基于B-IBI的东江下游河流生态健康评价

底栖动物群落变化能敏感地反映出河流生态系统受损情况,常用于水生态健康评价。本研究调查了东江下游地区河流的底栖动物,首次构建了该地区受损河流底栖动物完整性(B-IBI)评价体系,并探究影响河流水生态健康的主要因素。结果表明参照位点B-IBI在2.23~3.53之间,处于优或良状态;受损河流B-IBI在0.04~2.61之间,大部分健康状态不佳,其中较差和很差状态的占比为45%。B-IBI与溶解氧、COD_(Cr)、BOD5、氨氮、总磷、阴离子表面活性剂密切相关,水体受污染是导致河流生态系统不健康的主要原因。河流周边高强度开发建设也会给底栖动物尤其是水生昆虫类群造成负面影响。在感潮河段进行B-IBI评价时,建议选择有针对性的候选参数构建评价体系以及确定评价标准。

基于大型底栖动物完整性指数(B-IBI)的永定河水系生态健康评价

永定河是京津冀区域重要水源涵养区和生态屏障,为了解永定河水系的水生态健康状况,2016年对永定河水系大型底栖动物进行调查,共布设样点30个,采集到底栖动物38种,其中水生昆虫33种(摇蚊科16种),环节动物门3种,软体动物2种。从耐污值(Tolerance Value,TV)看,TV≤3的敏感类群所占百分比为13.2%,TV≥7的耐污类群所占百分比为44.7%。从类群出现频率看,出现频率最高的3个种分别为霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、德永雕翅摇蚊(Glyptotendipes tokunagai)和云集多足摇蚊(Polypedilum nubifer),分别为46.7%、40.0%和36.7%,3个物种均为耐污值较高的种类。采用底栖动物完整性指数(Benthic Index of Biotic Integrity,B-IBI)方法评价永定河水系生态健康状况。通过分布范围分析、判别能力检验及相关性分析等,确定永定河水系生态状况评价B-IBI的核心指标体系,包括总分类单元数、摇蚊分类单元数和BI指数(Botic Index)3个指标。根据比值法,以参照点25%分位数确定永定河水系底栖动物完整性评价标准。根据参照点25%分位数确定永定河水系底栖动物完整性评价标准,即B-IBI>2.13为健康,1.60~2.13为亚健康,1.06~1.60为一般,0.53~1.06为较差,0~0.53为极差。B-IBI评价结果显示,永定河水系6.7%河段处于健康状态,23.3%河段处于亚健康状态,36.7%河段处于一般状态,20.0%河段处于较差和13.3%处于极差状态。除官厅水库坝上和宁车沽闸下外,其余样点的底栖动物完整性均受到不同程度的损害,表明永定河水系水体的健康状况整体不容乐观。

无定河流域不同水土流失区底栖动物生物完整性指数构建与健康评价

无定河流域位于黄土高原与毛乌素沙地过渡带,水土流失严重,生态环境具有脆弱性和波动性。于2021年春季(4月)和秋季(10月)对无定河流域上、中、下游及其6条支流和流域内的3个淤地坝开展水生态系统调查,旨在厘清无定河流域底栖动物群落特征,构建底栖动物生物完整性指数并开展健康评价。无定河流域春季共采集到底栖动物105种,平均密度为181 ind./m^(2),平均生物量为0.760 g/m^(2),秋季共采集到底栖动物67种,平均密度为94 ind./m^(2),平均生物量为0.454 g/m^(2)。通过对两季度研究区域内底栖动物27个生物参数开展分布范围检验、判别能力分析和相关性分析,构建无定河流域底栖动物生物完整性指数,对全流域40个样点(6个参照点和34个受损点)进行B-IBI健康评价。评价结果表明,总体上无定河流域底栖动物生物完整性较好,40个样点中春季有19个处于健康或亚健康状态,秋季有23个处于健康或亚健康状态,其中无定河上、中游干支流大都以健康和亚健康为主,无定河下游干支流以及3个淤地坝水体健康状况较差。在不同水土流失类型区域,底栖动物群落特征和生物完整性评价具有显著性差异。本研究结果可为无定河流域河流健康评估提供科学依据。

基于大型底栖动物完整性指数B-IBI的东江流域水生态健康评价

为系统评价中国华南地区东江流域河流生态系统健康水平,以大型底栖动物为指示生物,基于96个大型底栖动物样点(16个参照点和80个受损点)数据,对24个底栖候选生物学指数值的分布范围、相关关系和判别能力进行分析,从中筛选出EPT分类单元数、双翅目分类单元数、寡毛类个体百分比、撕食者个体百分比、BMWP分数、ASPT分数构成东江流域的B-IBI(benthic-index of biotic integrity,底栖动物完整性指数)评价体系,采用比值法统一量纲计算B-IBI值,并依据B-IBI值分布的95%分位数法建立健康评价标准:B-IBI>4.78为极好,3.04<B-IBI≤4.78为好,2.17<B-IBI≤3.04为一般,1.80<B-IBI≤2.17为差,B-IBI≤1.80为极差。评价结果表明,96个采样点中4个为"极好";17个为"好";21个为"一般";24个为"差";30个为"极差"。综合来看,整个流域B-IBI评价结果的空间分异规律性较强,"极好"和"好"样点主要分布在中上游山地源头溪流和支流;"一般"级别样点在全流域均有分布;"差"和"极差"样点主要集中在下游高度城市化的平原区及河网区。健康等级差异变化基本呈现为由源头溪流类型—山地丘陵过渡类型—平原河流类型逐渐变差的趋势特征。B-IBI值与坡度呈线性相关关系(R^2=0.22,P=0.000 5);与海拔(R^2=0.36,P=0.007)、城市覆盖比(R^2=0.23,P=0.000 7)、森林覆盖比(R^2=0.27,P=0.000 6)呈指数相关关系。B-IBI适用性较好,可作为东江流域水体环境监测的一种有效手段,同时为东江流域科学管理提供科学依据。

B-IBI在东江河流健康评估中的应用研究

基于东江流域24个采样点的底栖无脊椎动物监测数据,构建生物完整性指数,采用比值法统一筛选出的核心参数的量纲,将各个参数累加得到B-IBI值.以参照点B-IBI值的25%分位数为健康基准值,小于25%分位数值的进行4等分,划分河流生态健康评价标准:B-IBI≥3.87为健康;2.90≤B-IBI<3.87为亚健康;1.93≤B-IBI<2.90为一般;0.97≤B-IBI<1.93为差;B-IBI<0.97为极差.运用构建的B-IBI对东江流域的主要干支流进行健康评估,结果显示,全流域24个样点中达到"健康"和"亚健康"水平的占29.2%,"一般"占29.2%,"差"和"极差"占41.6%.

Integrated assessment of river health based on water quality, aquatic life and physical habitat

The health conditions of Liao River were assessed using 25 sampling sites in April 2005, with water quality index, biotic index and physical habitat quality index. Based on the method of cluster analysis （CA） for water quality indices, it revealed that heavily polluted sites of Liao River are located at estuary and mainstream. The aquatic species surveyed were attached algae and benthic invertebrates. The result showed that the diversity and biomass of attached algae and benthic index of biotic integrity （B-IBI） were degrading as the chemical and physical quality of water bodies deteriorating. Physiochemical parameters, BODs, CODcr, TN, TP, NH3-N, DO, petroleum hydrocarbon and conductivity, were statistically analyzed with principal component analysis and correlation analysis. The statistical results were incorporated into the integrated assessing water quality index, combining fecal coliform count, attached algae diversity, B-IBI and physical habitat quality score. A comprehensive integrated assessing system of fiver ecological health was established. Based on the systimetic assessment, the assessed sites are categorized into 9 ＂healthy＂ and ＂sub-healthy＂ sites and 8 ＂sub-sick＂ and ＂sick＂ sites.

应用底栖动物完整性指数评价北京市河流水生态环境质量

利用底栖动物完整性指数(B-IBI)评价河流生态环境状况已成为水生态健康评估和管理的重要方法。基于2020年秋季至2021年夏季对北京市五大水系115个样点的大型底栖动物、水体理化因子以及栖息地质量4个季度的调查数据,分别构建了北京市山区、平原区河流底栖动物完整性指数,并对其生态状况进行了评估。指标筛选结果显示:山区河流B-IBI核心指标包括总分类单元数、EPT相对丰度、BMWP指数、粘附者相对丰度、Shannon-Wiener多样性指数;平原区河流B-IBI核心指标包括总分类单元数、摇蚊科相对丰度、EPTO相对丰度、耐污类群相对丰度。根据各参数值随干扰增强的变化趋势,采用比值法计算各指标的分值和评价标准。结果显示:在空间上,北京市山区河流处于良好状态,其中以潮白河水系生态状况最好,处于良好状态,蓟运河水系生态状况最差,处于很差状态;平原区河流处于中等状态,其中永定河、大清河水系处于良好状态,蓟运河、北运河以及潮白河水系均处于中等状态。在时间上,不同季节的B-IBI值无显著性差异,整体生态状况不受季节变化的影响,表明构建的北京市B-IBI评价体系在时间上具有良好的稳定性。多元回归分析显示:栖息地质量是限制北京市山区、平原区河流生态状况的主控因子,其次,高锰酸盐指数和化学需氧量是影响平原区河流生态状况的主要因子。本研究构建的B-IBI评价体系对于北京市河流的栖息地状况和水体污染状况具有较好的指示作用,参照点的B-IBI值整体上显著高于受损点,表明B-IBI评价体系在北京市河流的适用性良好。

基于大型底栖动物完整性指数的海河流域典型水库水生态健康评价

为了解海河流域典型供水型水库的水生态健康状况,于2021年4-6月对流域14座典型水库的大型底栖动物进行了调查,构建并应用大型底栖动物完整性指数(Benthic Index of Biotic Integrity,B-IBI)对水库的水生态健康状况进行评价。调查共采集到大型底栖动物56个分类单元,包括节肢动物门40种,其中昆虫纲35种,占据明显优势;此外,软体动物门8种,环节动物门7种,扁形动物门1种。从大型底栖动物的耐污值(ToleranceValue,TV)看,TV≤3的敏感类群12种,占21.4%;TV≥7的耐污类群所21种,占37.5%。调查中出现频率最高的3个物种分别为椭圆萝卜螺(Radix swinhoei,出现频率为78.6%)、环足摇蚊属一种(Cricotopussp.,64.3%)和摇蚊属一种(Chironomussp.,64.3%),3个种均为耐污值较高的种类。选择分类单元数、主要类群的相对丰度、耐污能力和功能摄食群等四大类合计25个指标作为构建大型底栖动物完整性指数的候选指标,经分布范围检验、判别能力分析和Pearson相关性分析,最终确定总分类单元数、EPT类群数量百分比、Hilsenhoff生物指数和滤食者数量等4个指数为构成海河流域典型水库大型底栖动物完整性指数评价的核心指数。结果显示,海河流域的14座典型水源型水库中,约1/3水库的水生态状况为健康状态,2/3为亚健康、一般和差的状态,且整体呈现山区水库水生态状况优于平原水库。基于大型底栖动物完整性指数对海河流域的典型水库的水生态状况进行评价,弥补了仅使用单一生物评价指数的不足。该研究所形成的评价结果对进一步掌握海河流域水库的水生态状况及其保护修复提供数据参考和技术支撑。

湖荡区大型底栖无脊椎动物评价方法适用性探讨--以长三角一体化示范区为例

开展了青浦区西部地区大型底栖无脊椎动物调查,基于底栖生物完整性指数(benthic index of biotic integrity,B-IBI)评价体系,评价了区域水生态健康状况,分析了B-IBI指数与水质指标及相关指数的关系,探讨了B-IBI指数在湖荡地区的适用性.结果表明:研究区域水生态健康状况总体良好,健康及亚健康样点占比67.7%,湖泊及湖荡区域的B-IBI指数多优于河流;B-IBI指数对水体有机污染、富营养化有较好的指示作用;各评价指数之间具有显著相关性,但B-IBI指数与丰富度指数、多样性指数评价结果有所差异;B-IBI指数在湖荡区水生态评价中具有很好的适用性.

基于大型底栖动物生物完整性的洱海健康评价

为了解洱海水生态系统健康状况,该研究于2021年3月、6月、9月和12月对洱海11个断面共27个采样点开展为期1年的底栖动物群落结构调查,并在此基础上构建洱海底栖动物生物完整性评价指数(B-IBI)体系。结果表明,共获得底栖动物56属种,隶属4门6纲28科54属。经过分布范围、判别能力及相关性分析等筛选,得出由总分类单元数、摇蚊类个体数百分比和BMWP指数3个核心参数组成的洱海B-IBI评价指标体系。采用比值法统一量纲,将洱海健康状况按评分分为5个等级:>2.61为健康,2.10~2.61为亚健康,1.82~2.10为一般,1.42~1.82为差,<1.42为极差。结果表明,2021年洱海整体健康状况评价结果为一般。其中,有5个点处于健康状态,占18.5%;6个点处于亚健康状态,占22.2%;5个点处于一般状态,占18.5%;9个点处于差状态,占比33.3%;2个点处于极差状态,占比7.4%。

底栖动物完整性指数评价西苕溪溪流健康

根据浙江安吉县西苕溪的64个底栖动物样点数据,对36个生物参数的分布范围、Pearson相关性和判别能力进行分析,确定B-IBI指数由总分类单元数、EPT分类单元数、鞘翅目%、前3位优势分类单元%、（纹石蛾科/毛翅目）%、滤食者%和BI指数构成.用比值法统一参数量纲,采用直接累加、变异系数权重法和熵值权重法分别计算B-IBI值并进行B-IBI健康标准的准确性检验,结果表明,熵值权重法的准确性（92.9%）优于直接累加（85.7%）和变异系数权重法（78.5%）.建立了评价西苕溪健康的B-IBI标准：B-IBI〉0.69健康,0.52-0.68亚健康,0.35-0.51一般,0.18-0.34差,B-IBI〈0.17极差.B-IBI指数与栖境指数（r=0.62,p〈0.01）、水温（r=-0.64,p〈0.01）和海拔（r=0.64,p〈0.01）显著相关.

应用底栖动物完整性指数评价上海市河流健康

据2011-2013年对上海市31条河流底栖动物的调查结果,对31个生物参数进行分布范围、判别能力以及相关性等进行分析,确定构建上海市河流底栖动物完整性指数(B-IBI)的4个参数:(寡毛类动物+蛭纲)数量百分比、耐污类群分类单元数、双翅目数量百分比和集食者分类单元数百分比.采用比值法统一量纲,将各个生物参数分值加和得到上海市河流B-IBI值.利用构建的B-IBI对上海市31条河流健康状况进行评价,结果表明:31条河流中,有4条河流处于健康状态,8条河流处于亚健康状态,9条河流处于一般状态,8条河流处于较差状态,2条河流处于极差状态;远郊河流健康状态最好,近郊次之,市区最差.

应用底栖动物完整性指数评价太湖生态健康

依据2010年春季至2012年秋季,太湖32个样点的底栖动物和环境变量共11次的季节性调查结果,采用干扰程度最小系统法定义构建底栖动物生物完整性指数的参照系统,提出了确定参照系统的4个基本条件,进而按非湖心区和湖心区两个生态区分别构建太湖底栖动物完整性指数(LTB-IBI).通过对候选生物参数的分布范围筛选、判别能力分析、与理化因子的相关性和参数间的冗余分析,获得了非湖心区LTB-IBI的4个构成指数:总分类单元数、Simpson多样性指数、前3位优势单元%和BMWP指数,以及湖心区LTB-IBI的5个构成指数:总分类单元数、Simpson多样性指数、甲壳+软体分类单元数、前3位优势单元%和BMWP指数.采用比值法统一构成指数量纲,分别构建了非湖心区和湖心区LTBIBI指数,评价太湖水生态健康的等级.2010-2012年,太湖生态健康总体上呈现逐步提升的趋势.影响太湖底栖动物完整性的重要环境变量是水体中的氮含量.研究表明,连续观察数据可较大程度上提高太湖LTB-IBI指数的可靠性和评价结果的合理性.

浙江西苕溪土地利用变化对溪流大型底栖无脊椎动物完整性的影响

土地利用/覆被变化对溪流生态系统的影响是溪流生态学研究的热点。生物完整性是诊断溪流生物学状况和生态健康的重要指标。目的是研究西苕溪流域内土地利用类型对大型底栖无脊椎动物完整性(B-IBI)的影响。利用2003年西苕溪TM数据和DEM模型计算了62个样点上游3种空间尺度下(亚流域、沿岸和局部)的土地利用类型。结果表明,耕地,民居和竹园在流域中的百分比与B-IBI负相关,耕地百分比对B-IBI的影响在亚流域(r=-0.527,p<0.001),河岸(r=-0.665,p<0.001)和局部(r=-0.696,p<0.001)尺度上均显著。针叶林,阔叶林和混交林百分比与B-IBI正相关。阔叶林百分比在亚流域(r=0.333,p<0.001),河岸(r=0.589,p<0.001)和局部尺度(r=0.618,p<0.001)与B-IBI显著相关。而针叶林百分比仅在亚流域尺度(r=0.366,p<0.001)与B-IBI显著相关。在研究流域内耕地百分比小于50%的情况下,B-IBI并非随着耕地百分比的增长而线性下降,而是在达到一定阀值后(亚流域尺度,27%;河岸尺度,57%;局部尺度,59%)耕地的影响逐渐趋缓。在耕地百分比小于阀值前,B-IBI在局部尺度上与耕地百分比的增长的关系最强(r=-0.808,p<0.001,n=46)。建议在沿岸区增加阔叶林,针叶林与混交林的占有率,或者建立耕地与溪流间的林地缓冲带,有助于保护和恢复西苕溪生态健康。

基于大型底栖动物完整性指数的新疆额尔齐斯河健康评价

为建立我国西北地区跨境河流生态系统健康的评价指标与标准,应用B-IBI(benthic-index of biotic integrity,底栖动物完整性指数)评价新疆额尔齐斯河流域的健康状况.于2012年7月、8月、10月及2013年5月在额尔齐斯河全流域设10个典型采样点,进行4次大型底栖动物调查,从23个候选生物指标中筛选出适用于构建额尔齐斯河B-IBI评价体系的参数,主要包括总分类单元数、EPT(蜉蝣目、襀翅目、毛翅目)分类单元数、前3位优势分类单元个体相对丰度、襀翅目个体相对丰度和黏附者个体相对丰度.以参照点B-IBI的25%分位数作为健康评价标准来确定B-IBI的评价等级:B-IBI>2.04为极好,1.53<B-IBI≤2.04为好,1.02<B-IBI≤1.53为一般,0.51<B-IBI≤1.02为差,B-IBI≤0.51为极差.结果表明:在所有采样点中,6个采样点处于健康状况极好或好的状态,3个采样点健康状况一般,1个采样点健康状况较差;各采样点B-IBI在不同月份变化各异.整体来看,额尔齐斯河的水体健康状况较好,但局部河段水体受到不同程度污染.基于B-IBI的健康评价结果与其他生物指数〔Chandler计分制生物指数、BMWP(biological monitoring working party)分数系统分值〕评价结果相一致,表明所构建的B-IBI评价指标与标准对额尔齐斯河的健康状况评估具有较好的适用性,可作为额尔齐斯河流域水体环境监测的一种有效手段.

基于大型底栖无脊椎动物完整性指数的鄱阳湖湿地生态健康评价

湿地生态健康评价对于掌握湿地的健康状况、理解人类活动干扰对其影响及实施生态预警等有重要意义。鄱阳湖对于维持其流域甚至长江中下游的生态平衡十分重要,目前尚未建立起其较完善的生态健康评价指标体系。大型底栖无脊椎动物完整性指数(benthic macroinvertebrate-based index of biotic integrity,B-IBI)是广泛应用的湿地生态健康评价方法。基于30个采样点(7个参照点,23个受损点)的大型底栖无脊椎动物采样数据,构建鄱阳湖湿地的B-IBI指数,采用自然断点法划分非常健康、健康、一般、差和极差5个健康等级标准,据此评价湿地生态健康状况。研究表明:(1)基于B-IBI指数的鄱阳湖湿地生态健康评价结果为一般;(2)就采样点B-IBI分值而言,呈现出西部健康状况优于东部的格局,其中国家级自然保护区内状况较好,而工业区、城镇、农田及河流入湖口附近状况较差;(3)B-IBI指数与前期构建的景观发展强度指数(LDI)、栖息地环境质量指数(QHEI)以及植被完整性指数(V-IBI)具有显著相关性,表明基于不同指数的评价结果较为一致。本研究构建的B-IBI指数能为鄱阳湖湿地的生态健康评价和监测提供重要方法。

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.

松花江流域大型底栖动物生物完整性指数构建及其适用性

利用生物完整性指数评价河流健康状态,对于水环境管理决策具有重要的实践意义。基于大型底栖动物构建生物完整性指数(B-IBI),并评价松花江流域的水生态系统健康状况。在松花江主要干支流设定37个采样点,分别于2016年6、9月进行环境因子和大型底栖动物调查研究。最终从28个候选参数中确定了种类总数、摇蚊种类数、敏感种百分比、Hilsenhoff指数、Marglef指数作为核心参数构建B-IBI。通过0~10赋分法,计算得到了松花江流域全部采样点的生物完整性评价得分。结果显示,松花江流域内60%区域生物状态存在不同程度的损害。另外,B-IBI能够综合反映松花江大型底栖动物群落多样性、生境质量、理化水质等,具有一定的适用性。

应用底栖动物完整性指数评价济南市水生态健康状况

基于2014年5—6月对济南市4个生态区中48个采样点的底栖动物和水环境调查结果,采用多元统计分析以及干扰程度最小原则构建底栖动物生物完整性指数B-IBI的参照系统,按河流型和水库型样点分别构建IBI指数。通过对28个候选生物参数进行判别能力和相关性分析,确定了河流型B-IBI的4个构成指数:水生昆虫分类单元数、甲壳动物和软体动物个体百分比、BI指数、BWMP指数,以及水库型B-IBI的3个构成指数(水生昆虫分类单元数、优势分类单元数百分比和多样性指数)。采用比值法统一量纲,分别构建了河流型和水库型B-IBI指数,利用其B-IBI值对济南市水生态健康状况进行评价。结果表明:河流型36个样点中各有7个处于极差和较差状态,11个为一般,8个为亚健康,3个为健康。12个水库样点中有1个为健康,6个为亚健康,4个为一般,1个为极差;黄河区健康状态最好,城区最差。影响底栖动物群落的重要环境变量是水体中氮含量和城建用地百分比。

大型底栖动物完整性指数在漳河上游水生态评价中的应用

为了解漳河上游水生态健康状况,于2015年非汛期和汛期对漳河上游的大型底栖动物时空分布状况进行调查。根据所调查站点的水质和人为扰动情况,将布设的12个站点分为参照点(4个)和受损点(8个)。使用大型底栖动物完整性指数对漳河上游水生态状况进行评价,对4个类型的18个候选生物参数的分布范围、判别能力以及相关性等进行分析,筛选出构建漳河上游大型底栖动物完整性指数的4个核心参数,分别为总分类单元数、(甲壳类+软体类)单元百分比、耐污分类单元数百分比和捕食者百分比。采用比值法统一量纲,获得漳河上游12个站点的B-IBI值。结果表明,漳河上游的12个站点中,5个站点为健康或亚健康状态,3个站点为一般状态,4个站点为较差或病态。