基于大型底栖动物完整性指数与综合生物指数的水生态评价

针对不同流域部分生物指数评价标准并不统一的问题,利用熵权法构建综合生物指数(CBI)统一模糊评价标准,同时计算底栖动物完整性指数进行评价结果验证.以2021年秋季和2022年春季东洞庭湖10个监测点的数据为基础,通过对25个候选参数逐步筛选,选出M3(软体动物分类单元数)、M9(耐污类群相对丰度)、M13(BI指数)和M22(Shannon-Wiener指数)4个秋季核心参数以及M6(摇蚊个体相对丰度)、M13、M16(BPI指数)和M24(Margalef指数)4个春季核心参数,采用比值法统一量纲后累加计算底栖动物完整性指数,再对BPI、FBI、Shannon-Wiener、BMWP指数客观定权后计算CBI指数划分出5个状态进行对比,结果表明:B-IBI指数和CBI指数均得出靠近出湖河道点位较为健康,湖体点位多为一般和较差,整体秋季健康状况略好于春季,六门闸附近为极差状态,可能是因为该区域是东洞庭湖的闸口之一,常年关闭导致水体流动性较差,开闸放水后沉积物中的淤泥会释放污染物使得湖区总氮超标,进而影响了大型底栖动物的完整性.CBI指数与B-IBI指数以及COD_(Mn)、TLI(∑)指数等相关分析结果良好,表明利用综合生物指数和底栖动物完整性指数结合能为东洞庭湖的水生态健康评价提供参考.

基于浮游植物生物完整性指数的福建省水库健康状态评价

根据2021年夏季福建省24座重要饮用水水源地水库水生态调查结果,分析了浮游植物群落结构特征和水库营养状态,并采用浮游植物总密度、香农-维纳多样性指数和蓝藻门密度百分比3个生物参数构建浮游植物生物完整性指数(P-IBI)评价了沙溪口水库和东张水库的健康状态。结果表明:2021年福建省大部分水库的浮游植物群落结构以蓝藻-绿藻-硅藻为主,其中以蓝藻门为优势藻的水库占比为60.9%;综合营养状态指数范围为24.3~51.7,平均值为40.3,水库富营养化程度较低,但个别水库仍存在富营养化的风险;沙溪口水库P-IBI综合得分为79.7,处于健康状态,东张水库P-IBI综合得分为59.0,处于亚健康状态;P-IBI评价结果与《2021年福建省河湖健康评估蓝皮书》中的多指标评价方法的结果一致性较好,基于浮游植物生物完整性指数的评价方法具有有效性和适用性。

基于鱼类完整性指数(F-IBI)的长江口生态健康状况评价

为了解长江口水域的生态健康状况,应用鱼类完整性指数(F-IBI),根据2018年5月至2020年11月在长江口水域14个站点的鱼类调查数据,构建了以历史数据作为主要参照基准值,以偏离程度作为赋分标准的评价体系。从30个侯选指标中筛选出14个评价指标建立鱼类生物完整性评价体系。结果显示,长江口整体F-IBI得分为44,评价为较差,鱼类生物量减少,低洄游性鱼类比例减少,河口定居鱼类比例增加;耐受性鱼类比例显著增加;产浮性卵鱼类比例减少;游泳生物食性鱼类比例显著降低,混合生物食性鱼类比例增加是制约得分的重要因素。各站点的F-IBI得分介于25~66之间,评价等级介于差~一般之间,其中,口门站点平均得分为51.29,评价为较差;北支站点平均得分为40.56,评价为较差;南支水域平均得分为33.33,评价为差;生态状况呈现出口门海滨优于河口段,北支优于南支的特征。

应用鱼类生物完整性指数评价黑水河河流健康状况

黑水河为金沙江下游一级支流,是白鹤滩库区干流鱼类的重要替代生境和优先保护支流,评价黑水河河流健康状况,可为黑水河鱼类栖息地生态修复提供数据支撑。2018年11月至2019年9月在黑水河23个采样点开展了4次鱼类资源调查,共采集到鱼类45(亚)种,隶属于4目10科33属。以黑水河河口、水文站上游和825回水点作为参照点,经过分布范围、判别能力及Pearson相关性分析等指标构建黑水河鱼类生物完整性指数(F-IBI)评价体系。使用1、3、5赋值法和比值法计算各采样点的IBI分值以评价各采样点健康状况,结果显示,1、3、5赋值法和比值法的结果虽不完全相同,但趋势是一致的。黑水河大部分采样点的健康状况处于“较差”和“一般”水平。相关性分析结果显示,F-IBI分值与海拔呈显著负相关(P<0.01)。丰度生物量比较曲线显示,黑水河鱼类群落结构整体上受到中度干扰。

基于着生藻类生物完整性指数的章江健康状态评价

基于河流着生藻类与水质监测数据,采用着生藻类生物完整性指数法(P-IBI)开展章江健康状态评价,为河流生态系统恢复与水生态修复提供科学依据。通过对28个候选生物参数的分布范围、判别能力和Pearson相关性分析,筛选出由蓝藻属总数、蓝藻分类单元相对多度、可运动硅藻百分比3个核心指数组成的章江P-IBI指标体系,并根据其参照点的25%分位数值,确定章江流域河流健康评价标准。结果表明,章江流域P-IBI平均得分为1.91,河流健康状态为一般状态。9个采样点中,2个处于健康状态,2个良好状态,2个一般状态,3个较差状态;相关性分析表明,P-IBI与高锰酸钾指数(COD_(Mn))、五日生化需氧量(BOD_(5))、总磷(TP)、氨氮(NH_(4)^(+))、氧化还原电位(ORP)等水环境指标呈现显著负相关。从空间尺度看,河流健康状态从上游区到下游区呈现逐渐变差的趋势,这与河流沿线城市和产业发展状况密切相关。着生藻类生物完整性指数的河流健康评价结果与实际状况基本吻合,说明采用P-IBI法可以较好地反映河流健康状况。

基于大型底栖无脊椎动物生物完整性指数的达里湖健康评价

为了研究达里湖健康状况,2021年8月设置7个采样点开展大型底栖无脊椎动物调查。基于此,构建了达里湖大型底栖无脊椎动物生物完整性指数(BIBI)指标体系。结果显示,总计发现6属(种)的大型底栖无脊椎动物,隶属2门3目5科。筛选出敏感类群评价指数(BMWP指数)和科级耐污指数(FBI指数)2个核心参数组成的达里湖BIBI指标体系。达里湖大型底栖无脊椎动物生物完整性指数为0.83,对照大型底栖无脊椎动物生物完整性指数赋分标准赋分值为74.45,2021年达里湖整体健康状况为亚健康。

基于鱼类生物完整性指数的独流减河水生态系统健康评价

2021年到2022年对独流减河水系鱼类进行调查。从种类组成与丰度、营养结构、环境耐受性、繁殖共位群四个方面构建独流减河水系鱼类生物完整性指数(F-IBI)体系,通过1、3、5赋值法对独流减河水系水生态健康状况进行评价,从“极差”到“好”分为6个评价等级。本次调查共采集到鱼类3601尾,分别属于3目7科10属10种。F-IBI结果表明,独流减河水系的健康状况评价等级为“极差”到“好”,整体处在“一般~差”水平。洪涝灾害、水质污染、过度捕捞等人类活动是使得独流减河水系水生态系统健康水平处在较低水平的主要因素。

基于鱼类生物完整性指数的黄河口近岸渔业水域健康评价

构建黄河口近岸水域鱼类生物完整性指数(F-IBI)评价指标体系,可为河口典型渔业水域的生态修复和渔业资源可持续利用提供科学参考。基于2020年黄河口近岸水域鱼类资源底拖网调查,分别以1982-1983年和2013-2014年的调查数据为参照点,从种类组成与丰度、繁殖共位群和营养结构等方面筛选14个评价指标,构建黄河口近岸水域F-IBI评价指标体系,采用1、3、5赋值法计算鱼类生物完整性指数,用以评价黄河口近岸渔业水域健康状况。结果显示,与20世纪80年代初相比,黄河口近岸水域鱼类生物完整性水平为“差”;与2013-2014年相比,鱼类生物完整性水平为“好”。相较于20世纪80年代初,近40年来黄河口近岸水域生态健康状况下降严重,处于较差的水平;但与2013-2014年相比,2020年黄河口近岸水域生态健康状况变化不明显。过度捕捞、环境污染、入海径流量锐减等因素致使黄河口鱼类栖息环境恶化,资源结构被破坏,生物完整性降低,生态健康状况下降。

应用鱼类生物完整性指数评价北运河河流健康状况

评估北运河水系健康状况,为判别北运河水系水生态恢复成效提供参考。2020年5月、8月调查了北运河13个采样点的鱼类及生境状况,采用F-IBI评价北运河健康状况。共采集到鱼类20种,分属3目9科18属。选择人类活动干扰较轻的3个点作为参照点,其余10个点为受损点,从物种种类组成与丰富度、营养结构、耐受性和敏感性、繁殖共位群以及鱼类数量等5个方面构建F-IBI候选指标体系,然后依据分布范围检验、敏感性分析和相关性检验,筛选出F-IBI核心指标体系,包括鱼类物种数、Shannon-Wiener多样性指数、鲤科物种数百分比、漂流性卵鱼类个体数百分比、沉性卵鱼类个体数百分比、黏性卵鱼类个体数百分比、外来物种数量所占比例。采用比值法计算各采样点F-IBI值,并将其划分为“优”“良”“中”“一般”和“差”5个健康评价等级,评价各采样点健康状况。评价结果表明:北运河健康状况整体为中等偏上,其中7.69%的采样点健康状况为“优”,23.08%的采样点为“良”,53.85%的采样点为“中”,15.38%的采样点为“一般”。北运河水生态治理取得一定成效。

基于鱼类生物完整性指数的曹娥江流域水生态系统健康评价

2016—2018年对曹娥江干流以及主要支流的9个采样点进行鱼类调查,构建曹娥江鱼类生物完整性指数(F-IBI)体系,评价曹娥江流域水生态系统的健康状况。共采集到鱼类标本17116尾,分属12目25科69属107种。从种类组成与丰度、营养结构、环境耐受性、繁殖共位群、鱼类数量与健康状况5个属性的23个候选指标中筛选出鲤形目鱼类种类数(M3)、中下层鱼类物种数占比(M9)、敏感性鱼类个体数占比(M15)、借助贝类产卵鱼类物种数占比(M19)4个指标作为计算曹娥江流域F-IBI的核心指标,建立具有诊断意义的鱼类生物完整性评分标准,并对曹娥江流域9个采样点的鱼类生物完整性状况进行了评价。结果表明,曹娥江流域不同采样点中干流的健康状况等级为“极差~差”到“一般”,支流为“一般”到“好”。水质污染、水利设施阻挡和过度捕捞是造成曹娥江干流水生态系统健康水平较低的重要因素,而水利设施则可能是造成支流长诏健康水平较低的重要因素。

日照市中小河流健康状况鱼类完整性指数评价

中小河流是淡水生态系统的重要组成部分,其健康状况对区域环境质量影响很大。文章根据日照市潮白河、傅疃河、绣针河等3条中小河流的鱼类多样性数据,筛选出了鱼类总物种数、杂食性鱼类个体数占比、敏感性鱼类个体数占比、黏性卵鱼类个体数占比、特殊产卵方式鱼类个体数占比、单位努力捕捞量等6个核心指标,构建了鱼类完整性指数(F-IBI)评价体系,提出了日照市中小河流鱼类完整性指数评价标准。结果表明,多数水域处于“亚健康”和“一般”状态,河流生态系统结构和功能受损;潮白河和绣针河中游健康状况优于下游和上游,傅疃河健康状况由上游向下游呈现降低趋势;各样点F-IBI分值与高锰酸盐指数呈显著负相关(p<0.05)。判别能力分析和非参数检验表明,该评价体系代表性较强、区分度较好,可以作为该区域中小河流健康状况的评价标准和管理工具。

基于微生物完整性指数的水生态系统健康评价——以武汉市东西湖区湖泊群为例

在基于生物完整性指数(IBI)的生态系统健康评价中,通常会采用鱼类、底栖生物、着生藻类作为指示物种.然而,随着生态退化影响下生产者和消费者的数量锐减,可获得用于评价样本的数量越来越少,这就使得上述指示物种作为健康评价指标的可应用性大大降低.以武汉市东西湖区5个湖泊为研究对象,利用环境DNA(eDNA)技术监测的水体微生物数据,建立微生物完整性指数(M-IBI)评价方法.综合水质和实地生境条件对采样点健康状况进行评分和比较,选择甘家教湖的5个采样点作为参考点.结合遴选的6个重要的生物指标,构建了生态系统健康评价打分方法.研究结果显示在全部19个采样点中,7个健康等级为健康,占36.84%;8个健康等级为亚健康,占42.11%;4个健康等级为一般,占21.05%,甘家教湖和杨泗泾湖所有采样点均为健康水平.评价结果合理地反映了不同湖泊的健康状况,说明基于eDNA的M-IBI方法在受损湖泊水生态系统健康评价中具有广泛的应用潜力.

基于鱼类生物完整性的北京市山区河流生态健康评价

为了掌握北京市山区河流的生态健康状况,采用鱼类生物完整性指数(fish-index of biological integrity,F-IBI)进行了评价。于2021年8月、2022年5月、2022年10月对5条代表性山区河流的11个点位,进行了鱼类种群、水质、生境等调查。构建了鱼类生物完整性评价体系,确定核心指标9项,分别为鱼类总物种数(M1)、Shannon-Wiener多样性指数(M2)、鲤科鱼类占总物种数的百分比(M4)、鳅科鱼类占总物种数的百分比(M5)、底层鱼类百分比(M20)、杂食性鱼类数量百分比(M22)、耐受性鱼类数量百分比(M23)、黏性卵鱼类数量百分比(M26)和鱼类总个体数(M30)。采用比值法对上述核心指标进行赋分,并按照F-IBI得分将河流水生态健康状况划分为5个健康等级。结果显示研究区域河流生态健康状况良好,其中“优”、“良”点位占比为72.7%。通过分析F-IBI值与水质、生境等因素的相关性,发现全盐量、pH与F-IBI存在显著相关,而与水深、距闸坝的距离、溶解氧、透明度、化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、总磷等不存在显著相关性。河道大量补充再生水会造成F-IBI下降,但是经过适当人工干预措施,如人工湿地,可以有效提升鱼类生物完整性。

基于生物完整性指数对水生态健康评价的应用

基于《水污染防治行动计划》提出对江河湖泊实施水生态保护和水资源管理,开展流域、河湖的水生态健康评价,有利于我国由水质管理向水生态目标管理转变。生物完整性指数是目前水生态健康评价中应用最广泛的生态指标之一,文章通过梳理生物完整性指数评价体系的构建,简述生物完整性指数的研究进展,为我国水生态健康评价研究发展提供重要参考。

讷谟尔河流域底栖动物生物完整性构建及健康评价

为了维持流域生态系统稳定、抵御水旱灾害等生态和社会功能,以讷谟尔河流域生态文明保护为契机,于2022年秋季对讷谟尔河大型底栖无脊椎动物种类进行调查和监测。讷谟尔河现场监测共采集到大型底栖无脊椎动物17目41科57种,物种数量1086个,平均生物量为2.601 g/m^(3)。通过对讷谟尔河流域27个生物指标进行范围检验及相关性分析,构建讷谟尔河流域生物完整性指数,对流域16个监测点位进行B-IBI健康评价,经计算B-IBI的最佳期望值为3.34。研究结果表明,讷谟尔河流域的B-IBI值相对较高,表明水体生态系统相对健康,生态平衡相对稳定。通过相关性分析,确定讷谟尔河流域底栖动物群落变化的主要环境因子,结果可为讷谟尔河流域的水体健康提供科学依据。

基于浮游植物生物完整性指数的洱海水生态健康评价

文章应用浮游植物种属生物量和群落结构特征,构建生物完整性指数(P-IBI),评价洱海水生态健康质量。通过参照点设置、箱线图、Pearson相关性分析确定了5个核心参数:浮游植物细胞密度、水华束丝藻细胞密度、挪氏微囊藻细胞密度、直链藻细胞密度和硅藻GDI指数,统一量纲并划分健康评价标准。洱海总体水生态健康评价结果为“较健康”;6个水华风险较高的湖湾中,才村为“较健康”;小普陀、马久邑、桃源、双廊和挖色为“中等”。评价结果表明,P-IBI指数构建的洱海水生态健康评价体系,对水生态环境响应的敏感程度较高,特别是与水质类别高度吻合,能够准确评价洱海的生态系统健康状况。

海河流域河流大型底栖动物生物完整性指数健康评价

河流是重要的生态系统。随着经济发展,人类活动对河流生态系统的影响日益严重。为了解海河流域河流水生态健康状况,2020年在海河流域布设了39个点位(9个参照点,30个受损点)进行大型底栖动物调查,构建大型底栖动物生物完整性评价指数(Benthic Index of Biotic Integrity,B-IBI),对海河流域河流水生态健康状况进行评价。结果表明:海河流域河流共检测到大型底栖动物106种,隶属于4门8纲20目50科,其中扁形动物门1种,环节动物门6种,软体动物门12种,节肢动物门87种。中华齿米虾(Caridina denticulate sinensis)、逸仙丽翅蜉(Alainites yixiani)、摇蚊属一种(Chironomus sp.)、斑点小划蝽(Micronectaguttata)为海河流域内的优势种。通过对21个候选参数进行分布范围检验、判别能力分析和Pearson相关性分析,最终确定海河流域河流B-IBI指标体系由总分类单元数、每个分类单元的平均得分(ASPT指数)和Shannon-Wiener指数构成。采用比值法统一量纲计算得到B-IBI值。以参照位点25%分位数法建立了海河流域B-IBI评价标准。结果显示,海河流域河流整体健康状况呈现良好,39个采样点中有13个处于健康状态,12个处于良好状态,10个处于一般状态,3个处于较差状态,1个处于很差状态。整体来看,海河流域河流北部和西部山区健康状态优于南部平原地区,人类活动强度对河流健康影响较大。该研究构建的B-IBI评价体系为海河流域的河流健康监测和评价提供了重要方法,研究结果可为海河流域水生态系统的修复和保护提供基础数据支撑和科学依据。

长江水生生物完整性指数评估制度浅析

《长江保护法》《长江水生生物保护管理规定》均规定要建立长江流域水生生物完整性指数评价体系,但该指标体系的法律地位尚不明确,需要挖掘水生生物完整性指数的法律属性。分析了水生生物完整性评估制度的法理性及面临的问题。从坚持差异化原则、发挥第三方主体专业性、构建统一的水生生物监测体系、纳入河长制考核体系四个方面,提出建立流域整体性系统性的长江生态环境评估制度。

基于周丛藻类生物完整性指数评价拉萨河下游水质健康状况

为评价拉萨河下游水质健康状况,2017年11月、2018年2月、6月和9月对拉萨河下游开展周丛藻类群落结构周年调查,构建适用于拉萨河下游周丛藻类生物完整性指数评价体系(P-IBI)。研究采用3分制法、4分制法和比值法评价研究区河流健康状况,结果显示较明显的季节差异性。2月份(冬季)评价结果与样点性质(参考点或污染点)存在较大差异,所有样点基本处于“亚健康”至“较差”过渡状态;其他3个季节的评价结果基本一致;墨竹工卡县阿朗乡和扎雪乡为健康状态,尼玛江热乡处于“健康”至“亚健康”过渡状态,墨竹工卡镇基本处于“亚健康”状态,达孜区、拉萨市处于“一般”至“较差”过渡状态;曲水县除2月份评价结果为“较差”外,其他季节均为“健康”状态。根据冗余分析显示,3种河流健康评价方法相互呈正相关,其中4分制法和比值法呈极显著正相关。全年P-IBI与环境因子的相关性存在较明显的季节差异性,11月份总氮(TN)与P-IBI呈显著正相关;9月份和11月份流速(WV)与P-IBI呈显著负相关;2月份和6月份水温(WT)和电导率(EC)与P-IBI呈显著负相关。

基于大型底栖动物生物完整性的流域水生态健康评价——以辽河流域为例

大型底栖动物完整性指数(B-IBI)在国际水生态健康评价中应用广泛,但需要结合各流域生态环境特征分别构建。以辽河流域为例,以流域99个点位水生态调查数据为基础,综合运用水质和生境质量作为参照点与受损点筛选标准,通过分布范围检验、判别能力检验和冗余性检验获得B-IBI核心参数,利用比值法进行核心参数标准化,等权求和计算B-IBI得分,最终构建适用于辽河流域的B-IBI评价体系。结果表明:辽河流域大型底栖动物包含74个分类单元,以昆虫纲为主(占总分类单元数的81.1%),个体数量最优势物种为缺尾高原纹石蛾(Hydropsyche kozhantschikovi);经筛选获得5个参照点和6个受损点,从28个备选参数中筛选出总分类单元数、毛翅目分类单元数、端足目+软体动物分类单元数、直接收集者相对丰度、黏附者分类单元数、Pielou均匀度指数6个核心参数用于计算B-IBI;B-IBI评价发现,调查时段的数据集中,4个点位处于健康等级,15个点位为亚健康等级,25个点位为一般等级,41个点位为差等级,14个点位为极差等级,流域水生态健康整体水平较差,超过1/2河段存在大型底栖动物群落结构退化现象。检验分析发现,B-IBI对水质变化具有较好的指示作用,且能有效区分出受损河段,表明B-IBI评价体系能准确表征辽河流域水生态健康状况,建议今后管理中作为辽河流域生物评价工具。