Research progress of water ecological health assessment at home and abroad
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摘要:
我国《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，在“十四五”期间开展流域、河湖的水生态健康评价方法研究，支撑我国由水质向水生态目标管理转变，同时也为我国水生态环境管理提供依据。通过梳理国外水生态健康评价体系的发展历程，着重介绍了预测模型法、生物完整性指数法等几种典型的评价体系和方法，并通过应用案例分析了评价体系的局限性；同时梳理了我国已经颁布的水生态健康相关的标准及规范，分析了我国本土流域的水生态健康评价方法及其优缺点；最后对我国水生态健康评价体系、管理准则和政策体系提出建议，以期为我国水生态健康评价的研究发展及实践应用提供借鉴和参考。
Abstract:China's Action Plan for Water Pollution Prevention and Control proposed to implement water ecological protection and water resource management in rivers and lakes. During the 14th Five-year Plan period, research on water ecological health evaluation methods of river basins, rivers and lakes should be carried out to support the transformation from water quality management to water ecological target in China, and provide basis for China's water ecological environment management needs. By combing the development process of water ecological health evaluation system abroad, several typical evaluation systems and methods such as prediction model method and biological integrity index method were mainly introduced and the limitations of the evaluation system through application cases were analyzed. The standards and norms related to water ecological health issued in China were combed, and the advantages and disadvantages of water ecological health evaluation methods in local watersheds in China were analyzed. Finally, some suggestions on China's water ecological health evaluation system, management criteria and policy system were put forward in order to provide reference for the research, development and practical application of water ecological health evaluation in China.
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Key words:
- water ecological health /
- assessment system /
- biological integrity /
- standards and norms
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表 1 国外水生态健康监测与评价体系
Table 1. Monitoring and evaluation methods of water ecological health abroad
国家/地区 时间 评价体系 特点 案例应用 局限性 英国 1977年 河流无脊椎动物预测及分类系统[5] 预测模型、评价指标较为完善，能较精确地预测某地理论上应该存在的生物量 应用于英国河流生境调查、欧盟水生态评价项目等 采用单一物种进行河流健康评价，可能导致观测点生物组成的实际值不准确 20世纪90年代 河流保护评价系统[5-6] 强调生物及栖息地的属性及二者的关系；对自然保护价值进行评价，为综合评价法 对瑞士河流、湖泊进行评价 需要大范围收集资料，对“自然性”标准存在争议 20世纪90年代 河流栖息地调查[7] 将物理栖息地和生物组成联系在一起，建立联系物理结构和栖息地质量的预测模型 对英国3 000多条河流取样调查，收集资料用于预测模型 功能性栖息地与生物联系尚未明确；定性及定量指标混杂，统计检验较为困难 美国 20世纪80年代 快速生物评价规程[9] 基于生物完整性指数的评价方案，样品采集及分析较为规范，评价快速 针对不同类型河流开发了新方案，应用于溪流生物评价中 由于流域结构和功能的差异，大小流域评价存在差异，评价精确度不够高 20世纪90年代 国家监测与评价项目[10] 评价方案精细，对河段调查的参数较全面，评价结果具有客观性，精度较高 应用于小型河流方案和大型河流方案中 由于方案精细，调查参数全面，花费较多，且对界定河段河宽有一定要求 欧盟 2000年 水框架指令[11] 用严格的方式处理理化评价和生物评价的关系，是以流域综合管理为核心的多要素综合评价方法 应用在欧洲水生态评价中，为各国的标准体系、监测计划、监测周期和频次提供参考 调查点、监测点选择较为复杂，对水环境的监测频率、时间、季节有严格的要求 2000年 欧盟AQEM项目评价体系[12-14] 拥有更为通用的欧洲河流监测工具，形成了针对欧洲河流类型的多参数评价方法 用于欧盟各国评价系统中，生成模块化的特定河流类型评价系统 仅适用于大型底栖动物，生物数据单一，存在环境响应问题 澳大利亚 20世纪90年代 澳大利亚河流评价计划[15] 能预测河流理论上应该存在的生物量，结果易于被管理者理解，开发的特定模型预测准确性提高 应用于爪哇岛区域模型构建，评价维多利亚境内河流 根据大型底栖动物来评价流域，生物单一，仅适用于特定的空间区域，适用性不强 1998年 流域健康诊断指标[6,15] 能较为准确地分析流域总体质量或功能水平和环境质量变化趋势 评价澳大利亚新南威尔市1个农场及流域 需要根据地方的环境条件，及时确定指标的临界值 1999年 溪流状况指数[15] 能够对河流进行长期评价，将河流状态的主要表征因子融合在一起，指标体系包括河流水文学、形态特征、河岸带状况、水质及水生生物 评估维多利亚乡村溪流 要求参照流域为原始状态，只适用于特定地区，且个别指标难以评估，缺乏对单个指标相应变化的反映 韩国 2003年 国家水生态监测计划[16] 强调对参考地点的调查，特别是恢复受干扰的河流。内容包括生物评估、栖息地质量评估、物理化学水质参数和简单的水力参数调查 对韩国所有长度超过10 km的3 893条河流、溪流进行调查研究 研究人员之间存在取样方法和识别生物组合能力方面的差异 
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表 2 美国颁布的水生态评价标准规范
Table 2. Standards and specifications for water ecological assessment issued by the US
年份 评价标准及规范 主要内容 1989 《溪流和河流快速评估方案——大型底栖动物和鱼类》[29] 针对溪流和浅河水系，调查本土生物并提出了以大型底栖动物和鱼类作为河流评价方案中的指示生物 1995 《河流地貌指数方法》[30] 侧重于河流生态系统功能的评估，将河流湿地的功能分为动物栖息地、植物栖息地、生物地理化学、水文特征4类，并建立相应的方程计算功能指数 1999 《溪流和浅河快速评估方案——着生藻类、大型
底栖动物和鱼类(第二版)》[31]在第一版的基础上，提出了着生藻类调查方案；完善大型底栖生物的评级方法；提出增加方法准确度和灵敏度等质控措施的内容 2000 《栖息地适宜性指数》[31] 提供150种栖息地适宜性指数标准报告，建立的模型方法认为各项变量指数（包括水温、植被覆盖度、基质类型、深度等）与栖息地质量之间具有正相关性 2006 《深水型（不可涉水）河流生物评价系统》[32] 提出了1种综合的采样方案，避免对成分一致的调查点进行过多采样，在不同栖息地组成的地点进行生物评价也较为适用 2006 《大型溪流河流生物评估的内容和方法》[33] 将藻类、大型底栖生物和鱼类分为3个类群，并提出生境评估和物理参数的调查方案，指标包含河流尺度、河道坡度、河道底泥大小和类型、河流环境复杂性和生境覆盖率、河岸植被面积大小及类型、人类更改和河道与河岸的相互作用 2018 《国家河流和溪流评估现场操作手册（不可涉水）》[34-35] 提出了野外河流现场数据测量和采样方法，明确了数据采集需要包含的指标：现场测定指标（包括pH、溶解氧、水温及电导率等）；水体理化指标（基本的阴阳离子、二氧化硅及碱度等）；叶绿素a、藻类毒素、大型底栖动物、鱼类、固着生物、物理栖境及粪便指标（肠球菌）等
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表 3 国内发布的水生态健康评价的标准规范
Table 3. Standards and specifications for water ecological health assessment issued by China
年份 发布/编制部门 评价文件 主要内容 2020 水利部 SL/T 793—2020
《河湖健康评估技术导则》[3]包括河湖健康评估原则与工作流程，河湖健康评估的指标、分级标准与评估方法，河湖健康调查监测、赋分评估与报告编制等，适用于河流（不包括入海河口）、湖泊及水库的健康评估 2017 辽宁省质量技术监督局 DB21/T 2724—2017
《辽宁省河湖（库）健康评价导则》[64]包括评价的术语与定义、评价指标体系、河流健康评价内容、湖库健康评价内容和评价方法，提出从水文水资源、物理结构、水质、水生物、社会属性等方面评价河湖（库）健康状况 2017 山东省质量技术监督局 DB37/T 3081—2017
《山东省生态河道评价标准》[65]从水文水资源、生物状况、环境状况、社会服务功能和管理状况5个方面确定16项评价指标，明确了具体评价方法 2019 江苏省市场监督管理局 DB32/T 3674—2019
《生态河湖状况评价规范》[66]提出了生态河湖评价指标体系、河湖评价指标的计算方法、评分对照和评价要求，其中包括水安全、水生物、水生境、水空间及公众满意度五大类指标 2021 江西省市场监管部 DB36/T 1404—2021
《河湖（水库）健康评价导则》 [67]立足江西实际，对河湖健康评估指标体系、评价单元进行划分，规定了评价指标及赋分标准和评价方法等 2020 北京市市场监督管理局 DB11/T 1721—2020
《水生生物调查技术规范》[68]规范了水生态系统中浮游植物、浮游动物、底栖动物、大型水生植物、湿地鸟类、鱼类、两栖类、爬行类等10类生物指标的监测与调查过程，为开展水生态健康评价数据的获取提供了方法指南 DB11/T 1722—2020
《水生态健康评价技术规范》[69]将生境指标、理化指标和生物指标等生态系统要素有机结合，并结合本市水生态保护和水资源开发利用具体情况，构建了山区河流、平原河流、湖泊、水库4类水体的评价指标体系 2021 天津市市场监督管理委员会 DB12/T 1058—2021
《河湖健康评估技术导则》[70]规定了河湖健康评估的原则、工作流程、评估指标体系、健康等级、评估区域划分、调查监测方法、评估和赋分标准等 2021 苏州市市场监督管理局 DB3205/T 1016—2021
《河湖健康评价规范》[71]提出基于压力—状态—响应的河湖健康评价指标体系，包括生态健康、服务功能、干扰程度、管理水平4类指标，其中河流21项指标，湖泊22项指标
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