了适合本国的方法AUSRIVAS，并于1992年使用该方法对澳大利亚河流的健康状况进行了监测和评价。

由于我国的地形地貌、气候条件、地质条件和国外有着较大差异，导致环境变量有一定差异，同时水生生物分布具有明显的地域差异，国外的水生生物种类与我国存在较大差异，即使是同一个属，属内的物种很可能也大不相同[21]，RIVPACS在国内的实际应用较少。

2.2  生物完整性指数（IBI）

IBI是Karr在1981年提出的，通过分析鱼类的组成、分布、种群特征，以及敏感种、固有种和外来种等方面变化，实现水体生态系统健康状态的评估，共采用12项指标和6级评分方法，然后根据最后得分对河流进行生态完整性评级，并以生态完整性反映河流的健康程度。其指标评分标准见表1[22-24]，得分区间[57～60]、[48～57）、[39～48）、[0～39）分别划分为极好、好、一般、差4个等级。

生物完整性指数（IBI）在河流健康评价中得到了广泛应用，最初用鱼类进行评价，后来又扩展到了其他水生生物，如大型底栖无脊椎动物、浮游生物和高等维管束植物等，并进行了改进和发展[25-28]。其中，鱼类完整性指数（F-IBI，Fish-IBI）和底栖动物完整性指数（B-IBI，Benthic-IBI）就是其中的典型代表。

有学者利用鱼类完整性指数对长江中上游健康状况进行了评价，根据长江渔业资源动态监测网2003—2008年的监测数据，采用Karr提出的、Fausch等修订的包括12项指标的评价体系，根据长江鱼类区域组成特征，列出待选指标并结合调查结果进行筛选，初步建立了适合长江中上游及附属湖泊的FIBI评价指标体系，得出长江中上游大多数站位鱼类完整性评价结果为“一般”等级[29-30]。

3  结束语

国外经过几十年的发展，已经形成了大量的河流健康的评价指标体系，很多国家更是制定了基于本国河流特点的评价体系。

目前，河流健康评价工作已经成为解决各种河流水生态环境问题的重要环节，日益成为河湖管理的重要手段。我国于2020年发布了SL/T 793—2020《河湖健康评估技术导则》，河流健康研究领域取得长足发展，但依然大大落后于现实需求，并存在较大地区性差异。可能存在的不足和需要加强的研究方向：①研究适合我国特点的、基于不同时空尺度和地域特点的指标体系、评价标准和评价方法；②河流健康评价多以物理化学指标和传统水文要素为主，水生生物评价方法研究和应用不足，基础生物监测资料缺乏。

参考文献：

[1] 夏自强，郭文献.河流健康研究进展与前瞻[J].长江流域资源与环境，2008（2）：252-256.

[2] NORRIS R H， THOMS M C. What is river health？[J].FRESHWATER BIOLOGY， 1999，41（2）：197-209.

[3] 杨文慧，严忠民，吴建华.河流健康评价的研究进展[J].河海大学学报（自然科学版），2005，33（6）：607-611.

[4] KARR J R. Defining and measuring river health[J].FRESHWATER BIOLOGY， 1999，41（2）：221-234.

[5] KARR J. Biological integrity： a long- neglected aspects of water resource management[J].Eeological Application，1991（1）：66-84.

[6] FAIRWEATHER P G. State of environment indicators of 'river health'： exploring the metaphor[J].FRESHWATER BIOLOGY， 1999，41（2）：211-220.

[7] 刘恒，涂敏.对国外河流健康问题的初步认识[J].中国水利，2005（4）：19-22.

[8] 刘昌明，刘晓燕.河流健康理论初探[J].地理学报，2008，63（7）：683-692.

[9] 董哲仁.河流健康的内涵[J].中国水利，2005（4）：15-18.

[10] 赵彦伟，杨志峰.河流健康：概念、评价方法与方向[J].地理科学，2005，25（1）：119-124.

[11] WRIGHT J， SUTCLIFFE D， FURSE M. Assessing the bio