鄭國臣，趙吉吉，秦雨,2，張新薈

（1.松遼流域水資源保護局，吉林長春130021；2.長春工程學院，吉林長春130021；3.東北林業(yè)大學林學院，黑龍江哈爾濱150040）

基于層次分析法構建尼爾基水庫生態(tài)風險指標體系

鄭國臣1，趙吉吉1，秦雨1,2，張新薈3

（1.松遼流域水資源保護局，吉林長春130021；2.長春工程學院，吉林長春130021；3.東北林業(yè)大學林學院，黑龍江哈爾濱150040）

通過分析2014年8月的尼爾基水庫水環(huán)境特征，構建尼爾基水庫生態(tài)風險指標體系。通過層次分析法確定要素層權重，權重大小排序為：理化指標、富營養(yǎng)鹽指標＞生物指標、污染風險指標。評價結果表明，尼爾基水庫水生態(tài)風險指數為0.15（庫末）、0.30（庫中）、0.25（壩前），說明尼爾基水庫總體存在輕度風險，需要采取相應措施來降低生態(tài)風險。

嫩江流域；尼爾基水庫；水生態(tài)；風險指標體系；層次分析法

尼爾基水利樞紐坐落于嫩江干流中上游。結合嫩江流域典型區(qū)域及上游污染源的分布特征，對尼爾基水庫主要污染物進行生態(tài)風險評價，并根據水庫的理化指標（水溫、溶解氧、pH、氨氮）、富營養(yǎng)化指標（高錳酸鹽指數、總磷、總氮、葉綠素a）、生物指標(浮游植物、浮游動物)和特征污染物指標（鄰苯二甲酸二丁酯、1,4二氯苯、四氯化碳），構建尼爾基水庫水生態(tài)風險評價指標體系，通過層次分析法確定各評價指標權重，對尼爾基水庫進行水生態(tài)綜合評價，為尼爾基水庫水生態(tài)環(huán)境的管理提供技術支撐。

1 樣品采集及分析方法

尼爾基水庫水源地共布設水質監(jiān)測斷面3個，分別為尼爾基庫末、尼爾基庫中、尼爾基壩前。2014年8月，監(jiān)測項目包括GB3838-2002《地表水環(huán)境質量標準》規(guī)定的基本理化指標、湖庫富營養(yǎng)化指標、有機物排查性指標，以及生物指標浮游植物和浮游動物等。

評價方法包括：

1）層次分析法(AHP)。層次分析法法一般包括以下5步：明確問題；構造判斷矩陣；判斷矩陣的一致性檢驗；層次單排序；層次總排序。

2）單因子評價方法。水質現狀評價依據SL395-2007《地表水資源質量評價技術規(guī)程》的單因子評價法。

3）評價標準。結合有關文獻，對尼爾基水庫生態(tài)風險程度進行分級。

2 評價指標體系建立

尼爾基水庫水生態(tài)風險評價的各項分指數構筑成一個樹狀層次結構，分為目標層、要素層和指標層。

2.1 指標權重的確定

對指標權重進行一致性檢驗及層次單排序檢驗。在判斷矩陣完成并通過一致性檢驗后的指標權重，見表1。水溫、溶解氧、總氮和總磷是水華現象發(fā)生的主要環(huán)境因子。尼爾基水庫生態(tài)風險評價指標體系兩個方面的權重大小排序為：理化指標、富營養(yǎng)鹽指標、生物指標、污染風險指標。

2.2 數據收集與分析

2.2.1 理化指標

以2014年8月為例，尼爾基水庫水溫在20～30℃，處于水華現象發(fā)生的適宜溫度范圍。水華大多暴發(fā)在pH值為堿性的水體中，尼爾基水庫pH平均值呈堿性，適宜發(fā)生水華。尼爾基水庫溶解氧為11.07 mg/L，總體上處于過飽和狀態(tài)，其中庫中溶解氧大于壩前和庫末。庫中的氨氮為1.121 mg/L，超過了Ⅲ類水體標準，見表2。

表1 尼爾基水庫水生態(tài)風險評價指標權重

表2 尼爾基水庫理化指標數據表

2.2.2 富營鹽指標

如表3所示，尼爾基庫中、庫末的總磷均超過Ⅲ類水體標準，分別超標2.8倍和0.8倍；尼爾基壩前、庫中、庫末的總氮分別超標0.66倍、2.808倍和0.802倍；庫中的高錳酸鹽指數超標0.46倍；庫中的葉綠素a最高達到0.069 4 mg/L，比壩前和庫末高出19倍和11倍，這主要是因為庫中的藻類細胞濃度過大導致的。

表3 尼爾基水庫富營養(yǎng)鹽指標數據表

2.2.3 生物指標

生物狀況評價包括藻類生物多樣性和浮游動物。尼爾基水庫各采樣點浮游植物的細胞密度如表4所示，庫中為252.16×106個/L，壩前為2.18× 106個/L，庫末為0.96×106個/L，庫中聚集著大量的浮游植物，為水華暴發(fā)的主要區(qū)域。

如表5所示，尼爾基水庫浮游植物和浮游動物種數與密度計算Shannon-Wiener多樣性指數、Pielou均勻度多樣性指數和Margalef豐富度多樣性指數。

106個/L表4浮游植物細胞密度

表5 尼爾基水庫生物指標數據表

2.2.4 污染風險指標

尼爾基水庫水源地篩選出有代表性的污染風險指標鄰苯二甲酸二丁酯、1，4-二氯苯和四氯化碳。其中鄰苯二甲酸二丁酯檢出率達到100%；四氯化碳檢出率達到20%，1，4-二氯苯是有毒有機污染物的一種，它的檢出率達30%。

3 水生態(tài)風險綜合評價

3.1 指標層評價值的確定

由于評價指標體系中選取的各評價指標的計量單位不同，因此需要采用極差標準化方法對所得分值進行標準化處理，見表6。

表6 尼爾基水庫水生態(tài)風險評估指標標準化處理表

3.2 要素層評價

尼爾基庫中理化指標和富營養(yǎng)指標對水庫生態(tài)風險影響較大，水庫的水生態(tài)風險指數如圖1所示。嫩江上游支流、排污口污染源排放大量的污染物，其中磷、氮是水庫富營養(yǎng)化，爆發(fā)水華現象的主要限制因子。隨著水體中磷、氮濃度的上升，水庫朝著形成水華的藍藻趨勢發(fā)展，庫中呈輕度水華風險，庫末和壩前的水流動性較好，發(fā)生水華風險的可能性降低。

圖1 尼爾基水庫水生態(tài)風險分布圖

選取理化指標、富營養(yǎng)鹽指標、生物指標和污染風險指標進行計算，對尼爾基水庫水生態(tài)風險進行綜合評價。結果表明，尼爾基水庫水生態(tài)指數為0.15（庫末）、0.30（庫中）、0.25（壩前），呈輕度風險。對尼爾基庫中水生態(tài)風險具有較大影響的風險源主要為上游支流匯入、沿江排放以及上游非點源污染物的排放。尼爾基水庫生態(tài)風險指數平均值達到0.23，總體存在輕度風險，需要采取相應措施降低風險。

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