七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估范文

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摘要

以遼河保護(hù)區(qū)七星濕地為研究對(duì)象，采用主成分分析法與相關(guān)性分析法篩選濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建了由化學(xué)需氧量（CODMn）、總磷（TP）濃度、氨氮（NH3N）濃度、葉綠素a（Chla）濃度、溶解氧（DO）濃度5個(gè)指標(biāo)構(gòu)成的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以表征濕地生態(tài)系統(tǒng)的水環(huán)境質(zhì)量、水生生物和棲息地環(huán)境質(zhì)量特征；運(yùn)用綜合指數(shù)法對(duì)七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：七星濕地13個(gè)采樣點(diǎn)中，6個(gè)為亞健康等級(jí)，6個(gè)為一般病態(tài)等級(jí)，1個(gè)為疾病等級(jí)；七星濕地總體生態(tài)系統(tǒng)健康狀況為亞健康等級(jí)。

關(guān)鍵詞

遼河保護(hù)區(qū)；七星濕地；生態(tài)系統(tǒng)健康；主成分分析；綜合指數(shù)

濕地是地球上水生與陸地生態(tài)系統(tǒng)的過渡區(qū)，具有物產(chǎn)豐富、水量平衡、滯納洪水、調(diào)節(jié)局地氣候、去除污染物、提供野生生物棲息地、休閑旅游和維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡等重要功能，與森林、海洋一起并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)。濕地是自然界富有生物多樣性和較高生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)，具有巨大的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。隨著濕地系統(tǒng)的急劇減少，引發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境問題。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者從生態(tài)學(xué)、地貌學(xué)、地理學(xué)、水文學(xué)、環(huán)境學(xué)以及經(jīng)濟(jì)學(xué)等方面對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了多方面的研究，濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)是其中的研究熱點(diǎn)之一。如Parker等建立了考慮棲息地大小、植被覆蓋率、生境多樣性和植物組成的濕地快速健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)棲息地的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)；Spencer等建立了從濕地、土壤、邊緣植物（fringingvegetation）、水生植物和水質(zhì)4個(gè)方面的快速評(píng)價(jià)永久性漫灘濕地健康狀況的指標(biāo)體系，對(duì)澳大利亞東南部的WrrayDarling盆地內(nèi)永久性漫灘濕地健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并與長(zhǎng)期實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比；崔保山等分別建立了濕地、湖泊生態(tài)系統(tǒng)建康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)濕地、湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行評(píng)價(jià)；高陽(yáng)等建立了以自然狀態(tài)河段為本底，基于河道濕地緩沖帶復(fù)合指標(biāo)的京郊河溪近自然生態(tài)評(píng)價(jià)體系，對(duì)位于北京懷柔區(qū)二級(jí)水源保護(hù)區(qū)內(nèi)的懷九河進(jìn)行了分段近自然生態(tài)評(píng)價(jià)。濕地是遼河保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中最重要的組成部分，發(fā)揮著遏制河道斷流和濕地萎縮、維持河流和濕地的正常生態(tài)功能、保護(hù)水環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)平衡、實(shí)現(xiàn)流域水資源和水環(huán)境的可持續(xù)利用等重要作用。通過科學(xué)地分析濕地的生態(tài)功能，對(duì)濕地生態(tài)現(xiàn)狀做出客觀正確的評(píng)價(jià)，以期為制訂合理的濕地保護(hù)對(duì)策提供依據(jù)。

1研究區(qū)域

1、1研究區(qū)域概況七星濕地位于遼河保護(hù)區(qū)中部，是典型的支流河口濕地，用于阻控西小河、萬泉河、羊腸河及長(zhǎng)河等4條支流中的污染物，凈化支流來水，減輕遼河干流污染負(fù)荷，也是遼河保護(hù)區(qū)管理局重點(diǎn)建設(shè)的大型支流匯合口濕地，在遼河保護(hù)區(qū)內(nèi)具有典型性和示范作用。遼河保護(hù)區(qū)七星濕地建設(shè)工程位于遼寧省沈陽(yáng)市沈北新區(qū)黃家街道北部，毗鄰遼河石佛寺水庫(kù)。項(xiàng)目借助自然河道水系，在萬泉河、西小河、羊腸河及長(zhǎng)河4條河流回流的下游修建2座鋼壩閘和1座溢流壩，攔蓄河水。目前已形成濕地面積667hm2，水深15m，蓄水量1000萬m3。

1、2樣品采集與分析研究區(qū)域內(nèi)共布設(shè)13個(gè)采樣點(diǎn)（圖1），于2012年8—10月開展七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康野外調(diào)查與監(jiān)測(cè)，每月監(jiān)測(cè)1次，對(duì)采集的樣品進(jìn)行水溫、pH、化學(xué)需氧量（CODMn）、氨氮（NH3N）濃度、硝氮（NO3N）濃度、亞硝氮（NO2N）濃度、電導(dǎo)率（EC）、總磷（TP）濃度、葉綠素a（Chla）濃度、溶解氧（DO）濃度、氧化還原電位（ORP）等監(jiān)測(cè)，結(jié)果見表1?，F(xiàn)場(chǎng)采樣和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分析均參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》進(jìn)行。

2濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)模型

2、1候選指標(biāo)的篩選方法利用主成分分析（principalcomponentanalysis，PCA）對(duì)候選評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行主成分提取。根據(jù)提取主成分個(gè)數(shù)累計(jì)方差＞70％的原則，按照最大方差旋轉(zhuǎn)法（varimax），保留旋轉(zhuǎn)因子載荷值為04左右的指標(biāo)作為下一步待篩選指標(biāo)；對(duì)余下的候選指標(biāo)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的指標(biāo)采用Pearson相關(guān)分析，不符合正態(tài)分布的指標(biāo)采用Spearman秩相關(guān)分析；最后根據(jù)顯著性水平確定指標(biāo)間的相關(guān)程度。結(jié)合指標(biāo)實(shí)際重要程度，選取其中相對(duì)獨(dú)立和重要的指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，上述分析過程在SPSS190統(tǒng)計(jì)軟件中完成。

2、2綜合指數(shù)法綜合指數(shù)法是常見的多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)法，通過將調(diào)查分析得到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值或參照值進(jìn)行比照，轉(zhuǎn)化成量化值，然后加權(quán)合成，得到濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的綜合指數(shù)值。根據(jù)總指數(shù)的分級(jí)數(shù)值范圍，確定濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康等級(jí)。

3七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)

3、1指標(biāo)體系的建立

3、1、1候選指標(biāo)體系的組成在遵循完整性、代表性、可操作性、可行性、定性和定量，并對(duì)人類干擾有明顯的響應(yīng)關(guān)系，且能夠全面反映七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的不同特征屬性的原則下，選取能夠反映水環(huán)境質(zhì)量、水生生物特征及棲息地環(huán)境質(zhì)量的11個(gè)特征指標(biāo)作為七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的候選指標(biāo)。其中，反映水環(huán)境質(zhì)量狀況指標(biāo)8項(xiàng)，包括水溫、pH、化學(xué)需氧量CODMn、NH3N濃度、NO3N濃度、NO2N濃度、EC、TP濃度；反映水生生物特征指標(biāo)1項(xiàng)，為Chla濃度；反映棲息地環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)2項(xiàng)，包括DO濃度、ORP。

3、1、2指標(biāo)篩選對(duì)11項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，按照積累方差貢獻(xiàn)率＞70％的原則提取3個(gè)主成分（表2）。O第一主成分包括pH、ORP、DO濃度；第二主成分包括EC、NH3N濃度、Chla濃度；第三主成分包括CODMn、TP濃度。由于pH在各采樣點(diǎn)波動(dòng)較小，ORP與DO濃度顯著相關(guān)，EC與TP濃度顯著相關(guān)，根據(jù)實(shí)際情況，保留DO濃度、NH3N濃度、Chla濃度、CODMn、TP濃度5項(xiàng)指標(biāo)為七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的核心指標(biāo)。其中，水環(huán)境質(zhì)量由NH3N濃度、CODMn、TP濃度構(gòu)成；水生生物特征由Chla濃度構(gòu)成；棲息地環(huán)境質(zhì)量由DO濃度構(gòu)成。

3、2濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)

3、2、1指標(biāo)權(quán)重的確定通過每項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的主成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率、累計(jì)方差貢獻(xiàn)率以及初始載荷值，計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重。

3、2、2評(píng)價(jià)等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)的確定依據(jù)GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》構(gòu)建七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，見表4。七星濕地生態(tài)健康綜合評(píng)分等級(jí)，見表5。

3、2、3七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)依據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)五分法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分；通過加權(quán)平均法計(jì)算各指標(biāo)分值；為便于區(qū)分采樣點(diǎn)間得分的差異，將各指標(biāo)加權(quán)平均后的得分乘以20，使5項(xiàng)指標(biāo)的分值介于0～20，計(jì)算得到濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)分，滿分為100分。將分值劃分為0～20、＞20～40、＞40～60、＞60～80和＞80～100共5個(gè)等級(jí)，分別代表河流水生態(tài)系統(tǒng)的疾病、一般病態(tài)、亞健康、健康和很健康等級(jí)狀況（表5）。七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)結(jié)果詳見表6。2＃與7＃采樣點(diǎn)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)不佳的原因在于分別受萬泉河與長(zhǎng)河水質(zhì)的影響，萬泉河與長(zhǎng)河的匯入，給濕地帶來了大量的工業(yè)廢水和生活污水，其水中CODMn、NH3N和TP的濃度遠(yuǎn)超出地表水Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB3838—2002），使得濕地水環(huán)境質(zhì)量處于不健康水平，從而導(dǎo)致健康水平的下降。9＃采樣點(diǎn)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)不佳主要是受長(zhǎng)河水質(zhì)的影響，水中TP和Chla濃度較高，會(huì)在一定程度上促使水體中藻類生長(zhǎng)相對(duì)旺盛，使水體呈富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)，造成了生物多樣性在一定程度上的減少和水環(huán)境質(zhì)量的下降，從而導(dǎo)致健康水平的下降。相反，污染物經(jīng)過濕地內(nèi)部的凈化作用，在濕地出口處濃度明顯降低，12＃與13＃采樣點(diǎn)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)較好。通過遼河保護(hù)區(qū)濕地恢復(fù)與建設(shè)工程的不斷深入，七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況將會(huì)不斷改善。

4結(jié)論

（1）通過主成分分析與相關(guān)性分析，從11個(gè)候選指標(biāo)中篩選出5個(gè)指標(biāo)，所建立的綜合指標(biāo)體系能夠從水環(huán)境質(zhì)量、水生生物特征、棲息地環(huán)境質(zhì)量方面反映遼河保護(hù)區(qū)支流匯入口人工濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。因此，根據(jù)人工濕地的不同類型，可選取化學(xué)需氧量（CODMn）、總磷（TP）濃度、氨氮（NH3N）濃度、葉綠素a（Chla）濃度、溶解氧（DO）濃度作為遼河保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)管理策略優(yōu)選模型。（2）采用綜合指數(shù)法對(duì)七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，13個(gè)采樣點(diǎn)中，6個(gè)為亞健康等級(jí)，6個(gè)為一般病態(tài)等級(jí)，1個(gè)為疾病等級(jí)。七星濕地總體生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)為亞健康等級(jí)。（3）七星濕地重要支流河的匯入，為濕地帶來大量的工業(yè)廢水和生活污水，水體中營(yíng)養(yǎng)物濃度較高，CODMn、NH3N和TP濃度超出地表水Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB3838—2002），河流水環(huán)境質(zhì)量和生境受到較為強(qiáng)烈的干擾，應(yīng)在河流兩岸加強(qiáng)植被緩沖帶建設(shè)。

5展望

（1）七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)僅根據(jù)2012年豐水期的調(diào)查和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)完成的，還應(yīng)對(duì)不同水期進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間定點(diǎn)調(diào)查與監(jiān)測(cè)，進(jìn)而對(duì)七星濕地生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行分期與分類評(píng)價(jià)，以確定遼河保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)管理目標(biāo)，為遼河保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)管理提供技術(shù)保障。（2）濕地毗鄰河流，水體污染等水環(huán)境效應(yīng)對(duì)濕地功能、結(jié)構(gòu)等影響顯著。反過來，濕地系統(tǒng)能夠去除河流中污染物等功能對(duì)河流系統(tǒng)也有顯著作用。因此，在科學(xué)評(píng)估濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的前提下，采用最節(jié)能環(huán)保的方式，最大限度地減少對(duì)濕地的干擾性、破壞性行為，適度有序地發(fā)揮濕地的多種功能。

參考文獻(xiàn)

［1］牛，劉賢德，張宏斌，等．黑河流域中上游濕地生態(tài)功能評(píng)價(jià)［J］．濕地科學(xué)，2007，5（3）：215220

［2］PAKERK，HEADL，CHISHOLMLA．AconceptualmodelofecologicalconnectivityintheShellharbourLocalGovernmentArea，NewSouthWales，Australia［J］．LandscapeandUrbanPlanning，2008，86（1）：4759

［3］SCARDIM，CATAUDELLAS，DATOPD．Anexpertsystembasedonfishassemblagesforevaluatingtheecologicalqualityofstreamsandrivers［J］．EcologicalInformatics，2008，3（1）：5563

［4］崔保山，楊志峰．濕地生態(tài)系統(tǒng)健康研究進(jìn)展［J］．生態(tài)學(xué)雜志，2001，20（3）：3136

［5］胡會(huì)峰，徐福留，趙臻彥，等．青海湖生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)［J］．城市環(huán)境與城市生態(tài)，2003，16（3）：7175［6］高陽(yáng)，高甲榮，李付杰，等．基于河道濕地緩沖帶復(fù)合指標(biāo)的京郊河溪生態(tài)評(píng)價(jià)體系［J］．生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28（10）：51495160

［7］郅二銓．遼河保護(hù)區(qū)七星濕地凈化效果及其機(jī)理研究［D］．北京：北京師范大學(xué)，2013

［8］隋志男，郅二銓，姚杰，等．三維熒光光譜區(qū)域積分法解析遼河七星濕地水體DOM組成及來源［J］．環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)，2015，5（2）：114120

［9］趙偉偉，段亮，宋永會(huì)，等．遼河保護(hù)區(qū)七星濕地磷的空間分布特征［J］．環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)，2014，4（2）：121128

［10］徐微雪，段亮，宋永會(huì)，等．遼河保護(hù)區(qū)七星濕地表層水與間隙水中氮的時(shí)空分布［J］．環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)，2014，4（1）：4045

［11］郅二銓，宋永會(huì)，段亮，等．遼河保護(hù)區(qū)七星濕地水質(zhì)評(píng)估及模型模擬［J］．環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，35（6）：17521758

［12］馮新偉，彭劍峰，宋永會(huì)，等．遼河保護(hù)區(qū)支流河口濕地構(gòu)建［J］．環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)，2014，4（1）：1317

［13］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局．水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法［M］．4版．北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002

［14］JONATHONS．ATutorialonprincipalcomponentanalysis［J］．InternationalJournalofRemoteSensing，2014（4）：5160

［15］PATRAS，ACHARYASK．DimensionreductionoffeaturevectorsusingWPCAforrobustspeakeridentificationsystem［C］??IEEEInternationalConferenceonRecentTrendsinInformationTechnology．Kunming：IEEE，2011：2832

［16］JOHNSONDE．Appliedmultivariatemethodsfordataanalysis［M］．Beijing：HigherEducationPress，2005

［17］高惠璇．應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析［M］．北京：北京大學(xué)出版社，2005

［18］王學(xué)民．應(yīng)用多元分析［M］．上海：財(cái)經(jīng)大學(xué)出版社，2004

［19］陳仁杰，錢海雷，闞海東，等．水質(zhì)評(píng)價(jià)綜合指數(shù)法的研究進(jìn)展［J］．環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2009，26（6）：581584

［20］KHANNAN．Measuringenvironmentalquality：anindexofpollution［J］．EcologicalEconomics，2000，35（2）：191202

［21］白詳，韓志全．艾比湖濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究［J］．林業(yè)資源管理，2014（6）：9194

［22］SWAMEEPK，TYAGIA．Describingwaterqualitywithaggregateindex［J］．JournalofEnvironmentalEngineering，2000，126（5）：451455

［23］韓小孩，張耀輝，孫福軍，等．基于主成分分析的指標(biāo)權(quán)重確定方法［J］．四川兵工學(xué)報(bào)，2012，33（10）：125

［24］張文霖．主成分分析在滿意度權(quán)重確定中的應(yīng)用［J］．市場(chǎng)研究，2006（6）：1822

［25］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局．地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：GB3838—2002［S］．北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002

［26］孫雪嵐，胡春宏．關(guān)于河流健康內(nèi)涵與評(píng)價(jià)方法的綜合評(píng)述［J］．泥沙研究，2007（5）：7480

［27］李法云，呂純劍，魏冉，等．遼河典型支流水生態(tài)功能三級(jí)區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)［J］．科技導(dǎo)報(bào)，2013，32（1）：7077

［28］李亞男．湖庫(kù)生態(tài)安全綜合評(píng)估：以浙江省六大重點(diǎn)水庫(kù)為例［D］．杭州：浙江大學(xué)，2014

［29］金相燦，王圣瑞，席海燕．湖泊生態(tài)安全及其評(píng)估方法框架［J］．環(huán)境科學(xué)研究，2012，25（4）：357362

［30］高占國(guó)，朱堅(jiān)，翁燕波．多尺度生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)：以寧波市為例［J］．生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30（7）：17061717

作者：李蕊 段亮 王思宇 宋永會(huì) 劉瑞霞 郅二銓 單位：中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院城市水環(huán)境科技創(chuàng)新基地