长江流域水生生物监测现状与展望
人பைடு நூலகம்
民
长
江
Ｖ０１．４２．Ｎｏ．２ Ｊａｎ．，２０１１
Ｙａｎｇｔｚｅ
Ｒｉｖｅｒ
文章编号：１００１—４１７９（２０１１）０２—００７９—０４
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
（长江流域水资源保护局长江流域水环境监测中心，湖北武汉４３００１０）
２水生生物监测方法
１．１
利用水生生物来监测水环境质量状况的方法较 多，如指示生物法、群落结构法、生物毒性实验、残毒测 定法、细菌学检验法、发光细菌毒性检测法等。 （１）指示生物法。指示生物是指在一定的水环境 中生活，当水环境质量发生变化时便敏感地呈现出受 害症状甚至消亡的生物。观察和测定指示生物个体和
作者简介：陈水松，男，工程师，主要从事水环境生态监测工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｅｗｅｈｅｎｌ２３＠１２６．ｔｏｍ
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染的一种重要手段，生物监测技术得到迅猛发展。
１
映出多种污染物在自然条件下对生物的综合影响，从 而可以更加客观、全面地评价水环境。
水生生物监测的概念及特点 概念
生物监测是基于生物学原理，利用指示生物对环
近２０ ａ来，有关部门结合部分常规水质监测和环
境影响评价的现状监测，在三峡库区、丹江口水库等水
域实施与水质监测同步的生物监测和鱼类调查，利用
生物群落结构、生物多样性指数和水质指示生物的特 性，总结出适合长江流域的生物监测方法，评价水质污 染程度；此外，还积极与美国、加拿大、意大利等欧美发 达国家的科研院所开展交流与合作，借鉴国外成熟的 生物监测评价体系，研究适应长江流域的生物监测方
果¨１，探讨了该区域藻类的生态种群、密度、形状与环 境质量的关系，实现了对该地区的监测目的。隋战鹰 根据浮游藻类种群特征评价了珠江水域广州段水
质‘８１。
（３）生物毒性实验。水生生物毒性实验材料包括 鱼类、藻类等，其中以鱼类的实验应用较广泛。鱼类对 水环境的变化反应十分灵敏，当水体污染物达到一定 浓度或强度时，就会引起一系列中毒反应。鱼类毒性 实验主要目的是寻找某种毒物或工业废水对鱼类的半 致死浓度或安全浓度，为制定水质标准和废水排放标 准提供科学依据，同时评价水体的污染程度，监测水处 理效果和水质达标情况等。 （４）残毒测定法。生物从环境中吸收各种污染物 质，经过体内迁移、转化和再分配，以残毒形式蓄积在 生物体内。生物体内的残毒含量往往比周围环境中的 相应含量高好多倍。测定生物体内的残毒含量，可判 断水体受污染状况。 （５）细菌学检验法。细菌能在各种不同自然环境 中生长。地表水、地下水，甚至雨水和雪水都含有多种 细菌。当水体受到人畜粪便、生活污水或某些工农业
法。
２００３年，长江流域水环境监测中心首次在三峡库 区香溪河、大宁河等支流库湾发现“水华”现象，并以 此为基础，相继开展了三峡库区支流富营养化状况普 查、三峡水库蓄水前库区浮游植物状况研究等一系列 生物监测与研究工作，在提供科学决策和三峡水环境 保护方面发挥了至关重要的作用。 ２００７年，由长江流域水资源保护局和意大利都灵 大学公共健康与微生物学系、英国可持续发展协会共 同执行的“武汉水环境综合生物监测项目”在武汉启 动。在这次实验过程中，选用了国外运用较多的可延 展生物指标评价体系，对大型蚤、水芹、大肠菌群、肠球 菌等生物进行测试，来判断长江、汉江武汉段的水环境 质量。但在实验中发现，由于欧洲水系和中国水系底
及浮游生物种群、个体数量和形态学的改变来反映水
体污染程度，利用活体生物的急性毒性实验来检测污 染物浓度，利用活体生物的慢性毒性实验来反映致畸、 致癌、致突变物质的毒性效应等。而应用传统的理化 监测方法，则须对水体的所有化学元素逐一检测，对于 监测污染源复杂的水体，尤为不适用。因此，在环境质 量监测上，生物监测是一个理想的监测技术。相对于 理化监测，生物监测还具有以下特点： （１）可以反映长期的污染效应。理化监测只能代 表取样期间的污染情况，而在一定区域内生活的生物， 却可以将长期的污染效应反映出来。 （２）效果更加直观可靠。某些监测生物对一些污 染物非常敏感，它们能够对精密仪器都无法检测的微 量污染物产生反应，并表现出相应的受损伤现象。 （３）富集污染物，起到“生物放大”作用。生物处 于生态系统中，通过食物链可以把环境中微量有毒物 质予以富集，当到达该食物链末梢时，可将污染物浓度 放大到数万倍。 （４）监测功能更加多样化。与理化监测相比，生 物监测更具多功能性，因为一种生物可以对多种污染 物产生反应而表现出不同症状Ｈ Ｊ。 （５）便于综合评价。理化监测只能检测特定条件 下水环境中污染的类别和含量等，而生物监测可以反
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 中图法分类号：ｘ５２ 文献标志码：Ａ
Ｂｉｏｌｏ－
方法研究中，明确提出该水域可指示水质的１０种底栖 动物∞１，尝试了用指示生物结合《地表水环境质量标 准》的５个水质类别判定各水域的水环境质量，同时 选用５０种藻类，根据藻类出现的种类及密度和相应的 水质类别，找出相关关系，推断水域的水质。 （２）群落结构法。群落结构指存在于自然界一定 范围（或地域）内互相依存的一定种类的动物、植物和 微生物的组成。根据水生生物的种类和数量等群落特 征可以判断水体的污染情况，科学工作者在这方面积 累了大量的资料。马正学等依据藻类群落的生态特 征旧１，利用生态学的多种方法和藻类的各项指标对黄 河兰州段的水质进行了分析和评价；王旭和朱根海等
万方数据
第２期
陈水松，等：长江流域水生生物监测现状与展望
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废水污染时，细菌大量增加。因此水体的细菌学检验， 特别是肠道细菌检验，在卫生学上具有重要意义。
（６）发光细菌毒性检测法。发光细菌实验是环境
层环境不同，欧洲水系底层以淤泥为主，而汉江和长江 水底以沙石为主，生物生存条件比淤泥要差很多，存活 的数量和种类也自然有很大的差异，所以用国外的评 价体系无法准确判定长江和汉江水质的好坏。然而， 通过合作，有利于全面了解国外生物监测的思路和方 法，为进一步深入研究提供了科学的框架和模式。 在２００８年汶川特大地震、２０１０年玉树大地震及 江西特大洪水等突发性事件应急监测中旧叫０｜，生物综 合毒性测试发挥了重要的作用。该项技术对由于事故
或蓄意破坏造成的污染，在５—３０ ｍｉｎ内，通过对发光
样品毒性检测的生物测试技术，并已被列入德国国家 标准（ＤＮ３８４１２）和国际标准（ＩＳ０１ １３４８）。毒性是一 项综合的生物学参数，它可衡量样品对活体生物所产 生的影响，不能以化学分析方法进行测定，而其他生物 测试方法，如鱼类实验、浮游动物实验、藻类实验等则 较为复杂，且必须使用高等生物进行实验，从而引起众 多的争议。发光细菌测试使用了具有发光特性的天然 微生物，而毒性物质则将抑制发光，且毒性越强，光抑 制越明显，发光细菌本身没有危害性，这一方法经研究 被证实具有快速、简便的特点，同时有很好的灵敏度和 可靠性。
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。
而只能作为一种先导性的监测方法¨“。
长江流域水生生物监测应用的典型案例
２０世纪８０年代，长江流域就开展了水生生物监
测及相关的研究工作，较为系统地进行了底栖动物监 测浮游动、植物监测等方法研究，在实施生物监测的同 时，与常规的化学方法监测同步进行。对长江流域的 采样方法、样品保存、样品的定性、定量分析以及所采 用的不同水质评定方法都进行了研究比较，形成了一 套适合长江流域的生物监测方法和水质评价方法。
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。１９０２年， Ｋｏｌｋｗｉｔｚ和Ｍａｒｓｓｏｎ就对水中的微生物进行了分类，并 首次提出指示河流有机污染的污水生物体系，即不同 的“指示生物”对应不同污染带，其中就包括了浮游藻 类，使生物监测实现模型化。之后，有关这方面的研究 国内外均有报道旧ｏ。２０世纪３０年代，污染所带来的 环境问题日益凸显出来，同时人类对于水环境质量的 要求也在提高。到６０年代，由于工、农业生产的迅速 发展使得水环境污染更加严重，并发生了多起的重大 水污染事件，迫使人们更加注重研究水污染的生物监 测技术。到８０年代，荷兰水资源管理和废水处理机构 将水生生物监测技术作为化学试验分析技术的辅助手 段，应用于对莱茵河（Ｒｈｉｎｅ）及马士河（Ｍｅｕｓｅ）突发 性水污染事故监测、预警及流域综合治理效果评价，获 得了显著效果。此后几十年间，水生生物监测技术越 来越受到国内外环保工作者的重视，成为评价化学污
根据南麂列岛附近潮间带的底栖藻类生态监测结
ｇｙ）研究中的一个分支，也是水环境监测技术的重要组 成部分，主要研究水生生物在受环境胁迫下的变化及 其与水环境之间相互作用机理。
１．２
特点
应用水生生物监测方法，可以检测出生态系统发
生的微弱变化或已经产生影响而暂时没有显示出不良 效应的信息。通过测定水体中生物体的综合反应，可 以判断水生态系统受影响的程度。比如利用底栖动物
种群的变化，可以比较准确地判断出环境质量状况。 珠江流域水环境监测中心在珠江三角洲水质生物监测
长江生态环境问题及其治理保护
总结词：水域污染严重，需采取有效治理和生 态修复措施
长江下游水域面临的主要问题是工业污染和生活 污水排放。
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THANKS
提高公众参与度
加强宣传教育，提高沿江居民和企业 对长江生态环境保护的意识和参与度。
05
案例分析
长江上游水电站建设对生态环境的影响及治理措施
01
总结词：水电站建设对生态环境造成影响，需采取综合治理措施
02
详细描述
03
水电站建设对河流生态系统造成影响，如影响鱼类洄游、改变水文情 势等。
04
治理措施包括优化水电站调度、建设过鱼设施、加强生态监测等，以 减轻对生态环境的负面影响。
生活污水对长江的污染。
农业面源污染治理
03
推广生态农业和绿色种植技术，减少化肥和农药使用量，有效
降低农业面源污染。
生态修复成效
退耕还林还草
实施大规模的退耕还林还 草工程，增加长江流域植 被覆盖率，提高水土保持 能力。
水生态系统修复
采取鱼类增殖放流、水生 植被恢复等措施，修复水 生态系统，保护生物多样 性。
加强跨区域合作
建立跨地区、跨部门的协调机制，加强政策协调 和信息共享，共同推进长江生态环境治理。
政策建议与展望
完善法律法规
制定和完善长江生态环境保护相关法律 法规，明确各级政府和企业的责任和义
务。
加强科研支持
加大对长江生态环境保护科研的支持 力度，推动科技创新和成果转化。
加大投入力度
增加对长江生态环境治理的投入，鼓 励社会资本参与，形成多元化的投入 机制。
加强执法力度
加大对违法行为的执法力度，对破坏 生态环境的行为进行严厉打击，确保 法律法规的有效执行。
长江水生动物的濒危程度及保护措施的探讨
长江水生动物的濒危程度及保护措施的探讨长江是我国的黄金水道和经济发展的重心，具有丰富的生物多样性，也是我国国民经济发展、自然资源利用与生物多样性保护之间矛盾最为尖锐的地区之一。
但是，近一个世纪以来，长江生态环境遭到了严重的破坏，生物多样性的生态系统功能显著减弱甚至丧失，许多湖泊萎缩消亡，旱涝灾害频繁，制约了长江流域乃至整个中国经济的发展，因此，长江问题成为我们关注的重点。
选择对长江水生动物的濒危程度及保护措施进行探讨具有重大的科学意义和现实意义。
一、长江水生动物的现状长江流域内纵横交错的河流和星罗棋布的湖泊孕育了极为丰富的水生野生动植物资源。
据统计，长江流域共有淡水鱼类378种，其中我国特有鱼类162种，包括长江特有鱼类142种，国家一、二级重点保护水生野生动物14种，其中白鳍豚、中华鲟、白鲟、达氏鲟和胭脂鱼等是我国的特有种类，也是长江流域水生生物的典型代表。
“天上飞的鸟，地上跑的动物，数量减少大家都可以看见，只有鱼类的衰退，没有引起人们的足够重视。
”中科院武汉水生所专家、中科院院士曹文宣从事长江淡水鱼类研究近半个世纪。
“如果按照现有速度继续衰退，40年之内，长江淡水鱼类有可能灭种！”长江水利委员会最新完成的《维护健康长江，促进人水和谐研究报告》指出，长江流域的378种鱼类，已有20多种鱼类被列入中国濒危动物红皮书。
长江濒危水生动物中，最具有代表性的就是“长江大熊猫”--白鳍豚，作为长江鲸类里面的旗舰种，它的兴衰，从一个侧面反映了长江流域的环保现状，也反映了长江水生生物保护的现状。
白鳍豚已经在长江中生存了2500万年，主要生活在长江中下游及与其连通的洞庭湖、鄱阳湖、钱塘江等水域中，通常成对或10余头在一起，喜在水深流急处活动。
现有数量稀少，1980年代初有400多头，1986年减至300来头，1990年调查时有200来头，至1994年为100余头，到2005年不足50头，目前已处于功能性面灭绝。
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)
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。
长江流域水污染、水环境现状及防治战略
⼀、长江流域⽔资源及⽔环境的主要问题 长江流域⽔资源与⽔环境的主要问题是⽔污染、泥沙淤积、洪涝灾害和未能理想地发挥⽔环境的多功能，特别是⽣态功能的作⽤。
20世纪80年代初期，长江流域每年的污⽔排放量为127亿m3，90年代初约为142亿m3，10年期增了15亿m3，总量占全国排污量的40%.保护长江的⽔资源不仅是流域⼈民⽣活和经济发展的需要，也是跨流域调⽔的需要，决不能把污⽔调往北⽅。
所以保护长江⽔资源是⼀个关系长江经济带和全国经济发展的战略问题。
21世纪⼈类⾯临最主要的挑战之⼀，是如何去满⾜庞⼤⼈⼝必需的粮⾷、饮⽔、卫⽣和健康等⽅⾯的⽤⽔要求。
（⼀）⽔质概况 从总体来说，长江⽔质是⽐较好的，但是⼲流城市若⼲江段、⽀流和湖泊污染已很严重，以有机物污染为主，主要污染指标为氨氮、⾼锰酸盐指数和挥发酚。
1995年全流域⽔质符合Ⅰ、Ⅱ类标准的为45%，符合Ⅲ类标准的为31%，属于Ⅳ、Ⅴ类标准的已污染的为24%.从污染⼴度看，着推沱江和太湖⽔系；从污染深度看，当数下游⽀流和太湖⽔系。
有机污染的总趋势是下游重于中游、中游重于上游；湖泊⽔域重于江河⽔域。
三⼤湖泊有机污染程度依次为太湖、洞庭湖、鄱阳湖，⽽太湖、巢湖、滇池被国家列为三个污染最严重的淡⽔湖泊，并限期整治。
地下⽔污染以城市较为普遍，20世纪80年代监测，中度污染城市有南京、上海、武汉、长沙、成都、常州、镇江等，轻度污染的城市有苏州、杭州，且呈发展和加剧趋势。
（⼆）⽔污染的特点 1、⼲流的污染 长江⼲流的污染不是发⽣在整个断⾯，⽽是城市江段的岸边污染带。
⽬前长江⼲流的污染带，发⽣在攀枝花以下的3600km，主要⼜是⼯业集中的城市江段，⾃上⽽下依次是攀枝花、宜宾、泸州、重庆、涪陵、万县、宜昌、沙市、岳阳、武汉、鄂州、黄⽯、九江、安庆、铜陵、芜湖、马鞍⼭、南京、镇江、南通、上海等21个城市。
长江⼲流城市江段的岸边污染带总长约560km，据1992 ～1993年调查评价总河长790km，平⽔期污染带总长452km，占评价河长的57%.以污染带长度排序依次为南京123km，武汉77km， 上海52km，岳阳30km，重庆27.4km，镇江21km.枯⽔期污染带总长498km，占评价河长63%， 其中武汉114km，南京80km，上海61km，岳阳27km，重庆26km，镇江23km，宜昌20km，以两个⽔期中污染带较长的统计，全江污染长560km，其中北岸241km，南岸319km.污染带宽度：上游江段为20m～30m，中游江段50m～100m，下游江段100m或更宽。
长江流域水质和生态状况现状及其预测和治理研究
长江流域水质和生态状况现状及其预测和治理研究长江是中国最大的河流、世界第三长的河流，它从青藏高原发源，流经11个省份，形成了丰富的自然景观和人文景观。
然而，长江流域的水质和生态状况却面临着严重的挑战。
本文将从现状、预测和治理研究三个方面来探讨这一问题。
一、现状长江流域是中国最重要的经济区之一，拥有着人口众多、工业发达、农业丰富的特点。
然而，这些优势也给流域的水质和生态带来了重大的威胁。
长期以来，无序的经济发展和无节制的水资源利用导致了水污染和水环境恶化，使得长江流域的生物多样性、全球变化等生态环境问题逐渐凸显。
根据相关数据统计，2019年，长江流域水质优良的河道仅占总河长的27.5%，劣V类河长占比高达39.8%，水质严重污染的高锰酸盐含量超标河长占比37.2%。
二、预测长江流域是中国最重要的水资源和生态补偿区之一，水环境问题牵涉到经济、社会、生态、文化等多个方面。
因此，预测是保护长江流域环境、实现可持续水资源发展的重要途径。
预测主要包括两方面，一是定位预测，即对某个特定流域进行预测，着重探讨该流域发展水质、生态等情况。
二是整体预测，主要是对整个长江流域的水质、生态状况进行预测。
目前，预测方法主要包括排序法、模型法、评估法等多种方法，这些方法将大大提高水环境预测的准确性和科学性。
三、治理研究因为水资源、环境等方面问题在长江流域的之前的逐渐放大，所以治理研究也格外重要。
治理主要从源头处解决问题。
一是加强水污染物的减排控制，调整优化产业结构、提高技术水平，推广清洁生产，实施污水处理和资源化综合利用;二是强化流域水环境保护，加强生态保护和恢复，推动制度创新，保障水资源安全;三是建立完善的水资源管理体系，提高长江流域整治治理的标准和水平;四是加强水文监测和信息共享，实现全流域水污染物的排放控制。
总之，治理长江流域的环境问题，涉及到多个领域的合作，需要政府部门、社会组织、企业和公众共同参与。
只有全面、系统、协作、创新地治理，才能实现长江流域生态环境健康持续发展。
长江水源调查报告长江水质的评价和预测
变化趋势总结
通过分析数据，发现长江水质整体稳定，但部分区域如江苏、安徽等省份的河流 存在水质变差的风险，需要加强管理和保护。
04
预测分析
水质预测模型和方法
基于水文和水质…
利用长江流域内的水文和水质监 测数据进行多元线性回归，建立 模型来预测未来水质变化。
水质评价标准和方法
水质评价标准
根据国家《地表水环境质量标准》和《生活饮用水卫生标准 》等相关法规和规定，将长江水质分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 类，其中Ⅰ类为最优，Ⅴ类为最差。
水质评价方法
采用单因子评价和综合评价相结合的方法，其中单因子评价 主要考虑各水质指标是否达标，综合评价则考虑各水质指标 之间的相互影响。
长江全长6,300多公里，是中国第一长河，也是亚洲最长的河 流
长江发源于青藏高原唐古拉山脉各拉丹冬峰西南侧的沱沱河 ，干流流经青海、*、四川、云南、重庆、湖北、湖南、江西 、安徽、江苏、上海等11个省（自治区、直辖市）
主要水源区域和污染源
主要水源区域
长江上游及沿江地区，包括沱沱河、通天河、金沙江、川江、汉江、赣江等 河流
基于主成分分析…
利用主成分分析方法，将复杂的 水质影响因素简化为几个主成分 ，建立模型来预测未来水质变化 。
基于人工神经网…
利用人工神经网络算法，将水质 影响因素和未来水质变化之间的 关系进行学习，建立模型来预测 未来水质变化。
水质预测结果和分析
01
根据建立的多元线性回归模型，预测未来十年内长江流域的水质变化趋势，预 测结果包括未来十年内各断面的高锰酸盐指数、氨氮、总磷等指标的变化趋势 和变化范围。
通过对长江水源进行调查，可以了解长江水资源的数量和质量状况，为合理利用和保护水 资源提供基础数据。
健康长江与水生态监测及评价
河流生态系统监测与适应件管理篇
健康长江与水生态监测及评价
乔晔常剑波
水利部中国科学院水工程生态研究所４３００７９
摘要：从河流生态系统结构完整性的角度，探讨了开展河流健康评价所需要的生物监测内 容与要素。分析了长江流域水生态监测的实际情况，提出流域层面协调机制，建立流域性水生态 监测平台，开展长期水生态监测的建议，同时提出在下一阶段，应该以河流功能过程带划分为基 础，因地制宜的制定不同水域的水生态评价综合体系。 关键词：长江流域河流健康生物监测
５９９
第三届长江论坛文集
河流生态系统监测与适ຫໍສະໝຸດ 性管理篇１．２河流健康评价的理论体系
考察河流健康，必须从河流生态系统的结构和功能入手；从系统的角度考察河流生态系统完 整性。从河流的自然属性出发，维持河流生态系统完整性是实现河流健康的基石。河流健康作为 河流可持续利用的前提与基础，与河流生态系统完整性紧密联系。从生态系统层次出发，一个健 康的生态系统应该是稳定和可持续的，即生态系统随着时间的进程有活力并且能维持其组织及自 主性，在外界胁迫下容易恢复。 河流生态系统的完整性包括结构完整性与功能完整性两个部分。其中，生态系统结构完整性 是功能完整性的前提与保障。因此，进行河流健康评价，首先应从河流生态系统的结构完整性入 手，着重考察河流生态系统的各个组成成分，即河流的生境组成与生物组成。其中，生境组成是 生物群落赖以生存的环境基础，包括水质、水量、基质等内容；生物组成是实现河流生态系统能 量流动与物质循环的重要途径，是河流自然功能与社会服务功能的重要补充。 河流健康评价应该包括流域、河流廊道、典型河段等不同层次。河流生态系统健康状况受多 种因素制约。其中，流域作为河流生态系统的外源影响因素，其气候、地质特征和土地利用状况等 决定着流域内河流的径流、河道、基质类型等物理及水化学特征。从任何角度都可认为流域决定 河流，有什么样的流域就有什么样的河流，反之亦然。所以要维持一个健康的河流生态系统，首先就 应该创建一个健康的流域环境，而健康的河流生态系统又能够促进流域生态的健康发展。把河流 仅视为流域的一个基本单元，高度重视其与流域内陆地生态系统间的相互关系，从流域层次开展流 域生态学的相关研究，是河流健康评价的一个重要方面。 河流廊道是实现河流自然功能实现的保障。然而，社会经济的要求常常将河流廊道中的某一 河段或湖泊等河流廊道的组分作为开发利用的对象，而忽视了局部河段或组分在整个河流廊道中 的作用。因此，流域管理机构必须注重河流廊道的整体性，从全局的角度统筹规划，对局部河段 的水质、水量、结构等方面内容做出开发利用的限制，保障局部河段在河流整体中的功能发挥。
长江水质的评价与预测及建议
湖北宜 湖南岳 江西九 安徽安 江苏南 四川乐 四川宜 昌南津 阳城陵 江河西 庆皖河 京 关 矶 0.89 -0.14 水厂 -0.71 口 -0.26 山 -0.43 林 山岷江 宾凉姜 大桥 1.14 沟 -0.29
-1.05
0.05
四川泸 湖北丹 湖南长 湖南岳 湖北武 江西南 江西九 江苏扬 州沱江 江口胡 沙 二桥 1.6 家岭 -0.15 港 1.15 新 阳岳阳 汉 楼 -0.65 表 1.2.6.5 此表给出了 2003 年 6 月 17 个地区的污染程度的综合评价，综合得分越高污染程度 越严重。表中显示四川乐山岷江大桥，四川泸州沱江二桥，湖南长沙新港的综合污染指 数较高，且干流污染程度要小于支流的污染程度。 分别取 17 个地区在 28 个月里综合得分作为该地区两年来的污染指数。各地区两年 来的污染情况如图 1.2.6.6 所示： 关 -0.5 宗 昌 槎 0.47 滁 江蛤蟆 州三江 石 -0.45 营 -0.68
1.2.4 在以确定的全部 p 个主成分中合理选择 r 个来实现最终的评价分析 一般用方差贡献率 r 的确定以累计贡献率
i
k 1
p
(i 1, 2, , p)
k
k 1 k 1 p
i
来ห้องสมุดไป่ตู้释主成分 F i 所反应的信息的大小 达到足够大（一般大于 85%）为原
k
(i 1,2,, p)
四、问题分析
水质是由多个指标进行测量评估的，对于多样本多指标的量进行综合评价。我们可
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以利用 Topsis、模糊综合评价、主成分分析等方法，由于使用 Topsis 法要确定各个指 标的权重，权重的确定可以使用专家评定法，主层次分析法等，这些评定方法都具有一 定的主观性，不能确定评定结果是客观有效的，因此我们不予使用。由于模糊综合评价 法不能对水质作出定量的分析，所以我们采用主成分分析分对长江水进行综合评价。 主成分分析是一种将多因子纳入同一系统进行定量化研究、理论成熟的多元统计分 析方法。通过分析变量之间的相关性，使得所反映信息重叠的变量被某一主成分替代， 减少了变量数目，从而降低了系统评价的复杂性，再以方差贡献率作为每个主成分的权 重，由每个主成分的得分加权即可完成对水质的综合评价。 为了确定高锰酸钾和氨氮的主要污染源，我们需要知道各个河段之间的污水排放 量， 两个观测站之间的污水排放量等于下游观测站的污水量减去上游的观测站排下来的 污水量， 而上游排下来的污水量等于上游观测站检测到的污水减去自然降解的污染物的 量。从而我们可以通过比较各个河段的污染物的排放量确定污染源的位置。 长江水质被分成了六类，各类水的污染程度不同，要预测未来十年长江水质状况， 可以通过预测未来十年各类水的比重和污水排放量来表征未来十年长江水质。对未来各 类水所占的比重和污水排放量的预测我们可以使用 GM(1,1)模型。 要确定每年处理多少污水，我们首先要确定各类水的量，各类水的量我们可以用各 类水的比重乘以长江水的总量得出， 要是没有劣五类水， 我们必须处理所有的劣五类水。 为了把四类五类水的量控制在 20%以内，我们必须处理到超出范围的那部分污水，所以 要处理污水的总量就等于全部的劣五类水的量加上四类水五类水中超出 20%的部分。
长江水质的评价和预测
长江水质的评价和预测长江是中国的母亲河，也是世界第三大河流。
它承载着近一半的中国人口和许多重要城市的生活用水，扮演着重要的经济、文化和生态功能。
随着工业化和城市化的加速发展，长江的水质面临着严峻的挑战。
本文将对长江水质进行评价和预测，并探讨长江水质改善的路径和措施。
对长江水质进行评价。
长江流域的主要水质问题包括有机污染物、重金属污染、营养盐过剩和化学品污染等。
根据相关数据显示，长江水质整体上呈现出海域污染较重、重金属超标、有机物污染等情况。
上游的水质相对较好，而下游城市的排污负荷极重，导致水质恶劣。
水体的理化指标和生物学指标均明显超标，水体富营养化加剧，水生态系统受到严重影响。
对长江水质进行预测。
随着中国大力推进生态文明建设和水污染防治工作，长江水质有望逐步改善。
政府将进一步加大水污染治理力度，推动工业企业实施清洁生产，严格水质排放标准和口径管理，严厉打击非法排污行为，加强水环境执法检查，健全长江流域水环境警示监测网络，形成源头控制、终端治理和严格监管相结合的长江水质保护体系。
推进生态修复。
长江流域水土保持、生态修复和环境治理成为当前重点工程，全力推进湿地保护及生态修复项目，加强污染物治理处理、水功能区和水源保护区规划建设，实施“河长制”，推动城乡水系修复，努力提高水生态系统的稳固性和承载力。
加强水资源管理。
长江流域生态环境综合治理规划和水资源保护规划正在编制实施，以最严格的岸线保护制度和河流管理制度为保障，大力开展江河整治工程，做好水资源核查和监管。
加强工农业和生活用水的减排治理，严格控制污染物排放总量，坚持水资源高效利用和节约用水。
加强科技支撑。
利用大数据、人工智能、信息技术、遥感技术和高端装备技术来加强长江水质监测、评估和预警，提高水污染防治技术水平。
加强长江流域环境保护科研，强化污染物溯源和追踪技术研究，提出切实可行的长江水质综合治理方案。
长江水质的改善需要政府、企业和社会各界的共同努力。
长江水源调查报告长江水质的评价和预测
对长江干流及主要支流的水源地进行划定，设立水源保护区，严 格控制水源地周边的人类活动，防止污染。
加强水质监测
增加水质监测站点，提高监测频次和精度，实时掌握水质状况，及 时发现污染源，为采取相应的保护措施提供依据。
建立预警系统
建立水源地水质预警系统，设定水质指标阈值，当水质指标超过阈 值时，立即启动应急处理措施，保障供水安全。
神经网络模型等。
参数确定
根据模型特点，确定关键参数，如 回归模型的自变量、神经网络的层 数和节点数等。
数据准备
收集历史水质数据，进行数据清洗 和预处理，确保数据质量和准确性 。
预测模型验证与结果分析
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模型验证
通过交叉验证、Bootstrap等方法，对预测模型 进行验证，评估模型的准确性和稳定性。
调查目的
通过对长江水源的调查，了解其 水质状况，为保护和管理长江水 源提供科学依据。
调查范围与方法
调查范围
本次调查范围包括长江干流及主要支 流的水源地、沿岸工业企业和城市污 水处理厂等。
调查方法
采用现场采样、实验室分析和数据统 计等方法，对长江水源的水质、水量 、水生态等方面进行全面调查。
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长江水源现状分析
加强公众宣传教育，提高公众环保意识
加强公众宣传教育
通过媒体、公益活动等多种渠道，加强对公众的环保宣传教育，提 高公众对长江水源保护的认知和意识。
提高公众参与度
鼓励公众参与长江水源保护活动，设立环保热线和投诉平台，方便 公众反映环保问题，提高公众的参与度和积极性。
培养环保意识
在学校、社区等场所开展环保教育，培养公众的环保意识和责任感， 推动形成人人关注、人人参与长江水源保护的良好氛围。