河流是我们生活中不可或缺的一部分，它们为我们提供了水、食物、能源、娱乐和美丽的景观。但是，你知道我们的河流有多健康吗？它们是否受到了污染、退化或破坏的威胁？它们是否能够维持生物多样性和生态系统服务？为了回答这些问题，美国环境保护局（EPA）和各州、地方机构合作，进行全国性的河流和溪流评估（简称为NRSA）。

NRSA是什么？

NRSA是National Rivers and Streams Assessment的缩写，它是EPA的一个项目，旨在评估美国河流和溪流的健康状况。NRSA每五年进行一次，最近一次是在今年（2023年）。

NRSA的目标是通过收集和分析水质、生物、栖息地和生态系统服务等方面的数据，来了解美国河流和溪流的总体状况，以及影响它们的主要压力因素。NRSA还提供了一些指导和建议，帮助决策者、管理者、科学家和公众采取有效的行动，保护和恢复我们的水资源。

NRSA是如何进行的？

NRSA是基于一种统计抽样设计的，它涵盖了美国约110万英里的河流和溪流。NRSA在2023年对约1500个随机选定的河流和溪流站点进行了现场调查，收集了水质、生物、栖息地等方面的数据。NRSA还利用了遥感、地理信息系统（GIS）、模型等技术，扩展了对美国河流和溪流状况的评估。

NRSA是按照一个详细的质量保证项目计划（QAPP）来执行的，这是一个描述了NRSA 2023年实施方法和程序的文档。QAPP包括了数据收集、分析、管理、报告等各个环节的标准和规范，以确保数据的质量和可靠性。下面将重点介绍NRSA在技术和实际操作上如何开展河流的健康调查。

数据收集

数据收集是NRSA的核心环节，它涉及到现场调查、实验室分析、遥感分析等多个方面。数据收集主要包括以下几个步骤：

• 站点选择：NRSA使用一种基于概率抽样设计（PSD）的方法来选择河流和溪流站点。PSD可以确保每个站点都有一个已知且非零的被选中的概率，从而可以推断出美国范围内的河流和溪流状况。PSD还可以考虑到不同地区、类型、规模等因素对站点选择的影响，从而提高数据的代表性。

• 现场调查：NRSA在每个站点进行了现场调查，收集了水质、生物、栖息地等方面的数据。现场调查主要包括以下几个部分：

• 水质：NRSA测量了水温、pH值、溶解氧、电导率、浊度等水质参数，并采集了水样，用于分析营养盐、有机碳、重金属、农药等污染物的含量。

• 生物：NRSA采集了河流和溪流中的生物样本，包括鱼类、无脊椎动物、藻类等，用于评估生物多样性、丰富度、组成等指标。

• 栖息地：NRSA评估了河流和溪流的栖息地状况，包括水流、河床、河岸、植被等方面，用于评估栖息地的质量、结构、功能等指标。

• 实验室分析：NRSA将收集的水样和生物样本送到认证的实验室进行分析，以确定污染物的种类和含量，以及生物的种类和数量。实验室分析遵循了一系列的质量控制和质量保证的程序，以确保数据的准确性和一致性。

• 遥感分析：NRSA利用了卫星、无人机等遥感技术，收集了河流和溪流的地形、土地覆盖、水文等方面的数据。遥感分析可以提供一些现场调查难以获取的信息，如河流和溪流的空间分布、连通性、变化趋势等。

  
  

数据分析

数据分析是NRSA的重要环节，它涉及到数据整理、校验、加权、归纳等多个方面。数据分析主要包括以下几个步骤：

• 数据整理：NRSA对收集到的数据进行了整理，包括删除重复或无效的数据，填补缺失或异常的数据，转换不同单位或格式的数据，以便于后续的分析。

• 数据校验：NRSA对收集到的数据进行了校验，包括检查数据是否符合预期的范围或标准，是否存在错误或偏差，是否与其他来源的数据一致，以提高数据的质量和可信度。

• 数据加权：NRSA对收集到的数据进行了加权，根据每个站点被选中的概率和代表性，给每个站点赋予一个权重值，以反映其在美国范围内的重要性和影响力。

• 数据归纳：NRSA对收集到的数据进行了归纳，使用统计学和生态学等方法，计算出一些描述河流和溪流状况的指标或指数，如水质指数（WQI）、生物完整性指数（BIBI）、栖息地完整性指数（HII）等。这些指标或指数可以帮助我们更直观地了解河流和溪流健康状况。

  
  

数据管理

数据管理是NRSA的基础环节，它涉及到数据存储、备份、共享等多个方面。数据管理主要包括以下几个步骤：

• 数据存储：NRSA将收集和分析得到的数据存储在一个安全而可访问的数据库中，以便于后续的查询和使用。数据库采用了一种标准化和规范化的结构和格式，以便于数据的组织和检索。

• 数据备份：NRSA将存储在数据库中的数据进行了定期和不定期的备份，以防止数据丢失或损坏。备份采用了多种方式和媒介，如云端存储、外部硬盘等，以提高数据的

• 数据共享：NRSA将存储在数据库中的数据进行了共享，以便于与合作伙伴、科学家、公众等各方交流和利用。数据共享采用了多种渠道和平台，如网站、报告、地图、仪表盘等，以提高数据的可用性和透明度。

  
  

数据报告

数据报告是NRSA的输出环节，它涉及到数据呈现、解释、推广等多个方面。数据报告主要包括以下几个步骤：

• 数据呈现：NRSA将分析得到的指标或指数以及其他相关信息，以图表、地图、表格等形式呈现出来，以便于观察和比较河流和溪流的状况和差异。

• 数据解释：NRSA将呈现出来的数据进行了解释，包括说明数据的来源、方法、意义、局限等，以便于理解和评估河流和溪流的健康状况和影响因素。

• 数据推广：NRSA将解释好的数据进行了推广，包括发布报告、文章、新闻等，以便于向决策者、管理者、科学家、公众等各方传达河流和溪流的状况和建议。

   

  
  

NRSA通过具体的技术手段实现数据的高精度和可靠性的，主要有以下几点：

• 使用了一种基于概率抽样设计（PSD）的方法来选择河流和溪流站点，这可以确保每个站点都有一个已知且非零的被选中的概率，从而可以推断出美国范围内的河流和溪流状况。PSD还可以考虑到不同地区、类型、规模等因素对站点选择的影响，从而提高数据的代表性 。

• NRSA遵循了一个详细的质量保证项目计划（QAPP），这是一个描述了NRSA 2023年实施方法和程序的文档。QAPP包括了数据收集、分析、管理、报告等各个环节的标准和规范，以确保数据的质量和可靠性 。

• 对收集到的数据进行了多种方式的校验、加权、归纳等分析，以确定数据是否符合预期的范围或标准，是否存在错误或偏差，是否与其他来源的数据一致，以及如何计算出描述河流和溪流状况的指标或指数 。

• 将收集和分析得到的数据存储在一个安全而可访问的数据库中，并进行了定期和不定期的备份，以防止数据丢失或损坏。NRSA还将数据进行了共享，以便于与合作伙伴、科学家、公众等各方交流和利用 。