河流是重要的自然生态系统,也是重要的生态廊道之一,是陆地生态系统和水生生态系统间物质循环、能量流动和信息交流的主要通道,发挥着重要的生态功能^[1]。但是，随着人口的快速增长以及人类工农业活动的加剧，河流生态系统不断受到人类活动的干扰和损害。河流生态系统的退化和人类对河流生态系统服务功能需求的不断增加所构成的矛盾使社会安全、经济安全、生态安全和水资源安全受到严重威胁^[2]。如何维持和发挥现有河流生态系统的服务功能，修复受损生态系统，促进河流及其流域的经济、社会和环境的可持续发展已经成为一个全球性的问题^[3]。

目前,以鱼类、大型底栖生物、浮游生物以及藻类为监测对象的指示物种是主要研究方法,如生物完整性指标(IBI)、无脊椎动物物种指标(ISI)等，也有国内学者利用鱼类或者大型无脊椎底栖动物群落结构指标对河流水质状况进行评价，这种评价相对简单易行，其理论依据为生物是综合反映各种人类干扰的指标，但是单种类型指标也可能难以全面反映河流生态系统的所有变化。因此力图建立能够反映河流水文指标、河岸带指标、水体理化指标以及河流生物指标等要素构成的多指标评价系统，以客观、全面地反映河流自然属性对于人类活动干扰的响应。多指标综合评价法通过运用一系列水文、生物、物理化学等多种类型指标从不同角度不同深度反映水环境质量信息、评价河流生态健康状况，有利于全方位的揭示河流生态系统存在的问题，是未来河流健康评估的发展方向^[4]。因此本文针对图们江流域的河流特点,构建了适用于图们江流域的河流健康评价指标体系,并对图们江流域的河流生态系统进行了健康评价,以期为区域的河流生态修复及河流管理提供科学的理论依据^[5]。

图们江是位于中、朝、俄三国交界处的国际性河流，是中国内陆通向日本海的唯一水上通道，也是东北亚区域经济、人口、地理3个中心交汇点，在联结亚、欧、美海陆运输格局中居于重要的枢纽地位。该流域具有河流、湿地、森林等多种生态系统，其是丹顶鹤等世界濒危迁徙鸟类的中间停歇地，是欠莲、图们江红莲、大果野玫瑰等多种珍稀植物和东北虎等世界濒危舞动的分布区，担负着东北亚生态网络的核心地位^[6]。

近几十年来随着中、朝、俄三国间不同的管理和政策的实施，该流域河流生态系统受到了不同程度的干扰和破坏，流域内的生态环境逐渐恶化，尤其是水体跨国污染，水环境质量的变化，使水体丧失其使用功能，可利用的水资源减少，给该地区的社会经济发展带来了不利影响，从而影响和制约区域的经济发展并可能引发国际河流安全问题。因此，及时准确地进行图们江流域河流生态系统健康评价，对维护该区域生态系统稳定有着重要的意义。

于2012年8月 对图们江干流及其部分支流进行采样调查，共选取25个采样点，其中在图们江干流上选取5个采样点，即TM1、TM2、TM3、TM4、TM5；珲春河选取4个样点，即HC1、HC2、HC3、HC4；嘎呀河选取3个样点，即YG1、YG2、YG3；布尔哈通河选取6个样点，即BR1、BR2、BR3、BR4、BR5、 BR6；海兰河选取5个样点，即HL1、HL2、HL3、HL4、 HL5；汪清河选取2个样点，即WQ1、WQ2。其分布和地理位置见图 1。

图 1 图们江流域采样点分布图 Fig. 1 Distributions of sampling sites in Tumen River Basin 图中字母是采样点代号

图选项

2012年8月10日—18日 对图们江流域河岸带植物物种进行了系统地调查。本研究采用样方法对图们江流域河岸带取样，由于在调查样方中大都以草本植物为主，所以设置取样面积为1m×1m，统计样方内各物种的种类、高度、密度、盖度、频度，进行多样性分析。图们江流域共设25个采样点，每个采样点分别选取5个样方，共计100个样方。在调查的同时，使用全球定位系统(GPS)对调查地点定位，并记录各样地的海拔高度、地貌及土壤类型等环境因子^[7]。

在现场采集1L水样进行水体理化指标监测，采样点为河流中间点表层以下0.5m，分析指标总磷(TP)、氨氮(NH₃-N)、溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD)、高锰酸盐指数(CODMN)、化学需氧量(COD)、粪大肠菌群数(Fecal Coliform Count，FCC)。现场采集和实验室内分析均参照《水和废水监测分析方法》。样品的测定依据文^[8]的方法进行，由吉林省延边州环境保护局完成。

鱼类资源主要指鱼类种类的丰富情况与珍惜鱼类的存活状况，珍惜鱼类在河流中生存繁衍，并维持在影响生存的最低种类数量以上的状况。 图们江是国际性河流，对于大范围调查鱼类具有一定的难度，因此鱼类资源通过文献查阅，专家咨询、居民访问获得。

图们江流域的河流水文指标以及河流形态指标结合文献资料、专家咨询、实地调查、拍照对比进行现场评价，对每个指标分别打分。

通过国际调研、现状分析、参照对比、标准对照、专家咨询法，借鉴美国RCE^[9]以及澳大利亚ISC^[10]、新西兰USHA^[10]等国外河流健康评价标准及国家《地表水环境质量标准》，确定河流健康的评价标准，进而构建了适合于图们江流域的河流健康评价指标体系(表 1)。

根据AHP 分析方法要求,本研究设计图们江下游河流生态系统健康评价指标权重系数问卷表,中国环境科学研究院、中国科学院水生生物研究所、江西省环境保护科学研究院 、 北京师范大学 、东北师范大学、南开大学、延边州水利局、 延边州水文局、 延吉市规划勘测设计院、延边大学等河流健康评价专家以及生态环境相关专家,通过两两比较对每一层相对于上一层相对重要性以及各层因素之间的相对重要性给出判断值。依此构建判断矩阵,经过计算机数据处理进行层次单排序和层次总排序,得到各因素权重值(取整数)^[11]。结果经一致性检验,CR<0. 1,判断矩阵具有满意的一致性。发放专家问卷20 份,收回19 份,其中有效问卷17份。

河流健康状况的评分过程^{[12, 13]}共分3步：(1)二级指标评分，依据各指标评价标准进行评分，获得河流健康评价指标体系中各二级指标值(每个二级指标值得分均在0—4之间)。(2)一级指标评分利用加权平均法对二级指标进行计算，所得结果作为一级指标的得分，为便于区分样点间得分的差异，将各一级指标加权并将每个一级指标定位于0—20之间。(3)河流健康综合评分，利用加权平均法对一级指标进行计算，获取河流健康综合指数，将该指标划分为0—20、21—40、41—60、61—80、80—100共5个等级，分别对应河流健康状况为极差、差、亚健康、健康和很健康。

此外，借鉴国内外健康评价体系中的水质理化参数^[14]，基于图们江地区河流水环境污染状况，本文采用总磷(TP)、氨氮(NH₃-N)、溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD)、高锰酸盐指数(COD_MN)、化学需氧量(COD)等5个主要指标反映水体理化状况。据GB3838—2002地表水环境质量标准，将Ⅰ、类水设为优秀，并赋值4分，Ⅱ类水赋值3分，Ⅲ类水赋值2分，Ⅳ水赋值1分，Ⅴ类、劣Ⅴ类水赋值0分。

图们江流域的河流健康评价结果统计(图 2，图 3)，其中很健康的监测断面有6个，占24%；健康等级的监测断面为12个，占48%；亚健康等级的监测断面为7个，占28%；差和较差等级的监测断面为0个。结果分析表明，六条河流所在的区域基本上处于健康状态，少数点位处于很健康和亚健康状态，没有差和较差的监测断面。

图 2 图们江流域河流生态系统健康评价结果 Fig. 2 River health comprehensive assessment index scores for the rivers in Tumen river basin 图中字母是采样点代号

图选项

图 3 河流健康评价结果 Fig. 3 River health comprehensive assessment index score 图中字母是采样点代号

图选项

河流水文指标中HC2、HC3、YG3、BR3、HC3、HL5和WQ2监测断面得分较低，因为这些监测断面大都处于河流的主河道，河面较宽、流速较为均一，生境异质性较低，难以支持高生物多样性；河流形态指标中，HC3、YG3、BR4、BR5监测断面得分较低，都在10分以下，因为存在大规模挖沙现象，并且河道内底质主要为细沙，存在淤积现象，影响了河床的稳定性；河岸带指标中TM3、HC3、YG3、BR4、BR5、HL4监测断面分值偏低，这是因为这5个采样点都靠近市区，河岸带宽度较窄，河岸带多被农田和住宅用地取代；水体理化指标中TM3、TM4、TM5、YG2、YG3、WQ2监测断面的得分比较低，都在10分以下，因为这些监测断面都处于河流的下游区域，主要受到造纸机化学纤维制造业工业废水和城市生活污水的影响，主要以有机污染为主；河流生物指标中TM2、TM3、TM4、TM5、YG2、YG3、WQ2监测断面得分偏低，主要是因为河流水质受到污染，导致大量鱼类难以存活，水生生物很难生长。

处于很健康状态的样点大都比较接近源头，采样点的得分情况可以看出，从河流上游至下游，健康状况退化明显。嘎呀河上游的YG1监测断面得分为84.61，明显高于下游的YG3监测断面(44.51)；汪清河自上而下，河流健康综合评价分值由WQ1监测断面的83.07降至WQ2监测断面的54.26。这是因为河流上游地区的植被覆盖多为森林，受人为干扰较少，而河流中下游城镇和农田面积增加，工业废水、生活污水排放及农药、化肥的大量使用对河流的健康状况产生很大影响。得分较低监测周边均为有一定规模的城镇，可见城镇化对河流健康状况会产生相当大的影响。

利用25个点位信息，在SPSS软件下统计分析河流健康综合指数(RHI)与河流水文指标、河流形态指标、河岸带指标、水体理化指标、河流生物指标等各项表征指标之间的相关性，研究各项参数变化对河流健康的响应关系。具体过程是：①对源数据利用SPSS非参数分析中的K-S法进行正态分布检验，判断数据是否为正态分布；②对于满足正态分布的变量，采用Pearson相关分析法，对于不满足正态分布的变量，则采用Spearman相关分析法；③根据相关系数的大小，确定出数据的相关性水平^[15]。

河流健康综合指数(RHI)与河流水文指标、河流形态指标、河岸带指标、水体理化指标、河流生物指标5个方面的相关分析结果见下表 6。K-S法检验表明，河流健康综合指数(RHI)以及河流水文指标、河流形态指标、河岸带指标、水体理化指标、河流生物指标均满足正态分布，因此采用Pearson相关分析。结果表明，相关性大小顺序为河流生物指标＞水体理化指标＞河流形态指标＞河岸带指标＞河流水文指标。

RHI与河流生物指标、水体理化指标、河流形态指标、河岸带等4项呈显著相关(P＜0.05)，相关系数依次为0.847、0，757、0.740、0.547。RHI与河流水文呈显著相关(P＜0.1)，相关系数为0.404。说明河流健康状况与这5项都具有重要的影响作用。

本文借鉴国内外河流健康评价体系的研究，根据图们江流域的河流特点，在河流水文、河流形态、河岸带状况、水体理化参数以及河流生物5个层面选取22个指标构建了图们江流域河流生态系统健康评价指标体系，在相应的国家及地方标准的基础上，确立了各层次下指标的评价标准，并根据健康程度将河流健康划分为5个等级，“很健康、健康、亚健康、差、较差”。

根据建立的评价指标体系，采用层次分析法确立其评价权重，再利用加权平均法对图们江干流5个监测点及支流20个监测点进行了健康评价，河流健康综合指数(RHI)的值在45.56—92.84之间，其中“很健康”的监测断面有6个，占24%；“健康”等级的监测断面为12个，占48%；“亚健康”等级的监测断面为7个，占28%；“差”和“较差”等级的监测断面为0个，图们江流域河流健康状况总体处于“健康”级别。

利用25个点位信息，在SPSS软件下统计分析了(RHI)与河流水文指标、河流形态指标、河岸带指标、水体理化指标、河流生物指标间的相关性，结果表明RHI与河流生物指标、水体理化指标、河流形态指标、河岸带等4项呈显著相关(P＜0.05)，相关系数依次为0.847、0，757、0.740、0.547；RHI与河流水文呈显著相关(P＜0.1)，相关系数为0.404。在各项参数中，RHI与河流生物指标中的鱼类资源和粪大肠杆菌几何均值，水体理化指标中的生化需氧量、高猛酸盐指数和化学需氧量，河流水文之中的流速状况、河岸带指标中的植被多样性指数等参数呈现显著相关性(P＜0.05)。

通过研究发现图们江流域的河流健康状况虽然优于渭河、海河、澜沧江、大汶河、辽河等其他地区，但是如果城市化以及人类活动继续加剧也会存在安全隐患。图们江流域的健康状况表明图们江流域水生生物的生存环境遭到严重破坏、水体污染严重，河岸带生态退化、城市化影响严重等一系列影响河流健康的问题，如何对已经受损的河流自然结构和服务功能进行修复，使河流处于结构完整，服务良好的可持续发展状态已经成为河流管理者和公众面临的重要问题之一。而图们江流域河流健康恢复是复杂而长期的系统工程，需要建立长期的观测和评价机制，更需要社会各界以及朝鲜、俄罗斯人民的积极参与和支持^[16]。