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湖泊、水庫是我國最重要的淡水資源之一，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著不可估量的作用。目前我國已有多個(gè)大中型湖庫的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生退化，部分湖庫不僅喪失了其作為飲用水源的功能，而且其他生態(tài)服務(wù)功能處于已經(jīng)喪失或正在喪失的過程中，這不僅危及湖庫生態(tài)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，同時(shí)威脅到流域民眾的健康生存及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展［1］。2007年由國家環(huán)保總局牽頭，分別對(duì)我國九大湖庫開展了生態(tài)安全評(píng)估工作，并研究出一整套湖庫生態(tài)安全評(píng)估方法規(guī)程及技術(shù)規(guī)程［2、3］。由于多年來人為活動(dòng)的影響及湖泊自然演化過程，杞麓湖沼澤化和老化程度已十分嚴(yán)重，自20世紀(jì)80年代中后期以來，杞麓湖水質(zhì)和富營養(yǎng)化程度日趨加重，同時(shí)，連續(xù)幾年的干旱造成杞麓湖天然補(bǔ)水減少，湖泊低水位運(yùn)行，加劇了湖泊水質(zhì)惡化及生態(tài)安全的風(fēng)險(xiǎn)，湖泊治理與保護(hù)形勢(shì)嚴(yán)峻。開展杞麓湖水生態(tài)系統(tǒng)健康調(diào)查與評(píng)估十分必要且具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1杞麓湖水生態(tài)健康評(píng)估方法

在對(duì)湖泊水生態(tài)狀況深入調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，建立湖泊生態(tài)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型，即評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在認(rèn)真分析杞麓湖水生態(tài)環(huán)境健康因素的基礎(chǔ)上，選取有關(guān)的理化指標(biāo)、生態(tài)指標(biāo)共9項(xiàng)指標(biāo)，運(yùn)用熵權(quán)法［2］對(duì)1994—2013年杞麓湖水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行客觀評(píng)估。依據(jù)《全國重點(diǎn)湖泊水庫生態(tài)安全評(píng)估方法規(guī)程》的水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，把生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)分為很好(EHCI×100為80～100)、好(EHCI×100為60～80)、中等(EHCI×100為40～60)、較差(EHCI×100為20～40)及很差(EHCI×100為0～20)五級(jí)。

2杞麓湖水生態(tài)健康調(diào)查

2.1水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)近20多年來杞麓湖水質(zhì)TN、TP、CODMn均呈波動(dòng)性上升趨勢(shì)。其中，TN在20世紀(jì)80年代末期處于Ⅴ類水平，從20世紀(jì)90年代初至今均為劣Ⅴ類;TP濃度值雖有一定的波動(dòng)，但基本處于Ⅳ類水平;CODMn基本處于Ⅳ類水平，但仍有少數(shù)年份處于Ⅴ類水平，2013年CODMn已接近劣Ⅴ類水質(zhì)。與之相對(duì)應(yīng)，1988—1991年杞麓湖水質(zhì)處于Ⅴ類水平，1992—2013年水質(zhì)均保持在劣Ⅴ類水平。杞麓湖早在1982年就已經(jīng)進(jìn)入富營養(yǎng)化狀態(tài)，在1982—2004年的十多年間，多數(shù)年份處于輕度富營養(yǎng)化狀態(tài);2005年后由于TN和Chla的上升，綜合營養(yǎng)指數(shù)達(dá)到中度富營養(yǎng)化狀態(tài)水平，且營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)呈逐年上升趨勢(shì)，2013年?duì)I養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)已突破70，達(dá)到重度富營養(yǎng)。

2.2水生態(tài)系統(tǒng)狀況及變化趨勢(shì)杞麓湖藻類的群落結(jié)構(gòu)以藍(lán)、綠藻門中的耐污種為優(yōu)勢(shì)種，且單一優(yōu)勢(shì)種的優(yōu)勢(shì)度大，生物量大，多樣性指數(shù)低。近20年浮游植物生物量總體為下降趨勢(shì)，1991—2000年處于較高水平，2001年以后呈逐漸下降趨勢(shì)，葉綠素a則為無規(guī)則波動(dòng)，近3a顯著增加。與1982年相比，2009年浮游動(dòng)物的種群數(shù)量由原來的40屬60種減少至3屬19種，多樣性減少，且浮游動(dòng)物的富營養(yǎng)化水體的指示種正在成為優(yōu)勢(shì)種。1976年杞麓湖有水生植物17科39種，種類豐富且居群密度大，植被約占水面的70%;2009年挺水植被在杞麓湖呈塊狀分布，主要種類以水蔥、蘆葦、茭白為主，優(yōu)勢(shì)種為紅線草，次優(yōu)勢(shì)種為竹葉眼子菜，全湖沉水植物分布區(qū)的平均密度為0.16kg/m2。1982年調(diào)查表明杞麓湖有3種水生昆蟲、4種軟體動(dòng)物、4種螺螄;2010年對(duì)杞麓湖底棲動(dòng)物進(jìn)行了3次采樣監(jiān)測(cè)，僅有1次在一個(gè)點(diǎn)(湖心)發(fā)現(xiàn)有少量的寡毛類，其余2次采樣均沒有發(fā)現(xiàn)任何底棲動(dòng)物。目前杞麓湖的漁獲物中，外來引入種占了絕大多數(shù)，鯉魚、鯽魚、鰱魚、鳙魚等是較為常見的經(jīng)濟(jì)魚類，麥穗魚等小型魚類在漁獲物中最為常見;土著魚類中，除鯽魚比較常見，泥鰍、黃鱔偶見外，其余種類幾乎絕跡。

2.3目前杞麓湖主要水生態(tài)問題2009年以來，受持續(xù)干旱影響，杞麓湖水位大幅下降，水資源供給問題突出;湖泊水體水質(zhì)污染嚴(yán)重，營養(yǎng)水平持續(xù)增加;入湖河流水質(zhì)污染異常嚴(yán)重，占陸域徑流量71%的4條主要入湖河流，水質(zhì)均為劣V類;湖濱緩沖帶破壞嚴(yán)重，湖濱生態(tài)功能退化;藻類生物量大，富營養(yǎng)化水平與浮游生物呈不規(guī)律發(fā)展;沉水植被大量消亡，生態(tài)功能逐步喪失;水體生境惡劣，水生生物難以生存;土著魚類大量消亡，魚類小型化嚴(yán)重。

3杞麓湖水生態(tài)健康評(píng)估

3.1杞麓湖水生態(tài)健康評(píng)估指標(biāo)及數(shù)據(jù)本次評(píng)估選取杞麓湖20世紀(jì)70年代末80年代初水質(zhì)和水生態(tài)數(shù)據(jù)為本底背景，評(píng)估年份為1994—2013年。選取透明度(SD)、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(CODMn)、氨氮(NH4+－N)、生化需氧量(BOD5)、總氮(TN)、總磷(TP)和浮游植物數(shù)量、浮游植物葉綠素a共9項(xiàng)指標(biāo)來進(jìn)行評(píng)估。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)杞麓湖評(píng)估9項(xiàng)指標(biāo)20年的實(shí)測(cè)值［6］，構(gòu)建杞麓湖水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)判斷矩陣R。

3.2熵權(quán)計(jì)算(1)歸一化判斷矩陣將判斷矩陣R歸一化處理，得到歸一化判斷矩陣B:(2)計(jì)算熵值根據(jù)熵的定義及計(jì)算方法，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的熵H:(3)計(jì)算熵權(quán)根據(jù)熵值確定撫仙湖生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)體系中各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重W。

3.3杞麓湖水生態(tài)綜合健康指數(shù)根據(jù)杞麓湖不同年份各指標(biāo)的歸一化數(shù)值以及通過其確定的各指標(biāo)的權(quán)重(矩陣W)，依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)綜合健康指數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算得出杞麓湖所選時(shí)間序列的生態(tài)系統(tǒng)綜合健康指數(shù)(見表2)。

4杞麓湖水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估結(jié)果與分析

從評(píng)估結(jié)果可看出，20世紀(jì)70年代末及20世紀(jì)80年代初，杞麓湖的水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況為“很好”，80年代中后期總體水環(huán)境質(zhì)量開始下降，逐步不能達(dá)到水體功能要求;1994—2000年，杞麓湖的水生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)顯著下降，處于較差和中等之間，說明杞麓湖水環(huán)境在該時(shí)期已受到明顯污染，水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)一步下降，浮游植物數(shù)量處于較高水平;2001—2010年，杞麓湖的水生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)有所提高，處于中等和好之間，水環(huán)境狀態(tài)平穩(wěn)，浮游植物數(shù)量較20世紀(jì)90年代呈緩慢下降趨勢(shì);2010年以后，杞麓湖的水生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)明顯下降。主要是由于近年持續(xù)干旱等自然原因，水資源大量損失，湖水位嚴(yán)重下降，水體營養(yǎng)物質(zhì)及浮游植物數(shù)量明顯增高，水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況逐漸由好下降為較差水平，影響生態(tài)健康指數(shù)的主要指標(biāo)是CODMn、TN、TP透明度、浮游植物生物量等。近幾十年來，杞麓湖流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其湖盆區(qū)近20年來蔬菜產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能造成了一定的影響。造成浮游植物群落演替速度加劇，湖區(qū)整體水質(zhì)較差，多年處于劣Ⅴ類水質(zhì)狀態(tài)，TN濃度持續(xù)增高，營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)逐年上升，1982年進(jìn)入富營養(yǎng)化狀態(tài)，近20年來由輕度富營養(yǎng)化狀態(tài)上升到重度富營養(yǎng)化狀態(tài)。

5結(jié)論

選擇9項(xiàng)指標(biāo)20年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用熵權(quán)法對(duì)杞麓湖水生態(tài)健康進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明杞麓湖水生態(tài)系統(tǒng)健康總體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，20世紀(jì)70年代末至80年代初，水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況為“很好”;1994—2000年，水生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)顯著下降，處于較差和中等之間，水環(huán)境在該時(shí)期已受到明顯污染;2001—2010年，水生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)有所提高，處于中等和好之間，水環(huán)境狀態(tài)平穩(wěn);2010年以后，水生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)明顯下降，變?yōu)檩^差水平。評(píng)估結(jié)果體現(xiàn)了杞麓湖不同時(shí)期水生態(tài)健康狀況的對(duì)比，得出湖泊生態(tài)系統(tǒng)的演替趨勢(shì)，與杞麓湖的多年水生態(tài)環(huán)境發(fā)展實(shí)際情況相符合。

作者：祁云寬 劉宇 劉紹俊 李蔭璽 單位：玉溪市環(huán)境科學(xué)研究所