[发明专利]水生生物群落多参数指数评价河流生态状况的构建方法

说明书

本发明涉及水生生物群落多参数指数评价河流生态状况的构建方法，基于理化环境因子调查和主成分分析进行人类干扰梯度识别，结合广义线性模型和AIC信息进行参数筛选，并考虑参数对人类干扰梯度敏感度的权重确定参数权重，实现多参数指数评价河流生态状况的构建。本发明针对当前我国缺乏水生生物群落多参数指数构建的标准方法的现状，提出了具有普适性、易操作、可推广的标准化构建方法，采用标准化方法获得的结果具有可比性，可为管理者制定相关决策提供科学的数据支撑。

技术领域

本发明涉及环境监测与评价技术领域，具体是一种基于水生生物群落多参数指数评价河流生态状况的构建方法。

背景技术

我国水生生物多样性极为丰富，具有特有程度高、孑遗物种多等特点，在世界生物多样性中占据重要地位。我国江河湖泊众多，生境类型复杂多样，为水生生物提供了良好的生存条件和繁衍空间，尤其是长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河等重点流域，是我国重要的水源地和水生生物宝库，对维系水生态系统服务功能起着至关重要的作用。当前，由于栖息地丧失和破碎化、资源过度利用、环境污染、外来物种入侵等原因，我国各大流域都面临着水环境恶化、水生态退化等诸多问题，已成为影响水生态安全的突出问题。2018中国生态环境状况公报显示，长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河七大流域和浙闽片河流、西北诸河、西南诸河的1613个水质断面中，Ⅳ～劣Ⅴ类比例总和为28.2％。其中，黄河、松花江和淮河流域为轻度污染，海河和辽河流域为中度污染，主要污染物为氨氮、化学需氧量、高锰酸盐指数和五日生化需氧量。可见当前我国河流水生态环境问题仍不容乐观，如何有效评价水体生态环境质量是迫切需要解决的问题。

面向水生态健康的流域综合管理是欧美等发达国家普遍采用的管理方式。欧盟水框架指令(EU Water Framework Directive)明确提出要保护和提高水生态状况，并提出了以水生生物为核心，涵盖生物质量要素、水文地貌要素和水体理化要素共三类的水生态状况评价体系。美国清洁水法(Clean Water Act)将恢复和保护水体的生物完整性作为长期目标。为此，美国环境保护署研发了以水生生物为核心的生物状态梯度(BiologicalCondition Gradient)框架，用于指导各州开展水生态状况评价。

长期以来，我国对于各类水体的监测，更多地强调物理和化学监测，己具有成熟的手段和方法，对污染物的种数和数量可以比较快速而灵敏地分析测试出来，但由于测试项目都为定期采样，但水体污染物浓度波动，因而定期采样只能反映瞬时的污染物浓度，而且监测项目有限。在实际环境中，由于许多种化合物同时存在的各种复杂作用，它们所产生的有害生物效应浓度往往是现有分析手段无法测出的，它们常以混合状态存在于水体中，且相互作用产生综合污染，给理化监测带来无法克服的困难。化学监测对于检查受控污染物的浓度是非常有用的，但对于理解由于污染物对水生生物的影响作用有限。

水生生物是河流生态系统的核心组成部分，长期生活在水体中，受到水体中各种污染物的影响，其群落结构表征了水生态系统的健康状况，因此对水生生物群落的评价能弥补上述理化监测的不足，具有不可替代的优越性。主要优点有：能反映环境中各种污染因子对生物的综合作用，尤其是各种污染物之间的共同作用；可反映污染物的累积效应，能对水环境短期的和历史性的影响作出反应；对点污染和非点污染都比较灵敏；方法简便，不需购置理化监测必需的昂贵精密仪器和试剂，适宜在较大范围内设点监测人类干扰对生态环境的影响。

河流生态系统最主要的水生生物类群包括着生藻类、底栖大型无脊椎动物、鱼类等，不同生物的生命周期差异较大，反映了不同时间尺度的水生态状况。具体而言，着生藻类的生命较为短暂，反映了短时间内(周)的水生态状况；底栖大型无脊椎动物反映了月和季度尺度的水生态状况；鱼类生命周期更长，反映了长时间污染物(季度或年)的影响。因此，根据所处区域特征和管理需求，开展多个生物类群的监测，可以综合反映水生态状况。