大辽河口生态系统健康评价指标体系与技术方法研究

论文摘要

河口水生态系统位于河流与海洋生态系统的交汇处,是陆海相互作用最强烈的地区。它具有典型的区域性特征,径流与潮流的掺混造成其独特的环境和生物组成。随着社会经济的快速发展,大量污染物经河流汇聚到河口然后入海,导致河口严重的环境污染与生态破坏,并对区域生态健康构成了严重威胁。生态系统健康评价作为污染控制和生态恢复的新理念,近年来已成为国际生态环境领域新的研究热点。目前,国内外对生态系统健康的研究已有不少报道,但尚未形成完整的指标体系和评价方法,针对河口生态系统健康评价的研究则稍显缺乏。本文旨在构建河口生态系统健康评价指标体系,确立评价等级及标准,通过层次分析法确定指标权重,提出基于模糊综合评判模型的河口生态系统健康评价方法,并以大辽河为例对河口生态健康状况进行综合评价。根据大辽河口2009年-2010年枯水期、平水期和丰水期水生态监测数据,建立了涵盖水环境质量、生物生态特征和栖息地环境质量的健康候选指标体系,采用主成分分析与相关性分析对评价指标进行了筛选,从而构建由高锰酸盐指数、悬浮物、氨氮、总氮、总磷、叶绿素a、浮游动物多样性指数、底栖动物完整性指数、溶解氧、沉积物粒径、水深等11个指标构成的综合评价指标体系。运用层次分析法计算大辽河口各评价指标和要素的相对重要性,并结合专家判断得出各层次评价指标及要素的权重值。其中,水环境质量以其在河口水生态健康中的重要地位和突出贡献在一定程度上对综合健康水平起决定作用。根据已建立的模糊综合评判模型,引入最大隶属度原则,综合评价了大辽河口水生态健康状况。结果表明,大辽河口水生态健康总体表现为自入海口至河口上游逐渐恶化的趋势,在季节变化上则呈现平水期>丰水期>枯水期的趋势。河口上游由于承接了浑河、太子河两条河流中的污染物,再加上农业灌溉区农药、化肥等营养盐和有机污染物的大量输入,水污染问题尤其突出。严重的水环境污染同时造成了生物多样性的明显减少,从而导致其较差的健康状况。污染物自河口上游向入海口迁移的过程中,由于潮汐作用得到一定程度的稀释和扩散,大量海水的涌入带来充足的溶解氧,因而生物多样性随之增加。与上游相比,下游及入海口处的健康状况得到明显改善。综合枯水期、平水期和丰水期的健康评价结果,枯水期较差的水环境质量是造成水生态健康退化的主要因素;平水期健康状况总体较好,但溶解氧含量显著下降导致的栖息地环境质量严重恶化,对河口健康水平具有一定的限制作用;丰水期由于恰逢上游水库放水,携带大量污染物进入大辽河口,造成严重的水体污染,从而使丰水期河口水生态健康出现异常的不健康状态。本文将生态系统健康理论引入河口复合生态系统,针对河口的复杂性和不确定性,将层次分析法与模糊数学理论相结合,为河口生态系统健康提供了客观、科学的评价方法。尽管本文建立的评价指标体系和评价方法仍在数据的可靠性、可获得性和评价标准等方面存在一定的局限性,但总体上已经能够客观、全面地反映大辽河口的水生态健康状况以及季节变化趋势,对今后河口生态健康评价理论和方法研究具有一定的应用价值和现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 选题依据和研究背景
• 1.2 国内外研究现状及发展动态
• 1.2.1 生态系统健康研究进展
• 1.2.2 生态系统健康评价研究进展
• 1.2.3 河口生态系统健康评价研究进展
• 1.3 研究目的及意义
• 2 河口生态系统健康评价技术方法研究
• 2.1 河口生态系统健康评价指标体系的构建
• 2.1.1 评价指标体系构建的原则
• 2.1.2 评价指标体系的构建
• 2.2 评价等级和标准的确立
• 2.3 评价指标权重的确定
• 2.3.1 递阶层次结构的建立
• 2.3.2 构建两两比较判断矩阵
• 2.3.3 单因素相对权重的计算及判断矩阵的一致性检验
• 2.3.4 计算各层元素对目标层的总排序权重
• 2.4 基于模糊综合评判模型的河口生态系统健康评价
• 2.4.1 模糊综合评判模型建立的依据
• 2.4.2 评价指标隶属度的计算
• 2.4.3 模糊综合评价方法
• 2.5 小结
• 3 大辽河口生态系统健康评价
• 3.1 研究区域概况
• 3.1.1 自然环境概况
• 3.1.2 社会经济发展
• 3.1.3 水资源特征
• 3.1.4 污染状况
• 3.2 样品采集与分析
• 3.2.1 调查站位
• 3.2.2 采样与分析方法
• 3.3 大辽河口生态系统健康评价指标体系
• 3.3.1 确定候选指标
• 3.3.2 构建指标体系
• 3.3.3 健康评价标准
• 3.4 大辽河口生态系统健康评价
• 3.4.1 枯水期河口生态系统健康评价
• 3.4.2 平水期河口生态系统健康评价
• 3.4.3 丰水期河口生态系统健康评价
• 3.4.4 河口生态系统健康季节变化趋势
• 3.5 国内外河口健康状况比较
• 3.6 小结
• 4 总结与展望
• 4.1 论文主要结论
• 4.2 主要创新点
• 4.3 不足之处
• 4.4 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文