Analysis of the water ecological health status of the Heishi River Basin

YANG Botian; ZHANG Zhiyuan; WANG Xiongyan; CHEN Jiao

doi:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.13.009

Anhui Agricultural Science Bulletin >

2025 , Vol. 31 >Issue 13: 35 - 39

DOI: https://doi.org/10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.13.009

Analysis of the water ecological health status of the Heishi River Basin

YANG Botian ,
ZHANG Zhiyuan ,
WANG Xiongyan ,
CHEN Jiao

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Sichuan Water Conservancy Innovation and Development Research Institute, Sichuan Water Conservancy Vocational College, Chengdu 610000, China

Received date: 2024-08-15

Online published: 2025-07-17

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Abstract

To understand the survival environment of aquatic organisms and the overall health status within the Heishui River Basin, 6 sampling points (C₁ to C₆) were set up. In October 2023, indicators such as the physical and chemical properties of water, phytoplankton, macrozoobenthos, and fish conservation index in the basin were investigated, and a comprehensive evaluation of the water quality status was conducted. The results showed that, in accordance with the Surface Water Environmental Quality Standards, the water quality standard in the Heishi River Basin was set at class II, with a score of 90. The total average density of phytoplankton was 34.11×10⁴ ind./L, with sampling sites C₆ having the lowest density at 4.08×10⁴ ind./L and C₄ the highest at 92.91×10⁴ ind./L, averaging a score of 87. The mean Biological Integrity (BIBI) Index for macroinvertebrates was 1.21 resulting in an 80 point score. Sampling sites C₄ and C₅ had BI scores of 6.54 and 6.62 respectively, indicating light pollution and moderately pollution, while the rest were classified as clean water sections. The conservation index for fish populations reached 80%, reflecting a partly change in fish resources population structure within the water body. Overall, the water ecological health status of the Heishi River Basin is good.

Key words： river health assessment; Heishi River Basin; aquatic organisms; water quality analysis

Cite this article

YANG Botian , ZHANG Zhiyuan , WANG Xiongyan , CHEN Jiao . Analysis of the water ecological health status of the Heishi River Basin[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2025 , 31(13) : 35 -39 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.13.009

河流作为水生生态系统的核心构成要素，其健康状态对于维持整个生态系统的稳定至关重要^[1]。开展科学、精准的河流生态环境评估，是衡量流域生态系统健康水平的基础^[2-4]。早期针对河流生态环境质量的评价研究主要聚焦水质理化参数的分析，其研究存在局限性，难以全面反映河流健康状况^[5-6]。近年来，相关学者针对不同河流流域生态健康状况开展了试点评估工作。例如，李强^[7]结合辽宁海城市生态环境及人文特点，对其浑河段的河流健康程度进行了评价；王朋冲等^[8]从水文水资源、物理结构、水质、生物、社会服务功能5个方面评价了海螺河的生态健康程度；王静静等^[9]通过评价鱼类的完整性指数来反映部分中小河流的健康状况；刘奇等^[10]基于河流健康的相关研究，总结了常用的河流健康评价方法；杨晓燕等^[11]将综合多指标评价法应用到河流健康评价当中。黑石河是西河的一级支流，对流经地区生态文明建设具有重要意义。目前暂未有针对黑石河流域水体健康评价的相关研究。为此，本研究采用《河湖健康评价指南（试行）》中的评价指标对该河流域水质状况进行综合分析，为科学评估该水域水生生物生存环境及河流整体健康水平提供参考。

1 材料与方法

1.1 采样地点与采样时间

根据流域实际情况设置6个采样点。其中采样点C₁～C₂位于流域上游，此区域人类活动较少；C₃～C₄位于流域中游，穿过城区，人类活动频繁；C₅～C₆位于流域下游，黑石河湿地公园附近。采样时间为2023年10月24日。

1.2 水质评估

以SL 219—2013《水环境监测规范》作为参考标准，对水体样本进行精确布点，确立恰当的监测频次，并细致记录各项数据。水质评估严格依照GB 3838—2002《地表水环境质量标准》执行，水质标准评分具体参照表1。

表1 水质优劣程度赋分标准

水质类别	赋分
Ⅰ—Ⅱ	[90，100]
Ⅲ	[75，90）
Ⅳ	[65，75）
Ⅴ	[40，65）
劣Ⅴ	[0，40）

1.3 浮游植物密度

参照SC/T 9402—2010《淡水浮游生物调查技术规范》^[12]，采用25#浮游生物采集网收集样本，每次采集量为50 L。样本采用1.5%鲁哥试剂固定，以确保其稳定性。浮游植物的鉴别和计数工作借助光学显微镜完成，以确保结果的精确性。通过查阅文献资料，黑石河流域可供参考的监测数据较少，因此，在本次采样分析中，采用直接评判赋分法进行评分。浮游植物密度的评分标准参照表2。

表2 浮游植物密度赋分标准（直接评判赋分法）

浮游植物密度/（万个/L）	赋分
≤40	100
200	60
500	40
1 000	30
≥5 000	0

1.4 大型底栖无脊椎动物生物完整性

采用筛孔径420 μm的索伯网，在900 cm²的采样面积内收集大型底栖无脊椎动物样本。通过200 μm网眼的纱网对样本进行彻底清洗，随后在解剖盘中挑选出大型底栖无脊椎动物，并将其置入盛有10%福尔马林溶液的50 mL塑料标本瓶中，以确保其得到妥善保存。借助解剖镜对采集的底栖动物进行分类鉴定与数量统计，进而计算出大型底栖无脊椎动物的密度（单位：个/m²）。

通过对比参考点与受损点的大型底栖无脊椎动物生存状况对大型底栖无脊椎动物生物完整性指数（BIBI）进行评定^[13-14]。该评定工作依据不同河流或湖泊所属的水生态区域进行。参照BIBI的最佳期望值，采用公式（1）来计算出BIBI指标的评分，评分标准见表3。

BIBIS（%）=BIBIO/BIBIE×100（1）

表3 大型底栖无脊椎动物生物完整性指数赋分标准

BIBI指标	赋分
1.62	100
1.03	80
0.31	69
0.10	30
0	0

式（1）中，BIBIS为精准赋分，评估河湖大型底栖无脊椎动物生物完整性指数；BIBIO为精确检测，量化河湖大型底栖无脊椎动物生物完整性指数；BIBIE为理想标杆，指水生态分区内河湖大型底栖无脊椎动物生物完整性指数的最佳期望值。

1.5 鱼类保有指数

对比分析现存的鱼类种类与文献资料或实地考察记录的鱼类种类之间的差异。通过公式（2）进行计算分析，具体评分标准见表4。针对一些缺乏历史鱼类监测数据的水域，通过咨询专业人士等途径来确认鱼类种类。本次调查的鱼类种类不包括引入的物种，鱼类的调查与监测依据SL167—2014《水库渔业资源调查规范》等既定的鱼类调查技术规范进行。

FOEI（%）=FO/FE×100（2）

表4 鱼类保有指数赋分标准

鱼类保有指数/%	赋分
100	100
75	60
50	30
25	10
0	0

式（2）中，FOEI为鱼类保有指数（单位：%）；FO为评价河湖生物调查获得的鱼类种类数据（剔除外来物种）（单位：种）；FE为1980 s以前评价河湖的鱼类种类数量（单位：种）。

1.6 BI指数分析法

作为一种水质评估手段，BI指数分析法依据各类底栖无脊椎动物耐污值间的显著差异，通过耐污值的计算，实现对水体质量的精准评判。其计算如式（3）。

B I = ∑ i = 1 n n i t i / N

（3）

式（3）中，BI特指底栖无脊椎动物的生物完整性指数；n_i 代表第i种分类单元中的个体数量（单位：个）；t_i 则对应第i种分类单元的耐污能力值；N为各监测点底栖无脊椎动物个体数的总和（单位：个）；n为各监测点所涵盖的底栖动物物种总分类单元数（单位：个）。水质状况评价标准详见表5 ^[15]。

表5 BI指数水质状况

水质污染程度	BI指数
清洁	BI<5.5
轻污染	5.5≤BI<6.6
中污染	6.6≤BI<7.7
重污染	7.7≤BI<8.8
严重污染	BI $≥$ 8.8

1.7 水质综合评分

根据水利部门公布的河湖健康状况评定文件，河湖健康程度划分为5个等级：Ⅰ类河湖（非常健康）、Ⅱ类河湖（健康）、Ⅲ类河湖（亚健康）、Ⅳ类河湖（不健康）及Ⅴ类河湖（恶劣）。详细分类标准参考表6。

表6 河湖健康评价标准

分类	健康状态	赋分范围
Ⅰ类河湖	非常健康	[90，100]
Ⅱ类河湖	健康	[75，90）
Ⅲ类河湖	亚健康	[60，75）
Ⅳ类河湖	不健康	[40，60）
Ⅴ类河湖	劣态	[0，40）

2 结果与分析

2.1 水体理化指标及水质评价

黑石河流域6个采样点的水体理化指标检测结果见表7。其中，水温、pH、溶解氧以及溶解性总固体（TDS）4个关键指标，在流域内的不同河段展现出较小的变化幅度，其变异系数维持在1.68%～9.77%。透明度、化学需氧量（COD）及总有机碳（TOC）3个指标在各采样点之间则表现出明显的差异，变异系数在13.45%～20.79%，表明这些指标在空间分布上变化较大。根据GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的严格界定，该水体采样点水质参数均达到了国家Ⅱ类水质标准，表明其水体质量优良。参考表1数据，得知该水体的水质赋分达90分，进一步印证了其优质的水生态环境状况。

表7 黑石河流域各采样点水质指标

指标	采样点						变异系数/%
指标	C₁	C₂	C₃	C₄	C₅	C₆	变异系数/%
水温/℃	16.8	20.8	18.3	17.9	18.3	17.7	4.99
pH	9.17	9.19	8.98	8.98	9.08	9.07	1.68
透明度/cm	192	211	186	156	155	189	13.45
溶解氧/（mg/L）	7.12	7.63	7.65	8.11	8.49	7.76	2.81
COD/（mg/L）	6.85	7.3	6.7	16.5	10.9	7.39	13.63
TOC/（mg/L）	9.4	10.5	5.7	23.6	15.6	10.6	20.79
TDS/‰	85	86	88	93	104	94	9.77

2.2 浮游植物密度

黑石河流域浮游植物的平均密度为34.11×10⁴ ind./L，其中采样点C₆的浮游植物密度最低，为4.08×10⁴ ind./L，C₄最高，为92.91×10⁴ ind./L，差异较明显（表8）。根据表2得出，该流域C₄与C₅采样点赋分值为60分，其余采样点均为100分，平均87分。

表8 黑石河流域各采样点浮游植物密度 (×10⁴ind./L)

采样点	密度
C₁	25.70
C₂	17.88
C₃	9.90
C₄	92.91
C₅	54.21
C₆	4.08
均值	34.11

2.3 大型底栖无脊椎动物生物完整性评价指标

经计算，黑石河流域各采样点的大型底栖无脊椎动物生物完整性指数平均值为1.21（表9）。根据大型无脊椎动物生物完整性指数赋分标准（表3），赋分80分。

表9 黑石河流域大型底栖无脊椎动物生物完整性评价指标

采样点	BIBI
C₁	1.09
C₂	1.16
C₃	1.06
C₄	1.52
C₅	1.34
C₆	1.08
均值	1.21

2.4 鱼类保有指数

依据《四川鱼类志》^[16]及近期针对岷江流域鱼类多样性的调查研究成果^[17]，以及现场走访与调查，获得了黑石河流域鱼类种类的详细数据（表10）。可以看出，该流域的鱼类保有指数为80%，据此对其进行评分，赋分60分。

表10 黑石河流域鱼类种类组成

年份	组成	鲤形目
1994	科数	2
	属数	7
	种数	15
2023	科数	2
	属数	5
	种数	12

2.5 底栖无脊椎动物BI指数

黑石河流域各采样点底栖动物的BI指数如表11所示。其中，C₄与C₅采样点BI指数分别为6.54和6.62，按照表5评价标准，C4、C5采样点河段分别为轻污染、中度污染，其余各采样点BI指数均低于5.5，属于清洁河段。

表11 黑石河流域各采样点底栖动物BI指数

采样点	BI指数	污染评价
C₁	4.15	清洁
C₂	4.77	清洁
C₃	5.30	清洁
C₄	6.54	轻污染
C₅	6.62	中污染
C₆	5.47	清洁

2.6 水体综合评价

黑石河流域水体健康指标评分如图1所示。该流域水体质量评分达90分，水质优质；浮游植物的生长状况评分为87分，生长态势良好；大型底栖动物的生物完整性指数评分为80分，表明其生态完整性保持得相对完好；鱼类保有指数评分为60分，反映出其鱼类资源有所欠缺。综合上述指标，黑石河流域的水体综合评分为79.25分，根据表5划分标准，该水体属于Ⅱ类河湖，水质健康状况良好。

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图1 黑石河流域水体健康状况赋分

3 结论与讨论

黑石河流域浮游植物资源调查结果显示，硅藻的种类多、密度大且生物量显著，构成了该地区河流中浮游植物群落的一大典型特征。硅藻属于耐低温藻类^[18]，该藻类占优势与野外采样时间节点黑石河流域水温及水流湍急程度有一定的关系^[17]。该流域浮游植物中曲壳藻科优势度较高。曲壳藻科一般生长在无污染的河流和湖泊中，常附着在河流、湖泊底部岩石和植物上，是清洁水、轻度污染水源的重要指示植物之一^[19]。

底栖动物生境条件状况主要影响其群落结构组成，栖息生境不同其群落结构特征也会有所不同。本次调查结果显示，C₄与C₅采样点底栖动物的BI指数分别为6.54和6.62，按照表5评价标准，该采样点河段分别为轻度污染、中度污染，其余各采样点的BI指数均低于5.5，属于清洁河段。黑石河流域上游采集到的底栖动物种类多为耐污能力较差的种类，而中下游区域底栖动物以耐污性较强的田螺科和摇蚊科幼虫为主，这些种类在底栖动物群落中的生物量占比较高。黑石河上游，由于水流迅猛，河床坡度较大，并且缺乏可供底栖动物附着的大型障碍物，使得底栖动物的生物量相对较低；相较之下，中游河段的水流速度较为平缓，水体中有机碎屑含量多，营养物质丰富，使得底栖动物的生物量逐步增加；下游河段，人口相对密集，存在外源性营养物质，且流速缓慢，底栖动物生物量最高^[20]。可见，黑石河流域底栖动物群落存在较为明显的空间分布差异。鱼类保有率维持在80%，相应的评分为60分，反映出该水体鱼类资源出现一定程度的减少趋势，需通过人工增殖放流、防止无序开发、禁止私自捕鱼、钓鱼等保护措施恢复物种种类。

综上，通过分析黑石河流域6个采样点的水体理化性质和生物等指标，该流域上游地区居民较少，主要从事小面积农业生产，对流域水体污染较少，藻类生长较好，底栖动物多为喜洁净水体动物，水环境状况良好；中下游区域人口密度较高，外源性营养物质输入较多，水体营养盐含量较高，导致浮游生物与底栖动物资源量较高，且耐污能力较强的底栖动物占绝对优势种。综合各类指标，黑石河流域水体综合赋分79.25分，符合Ⅱ类河湖水体标准。

References

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