水生态评价方法研究进展及展望

水生态系统是人类赖以生存的基础,近年来气候变化和水资源开发、水体污染、过度捕捞等人类活动导致水生态系统严重受损,水生态系统的保护和修复已成为全球面临的重大挑战。科学合理的水生态评价方法是实现水生态系统稳定、健康和可持续管理的基本保障,也是目前我国各相关管理部门高度重视的关键问题,多个部门围绕水生态评价展开了积极探索与实践。本文系统回顾了水生态评价方法的发展历程并阐释了水生态评价的内涵,梳理了常用的水生态评价方法,明晰了各方法的基本理念和应用场景,分析了各方法的优点和不足,提出了基于生态完整性的水生态健康评价方法,最后对目前我国水生态评价需进一步完善的工作进行了展望。本文以期与相关领域研究者和管理者在水生态评价理论和方法方面进行探讨,为我国水生态考核工作提供理论支持。     

水生生物监测质量保证、质量控制与标准化:动态与展望

水生生物监测是流域水生态状况评价的重要基础,监测数据的准确性和可靠性直接影响水生态环境质量评价与流域水生态管理成效。目前我国水生生物监测质量保证和质量控制体系尚处于持续完善的阶段,关键环节的控制要求和质控目标等亟待明确和细化。本文总结了欧美发达国家水生生物监测质量保证与质量控制体系建设中的经验,通过梳理我国水生生物监测工作基础与进展,较为系统地提出了适合我国现状的水生生物监测质量保证与质量控制体系标准化建设对策建议,包括实验室内部和外部质量保证与质量控制、水生生物监测质控数据库、人工智能识别和环境DNA新技术质控要点等标准化建议,为实现水生生物监测业务化运行,准确评估我国流域水生态质量状况的变化提供技术支撑。     

基于流域的我国生态功能区划方法研究

生态功能区划是我国正在开展的一项关于资源与环境管理的重大基础性工作.生态功能区划的理论和方法是当前生态学、环境科学、地理学等学科面临的一项新的热点课题.本文首先讨论了生态功能区划的概念,从认识区划看,生态功能区划属于生态系统区域划分的范畴,从实践的角度,则强调人文活动对生态系统可持续能力产生的影响,指出自然生态区不是生态功能区,生态功能区须反映人类的利用和价值判断.生态功能区划,不单是以自然要素或自然系统的"地带性分异"为基础,更是以生态系统的等级结构和尺度原则为基础,用生态系统完整性的评价测量人类活动对生态系统的影响,将生态功能区划的科学基础落在"基于生态系统的管理"平台上.文章提出了基于流域的我国生态功能区划的初步思想,讨论了区划的原则和方法,建立了生态系统完整性评价和功能区划分的指标体系.其基本内容是,认识并按照生态系统的自然边界划分生态系统单元;进行生态系统完整性评价;在此基础上划分不同的生态功能区,确定主导生态功能.     

西辽河流域鱼类生物完整性指数评价及与环境因子的关系

采用鱼类生物完整性指数(F-IBI)评估西辽河流域环境质量,利用相关分析筛选了影响F-IBI的环境因子,结合局部加权回归散点修匀法(LOWESS)估算了这些环境因子的保护限值.结果表明:20个候选参数指标中,鳅科鱼类物种百分比、底层鱼类物种数、耐受性鱼类个体数、杂食性鱼类物种数和筑巢产卵鱼类个体百分比适合作为西辽河流域F-IBI构建参数.采用比值法统一参数量纲,以参考点F-IBI值的95%分位数作为健康参考值,对全流域44个采样点进行健康评价,得到健康点位5个(11.4%),亚健康点位9个(20.5%),一般点位12个(27.3%),差点位11个(25.0%),极差点位7个(15.9%).电导率、氨氮浓度、碱度和泥沙比例与F-IBI呈显著负相关,坡降和草地比例与F-IBI呈显著正相关.经LOWESS和独立样本t检验发现,电导率、氨氮浓度、碱度、泥沙比例和草地比例等环境因子的保护限值分别为531μS/cm、0.55 mg/L、4.4 mmol/L、47.2%和37.0%,且限值两侧的F-IBI分值差异显著,该结果可作为西辽河流域环境管理中鱼类群落完整性保护的有益参考.     

滇池流域水生态功能一二级分区研究

水生态功能分区是流域水资源管理、水环境保护、水生态恢复的基础,尤其是与人类活动紧密相连而又矛盾重重的湖泊流域,其水生态功能分区是实现流域可持续发展的必要条件,而如何科学合理地对湖泊流域进行水生态功能分区,成为流域综合管理过程中亟需解决的问题.以滇池流域为例,立足于滇池流域水生态系统存在的问题,确定了流域一、二级水生态功能区的主导功能;以水文完整性为基础,分别针对一、二级分区划分子流域单元;以生态功能区划的生态系统服务功能、尺度效应、地域分异规律等相关理论为基础,识别影响滇池流域水生态功能的关键因子,构建滇池流域一、二级水生态功能区的指标体系;对多指标进行空间叠加聚类,并根据滇池流域的水量水质特征对分区边界进行微调,将滇池流域划分为5个一级区和10个二级区;同时采用着生藻、水丝蚓的生物密度对分区结果进行合理性评价;在此基础上,对水生态功能分区存在的问题进行探讨.     

三峡库区浮游植物群落结构特征及水生态评价

2020年是长江禁渔开局之年,三峡库区作为长江的重要生态屏障,其水生态环境健康对长江大保护的实施具有重要意义。本文于2020年8月、11月及2021年1月、4月在三峡库区干支流共设置19个断面探究浮游植物群落结构特征,并利用生物量、多样性指数、综合营养状态指数和浮游植物Q指数等多种评价方法评价三峡库区水生态健康并分析其影响因素。结果表明:(1)三峡库区共鉴定出浮游植物8门105属266种,年平均丰度为6.4×10⁴ cells/L,年平均生物量为0.038 mg/L。不同季节优势种组成不同,变异直链藻(Melosira varians Agardh)、骨条藻(Sheletonema spp.)、脆杆藻(Fragilaria spp.)为全年优势种。(2)三峡库区共划分24个功能群,B、D、MP、S1、P、Y为优势功能群。RDA分析表明,电导率、总氮、化学需氧量、总磷、pH、总溶解性固体与三峡库区四季功能群呈现显著关系。(3)相较于丰度、生物量和多样性水质评价结果,浮游植物Q指数更适用于三峡库区水生态评价,显示三峡库区干流水生态环境总体较好,但春、夏两季支流浮游植物...     

基于浮游植物的城市湖泊生态健康评价——以长江下游铜陵市西湖为例

为了解铜陵西湖浮游植物群落结构与水生态健康状况,于2016年9月至2017年7月进行6次调查.结果显示：（1）浮游植物共检出6门88种,总密度变化范围为8.20×10⁵~1.60×10⁸ cells/L,均值为2.19×10⁷cells/L,生物量变化范围为1.34~27.76 mg/L,均值为9.45 mg/L,优势种为铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、浮游蓝丝藻（Planktothrix sp.）和微囊藻（Microcystis sp.）;（2） RDA分析表明浮游植物生物量主要受水温、悬浮物、总氮、亚硝态氮和总磷影响;（3）浮游植物隶属于22组功能群,基于功能群的Q指数表明,铜陵西湖水质整体处于“中等”状态,7月水生态状况最差,11月最佳;（4）依据候选参数与环境因子的相关性,最终选定生物量、密度和Margalef指数来构建铜陵西湖浮游植物生物完整性指数（P-IBI）,其评估结果与Q指数呈显著正相关,但P-IBI评估结果（整体为“较差”状态）更为严格.本研究阐述铜陵西湖浮游植物群落结构特征,并基于浮游植物Q指数和P-IBI评估其生态健康状况,相关研究结果可为其水环境管理及城市湖泊生态健康评估提供一定的科学参考.     

应用底栖动物完整性指数评价滇池流域入湖河流生态系统健康

采用底栖动物完整性指数(B-IBI)评价滇池流域入湖河流健康状况.根据滇池流域38个样点(9个参照点,29个干扰点)于2009年丰水期和2010年平水期采得的大型底栖动物数据,对19个生物参数进行分布范围、Spearman相关性和判别能力分析,确定构成滇池流域底栖动物生物完整性的指数为甲壳动物+软体动物分类单元数、集食者%、捕食者%和耐污类群%.用比值法统一量纲,计算各个生物参数的值,并将所得的值相加即得到B-IBI指数值.根据B-IBI指数值的25%分位数确定健康等级标准,并对小于25%分位数的值进行四等分,即得到滇池流域底栖动物完整性的评价标准,B-IBI>1.62为健康,1.03～1.62为亚健康,0.31～1.03为一般,0.10～0.31为较差,<0.10为极差.评价结果表明,滇池流域的38个样点中,16个为健康,5个为亚健康,6个为一般,6个为较差,5个为极差.B-IBI值与硝态氮和水温有较大的负相关关系,与其他理化因子相关性不明显.     

顾及生态安全格局的流域生态保护红线划定及管控研究——以云南杞麓湖流域为例

生态保护红线划定是保障国土空间生态安全的重要举措,对保持生态系统的完整性,实现可持续发展具有重要意义.本文基于生态系统服务功能和生态敏感性对杞麓湖流域进行生态安全格局体系的构建,并开展精细化的生态保护红线划定研究,并进一步结合无人机航拍影像及实地调研成果,构建管控路径.得到结论:(1)水源涵养、水土保持、生物多样性、洪水调蓄重要性评价中的极重要区域叠加得到生态系统服务功能极重要区.者湾河、长沙河、大沙河及沟谷密度较大的山区敏感性最高,坝区整体生态敏感性较高.(2)一级生态保护红线范围包括生态极重要区域、生态极敏感区域及湖泊岸线、水库.二级生态保护红线范围包括环湖生态缓冲区、山区林地生态缓冲区及以河流为主的生态廊道.三级生态保护红线范围为生态协调区,土地覆盖以农田为主.(3)一级生态保护红线范围内的生态极敏感区应采取相关生态修复技术进行生态功能的保护.二级生态保护红线范围以生态保护为重点,保持该区域的生态环境质量.三级生态保护红线范围通过生态修复进行整体优化,提高生态环境承载能力.     

基于底栖动物生物完整性指数的黄河干流生态健康评价

黄河为世界上最长的多沙河流,全河段水沙异质性及其生态健康的空间差异明显。本文基于黄河干流全河段44个断面春秋两季(2019年)底栖动物的系统调查数据,构建黄河底栖动物生物完整性评价体系。该体系融入指示水沙过程变化的ASPT指数及EPT分类单元个体相对丰度,且参照点与受损点得分差异显著,适用于多沙河流生态健康评价。评价结果显示:黄河干流亚健康及以上状态的断面占比为秋季(75.0%)高于春季(54.5%);自源区沿河而下,底栖动物生物完整性指数值呈下降趋势;库区断面底栖动物生物完整性指数低于临近自然河段。回归分析表明,黄河干流底栖动物生物完整性指数与盐度、总氮、城镇及农田用地占比呈显著负相关,与林地及草地占比呈显著正相关。本研究结果可为黄河生态保护与管理提供科学依据。     

四川省主要水系流域的地震监测

四川省分布着金沙江、雅砻江、大渡河、岷江、沱江、涪江、嘉陵江和渠江等8大水系。由于金沙江、雅砻江和大渡河等流域的水电站基本处于高海拔、高地震烈度、高边坡和地质条件复杂的高山峡谷中,据相关法律法规,有必要加强水电站地震监测。经30多年的努力,8大水系共计16个电站建成专用地震监测台网并投入运行,其余56座电站的地震监测工作推进较缓,文中对四川省主要水系流域地震监测情况予以详细阐述,希望为地震监测工作推进缓慢的流域提供参考,促进地震监测工作的顺利实施。     

南水北调东线一期工程对洪泽湖水生生物及生态环境影响的预测

南水北调东线一期工程实施后,作为输水沿线上最大调蓄湖泊的洪泽湖,其水位将提高0.5m,并趋于稳定。这一结果对该湖的水生生物及其生态环境方面产生一定的影响。研究结果表明,透明度,pH值在某些湖区将有所降低,而敞水区无变化;短时间调水,湖水中营养盐含量基本无改变,但长时间连续调水,无机氮化合物将增加,可溶性磷下降,浮游生物数量仅在局部湖区有增减,全湖无大的差异;腹足类下降而河蚬数量将增加;水生维管束植物全湖生物量将减少;敞水性的鱼类增加,草食性鱼类或以水生维管束植物为产卵基质的鱼产量将下降。     

甲氧氯的水质基准、沉积物质量基准及生态风险评价

甲氧氯(methoxychlor,MXC)作为一种有机氯杀虫剂,由于在农业生产中的广泛应用,使其在水环境和沉积物中的检出频率均较高,并且对各种水生物种均具有毒性作用。因此,制定中国MXC水质基准(water quality criteria,WQC)和沉积物质量基准(sediment quality criteria,SQC),并开展生态风险评估,对保护中国水生生物至关重要。基于收集和筛选的17种水生生物的急性毒性数据和10种水生生物的慢性毒性数据。选取物种敏感性分布(species sensitivity distribution,SSD)模型的最佳拟合对WQC进行推导,MXC对水生生物的短期水质基准(SWQC)和长期水质基准(LWQC)分别为0.75和0.11μg/L。通过相平衡分配法,在WQC的基础上进一步推导出SQC,沉积物质量基准高值(SQC-H)和沉积物质量基准低值(SQC-L)分别为0.73和0.11 mg/kg。此外,通过收集中国地表水和沉积物中的MXC暴露浓度数据,利用风险商值法(risk quotients,RQ)进行生态风险评价,结果表明我国部分区域的地表水和沉积...     

Regional river flow,water quality,aquatic ecological impacts and recovery from drought

Abstract

During severe drought and low flows in the Otago Region of the South Island of New Zealand, increased bacterial contamination of rivers occurred in agricultural/pastoral catchments due to greater stock use of waterways and the lack of dilution and flushing flows. Concentrations and loadings of nitrogen and phosphorus generally decreased due to the lack of rainfall, runoff and transport from diffuse sources. Other analytes, including dissolved solids and pH, did not change to any considerable degree and were quite spatially variable. Although the health of benthic macroinvertebrate communities can decrease with a lower diversity and fewer sensitive taxa, effects were not significant in most rivers. Algal blooms occurred in some locations, particularly in lowland agricultural catchments with low water velocities and little shade. The prolonged lack of flushing flows can be a significant problem. Fish kills occurred where they became stranded and isolated from the main flow and where there was a lack of deeper pool refuges. Temperatures in excess of 25°C can also result in isolated fish kills, but the duration of these high temperatures appears to be the most critical factor. Adverse effects from drought can be widespread and severe in some locations, but appear to be relatively short-lived with recovery occurring rapidly with increasing flows at most locations. This indicates a degree of resilience of rivers to drought and low flows with long-term impacts that are not severe.     

我国地震地下流体观测台网调整与优化方案探讨

本文首先简要介绍了我国地震地下流体观测台网的现状,然后针对其存在的主要问题提出了调整与优化的建议: ① 调整布局,重点加强我国中西部地区(105°E以西)的监测; ② 扩大规模,观测井(泉)数要达到1000个左右; ③ 全面提高观测井质量,淘汰不符合规范要求的观测井(泉),改造不完全符合规范要求的观测井,新建一批完全符合规范的观测井; ④ 优化观测项目的组合,大力发展观测井(泉)水流量观测,强化以H₂、 He、 CO₂等为主测项的断层带土壤气观测,建立断层带土壤气观测网; ⑤ 优化现有的观测模式,开展平面上的台阵式观测与垂向的多层次立体化观测; ⑥ 完善与提升现有数字化观测技术水平.      

Sensitivity analysis and uncertainty assessment in water budgets simulated by the variable infiltration capacity model for Canadian subarctic watersheds

In this study, we evaluate uncertainties propagated through different climate data sets in seasonal and annual hydrological simulations over 10 subarctic watersheds of northern Manitoba, Canada, using the variable infiltration capacity (VIC) model. Further, we perform a comprehensive sensitivity and uncertainty analysis of the VIC model using a robust and state-of-the-art approach. The VIC model simulations utilize the recently developed variogram analysis of response surfaces (VARS) technique that requires in this application more than 6,000 model simulations for a 30-year (1981–2010) study period. The method seeks parameter sensitivity, identifies influential parameters, and showcases streamflow sensitivity to parameter uncertainty at seasonal and annual timescales. Results suggest that the Ensemble VIC simulations match observed streamflow closest, whereas global reanalysis products yield high flows (0.5–3.0 mm day⁻¹) against observations and an overestimation (10–60%) in seasonal and annual water balance terms. VIC parameters exhibit seasonal importance in VARS, and the choice of input data and performance metrics substantially affect sensitivity analysis. Uncertainty propagation due to input forcing selection in each water balance term (i.e., total runoff, soil moisture, and evapotranspiration) is examined separately to show both time and space dimensionality in available forcing data at seasonal and annual timescales. Reliable input forcing, the most influential model parameters, and the uncertainty envelope in streamflow prediction are presented for the VIC model. These results, along with some specific recommendations, are expected to assist the broader VIC modelling community and other users of VARS and land surface schemes, to enhance their modelling applications.     

太湖水体生态环境历史演变

根据１９５０￣１９９５年期间对太湖水体进行的各次综合性研究结果分析：太湖水质和营养程度大致每１０￣１５年上升一个级别,近期变化尤为明显ＣＯＤＭｎ含量３５年来增加了１３６％,总磷近年来以９．９％速度上升,浮游藻类８０年代以来一直以蓝藻和硅藻占优势,但种群数趋于减少,细胞数据增,局部水域蓝藻水华频发;浮游动物和底栖动物中耐污染类增多,枝角类、桡足类和环节动物、节肢动物数量则降低;鱼类种群数减少,银鱼捕     

滇池新运粮河水质季节变化及河岸带生态修复的影响

新运粮河作为一条重要的滇池入湖河流,其水质直接影响滇池的生态健康与环境安全.运用单因子水质标识指数法探讨新运粮河下游水质季节变化规律及影响因子,并分析河岸带修复方式(护岸改造)对河流水质的影响.结果表明:铵氮,总氮,总磷,化学需氧量随时间变化明显.在5-10月的雨季,各指标浓度呈下降趋势,11月至次年4月的旱季,降水量少,各指标浓度呈上升趋势,且显著高于雨季时浓度,监测河段全年水质为劣Ⅴ类.木桩护岸河段营养盐去除率明显高于直立混凝土堤岸河段的去除率,同一护岸类型河段夏季去除率显著高于冬季.