[发明专利]一种基于湖泊水生态系统的健康评价方法

摘要

本发明公开了一种基于湖泊水生态系统的健康评价方法，属于环境保护技术领域。该方法首先对湖泊水环境和湖泊水生生物群落进行调查与分析，并利用典范对应分析探究水生生物物种分布与环境因子的关系；并进一步确定候选指标、确定评价指标、确定评价指标权重、建立评价指标体系、计算湖泊水生态系统健康综合指数，评价湖泊水生态系统健康状态。应用本发明建立的湖泊水生态系统健康评价指标体系，可对湖泊水生态系统健康状况进行科学评估，客观反映湖泊水环境和水生生物群落健康状况。

主权项

一种基于湖泊水生态系统的健康评价方法，其特征在于：该评价方法包括如下步骤：(1)湖泊水环境调查与分析：在待评价湖泊设置若干采样点，监测各采样点的物理指标、化学指标、毒理学指标和卫生学指标，依据《地表水环境质量标准》(GB 3838‑2002)，选择水质主要污染物，按照公式(a)和公式(b)分别计算水质污染指数P和污染负荷分担率K_i，然后由污染负荷分担率K_i确定湖泊水质首要污染物；$P=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_i,P_i=\frac{C_i}{S_i},i=1,2,...,n---\left(a\right);$$K_i=(P_i-\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{p}_i)\×100\%---\left(b\right);$式中：P为水质污染指数，P_i为污染物i的污染指数，C_i为污染物i的实测浓度，S_i为污染物i的评价标准，n为参加评价的污染物个数；(2)湖泊水生生物群落调查与分析：调查监测湖泊水生生物群落的种类和丰度，并按式(c)、(d)和(e)分别计算湖泊水生生物群落的Margalef丰富度指数R、Shannon‑Wiener Index多样性指数H和Pielou均匀度指数J；$R=\frac{S-1}{LnN}---\left(c\right);$$H=-\Σ\frac{N_i}{N}\×Ln\frac{N_i}{N}---\left(d\right);$$J=\frac{H}{LnS}---\left(e\right);$式中：S为各样点物种数，N_i为各采样点某一物种的数量，N为各采样点所有物种总数；(3)水生生物物种与环境因子的典范对应分析：利用典范对应分析探究水生生物群落中浮游动物、浮游植物和底栖动物分布与环境因子的关系；(4)确定候选指标：按照指标筛选的原则，选取能反映湖泊水生态系统物理学、化学、毒理学、卫生学、水生生物特征的指标作为湖泊水生态系统健康评价指标体系的候选指标。(5)确定评价指标：利用主成分分析和相关分析筛选候选指标，并结合步骤(1)中湖泊水环境调查与分析结果和步骤(3)中典范对应分析的结果，确定评价指标。(6)确定评价指标权重：采用客观赋权法计算评价指标的权重，利用PCA法计算各个指标的共同度值，确定各指标的权重；(7)建立评价指标体系：应用生态系统健康理论，建立湖泊水生态系统健康评价指标体系；(8)计算湖泊水生态系统健康综合指数，评价湖泊水生态系统健康状态；按照从上到下逐层整合的办法，得出水生态系统健康综合指数ECHI；水生态系统健康综合指数公式如下：ECHI＝∑W_iI_i    (f)；式中：ECHI为水生态系统健康综合指数，其值在0‑1之间；W_i为评价指标在健康评价指标体系中的权重值，其值在0‑1之间；I_i为评价指标的归一化值，其值在0‑1之间。