经过30 多年的发展,生态系统健康评价得到了飞速的发展,国内外学者由研究其概念、指标体系、研究尺度等方面开始,逐渐完善了湖泊、湿地、河流等生态系统评价的方法和理论。Karr提出用生态完整性指数(IBI)来表征水体生态系统健康程度。目前该指数已发展为用鱼类群的组成、分布、种多度以及敏感种、耐受种、固有种和外来种变化的分析来评价水生态系统。Jorgensen从生态热力学角度,提出使用能质、结构能质、生态缓冲量来评价生态系统健康。Xu等在Jorgensen研究的基础上提出了以活化能、结构活化能、生态缓冲量为核心指标的多指标体系,并成功应用于巢湖、青海湖、白洋淀的健康评价。Xu等利用以生态系统食物网中营养物质循环为核心的系统动力学模型,模拟和预测了不同环境管理措施对湖泊生态系统健康的影响,从而为环境决策提供了重要依据。Suo等改进了Constanza等的活力、组织、恢复力指数模型,并用来评价泾河流域的生态系统健康;Mo等将BP人工神经网络法用于洪湖湿地健康的评价中,取得了良好的结果。然而,目前国内外现存的评价理论和方法还有许多不足,对不同类型和环境背景的湖泊尚未形成统一的健康评价标准,也少有人对不同时空尺度的湖泊生态系统进行长序列动态评价。在湖泊生态系统健康研究方面,已提出了许多评价指标,如毛生产力指标(GEP),生态系统压力指标,生物完整性指数,热力学指标,包含湖泊生态结构、生态功能和生态系统方面的综合生态指标体系,以及包含生物、生态、社会经济和人口健康等方面的综合指标体系等。在评价方法方面,Jorgenson于1995年提出了一套初步评价程序,徐福留等于2001年提出了实测计算和生态模型两种评价方法。然而,由于缺乏定量标准,这些方法只能对单一湖泊生态系统健康状态进行相对评价,不能反映湖泊生态系统健康的真实状态,并且难以对不同湖泊生态系统健康状态进行比较。
湖泊生态系统健康评价方法主要可分为两类:生物监测法和多指标体系评价法。
生物监测法是研究湖泊生态系统健康的常见方法,但是该方法存在一些明显的缺点:①仅依靠单一指标对生态系统健康进行评价有一定的片面性;②指示物种的筛选标准不明确,而且指示物种的减少是否会对系统产生重要影响及其在生态系统中的作用均难以确定;③未考虑社会经济与人类健康因素,难以全面反映生态系统的健康状况。
多指标综合评价法是在选择不同组织水平的类群和考虑不同尺度的前提下,对生态系统各个组织水平进行综合评价的方法。相比生物监测法,多指标综合评价法结合了生态学、生理毒理学、物理化学,以及计算机辅助手段,以其综合性、全面性、易量化的特点,成为当前比较常用的方法。
为了更好地保护湖泊生态环境、合理利用水资源,2010年水利部部署了全国河湖健康评估工作,以通过试点工作建立我国河湖健康评估体系,并将湖泊健康评估定义为对湖泊系统水文完整性、物理结构完整性、化学完整性、生物完整性和社会服务功能完整性以及之间相互协调性的评价,总体目标是要了解湖泊的生态状况,进而了解导致湖泊健康出现问题的原因,掌握湖泊健康变化规律。