长江上游、海河流域典型水域水生生物多样性调查、观测与评

29区域治理OVERVIEW作者简介：罗 航，生于1988年，中级工程师，本科，研究方向为微生物监测，生物监测，生态遥感监测。

河流水质监测和评价的生物学方法锦州市生态环境保护中心 罗航摘要：把生物学、物理学以及化学结合起来，分析河流水质对于河流环境的保护以及各种动植物的基本生活条件的保护有十分重要的意义，因此，相关工作人员要利用切实有效的方法科学合理地进行河流的水环境质量监测，并对与河流有关的一些质量指标进行评价。

具体的方法就是利用相关的水生物来进行河流水质量的检测，这种方法具有特定的原理和特点。

本文就河流水资源质量监测和评价的一些主要研究方法进行分析，希望可以供相关的河流健康和流域管理工作者参考，为河流水治理提供一些行之有效的方案。

关键词：河流保护；污染防治；生物学方法；监测和评价中图分类号：X835文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）30-0029-0002一、引言随着科学技术的不断发展，人们对经济的追求越来越不择手段，在这个过程中，就会对自然环境产生十分巨大的影响。

河流是人类赖以生存的重要资源，但是现在由于各种生产废水以及有毒有害物质的无节制排放，造成很多河流受到了严重的生物以及化学污染。

人类活动不断对河流造成巨大的影响，使得河流生态系统严重退化，如何科学有效地解决河流水质量不断衰退的问题是当前河流环境保护者首先需要解决的问题。

人类以及各种动植物的直接水源很大一部分来自河流，河流受到了污染，会对人类以及各种动植物的健康造成影响。

现在社会上对生态健康问题越来越关注，因此，要找到切实有效的方法，对河流的水源质量进行保护，对河流污染进行防治。

想要提高河流污染防治的工作质量以及工作效率，首先需要解决的问题就是对河流水资源的质量进行科学合理地监测和评价。

传统的水质监测和评价方法现在已经过时，很多河流中存在多种化合物，这些难以进行降解和处理的化合物对河流水资源的保护以及污染的防治造成了巨大的阻碍。

淡水渔业,2024,54(2):23-33Freshwater Fisheries㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年3月Mar.2024㊀㊀收稿日期:2023-02-06;修订日期:2023-10-18资助项目:国家重点研发计划项目(2022YFC3202002);农业财政专项 长江渔业资源与环境调查 (CJDC-2017-10);中国水产科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(2023TD09)第一作者简介:吴㊀凡(1991-㊀),助理研究员,研究方向为渔业环境监测与保护㊂E-mail:wufan@ 通讯作者:李云峰㊂E-mail:lyf086@长江中上游重要渔业水域环境质量评估吴㊀凡1,魏㊀念1,高立方2,张㊀燕1,茹辉军1,吴湘香1,倪朝辉1,李云峰1(1.中国水产科学研究院长江水产研究所/国家农业科学重庆观测实验站,武汉430223;2.湖北省水产科学研究所,武汉430208)摘要:为准确评估长江中上游重要渔业水域水环境质量现状及变化趋势,提高水质评价效率,本研究基于11个水质参数,采用水质指数法(water quality index,WQI)对2006-2021年长江中上游三个重要渔业水域水质进行了综合评价,建立WQI min 综合评价模型㊂结果显示:(1)长江中上游重要渔业水域的水温和高锰酸盐指数呈上升趋势;基于地表水环境质量标准(GB38338-2002),单因素水质评价结果表明监测水域内整体水质处于地表水Ⅴ类水标准,部分年份达劣Ⅴ类,主要污染指标为总氮㊂(2)通过综合评价方法分析,长江中上游重要渔业水域整体为 良 ;2006~2021年长江中上游重要渔业水域水质质量呈逐年改善的趋势,且上游保护区的改善较大㊂(3)基于WQI 方法,确定了长江中上游重要渔业水域的关键水质参数为:总氮㊁高锰酸盐指数㊁汞㊁溶解氧㊁氨氮㊁悬浮物以及水温,分别构建了上游保护区㊁中华鲟保护区以及四大家鱼保护区的WQI min 模型;考虑权重和不考虑权重的WQI min 模型对比分析表明,考虑权重的WQI min 模型的水质评价结果更加准确,该方法可有效评估长江中上游重要渔业水域的水质变化特征并可扩展用于其他水域㊂关键词:长江中上游;重要渔业水域;水质指数法;WQI min 模型;水质评价中图分类号:S949㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:1000-6907-(2024)02-0023-11㊀㊀充足㊁优质的水资源是生态健康和社会可持续发展的重要基础㊂随着我国经济的飞速发展和城市化的迅速扩张,人类活动加剧㊁自然扰动频繁,环境污染问题日益严重[1,2],水环境质量问题尤为突出[3]㊂因而,人们对水环境质量的评价㊁管理和修复具有重要意义㊂水质评价是水环境管理和治理的先决条件[4]㊂目前河流水质评价方法主要有两类,单因素评价和综合因素评价㊂单因素评价方法以监测断面的单个水质指标的最低等级来反映河流水质状况,结果简单易懂,但此方法评价结果片面,无法系统反映河流水质的整体状况[5]㊂综合评价方法相对繁琐,但可综合反映河流水质状况,有利于在水环境管理中的应用[6]㊂综合评价方法包括典型相关分析法[3]㊁主成分分析法[6]㊁水质健康评价法以及水质指数法[7](water quality index,WQI)等㊂与其他方法相比,WQI 可以将大量复杂的水质指标数据转化为单一数值来表征水质质量,并可用于评估水质时空变化趋势[8]㊂基于10个水质指标,HOR-TON [9]在20世纪60年代建立了第一个WQI 模型㊂随着研究人员对WQI 模型的不断改进和发展,该方法已成为一种常用的水质评估方法[10,11]㊂利用WQI 评价地下水质量,科研人员为地下水的开发㊁利用和保护提供了有效的科学建议[12-14]㊂目前,更多的研究集中在使用WQI 来识别和选择关键的水质指标,从而构建最小WQI(WQI min )模型㊂WQI min 模型简化了WQI 模型,同时WQI min 模型选择的指标易于衡量,降低了分析成本,并能够反映水质的整体变化和特征[15],因此该模型特别适用于发展中国家㊂研究表明,WQI min 和WQI 结果之间存在高度相关性[11,17],因此,选择合适的WQI min 模型能够有效反映WQI 结果,提高水质评价效率㊂长江是中国最大的河流,水资源总量9.62ˑ1010m 3,占中国河流总径流量的36%,是黄河的20倍,居世界第三位[18]㊂长江流域水质的健康情况,关系到沿线居民的用水安全及流域内水生生物的生长繁殖[19],其中重要渔业水域对于珍稀㊁特淡㊀水㊀渔㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年有和重要经济鱼类种群和种质资源的保护具有重要意义㊂基于此,本研究选择了位于长江中上游的长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区(简称为上游保护区)㊁宜昌中华鲟省级自然保护区(简称为中华鲟保护区)以及长江监利段四大家鱼国家级水产种质资源保护区(简称为四大家鱼保护区)三个保护区的水质进行了系统分析,以期解析长江中上游重要渔业水域水质指标的时空变化㊂基于水质指数法(WQI)系统评估该水域水质,并构建低成本高效的WQI min 模型,以期为长江中上游流域及其他流域的水质评价和水资源管理提供重要的参考㊂1㊀材料与方法1.1㊀研究区域本研究区域主要涉及长江中上游重要渔业水域(表1),其中上游保护区坐标设置的10个采样断面分布于岷江㊁沱江和赤水河的汇合口以及干流的上㊁中㊁下游,中华鲟保护区设置的5个采样断面分布于上㊁中㊁下游㊂四大家鱼保护区设置的3个采样断面分布于上㊁中㊁下游㊂表1㊀长江中上游重要渔业水域简介Tab.1㊀Important fishery waters of the upper and middle reaches of the Yangtze River水域名称经纬度范围地理位置主要保护对象上游保护区东经104ʎ9ᶄ-106ʎ30北纬27ʎ29ᶄ-29ʎ4ᶄ云南㊁贵州㊁四川㊁重庆珍稀特有鱼类及其生境中华鲟保护区东经111ʎ16ᶄ-111ʎ36ᶄ北纬30ʎ16ᶄ-30ʎ44ᶄ湖北宜昌中华鲟的自然繁殖群体及其栖息地和产卵场等生境四大家鱼保护区东经112ʎ42ᶄ47ᵡ-113ʎ18ᶄ11ᵡ北纬29ʎ27ᶄ46ᵡ-29ʎ48ᶄ31ᵡ湖北省监利县青鱼㊁草鱼㊁鲢㊁鳙31°N30°N29°N28°N103°E104°E105°E106°E107°E108°E109°E110°E111°E112°E113°E114°EN图1㊀长江中上游重要渔业水域采样点示意图Fig.1㊀Schematic representation of sampling sites in the essential fishery waters of the upper and middle reaches of the Yangtze River1.2㊀样品采集和实验分析本研究的监测期为2006-2021年,其中上游保护区与四大家鱼保护区的采样时间为每年的5-6月㊁9-10月以及12月-次年1月,中华鲟保护区的采样时间为中华鲟的繁殖季节(11月初)㊂监测断面的水温(WT)㊁pH 和溶解氧(DO)使用美国哈希HQ30d 进行现场监测㊂同时,使用5L有机玻璃采水器采集0.5m 处水样,储存于1L 的全氟乙烯瓶中,尽快运送至实验室进行分析㊂根据地表水环境质量标准(GB3838-2002)和‘水和废水监测分析方法“第四版,总氮(TN)采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定,总磷(TP)采用钼酸铵分光光度法测定,高锰酸盐指数(COD Mn )采用酸性法测定,氨氮(NH 3-N)采用水杨酸分光光度法测定,悬浮物(TSS )采用重量法测定,铜(Cu)㊁镉(Cd)㊁锌(Zn)采用原子吸收分光光度法测定,汞(Hg)采用冷原子吸收分光光度法测定㊂1.3㊀分析方法综合水质指标(WQI)的计算公式(1)为:WQI =ðn i =1C iˑP iðni =1P i (1)式中:C i 为水质因子i 的标准化得分;P i 为水质因子i 的权重㊂根据WQI 评分,水质分为5个等级:优(90~100)㊁良(70~90)㊁中(50~70)㊁差(25~50)㊁极差(0~25)㊂42第2期吴㊀凡等:长江中上游重要渔业水域环境质量评估各水质参数权重分别为WT =1,DO =4,pH =1,COD Mn =3,TN =2,TP =1,NH 3-N =3,TSS =4,Cu =1,Cd =1,Hg =1[6,8]㊂为便于对研究水域水质进行评价,本研究建立了基于多元线性逐步回归方法的WQI min 模型,以选取关键参数㊂考虑参数权重的WQI min 模型记为WQI min -w,按公式(1)计算,没有权重的WQI min 模型记为WQI min -nw,按公式(2)计算:WQI min =(ðni =1C i )/n(2)式中n 为水质指标总数;C i 是水质因子i 的标准化得分㊂通过EXCEL2019计算监测水域的WQI 值㊂使用R(版本4.1.3)对监测指标进行Spearman 相关性分析,并对监测水域水质指标的年均值和WQI 进行Mann -Kendall (M -K)test 趋势分析(Z>0,则呈升高趋势;Z<0,则呈下降趋势;P <0.01,则趋势极显著;P <0.05,则趋势显著;P >0.05,则趋势不显著)㊂通过SPSS26对监测指标与WQI 进行逐步多元线性回归分析,确定水质指标的关键参数,构建WQI min 模型㊂采用相关系数(R 2)来评价建立的WQI min 模型的拟合程度;均方误差(RMSE)和百分比误差(PE)用于评价WQI min 模型的预测精度㊂2㊀结果2.1㊀水质指标特征分析2.1.1㊀上游保护区水质指标特征分析2006-2021年上游保护区水质指标年均值变化如图2所示㊂WT 年均值的变动范围为18.36~19.42ħ,年际变化趋势总体表现为缓慢上升;TN年均值变化范围为1.32~2.85mg /L,年际变化趋势为缓慢上升,在2014年达到最大值后开始缓慢下降;NH 3-N 年均值变化范围为0.06~0.14mg /L,年际变化趋势表现为逐年平稳下降;TSS 年均值17.22~223.62mg /L,年际变化趋势为2013年后急剧下降,并维持在较低的水平波动;Hg 年均值变化范围为0.00003~0.00073mg /L,年际变化趋势为在2014年后急剧下降后维持在较低的水平;Cd 年均值变化范围为0.0005~0.0061mg /L;pH年均值的变动范围为7.45~8.97;COD Mn 年均值变化范围为0.73~2.04mg /L;TP 年均值变动范围为0.05~0.16mg /L;Cu 年均值变动范围为0.0017~0.0092mg /L㊂M -K 分析结果显示(图2),NH 3-N㊁TSS㊁Cd 和Hg 年均值整体呈极显著下降趋势;TN 年均值整体呈显著上升趋势;WT㊁pH㊁DO㊁COD Mn ㊁TP和Cu 年均值的变化趋势不显著㊂根据地表水环境质量标准(GB 3838-2002),DO㊁NH 3-N㊁COD Mn 年均值基本达到地表水Ⅰ类水标准;TP㊁Cu㊁Cd㊁Hg 年均值基本达到地表水Ⅲ类标准;TN 年均值大部分为Ⅴ类水标准,部分年份甚至达到劣Ⅴ类㊂图2㊀2006-2021年上游保护区水质指标的M -K 检验结果以及时间变化曲线Fig.2㊀Results of M -K test and time -changing curve of water quality indicators in the national nature reserve forrare and endemic fish in the upper reaches of the Yangtze River from 2006to 202152淡㊀水㊀渔㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年2.1.2㊀中华鲟保护区水质指标特征分析2006-2021年中华鲟保护区水质指标年均值变化如图3所示㊂WT年均值变化范围为18.60~ 20.50ħ,整体呈缓慢上升的趋势;COD Mn年均值变动范围为1.06~4.54mg/L,年际变化趋势表现为2007-2017年缓慢上升,2018年后上升趋势明显;TN年均值变动范围为0.84~2.92mg/L,年际变化趋势表现为先上升后下降,2018年后又开始上升;TP年均值变动范围为0.05~0.19mg/L,年际变化表现为阶梯式下降;DO和pH年均值变动范围分别为7.07~8.76mg/L和7.56~8.06;NH3-N年均值的变化范围为0.15~0.81mg/L;TSS年均值变动范围为2~18.6mg/L,整体有缓慢上升趋势;重金属指标(Cu㊁Cd)整体维持在较低的水平, Cu最大值为0.0072mg/L,Cd最大值为0.0025 mg/L㊂M-K分析结果显示(图3),COD Mn年均值呈显著上升趋势;TP年均值呈显著下降趋势;WT㊁DO㊁pH㊁TN㊁NH3-N㊁TSS㊁Cu㊁Cd年均值的变化趋势不显著㊂根据地表水环境质量标准(GB 3838-2002),DO㊁NH3-N年均值基本达到地表水Ⅱ类水标准;COD Mn㊁TP㊁Cu㊁Cd㊁Hg年均值基本达到地表水Ⅲ类水标准;TN年均值大部分为Ⅴ类水标准,部分年份甚至达到劣Ⅴ类㊂图3㊀2006-2021年中华鲟保护区水质指标的M-K检验结果以及时间变化曲线Fig.3㊀Results of M-K test and time changing curve of water quality indicators in the Chinese sturgeon naturereserve of Yangtze River in Yichang from2006to20212.1.3㊀四大家鱼保护区水质指标特征分析2006-2021年四大家鱼保护区水质指标年均值变化如图4所示㊂WT年均值变动范围为18.06~20.49ħ,年际变化趋势表现为缓慢增加;COD Mn年均值变化范围为1.52~2.23mg/L,年际变化趋势为2008年达到最小值后开始上升;Hg年均值变动范围为0.00003~0.00013mg/L,年际变化趋势为阶梯式下降;TSS年均值变动范围为14.07~95.84mg/L,年际变化趋势为2008年达最大值后急剧下降,2009年开始缓慢下降;TN年均值变动范围为1.42~2.23mg/L,年际变化趋势为先上升后下降;DO和pH年均值变动范围分别为7.56~8.68mg/L和7.84~8.06;TP年均值变动范围为0.03~0.17mg/L;重金属指标(Cu㊁Cd)整体维持在较低的水平,年均值变化范围分别为0.0021~0.0133mg/L和0.0007~0.0057mg/L㊂M-K分析结果显示(图4),COD Mn年均值呈显著增加趋势;TSS㊁Hg年均值呈显著下降趋势;WT㊁DO㊁pH㊁TN㊁TP㊁NH3-N㊁Cu以及Cd年均值的变化趋势不显著㊂根据地表水环境质量标准(GB3838-2002),DO年均值基本达到地表水Ⅰ类标准;NH3-N㊁COD Mn年均值基本达到地表水Ⅱ类标准;TP㊁Cu㊁Cd㊁Hg年均值基本达到地表水Ⅲ类标准;TN年均值大部分为Ⅴ类水标准,部分年份甚至达到劣Ⅴ类㊂62第2期吴㊀凡等:长江中上游重要渔业水域环境质量评估图4㊀2006-2021年四大家鱼保护区水质指标的M -K 检验结果以及时间变化曲线Fig.4㊀Results of M -K test and time changing curve of water quality indicators in the fish resource of national aquaticgermplasm resources reserve for four major Chinese carps from 2006to 20212.2㊀水质指标间的相关性分析采用Spearman 相关性分析方法对长江中上游重要渔业水域11个水质指标之间的相关性进行分析㊂结果表明,上游保护区(图5a )的NH 3-N㊁COD Mn ㊁TP 两两之间极显著正相关;TSS 和Hg 之间极显著正相关;DO 分别与TP㊁NH 3-N㊁WT 之间极显著负相关;TSS 与TN 极显著负相关㊂中华鲟保护区(图5b)的TSS㊁COD Mn ㊁Cd两两之间极图5㊀2006-2021年长江中上游重要渔业水域水质指标的Spearman 相关性分析Fig.5㊀Spearman correlation analysis of water quality indicators in the important fishery waters of the upperand middle reaches of the Yangtze River72淡㊀水㊀渔㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年显著正相关;NH3-N㊁Cu㊁TP两两之间呈极显著正相关关系;pH与COD Mn之间呈极显著负相关关系;WT分别与Cu㊁NH3-N之间呈极显著负相关关系㊂四大家鱼保护区(图5c)的Cu与TN㊁Cd呈极显著正相关关系;WT分别与TSS㊁COD Mn之间呈极显著正相关关系;WT与DO之间呈极显著负相关;TP与Cu呈极显著负相关㊂2.3㊀基于WQI的水质评价由图6可知,上游保护区㊁中华鲟保护区㊁四大家鱼保护区的WQI值分别62~95㊁69~93㊁65~ 89,整体水质质量均为 良 ㊂对2006-2021年长江中上游重要渔业水域WQI的年均值进行M-K趋势分析,结果表明,上游保护区WQI年均值呈显著上升趋势(Z=3.28,P<0.01);中华鲟保护区WQI年均值整体呈上升趋势,但不显著(Z=0.59, P>0.05);四大家鱼保护区WQI的年均值整体呈显著上升的趋势(Z=2.97,P<0.01)㊂a:上游保护区,b:中华鲟保护区,c:四大家鱼保护区图6㊀2006-2021年长江中上游重要渔业水域WQI变化趋势Fig.6㊀Change trend of WQI in the important fishery waters of the upper and middle reaches of the Yangtze River2.4㊀WQImin模型建立2.4.1㊀上游保护区WQI min模型建立通过上游保护区水质指标与WQI进行逐步多元线性回归分析,确定WQI min模型㊂结果表明,TSS对上游保护区的WQI值的贡献最大,R2=0.730㊂加入其他水质指标后,比较WQI min模型的拟合度㊂结果表明,模型中加入TN㊁COD Mn和Hg后,R2值增加,分别为0.841㊁0.953和0.973;TP和NH3-N的加入也能略微的提升R2的值,分别为0.986和0.992;而Cd的加入仅使R2值提升0.003㊂因此,我们将TSS㊁TN㊁COD Mn和Hg作为上游保护区的关键水质指标,分别加入TP和NH3-N后,构建四种不同的WQI min模型㊂对构建的四种不同的WQI min模型进行分析(表2),结果表明WQI min-w3模型的表现最好,其RMSE和PE值最低㊂同样选用5个指标的WQI min-w2模型和选用6个指标的WQI min-w4模型则表现较差,与WQI min-w3模型相比,虽然R2较大,但RMSE和PE值也较大,表明这两种模型的预测能力均不如WQI min-w3模型㊂因此,WQI min-w3模型是最适合上游保护区水质评价的模型㊂表2㊀上游保护区WQI min模型评价Tab.2㊀WQI min model evaluation of the national nature reserve for rare and endemic fish in theupper reaches of the Yangtze River参数选择WQI min-w有权重模型R2RMSE PE/%PWQI min-nw无权重模型R2RMSE PE/%P TSS㊁TN㊁COD Mn㊁Hg w10.94013.8718.24<0.01nw10.77414.8322.93<0.01 TSS㊁TN㊁COD Mn㊁Hg㊁TP w20.96715.7221.37<0.01nw20.79718.6928.86<0.01 TSS㊁TN㊁COD Mn㊁Hg㊁NH3-N w30.965 5.928.68<0.01nw30.7987.2813.70<0.01 TSS㊁TN㊁COD Mn㊁Hg㊁TP㊁NH3-N w40.9847.8511.81<0.01nw40.80811.7120.18<0.01 82第2期吴㊀凡等:长江中上游重要渔业水域环境质量评估2.4.1㊀中华鲟保护区WQI min模型建立逐步多元线性回归分析结果表明,TN和NH3-N对中华鲟保护区的WQI值贡献最大,R2= 0.595㊂加入其他水质指标后,比较WQI min模型的拟合度㊂结果表明,模型中加入DO和COD Mn后, R2增加,分别为0.767㊁0.912;Hg和WT的加入也能略微的提升R2的值,分别为0.941和0.954; TP和Cd的加入则对R2的提升不明显,R2值仅增加0.008和0.004㊂因此我们将TN㊁NH3-N㊁DO 和COD Mn作为中华鲟保护区的关键水质指标,分别加入Hg㊁WT后,构建四种不同的WQI min模型㊂对构建的四种不同的WQI min模型进行分析(表3),结果表明WQI min-w4模型的表现最好,其R2 (0.951)最大,且RMSE和PE值最低,分别为3.29和2.88%㊂分别加入Hg和WT的WQI min-w2模型和WQI min-w3模型表现均不如WQI min-w4模型,R2较小且RMSE和PE值较大㊂因此,WQI min -w4模型是最适合中华鲟保护区水质评价的模型㊂表3㊀中华鲟保护区WQI min模型评价Tab.3.WQI min model evaluation of Chinese sturgeon nature reserve of Yangtze River in Yichang参数选择WQI min-w有权重模型R2RMSE PE/%PWQI min-nw无权重模型R2RMSE PE/%PTN㊁NH3-N㊁DO㊁COD Mn w10.909 6.07 5.98<0.01nw10.89411.0912.58<0.01 TN㊁NH3-N㊁DO㊁COD Mn㊁Hg w20.941 4.57 4.34<0.01nw20.809 6.82 6.99<0.01 TN㊁NH3-N㊁DO㊁COD Mn㊁WT w30.917 4.59 4.29<0.01nw30.901 6.17 6.86<0.01 TN㊁NH3-N㊁DO㊁COD Mn㊁Hg㊁WT w40.952 3.29 2.89<0.01nw40.826 3.65 3.16<0.012.4.3㊀四大家鱼保护区WQI min模型建立逐步多元线性回归分析结果表明,TSS对四大家鱼保护区的WQI值贡献最大,R2=0.501(P< 0.01)㊂加入其他水质指标后,比较WQI min模型的拟合度㊂结果表明,模型中加入TN㊁DO和Hg 后,R2增加,分别为0.656㊁0.794和0.923; NH3-N和COD Mn的加入也能略微提升R2值,分别为0.943和0.958;Cd和TP的加入则对R2的提升不明显,R2值仅增加0.008和0.005㊂因此我们将TSS㊁TN㊁DO和Hg作为四大家鱼保护区的关键水质指标,分别加入Cd和TP,构建四种不同的WQI min模型㊂对构建的四种不同的WQI min模型进行分析(表4),结果表明WQI min-w3模型的表现最好,其RMSE和PE值最低,分别为1.52和0.68%㊂同样选用5个指标的WQI min-w2模型表现不如WQI min-w3模型,其R2较小且RMSE和PE值较大㊂选用6个指标的WQI min-w4模型,与WQI min-w3模型相比,虽然R2略大,但RMSE和PE值均较大,表明WQI min-w4模型的预测能力不如WQI min-w3模型㊂因此,WQI min-w3模型是最适合四大家鱼保护区水质评价的模型㊂表4㊀四大家鱼保护区WQI min模型评价Tab.4㊀WQI min model evaluation of the fish resource of national aquatic germplasm resources reserve forfour major Chinese carps参数选择WQI min-w有权重模型R2RMSE PE/%PWQI min-nw无权重模型R2RMSE PE/%PTSS㊁TN㊁DO㊁Hg w10.819 4.97 4.97<0.01nw10.49311.9813.12<0.01 TSS㊁TN㊁DO㊁Hg㊁NH3-N w20.876 2.70 1.61<0.01nw20.5868.178.35<0.01 TSS㊁TN㊁DO㊁Hg㊁COD Mn w30.901 1.520.68<0.01nw30.631 4.57 4.55<0.01 TSS㊁TN㊁DO㊁Hg㊁NH3-N㊁COD Mn w40.929 1.97 1.96<0.01nw40.659 5.18 4.78<0.0192淡㊀水㊀渔㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年3㊀讨论3.1㊀水质现状及其影响因素从各水质指标的年际变化来看,长江中上游重要渔业水域的水温整体呈上升的趋势,与前人研究结论一致[20-22]㊂水温是影响鱼类正常生长繁殖的重要因子[23,24],河流水温的持续升高可能会影响长江中上游重要渔业水域内鱼类的产卵繁殖行为[21,22]㊂长江中上游重要渔业水域的COD Mn整体呈上升趋势,其中中华鲟保护区和四大家鱼保护区的COD Mn呈显著上升趋势㊂COD Mn作为有机污染物指标,其上升表明河流里有机污染物的污染程度增加[25],应加强对COD Mn指标的监测㊂上游保护区的TSS在2013年后急剧下降,主要是由于向家坝和溪洛渡水电站的相继运行,悬浮物由于沉降作用滞留于水库,导致下游水体的悬浮物减少[26]㊂长江中上游重要渔业水域的重金属含量维持在较低的水平,主要是由于长江中上游各高体大坝的建成,使得水体重金属沉积于水库底部[27],导致河流上层重金属含量减少㊂根据地表水环境质量标准的Ⅲ类标准,长江中上游重要渔业水域主要超标的水质指标为TN㊂这可能是由于农业面源污染㊁城镇废水以及居民生活污水的排放导致的[28],应加强对流域内的生态管理㊂长江中上游重要渔业水域水质指标间的关系主要表现为水温和DO呈显著的负相关,主要是由于水温的升高会降低氧气在水体里的溶解度[29,30]㊂悬浮物与重金属指标呈正相关,可能是由于水体重金属容易吸附于悬浮物[26,27]㊂TP和NH3-N呈正相关,与前人研究结果一致[25,31]㊂上游保护区中, COD Mn和TP显著正相关,可能是这些污染物都受到人类活动的影响,例如生活废水㊁工业废水和农业废水等都会导致它们的含量升高[32]㊂DO和TP 呈负相关,可能是当水中磷的含量过高时,导致藻类和大型水生植物的生长增加,从而导致溶解氧的减少[33]㊂中华鲟保护区中,水温和NH3-N呈负相关,可能是水温升高会导致水体中的营养盐浓度升高,这些无机盐会抑制氨氮的生物降解[34]㊂根据地表水III类水标准,TN是长江中上游重要渔业水域主要的超标因子,其超标导致根据单因子评价水域水质仅为Ⅳ类水标准㊂可以看出,单个指标对水质评价的影响较大,导致评价结果可能与实际环境质量之间存在偏差㊂因此,综合水质质量的评价显得尤为重要㊂本研究采用WQI综合11项水质指标,对长江中上游重要渔业水域的三个保护区进行水质质量评价㊂结果表明,长江中上游重要渔业水域整体水质质量为 良 ,且在监测期间水质逐渐改善,其中上游保护区和四大家鱼保护区的改善较大㊂LIU等[31]监测长江流域2008-2020年水质变化,结果表明长江流域水质有所改善,但COD Mn有上升的趋势㊂DUAN等[35]对长江流域2004-2015年水质进行监测,研究表明,长江流域水质逐年改善且长江上游水质改善较大,与本研究结果一致㊂随着生态文明建设的推进和中华人民共和国长江保护法的实施,长江流域的环境质量日趋渐好[36-38]㊂3.2㊀关键水质参数选择本研究使用多元逐步线性回归分析,选取了TN㊁COD Mn㊁Hg㊁DO㊁NH3-N㊁TSS以及水温为长江中上游重要渔业水域的关键水质参数,分别构建了上游保护区㊁中华鲟保护区以及四大家鱼保护区的WQI min模型㊂WQI min相较于WQI选择的水质参数较少,能够充分反映水质的整体变化特征,有助于以相对较低的成本对水质进行有效评价㊂本研究中选取的WQI min水质指标与其他地区建立WQI min模型的具有相似性㊂通过WQI和WQI min模型选择TN作为太湖水质进行评价的关键参数,模型结果对太湖水质评价具有很强的适应性[39-41]㊂作为有机污染的指标,COD Mn是确定阿克苏河WQI的两个最重要的水质参数之一[42]㊂DO和Hg 是评价中国南水北调工程WQI的重要水质参数[16]㊂研究证明NH3-N在水质营养水平的重要性,QI等[43]将NH3-N作为构建沂河WQI min模型的重要参数㊂悬浮物能够吸附水体中的重金属和各类营养盐,同时能影响水体里的光照强度,进一步影响浮游植物的光合作用,因此是河流的重要水质指标[44]㊂水温反映了水的物理和化学性质,可以影响水中细菌的生长和繁殖以及水的自然净化[45]㊂因此,本研究选取的关键水质参数对其他地区WQI min模型的构建具有重要的参考价值㊂3.3㊀权重对WQImin模型的影响早期的研究中,通常对水质参数增加权重来计算WQI㊂然而,WQI min模型中没有包含权重计算[15,46]㊂在后来的研究中,学者们改进了基于WQI的水质评价方法,并考虑了权重对WQI min模型的影响,以提高实验结果的准确性[16]㊂本研究对水质指标进行加权归一化处理,使水质评价结果更加符合实际情况㊂使用相同的关键水质指标构建03第2期吴㊀凡等:长江中上游重要渔业水域环境质量评估WQI min模型,然后比较它们的加权和未加权计算结果(表2~4)㊂结果表明,加权WQI min模型比非加权WQI min模型更好地解释了WQI的变化,能够更准确地预测水质㊂因此,我们推荐使用加权WQI min模型来评价长江的水质㊂此外,权重强调指标的相对重要性,这受研究区域差异和研究人员个人经验的影响,可能会导致权重有所不同㊂因此,我们建议在实际研究中,研究人员应查阅相关文献并根据实际研究地点和实测数据调整权重,以构建更符合实际的WQI min模型㊂参考文献:[1]LIU J G,DIAMOND J.Chinaᶄs environment in a globalizing world [J].Nature Publishing Group,2005,435(7046):1179-1186.[2]XU Z,ZHANG X,XIE J,et al.Total Nitrogen Concentrations in Sur-face Water of Typical Agro-and Forest Ecosystems in China,2004-2009[J].PLoS ONE,2014,9(3):e92850.[3]HUANG J,ZHANG Y,BING H,et al.Characterizing the River Water Quality in China:Recent Progress and On-Going 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长江生态调查策划书3篇篇一长江生态调查策划书一、调查背景长江是我国重要的生态宝库和经济命脉，但近年来面临着诸多生态问题，如水质污染、生物多样性减少等。

为了深入了解长江生态现状，制定有效的保护措施，特开展此次调查。

二、调查目的1. 全面掌握长江生态系统的基本状况，包括水质、水生生物、岸线生态等。

2. 分析长江生态面临的主要问题和挑战。

3. 提出针对性的保护建议和对策。

三、调查时间[具体时间段]四、调查范围长江干流及主要支流的重点区域。

五、调查内容1. 水质监测：检测各项水质指标，评估水污染状况。

2. 水生生物调查：种类、数量、分布等情况。

3. 岸线生态状况：植被覆盖、土地利用等。

4. 人类活动影响调查：排污、采砂、航运等对生态的影响。

六、调查方法1. 实地采样监测：采集水样、生物样本等进行实验室分析。

2. 现场观测：观察水生生物、岸线生态等。

3. 数据分析：结合历史数据进行对比分析。

七、人员安排1. 项目负责人：[姓名]，负责整体协调和管理。

2. 技术专家：[姓名]等，负责技术指导和数据分析。

3. 调查人员：[若干名]，负责实地调查工作。

八、设备与经费预算1. 所需设备：采样器具、监测仪器等。

2. 经费预算：包括设备购置、人员费用、交通费用等。

九、调查成果1. 提交详细的长江生态调查报告。

2. 制作相关的图表和影像资料。

十、注意事项1. 确保调查人员的安全。

2. 严格遵守相关法律法规和调查规范。

3. 保证数据的准确性和可靠性。

希望这份策划书对你有所帮助！篇二《长江生态调查策划书》一、调查背景长江是我国的重要河流，拥有丰富的生态资源和独特的生态系统。

然而，近年来，由于人类活动的影响，长江生态面临着诸多挑战和问题，如水质污染、水生生物减少、岸线破坏等。

为了深入了解长江生态的现状和问题，制定有效的保护和修复措施，我们特制定本长江生态调查策划书。

二、调查目的1. 全面了解长江生态系统的结构、功能和健康状况。

水生生物学与水环境质量评估水是地球上最重要的资源之一，不仅对生物的生存和发展至关重要，还直接或间接地影响着人类的生活品质和经济发展。

而水环境质量评估是了解水生态系统健康状况和有效管理水资源的重要手段之一。

水生生物学作为研究水生态系统生物组成、相互作用和功能的学科，在水环境质量评估中发挥着重要的作用。

一、水生生物学的概念与意义水生生物学是研究水体中生物群体、生态过程及其与环境的相互关系的学科。

它关注的核心是水生生物的多样性、分布规律、适应性和生态功能。

利用水生生物学的研究方法和技术，可以对水环境进行综合评估和监测，从而确保水体的健康和可持续利用。

水生生物学在水环境质量评估中的重要性体现在以下几个方面：1. 生物多样性指标：水生生物学可以通过研究生物多样性，了解水生生物群落的组成和结构，对水环境质量进行评估。

水生生物的种类和数量反映了水体环境的营养状态、污染程度和生态系统可持续性。

2. 生态功能研究：水生生物学可以通过研究水体中的生态功能，如富营养化的调控、生物降解作用等，判断水环境的净化和修复能力。

水生生物的生态功能是水环境质量评估的重要指标之一。

3. 生物标志物的应用：水生生物学可以通过研究水生生物对环境变化的反应和敏感性，利用生物标志物来评估水环境的质量和生态风险。

生物标志物的应用可以提供快速、准确、经济的水环境监测手段。

二、水环境质量评估方法水环境质量评估是通过对水体的水质、生物群落和生态功能等指标进行监测和分析，综合评价水体的健康状况和可持续利用。

水环境质量评估方法主要包括：1. 水质监测：通过对水体中化学指标的测定，如溶解氧、氨氮、总磷和总氮等，来评估水质的污染程度和适宜度。

此外，还可通过测定微生物指标、重金属等其他污染物来综合评估水体的健康状况。

2. 生物群落分析：通过对水体中微生物、浮游生物、底栖生物等生物群落的研究，了解水体的生物多样性、群落结构和生态功能。

生物群落分析为水环境质量评估提供了重要的生物学依据。

长江流域水生生物监测现状与展望（陈水松袁琳叶丹陈洁郭文思）摘要: 水生生物可以直接反映水环境质量变化，水环境的恶化会对水生生物产生影响和危害。

因此，生物监测技术是水环境监测的一种最直接且有效的手段。

介绍了水环境生物监测技术的定义、理论、主要方法及其优越性。

列举了长江流域水生生物监测应用的典型案例，并对生物监测技术存在的问题进行了分析，对其应用前景进行了展望。

关键词: 水生生物监测; 水环境评价; 生物监测技术; 长江流域随着社会经济的迅速发展，大量工业废水和生活污水的直接排放，导致水体污染加剧，影响了水体生态功能，造成水质性的水资源短缺。

另外，农药和重金属污染以及化学物质的生产、运输过程中的意外泄漏隐患，都对受污染水体内生物的生存造成威胁[1] 。

为了有效监测和评价水环境质量，目前世界各国普遍采用的监测和评价方法大致有两类。

(1) 理化分析方法。

即采用各种仪器，通过定量或定性的分析，测定有害物质及浓度，对水质作出评价。

这种方法具有严谨、准确的特点，其成果可作为水环境评价和水污染事件鉴定的依据。

但是，理化分析方法有其固有的缺陷: 受仪器分析特点的限制，对污染物监测的连续性不够，难以对突发性的水体污染事故及时预警; 受现有检测仪器的敏感度限制，对低于一定浓度的有害物质无法测定; 不能反映水体中各种有毒物质的长期综合效应。

(2) 生物学方法。

即利用水生生物对水环境质量进行监测(Biological Monitoring 或Biomonitoring)。

该方法不仅可以用来测定和评价单一化学物质对水生生物的影响，而且还能直接用来测定工业废水的毒性和几种化学物质混合后的综合毒性，并为研究化学物质的致毒机理积累资料。

由于生物监测技术具有反应灵敏、成本低、直观、综合分析代表性强等优点，其实际应用一直方兴未艾,早在欧洲工业革命时期，欧、美等发达国家的生物学家就已经把水生生物引入到水环境污染的研究中，并进一步开展了水环境污染的生物监测研究。

重点河流水生生物多样性调查与评估技术要求中国环境科学研究院生物多样性研究中心2017.7一、总则（一）调查目标在长江、珠江、黄河、海河、辽河、淮河、松花江等七大重点河流干支流及附属水体开展水生生物多样性调查与评估，查明水生生物种类、分布、数量，评估重点河流水生生物多样性现状及受威胁情况，为全面开展生物多样性调查与评估提供经验，为水生生物多样性保护管理和决策制定提供科学依据。

（二）调查对象淡水鱼类、大型底栖动物（包括多毛类、寡毛类、水生昆虫、软体类、甲壳类等）、浮游生物（包括浮游动物和浮游藻类）。

（三）调查周期每个重点河流调查与评估周期为2年。

二、调查要求（一）调查准备根据调查目的、任务以及调查对象，确立调查工作所涉及的区域或范围，收集、分析与调查任务有关的文献和相关资料，初步确定调查范围内的重点物种名单。

结合调查地区的实际情况，组织调查队伍，开展必要的人员培训，准备野外作业需要的工具，包括样品采集用具、标本保存处理用具、标本防腐剂、照相设备、信息记录用具、工具书等。

在开展现场踏查和野外采样前，必须进行野外安全培训。

（二）技术要求1、调查采样频次鱼类、水生哺乳类按照丰水、枯水及平水期进行采样或调查，至少保证春季和秋季两次调查。

底栖动物、浮游生物及着生藻类等类群每季度开展一次采样调查。

各类群在经费允许和采样方便的情况下可增加调查采样频次。

2、调查采样点设置鱼类采样点为1-5km长的河段（图1），底栖动物、浮游生物和着生藻类采样点为分布在断面上的点（图2）。

图1 鱼类调查采样点设置示意图图2 底栖动物、浮游生物、着生藻类调查采样点设置示意图根据确定的调查范围，在图上预先布设采样河段与采样点，并按照以下原则进行现场踏查并确定采样点：①七大重点河流干流及一级支流上布设采样点时，相邻采样点间距不得大于100km，二级以上支流相邻采样点间距不得大于50km；鱼类、底栖动物、浮游生物和着生藻类采样点位置应尽量一致；②底栖动物、浮游生物和着生藻类每个断面上的采样点均应覆盖河道和河流两岸，每个采样点采集3次以上重复样品；③应充分考虑采样点的代表性，涵盖水生生物代表性生境类型，如急流、浅滩、深潭、河口和支流河口以及河漫滩等；同一采样点或河段的不同生境类型必须采样；④重要经济鱼类或珍稀种类的索饵、洄游及产卵场等重要栖息地必须布设样点或河段采样；⑤发现水体污染、温排水、岸线固化、挖沙等破坏水生生物栖息地活动发生地点，应当记录点位，并尽量布设样点或河段采样；⑥因地形、环境等因素影响，在地图上定为采样河段或采样点但不适宜布设的，可不予布设，但应记录地理坐标，并采集图像信息上传。

重点河流水生生物多样性调查与评估技术要求中国环境科学研究院生物多样性研究中心2017.7一、总则（一）调查目标在长江、珠江、黄河、海河、辽河、淮河、松花江等七大重点河流干支流及附属水体开展水生生物多样性调查与评估，查明水生生物种类、分布、数量，评估重点河流水生生物多样性现状及受威胁情况，为全面开展生物多样性调查与评估提供经验，为水生生物多样性保护管理和决策制定提供科学依据。

（二）调查对象淡水鱼类、大型底栖动物（包括多毛类、寡毛类、水生昆虫、软体类、甲壳类等）、浮游生物（包括浮游动物和浮游藻类）。

（三）调查周期每个重点河流调查与评估周期为2年。

二、调查要求（一）调查准备根据调查目的、任务以及调查对象，确立调查工作所涉及的区域或范围，收集、分析与调查任务有关的文献和相关资料，初步确定调查范围内的重点物种名单。

结合调查地区的实际情况，组织调查队伍，开展必要的人员培训，准备野外作业需要的工具，包括样品采集用具、标本保存处理用具、标本防腐剂、照相设备、信息记录用具、工具书等。

在开展现场踏查和野外采样前，必须进行野外安全培训。

（二）技术要求1、调查采样频次鱼类、水生哺乳类按照丰水、枯水及平水期进行采样或调查，至少保证春季和秋季两次调查。

底栖动物、浮游生物及着生藻类等类群每季度开展一次采样调查。

各类群在经费允许和采样方便的情况下可增加调查采样频次。

2、调查采样点设置鱼类采样点为1-5km长的河段（图1），底栖动物、浮游生物和着生藻类采样点为分布在断面上的点（图2）。

图1 鱼类调查采样点设置示意图图2 底栖动物、浮游生物、着生藻类调查采样点设置示意图根据确定的调查范围，在图上预先布设采样河段与采样点，并按照以下原则进行现场踏查并确定采样点：①七大重点河流干流及一级支流上布设采样点时，相邻采样点间距不得大于100km，二级以上支流相邻采样点间距不得大于50km；鱼类、底栖动物、浮游生物和着生藻类采样点位置应尽量一致；②底栖动物、浮游生物和着生藻类每个断面上的采样点均应覆盖河道和河流两岸，每个采样点采集3次以上重复样品；③应充分考虑采样点的代表性，涵盖水生生物代表性生境类型，如急流、浅滩、深潭、河口和支流河口以及河漫滩等；同一采样点或河段的不同生境类型必须采样；④重要经济鱼类或珍稀种类的索饵、洄游及产卵场等重要栖息地必须布设样点或河段采样；⑤发现水体污染、温排水、岸线固化、挖沙等破坏水生生物栖息地活动发生地点，应当记录点位，并尽量布设样点或河段采样；⑥因地形、环境等因素影响，在地图上定为采样河段或采样点但不适宜布设的，可不予布设，但应记录地理坐标，并采集图像信息上传。