chemical and biological integrity, based on the survey of water quality, plankton and benthic animals of 9 samples in Lianhuadang river basin in 2015.

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泺桑
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1 DOI: /AJE 李增辉, 曲丹, 孙德智, 等. 宜兴市莲花荡水系整治工程前后生态健康评价, 13(3): Zhu T Y, Li M, Wu J. Ecosystem health assessment: A case study of Lianhuadang River basin before and after the water quality improvement projects [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 13(3): (in Chinese) 宜兴市莲花荡水系整治工程前后生态健康评价李增辉 1,2, 曲丹 1, 2, *, 孙德智 1, 2, 李本行 1, 2 1 北京市水体污染源控制技术重点实验室, 北京北京林业大学环境科学与工程学院, 北京收稿日期 : 录用日期 : 摘要 : 以入太湖莲花荡水系为研究对象, 结合 2015 年 4 个季度 9 个采样点的水质学生物学共 7 个指标生态调查数据, 采用多指标综合评价法, 从生物完整性化学完整性 2 方面评价了莲花荡水系整治工程前后的生态健康状况结果表明,2015 年第 1 2 季度健康状况较差, 健康的样点个数分别为 3 和 1, 在 2015 年 6 月开展清淤工程及集约化畜禽产业整改后,3 4 季度健康状况明显改善, 健康样点个数分别达到 9 和 7 影响莲花荡水系化学完整性的主要水质指标是 TN TP,3 4 季度 TN 仍超出地表水 Ⅴ 类标准, 处于严重病态,TP 为地表 IV 类标准, 处于病态影响莲花荡水系生物完整性的主要因子是底栖动物, 仅监测到 20 种耐污能力较高的底栖动物物种, 而未发现清洁物种为了进一步改善莲花荡水系生态健康状况, 建议开展沿岸农村生活污水的截污治理农业面源的生态拦阻等污染源控工程, 辅以生态岸带建设及湖滨带生态修复等工程关键词 : 莲花荡水系 ; 生态健康评价 ; 水质 ; 浮游生物 ; 底栖动物文章编号 : 中图分类号 :X171.5 文献标识码 :A Ecosystem Health Assessment: A Case Study of Lianhuadang River Basin before and after the Water Quality Improvement Projects Li Zenghui 1,2,Qu Dan 1,2, *,Sun Dezhi 1,2,,Li Benhang 1,2 1 Beijing Key Laboratory of Water Pollution Source Control Technology,Beijing100083,China 2 College of Environmental Science & Engineering,Beijing Forestry University,Beijing100083,China Received 25 August 2017 Accepted 4 December 2017 Abstract: Ecosystem health before and after water quality environment improvement projects was assessed in terms of 基金项目 : 北京林业大学青年教师科学研究中长期项目 (2015ZCQ-HJ-01); 国家水专项课题 (2014ZX ) 第一作者 : 李增辉 (1991-), 男, 硕士研究生, 研究方向为水环境污染控制与生态修复, @163.com * 通讯作者 (Corresponding author), qudana@163.com

2 chemical and biological integrity, based on the survey of water quality, plankton and benthic animals of 9 samples in Lianhuadang river basin in Results showed that in the first and second quarter, the amount of healthy points were only 3 and 1, respectively, which showed a relatively bad healthy condition. However, it significantly increased to 9 and 7 in the third and fourth quarter after river dredging and large livestock farm demolished. TN and TP were the key factors influencing the chemical integrity. Even in the third and fourth quarter, TN failed to meet the Class V, while TP barely met Class IV of the Surface Water Quality Standard. Benthic animals have a significant effect on the biological integrity. Only 20 tolerant benthic species were identified, and intolerant species were not found. For a further improvement of ecosystem health of Lianhuadang river basin, it is suggested that pollution by the rural domestic sewage and agriculture drainage should be controlled. And ecoremediation of riparian and lakeside zone is also necessary which can be regarded as a supplementary means. Key Words:Lianhuadang river basin; ecosystem health assessment; water quality; plankton; benthic animal 太湖是我国重要的淡水湖之一, 具有供水调洪航运水产养殖和生态休闲旅游等功能, 在我国东部地区社会经济发展中发挥着举足轻重的作用 [1] 近年来, 随着太湖流域经济日益发达, 邻近太湖平原水网区的人口密度人类活动强度等总体较高, 致使主要入湖河流水质较差,15 条河流的入湖污染物量约占入湖污染物总量的, 是太湖富营养化的主要原因 [2-3] 莲花荡位于江苏省宜兴市丁蜀镇, 与乌溪港连通, 汇入太湖, 是宜兴市 9 条入太湖河道之一, 莲花荡乌溪河合称为莲花荡水系 [4] 根据 2014 年监测结果, 莲花荡水系水质仅为地表水环境质量标准 (GB )Ⅳ~Ⅴ 类标准 [5], 未达到江苏省地表水 ( 环境 ) 功能区划规定的地表 III 类的要求为了改善莲花荡水系的水环境质量, 削减入太湖污染负荷,2015 年初在莲花荡水系陆续开展了水环境整治工程 [6-7] 为了全面了解莲花荡水系的健康状况, 考察莲花荡水系整治工程效果, 为进一步的生态修复工程提供科学依据, 本研究对莲花荡水系进行生态健康评价上世纪 90 年代, 国际上相继提出了河流生态健康评价方法, 如美国的生物完整性指数 (IBI) [8] 岸边与河道环境细则 (RCE) [9] ; 英国的河流无脊椎动物预测和分类计划 (RIVPACS) [10] ; 澳大利亚的河流评价计划 (AUSRIVAS) [11] 溪流健康指数(ISC) [12] 等就评价原理而言, 生态健康评价方法可分为多指标评价法和预测模型法 [13] 由于多指标评价法考虑的表征因子远多于预测模型法, 能够全面 [14] 反映河流生态健康状况, 其结果更加客观, 我国的河流生态健康评价大多都采用该方法唐涛等 [15] 首次总结了河流生态健康的涵义, 提出我国河流健康评价方法的发展方向王备新等采用底栖动 [16] 物完整性指数 (I-IBI) 评价了安徽黄山溪流健康状况吴阿娜等从河流 5 个方面出发建立评价指标体系, 对上海市的河流进行健康评价国内学者针对其他不同流域已进行大量生态健康评价方面的研究 [17-23]

3 本研究结合 2015 年度莲花荡水系监测数据, 采用多指标评价法, 结合隶属度思想, 从化学完整性和生物完整性两方面对江苏省宜兴市莲花荡水系生态健康状况进行模糊综合评价, 全面了解莲花荡水系实施整治工程前后的生态健康状况, 识别出影响水生态健康的主要因子, 为进一步的水环境整治与水生态修复工程提供科学依据 1 方法与数据 (Methods and data) 1.1 研究区域概况莲花荡水系位于江苏省宜兴市丁蜀镇东部, 北纬 ~31 25, 东经 ~ 之间, 属于平原河网, 河道比降十分平缓 [24], 水域面积约为 2 km 2 莲花荡下接乌溪港, 东入太湖, 上与分洪河相连, 是湖滏山区和丁蜀镇区行洪下泄的主要通道水系主河总长 5.1km, 年均径流总量亿 m 3, 全部为宜兴本地径流共有 4 条支浜, 分别为乌溪河西渡河长征河东横荡河, 支浜长分别为 2.3 km 1.8 km 1.2 km 7.8 km, 总长为 13.1 km [25] 1.2 评价方法建立评价指标体系现场踏勘表明, 莲花荡水系形态结构和岸带状况无显著差别, 因此本研究主要从化学完整性生物完整性出发 [22], 选取溶解氧 (DO) 高锰酸盐指数(COD Mn ) 氨氮(NH + 4 -N) 总氮(TN) 总磷(TP)5 个水质指标代表化学完整性及浮游生物多样性指数底栖动物 BI 指数 2 个生物指标代表生物完整性, 共 7 个指标评价莲花荡水系生态健康状况, 见表 1 表 1 莲花荡水系生态健康评价指标体系 Table 1 Ecosystem health assessment indicators of Lianhuadang river system 准则层指标层单位指标说明及计算方法 Rule hierarchy Index level Unit Index description and calculation method DO 溶解在水中的氧分子, 反映水体自净能力 Dissolved oxygen molecules in water, reflects the self-purification capacity of water bodies. 高锰酸盐指数, 表示水体污染程度的常用指标 COD Mn Permanganate index, a commonly used indicator of water pollution. 化学完整性 Chemical integrity NH 4 + -N mg L -1 水中以铵离子 ( NH + 4 ) 和游离氨 ( NH 3 ) 形式存在的氮, 是衡量水体污染的重要指标 Nitrogen in the form of ammonium ion (NH + 4 ) and free ammonia (NH 3 ) in water, is an important index to evaluate water pollution. 水中各种形态无机和有机氮的总量, 表示水体受营养物质污染的程度 TN The total amount of inorganic and organic nitrogen in water, indicates the extent of the pollution of a body of water by a nutrient. TP 水中各种形态的磷的总称, 表示水体受营养物质污染的程度 The total amount of inorganic and organic nitrogen in water, indicates the extent of the

4 pollution of a body of water by a nutrient. 浮游生物多样性指数 Plankton 本研究采用 Shannon Wiener 指数评价浮游生物状况 :H= P i log 2 P i 式中 P i 表示第 i 种物种个数占总物种个数的比例 Shannon Wiener index is used to evaluate the status of plankton. 生物完整性 diversity index H= P i log 2 P i In the formula, Pi represents the proportion of i species in total species. Biological 本研究采用 BI 指数评价底栖生物状况,BI = P i t i integrity 式中 P i 为第 i 种物种个数占样点总物种个数的比例 ;t i 为第 i 种物种耐污值 ; BI 指数 The BI index is used to evaluate the status of benthic. BI index BI = P i t i In the formula, Pi represents the proportion of i species in total species. t i is the tolerance value of the i species 确定指标等级标准本研究将评价等级分为 5 级, 分别为健康亚健康轻微病态病态和严重病态其中水质指标等级标准的确定参考地表水环境质量标准 (GB ), 将 Ⅲ 类水设为健康,Ⅳ 类水设为轻微病态,Ⅴ 类标准为严重病态, 将 Ⅲ 与 Ⅳ 水的中间值设为轻微病态将 Ⅳ 与 Ⅴ 类水的中间值设为病态 [26] 浮游生物多样性指标及底栖动物 BI 指数尚未统一标准, 具体划分参考已报道的研究成果 [15,27] 表 2 莲花荡水系生态健康评价指标等级标准 Table 2 The assessment standard for every index of river ecosystem health in Lianhuadang River System 健康等级准则层 Rule hierarchy 指标层 Index level 单位 Unit 健康 Healthy 亚健康 Sub-healthy Health levels 轻微病态 Unhealthy 病态 Sick 严重病态 Seriously sick Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ DO COD Mn 化学完整性 Chemical integrity mg L - NH 3 -N TN TP 浮游植物多样性指数 Phytoplankton diversity >3 2~3 1~2 0~1 0 生物完整性 Biological integrity index 浮游动物多样性指数 Zooplankton diversity >3 2~3 1~2 0~1 0 index

5 BI 指数 BI index 确定层次结构及指标权重本研究采用层次分析法确定指标权重, 具体步骤如下 :1) 建立层次结构, 以花荡水系生态健康状况为目标层, 以莲花荡水系化学完整性生物完整性为准则层, 以具体评价指标为指标层建立层次结构,2) 构造判断矩阵, 邀请相关领域专家进行指标间两两重要性的判评, 构造判断矩阵 C 运用 Matlab 计算出判断矩阵 C 的最大特征值 μ max 与特征向量 W, 归一化特征向量 W = (ω 1, ω 2, ω 3 ) 的各个分量 ω j, 就是对应的各评价因子的权重 3) 一致性检验, 为了检验判断矩阵的一致性, 还要计算出一致性指标 CI 和随机一致性比率 CI = ( - n)/( n-1), CR = CI / RI,n 为矩阵阶数,RI 为 max 平均随机一致性指标, 查表可得当 CR<0.10 时, 认为判断矩阵具有满意的一致性, 否则就需要对判断矩阵的元素取值进行调整 [28] 最终得到准则层水质指标和生物指标的权重均为 0.5, 水质指标层 DO COD Mn NH 4 + -N TN TP 的权重分别为和 0.25, 生物指标层浮游生物底栖动物的权重分别为 0.5 和生态健康综合评价方法如前所述, 本研究指标体系分为 3 个层次, 因此采用二级模糊综合评价, 具体模糊综合评价方法按以下的步骤进行 : (1) 根据评价标准计算各评价指标隶属度矩阵 : r i(j 1) = { S ij C i S i(j 1) < C i < S ij 1 C i S i(j 1) (1) 0 S ij C i S ij S i(j 1) 式中,ri(j-1) 为第 j-1 级健康隶属度,s ij, s i(j-1) 分别为第 i 个评价指标 j 级与 j-1 级健康等级标准值,c i 为实测值 r ij = 1 r i(j 1) (2) 式矩阵 : 中,rij 为第 j 级健康隶属度 (2) 将指标层的权重与隶属度做模糊运算, 分别得到准则层 ( 化学完整性与生物完整性 ) 的隶属度

6 r r i11 i1m B = W R = = B B B r r in1 inm (,,, ) (,,, ) i Ci i Ci1 Ci2 Cim i1 i2 im (3) 式中 W Ci 为指标层权重,R i 为指标层隶属度矩阵,B i 为准则层隶属度矩阵, 为模糊计算子 (,+) 即 m B=W R= r k=1, 2, 3,, n i Ci i Cij k j=1 (3) 将准则层的权重与隶属度矩阵做模糊运算等到生态健康状况隶属度 WC 1 R1 W R S = W B=,,, = S, S, S, S, S WCm Rm C2 m ( ) ( ) B B1 B1 Bm (4) 式中 W B 为准则层权重,S 为莲花荡水系各健康等级的隶属度 1.3 数据来源本评价采用 2015 年 1~12 月莲花荡水系水质及水生态监测结果在莲花荡水系共计 9 个采样点, 其中莲花荡 4 个, 分别为 L1 L2 L3 L4, 乌溪港 5 个, 分别为 W5 W6 W7 W8 W9, 详见图 1 每季度采样一次, 监测指标为 DO COD Mn NH + 4 -N TN TP 浮游动( 植 ) 物与底栖动物表 3 莲花荡水系监测点布设 Table 3 The monitoring spot location of Lianhuadang River System 监测点编号经度 (E) 纬度 (N) 监测点编号经度 (E) 纬度 (N) East longitude North latitude East longitude North latitude L W L W L W L W W

7 图 1 莲花荡水系流域位置及采样点布置图 Fig. 1 Location and of Lianhuadang River System and layout of sampling points 2. 评价结果与讨论 (Results and discussion) 2.1 莲花荡水系生态健康综合评价 2015 年各季度水生态健康评价结果如图 2 所示根据最大隶属度原则,9 个样点中, 第 1 季度有 6 个样点处于严重病态, 第 2 季度有 7 个样点处于严重病态, 第 3 季度所有样点均处于健康状态, 且平均健康隶属度为 0.585, 第 4 季度有 7 个样点处于健康状态, 健康平均隶属度下降至总体来看, 随着季节的变化, 莲花荡水系的生态健康状况变化明显主要是由于 2015 年 6 月, 莲花荡水系开展生态清淤工程, 水生生物生境受到暂时性破坏, 底泥中污染物向上覆水体释放, 因此二季度多数样点处于严重病态清淤结束后, 内源污染得到有效清除, 水质及底质生境逐渐恢复, 各样点生态健康状况逐渐恢复, 并在三季度达到最高值冬季水温降低, 浮游生物的种类密度和生物量均有所降低, 且冬季降雨较少, 水质指标浓度有所提高 [29], 因此第 4 季度平均健康隶属度从第 3 季度的降至除季节性差异外, 莲花荡水系生态健康状况存在空间上的差异性第 1 季度, 莲花荡 75% 的样点处于严重病态, 乌溪港的样点处于严重状态 ; 第 2 季度, 莲花荡所有样点均为严重病态, 乌溪港 4 的样点处于健康状态 ; 第 3 季度, 莲花荡与乌溪港所有样点均处于健康状态, 莲花荡健康隶属度为 0.504, 乌溪港健康隶属度为 0.650; 第 4 季度, 莲花荡样点处于健康状态, 乌溪港仍然是所有样点处于健康状态总体来说, 莲花荡生态健康状况劣于乌溪港, 主要原因为莲花荡局部区域为湖湾区, 水动力不畅, 且周边存在集约化畜禽水产养殖厂, 生态健康状况受其污染影响较

8 隶属度隶属度隶属度隶属度为明显 [6] A. 第 1 季度 B. 第 2 季度 A. First quarter B. Second quarter C. 第 3 季度 D. 第 4 季度 C.Third quarter D.fourth quarter 图年莲花荡水系生态健康状况 Fig. 2 Ecological health status of Lianhuadang river system in 莲花荡水系化学完整性评价如前所述, 莲花荡水系的化学完整性主要由水质指标反映 2015 年各季度水质健康评价结果如图 3 所示, 在第一二季度, 莲花荡水系水质健康状况较差, 所有样点均处于严重病态第三四季度健康状况明显改善,9 个样点均处于健康病态为了探讨水质健康状况变化的原因, 识别出影响莲花荡化学完整性的因子, 将莲花荡水系水质

9 隶属度隶属度 Membershio grade 监测结果列举如表 3 所示第 1 季度,NH + 4 -N TN TP 均超出地表水环境质量标准 (GB )Ⅴ 类标准 ( 劣 Ⅴ 类 ), 属于严重病态 ; 第 2 季度 TN TP 为劣 Ⅴ 类标准,DO 处于 Ⅳ~Ⅴ 类标准之间, 属于病态第一二季度水质病态以上隶属度分别为 , 水质健康状况较差随着莲花荡水系清淤工程开展及周边集约化畜禽及水产养殖产业整改, 第三四季度 DO COD Mn 和 NH N 全部达到地表水 Ⅲ 类标准, 这时水质综合健康隶属度已经达以上, 达到健康状态 TP 由原来的劣 Ⅴ 类变为 Ⅳ~Ⅴ 类之间, TN 仍处于地表水 Ⅴ 类甚至劣 Ⅴ 标准, 总体来看, 莲花荡水系化学完整性的影响因子是 TN TP, 莲花荡与乌溪港支浜众多, 属于典型的平原河网地带, 河床坡降小, 水流速度慢, 区域内人口密集, 主要以农业种植与畜禽养殖业为主, 因此莲花荡水系污染物主要来源于生活污水养殖废水和农业面源污染根据估算, 每年向莲花荡水系输入的 COD TN 和 TP 总量分别 t t 3.76 t, 其中农村生活污水集约化畜禽养殖对污染源的贡献率达 95% 以上 [6,7,30] 整治工程开展后, 尽管 TN 仍处于地表水 Ⅴ 类甚至劣 Ⅴ 标准, 从数值上分析, 最大平均浓度已由 6.4 mg L -1 降至 2.74 mg L -1, 且 TP 已达到地表水 Ⅳ 类标准, 可见整治工程取得一定效果 A. 第 1 季度 A. First quarter Healthy Sub-healthy Unheallthy Sick Seriously sick B. 第 2 季度 B. Second quarter

10 隶属度隶属度 C. 第 3 季度 D. 第 4 季度 C.Third quarter D.Fourth quarter 图年莲花荡水系水质健康状况 Fig. 3 Water Quality Health Status of Lianhuadang River System in 2015 表 4 各水质指标平均值及健康等级 Table 4 Average value of water quality indicators and health grade 水质指标 Water quality indicators 时间 DO (mg L -1 ) COD Mn (mg L -1 ) NH 4 + -N (mg L -1 ) TN (mg L -1 ) TP (mg L -1 ) Time 第一季度 First quarter 平均值 Average 标准方差 Standard variance 水质指标等级 Water quality grade III III 劣 Ⅴ 劣 Ⅴ 劣 Ⅴ 健康等级健康健康严重病态严重病态严重病态 Health levels Healthy Healthy Seriously sick Seriously sick Seriously sick 第二季度 Second quarter 平均值 Average 标准方差 Standard variance 水质等级 Water quality grade Ⅳ~Ⅴ III Ⅳ 劣 Ⅴ 劣 Ⅴ 健康等级病态健康亚健康严重病态严重病态

11 Health levels Sick Healthy Sub-healthy Seriously sick Seriously sick 第三季度 Third quarter 平均值 Average 标准方差 Standard variance 水质等级 Water quality grade III III III 劣 Ⅴ Ⅳ 健康等级健康健康健康严重病态病态 Health levels Healthy Healthy Healthy Seriously sick Sick 第四季度 Fourth quarter 平均值 Average 标准方差 Standard variance 水质等级 Water quality grade Ⅰ III III~Ⅳ 劣 Ⅴ Ⅳ 健康等级健康健康亚健康严重病态病态 Health levels Healthy Healthy Sub-healthy Seriously sick Sick 2.3 莲花荡水系生物完整性评价莲花荡水系的生物完整性主要由浮游动 ( 植 ) 物多样性和底栖动物耐污值反映莲花荡水系共鉴定出浮游植物 111 种, 隶属 7 门, 硅藻门 (Bacillariophyta) 出现种类最多, 为 55 种, 占总种类数量的, 蓝藻门 (Cyanophyta)9 种, 隐藻门 ((Cryptophyta)4 种, 甲藻门 (Dinohyta)3 种, 金藻门 (Chrysophyta)3 种, 裸藻门 (Euglenophyta)7 种, 绿藻门 (Chlorophyta)30 种 ; 共鉴定出浮游动物 33 属 53 种, 其中原生动物 (Protozoa)12 属 15 种, 轮虫 (Rotifer)15 属 29 种, 枝角类 (Cladocera)1 属 4 种, 桡足类 (Copepods)5 属 5 种浮游生物多样性指数评价结果如图 5 所示, 第 2 季度浮游生物多样性明显降低, 其他 3 个季度 Shannon Wiener 指数均在 2.5 以上, 这是由于第 2 季度正值清淤工程开展阶段, 水环境平衡状态遭到干扰, 影响了浮游生物生长繁殖 ; 共鉴定出底栖动物 20 种其中双翅目摇蚊科 (Chironomidae)9 种, 寡毛纲颤蚓科 (Tubificidae)7 种, 腹足纲螺科 (Hydrobiidae)3 种, 甲壳纲 1 种底栖动物 BI 指数评价结果如图 6 所示, 前 3 季度耐污值均在在 8 以上, 处于病态至严重病态的健康等级范围内, 只有第 4 季度耐污值略有下降并且监测到的 20 种底栖动物均属于摇蚊科颤蚓科, 仙女虫科耐污能力较强的物种, 而未监测到蜉蝣目襀翅目和毛翅目不耐污的物种综上, 莲花荡水系浮游生物状况较为健康, 而底栖生物的完整性较差初步认为底栖动物是影响莲花荡水系生物健康的因子除

12 隶属度隶属度受到水质污染的影响外, 底泥监测结果表明, 莲花荡水系的表层底泥为高氮磷高有机质类型 [30], 底栖生物环境的恶化是底栖生物完整性受到影响的一个重要原因生物完整性评价结果如图 4 所示, 第一二季度较差, 处于严重病态的样点个数分别为 5 7, 第 2 季度比第 1 季度差的原因是第 2 季度浮游生物多样性指数较低 ; 第 3 季度, 健康与严重病态的隶属度均为 0.500, 这是由于浮游生物等级处于健康等级, 而底栖动物处于严重病态等级, 两者权重相同, 评价结果就会出现这种对立现象 ; 第 4 季度严重病态的样点个数为 3, 是莲花荡水系生物健康状况最优的季度, 而水质状态最优时是第 3 季度, 综合比较 4 个季度水质与生物健康状况, 发现生物健康状态改善滞后于水质状态, 水环境是水生物生活的基础, 水质及底泥状况改善后有助于生物的改善, 另外清淤工程严重破坏了水生物环境, 尤其是底栖动物, 恢复需要相对较长, 相关研究表明, 清淤深度为 20 cm 时, 清淤后 60 d 底栖生物才开始恢复 [31-32], 所以表现出生物健康状况时间对水质变化反映具有一定的滞后性 [33] A. 第 1 季度 B. 第 2 季度 A. First quarter B. Second quarter

13 Shannon-Wiener index 香农威纳指数 Benthic BI index 底栖动物 BI 指数隶属度隶属度 Healthy Sub-healthy Unhealthy Sick Seriously sick C. 第 3 季度 D. 第 4 季度 C.Third quarter D.Fourth quarter 图年莲花荡水系生物健康状况 Fig. 4 Biological health status of Lianhuadang River system in 第 1 季度 First quarter 第 2 季度第 3 季度 Second quarter Third quarter 监测时间 Monitor time 第 4 季度 Fourthquarter 0 第 1 季度 First quarter 第 2 季度第 3 季度第 4 季度 Second quarter Third quarter Fourth quarter 监测时间 Monitor time 图 5 浮游生物多样性评价结果 Fig. 5 Assessment results of Plankton biodiversity 与建议 (Conclusion and suggestions) 图 6 底栖动物 BI 指数评价结果 Fig. 6 Assessment results of Benthic Animal BI Index3 结论本研究运用模糊综合评价方法, 从化学完整性与生物完整性 2 方面评价了莲花荡水系的生态健康状况评价结果表明, 莲花荡水系生态健康状况存在时间及空间差异第 1 2 季度生态健康状况较差, 分别有 66.7 % 77.8% 的样点处于严重病态 ; 莲花荡水系清淤工程开展及周边集约化畜禽及水产养殖产业整治工程实施后, 第 3 季度全部样点处于健康状态, 受季节性变化的原因, 第 4 季度莲花荡水系健康状况略有下降空间上, 乌溪港生态健康状况优于莲花荡影响莲花荡水系化学完整性的主要因子为 TN TP 治理工程开展以后, 营养盐浓度明显下降,TN 最大平均浓度由 6.4 mg L -

14 1 降至 2.74 mg L -1, 且 TP 已达到地表水 Ⅳ 类标准, 但营养盐浓度仍然偏高莲花荡水系浮游生物状况较为健康, 而底栖生物的完整性较差, 本研究共监测到浮游生物 164 种, 隶属 7 门 3 个季度平均 Shannon Wiener 指数在 2.5 以上 ; 而底栖动物仅 20 种, 且大属于摇蚊科颤蚓科, 仙女虫科耐污能力较强的物种, 未监测到蜉蝣目襀翅目和毛翅目敏感类群物种 2015 年, 莲花荡水系开展了清淤工程及周边集约化畜禽及水产养殖产业整改, 累计清淤河道长 m, 清淤量 m 3 ; 拆除 16 家养殖场,COD TN TP 累计削减量分别为 t t t [6-7] 评价结果表明整治工程取得了一定效果, 但莲花荡水系化学完整性与生物完整性仍处于较差状态, 为了进一步改善莲花荡水系生态健康状况, 本研究提出以下修复建议 :(1) 实施农村生活污水的截污及治理工程, 根据莲花荡水系周边丁蜀镇现有市政污水管网及其近 ( 远 ) 期的规划市政管网, 对临近管网居民进行纳管处理, 对于无法直接纳管的自然村污水收集后建立污水处理站进行处理, 确保生活污水不直接排入莲花荡水系 (2) 农业面源的生态拦阻, 通过构建生态沟渠人工湿地等工程, 有效实现 N\P 的拦阻, 降低营养物质进入莲花荡水系的含量 (3) 在有效控源的基础上, 开展生态岸带及湖滨带建设, 通过构建植被缓冲带及水生植物群落, 进一步实现污染物的拦阻净化, 提升水体自净效能实现莲花荡水系的短期人为调控到长期自然净化的过程, 全面保障莲花荡水系水质及水生态健康, 实现入太湖污染负荷的有效削减通讯作者简介 : 曲丹 (1982 ), 女, 工学博士, 副教授, 主要研究方向为水环境污染控制与生态修复参考文献 (References): [1] 贾军梅, 罗维, 杜婷婷, 等. 近十年太湖生态系统服务功能价值变化评估 [J]. 生态学报, 2015, 35(7): Jia J M, Luo W, Du T T, et al. Valuation of changes of ecosystem services of Tai Lake in recent 10 years[j]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(7): (in Chinese) [2] 朱滨. 太湖主要入湖河流支浜水环境现状调查诊断与整治对策研究 [D]. 南京 : 东南大学, 2016: Zhu B. Research on water environment survey and control strategies for rural tributaries of rivers in Taihu basin [D]. Nanjing: Southeast University, 2016: [3] 钟晶晶, 刘茂松, 王玉, 等. 太湖流域河流与湖泊间主要水质指标的空间关联特征 [J]. 生态学杂志, 2014, 33(8): Zhong J J, Liu S M, Wang Y, et al. Spatial correlation of major water quality indices between the lake and rivers in Taihu Lake Basin. Chinese Journal of Ecology 2014, 33( 8): (in Chinese) [4] 孙雯, 封莉, 孙德智, 等. 宜兴市莲花荡水系水环境质量现状及其水质评价 [J]. Advances Environmental Protection, 2014, 4: Sun W, Feng L, Sun D Z, et al. The Current Situation of the Water Quality and Its Assessment on Lianhuadang River System, Yixing[J]. Advances in Environmental Protection, 2014, 4: 60-66

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Microsoft Word - 荆红卫板.doc 中国环境科学 213,33(2):319~327 China Environmental Science 北京北运河水系水质污染特征及污染来源分析荆红卫 1*, 张志刚 2 1, 郭婧 (1. 北京市环境保护监测中心, 北京 148;2. 核与辐射安全中心, 北京 182) 摘要 : 以北运河