生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及在我國的發(fā)展

屈紅艷

摘 要:生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測中一個(gè)全新的概念,是環(huán)境生態(tài)建設(shè)的技術(shù)保證和支持體系。本文對(duì)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的基本概念和原則、任務(wù)及特點(diǎn)、并結(jié)合我國在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方面所開展的工作提出今后工作的一些設(shè)想和展望。

關(guān)鍵詞:生態(tài)學(xué);生態(tài)監(jiān)測;環(huán)境監(jiān)測;遙感;地理信息系統(tǒng)

隨著人們對(duì)環(huán)境問題及其規(guī)律認(rèn)識(shí)的不斷深化,環(huán)境問題不再局限于排放污染物引起的健康問題,而且包括自然環(huán)境的保護(hù)、生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展的資源問題。因此,環(huán)境監(jiān)測正從一般意義上的環(huán)境污染因子監(jiān)測開始向生態(tài)環(huán)境監(jiān)測過渡和拓寬。除了常見的各類污染因子外,由于人為因素影響,災(zāi)害性天氣增加,森林植被銳減,水土流失嚴(yán)重,土壤沙漠化加劇,洪水泛濫,沙塵暴、泥石流頻發(fā),酸沉降等,使我國本已十分脆弱的生態(tài)環(huán)境更加惡化。

生態(tài)監(jiān)測是采用生態(tài)學(xué)的各種方法和手段,從不同尺度上對(duì)各類生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的時(shí)空格局的度量,主要通過監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)條件、條件變化、對(duì)環(huán)境壓力的反映及其趨勢(shì)而獲得。生態(tài)監(jiān)測,又稱生態(tài)環(huán)境監(jiān)測,目前的定義不很一致。

在監(jiān)測對(duì)象上,生態(tài)監(jiān)測既不同于城市環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測,也不同于工業(yè)污染源監(jiān)測。從環(huán)境監(jiān)測發(fā)展歷程來看,目前所指的生態(tài)監(jiān)測主要側(cè)重于宏觀的、大區(qū)域的生態(tài)破壞問題,它具有反映人類活動(dòng)對(duì)我們所處的生態(tài)環(huán)境的全貌、有機(jī)綜合影響的優(yōu)點(diǎn)。如近年來積極開展的福建省濕地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測,河南省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測,南極中山站近岸海域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測,以及在我國開展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測較早,近幾年又做了大量工作的新疆荒漠生態(tài)環(huán)境監(jiān)測。

生態(tài)監(jiān)測的對(duì)象可分為農(nóng)田、森林、草原、荒漠、濕地、湖泊、海洋、氣象、物候、動(dòng)植物等。每一類型的生態(tài)系統(tǒng)都具有多樣性,它不僅包括了環(huán)境要素變化的指標(biāo)和生物資源變化的指標(biāo),同時(shí)還要包括人類活動(dòng)變化的指標(biāo)。

應(yīng)當(dāng)看到,生態(tài)監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測的拓寬,除了新的理論、技術(shù)和方法外,環(huán)境監(jiān)測的理論和實(shí)踐必是生態(tài)監(jiān)測得以發(fā)展和完善的基本保證。景觀生態(tài)學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、森林生態(tài)學(xué)、淡水生態(tài)學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)、荒漠生態(tài)學(xué)、脆弱帶生態(tài)學(xué)、地球化學(xué)、氣象學(xué)、物候?qū)W、水文學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)、人文物理學(xué)等的理論和實(shí)踐對(duì)生態(tài)監(jiān)測更是大有裨益。

1 生態(tài)監(jiān)測的任務(wù)與特點(diǎn)

1.1 生態(tài)監(jiān)測的基本任務(wù)

對(duì)生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀以及因人類活動(dòng)所引起的重要生態(tài)問題進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測;對(duì)破壞的生態(tài)系統(tǒng)在人類的治理過程中生態(tài)平衡恢復(fù)過程的監(jiān)測;通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的集積,研究上述各種生態(tài)問題的變化規(guī)律及發(fā)展趨勢(shì),建立數(shù)學(xué)模型,為預(yù)測預(yù)報(bào)和影響評(píng)價(jià)打下基礎(chǔ);支持國際上一些重要的生態(tài)研究及監(jiān)測計(jì)劃,如GEMS(全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)),MAB(人與生物圈)等,加入國際生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

1.2 生態(tài)監(jiān)測的特點(diǎn)

綜合性:生態(tài)監(jiān)測是一門涉及多學(xué)科的交叉領(lǐng)域,涉及到農(nóng)、林、牧、副、漁、工等各個(gè)生產(chǎn)行業(yè)。

長期性:自然界中生態(tài)過程的變化十分緩慢,而且生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)控功能,短期監(jiān)測往往不能說明問題。長期監(jiān)測可能導(dǎo)致一些重要的和意想不到的發(fā)現(xiàn),如北美酸雨的發(fā)現(xiàn)就是典型的例子。

復(fù)雜性:生態(tài)系統(tǒng)本身是一個(gè)龐大的復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng),生態(tài)監(jiān)測中要區(qū)分自然因素(如洪水、干旱和水災(zāi))和人為干擾(污染物質(zhì)的排放、資源的開發(fā)利用等)這兩種因素的作用有時(shí)十分困難,加之人類目前對(duì)生態(tài)過程(ecological process)的認(rèn)識(shí)是逐步積累和深入的,這就使得生態(tài)監(jiān)測不可能是一項(xiàng)簡單的工作。

分散性:生態(tài)監(jiān)測站點(diǎn)的選取往往相隔較遠(yuǎn),監(jiān)測網(wǎng)的分散性很大。同時(shí)由于生態(tài)過程的緩慢性,生態(tài)監(jiān)測的時(shí)間跨度也很大,所以通常采取周期性的間斷監(jiān)測。5生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)體系與優(yōu)先監(jiān)測項(xiàng)目

2 國內(nèi)生態(tài)監(jiān)測現(xiàn)狀

近年來,我國提出的“地球動(dòng)態(tài)觀測信息網(wǎng)絡(luò)”、“我國代表類型區(qū)生態(tài)狀況和變遷規(guī)律的大尺度時(shí)空觀測研究以及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測”,“中國資源生態(tài)環(huán)境預(yù)警研究”等方案及計(jì)劃,均側(cè)重生態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上,中科院的“我國生態(tài)系統(tǒng)研究站網(wǎng)”研究計(jì)劃(CERN)已經(jīng)實(shí)施,其所屬的53個(gè)生態(tài)定位站進(jìn)行了大量的生態(tài)研究工作,成果已引起世界各國的關(guān)注。新疆、內(nèi)蒙、洞庭湖、舟山等生態(tài)站的建立,為生態(tài)監(jiān)測提供了廣大的應(yīng)用前景。國內(nèi)在生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)及生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系方面也做了一些工作。中山大學(xué)與華南環(huán)科所在海南島生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究中,提出生物量、多樣性、穩(wěn)定性和清潔度四原則和20個(gè)指標(biāo)參數(shù),并將每個(gè)參數(shù)按生態(tài)學(xué)特征及影響劃分為5個(gè)等級(jí)。吉林環(huán)科所對(duì)東北自然保護(hù)區(qū)生態(tài)指標(biāo)體系研究中,將生態(tài)指標(biāo)體系劃分為三個(gè)層次五個(gè)指標(biāo)。

隨著我國空間技術(shù)的發(fā)展,宏觀生態(tài)監(jiān)測有了一定的進(jìn)步,3S技術(shù)成為近幾年來生態(tài)監(jiān)測工作者們研究的重點(diǎn)內(nèi)容,并顯示出其快速準(zhǔn)確的明顯優(yōu)點(diǎn),是宏觀監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì):“六五”期間內(nèi)蒙古草場資源遙感調(diào)查,“七五”期間三北防護(hù)林遙感調(diào)查、黃土高原遙感調(diào)查均包括生態(tài)監(jiān)測內(nèi)容。新疆環(huán)境監(jiān)測中心站利用全區(qū)氣象衛(wèi)星NOAA-12五個(gè)波段影象數(shù)據(jù),完成了全區(qū)土地荒漠現(xiàn)狀的評(píng)價(jià)工作。利用遙感技術(shù)對(duì)熱帶森林植被的動(dòng)態(tài)變化、森林火災(zāi)后生態(tài)變化遙感監(jiān)測評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建方法、中國北方沙塵災(zāi)害特點(diǎn)及其下墊面狀況、金衢盆地土地退化、黃河三角洲鹽堿地、內(nèi)蒙古土地鹽漬化典型區(qū)域動(dòng)態(tài)監(jiān)測、廣州珠江口、太湖水體污染、大連灣海域水體富營養(yǎng)化狀況、利用GIS系統(tǒng)預(yù)測預(yù)報(bào)模型對(duì)黃土高原、三峽庫區(qū)等重點(diǎn)侵蝕區(qū)域進(jìn)行土地退化預(yù)報(bào)、景觀生態(tài)退化預(yù)測、小流域土壤侵蝕預(yù)測和應(yīng)用國土資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)陜北黃土高原生態(tài)環(huán)境進(jìn)行遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測,初步建立了生態(tài)環(huán)境的遙感識(shí)別標(biāo)志等進(jìn)行了研究。近年來,利用遙感技術(shù)監(jiān)測牧場產(chǎn)量、農(nóng)作物產(chǎn)量、資源調(diào)查、水土保持狀況和災(zāi)害預(yù)測等方面都取得了一定的成果,為宏觀生態(tài)監(jiān)測積累了經(jīng)驗(yàn)。其中熱帶森林植被的動(dòng)態(tài)變化遙感監(jiān)測課題是世界自然基金會(huì)(原稱世界野生生物基金會(huì))西雙版納自然保護(hù)資助合作項(xiàng)目,由中方和比利時(shí)遙感技術(shù)人員共同完成,利用多時(shí)相遙感圖象判讀,系統(tǒng)分析了西雙版納森林植被的動(dòng)態(tài)變化,其結(jié)果經(jīng)地面實(shí)況驗(yàn)證基本屬實(shí),為結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜的熱帶森林植被動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測探索了一條新路。筆者認(rèn)為利用3S技術(shù)解決生態(tài)環(huán)境監(jiān)測問題要注意GPS,GIS,RS三相技術(shù)的結(jié)合,利用任一技術(shù)要想對(duì)環(huán)境進(jìn)行綜合監(jiān)測評(píng)價(jià)是不可能的。RS象片應(yīng)用進(jìn)一步提高判讀和分類精度,涉及計(jì)算機(jī)分類精度的提高,需利用已有信息資料輔助區(qū)劃,利用技術(shù)人員協(xié)助判讀,利用GIS產(chǎn)生輔助判讀因子,同時(shí)加強(qiáng)地面調(diào)查工作。

從國內(nèi)已有工作來看,許多現(xiàn)代化的技術(shù)和手段,還沒有在生態(tài)監(jiān)測中發(fā)揮作用。多數(shù)工作尚屬研究性質(zhì),環(huán)境監(jiān)測意義尚的常規(guī)生態(tài)監(jiān)測工作尚在起步和醞釀中,急待開發(fā)和實(shí)施。目前,特別需要一套操作性強(qiáng)的指標(biāo)體系和方法,并且對(duì)各種生態(tài)類型監(jiān)測的技術(shù)路線和要求有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)劃,以便大范圍普遍開展生態(tài)監(jiān)測工作。

結(jié)語

生態(tài)監(jiān)測是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,它對(duì)環(huán)境監(jiān)測工作者提出了更高的要求。環(huán)境監(jiān)測的最終結(jié)果是對(duì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)從而提出污染治理方案。生態(tài)監(jiān)測將為更深層次的環(huán)境管理和決策部門服務(wù),提出生態(tài)環(huán)境規(guī)劃、生態(tài)設(shè)計(jì)方案,最終目的是建立天地人和的生態(tài)環(huán)境。

生態(tài)監(jiān)測的總體趨勢(shì)是:三S技術(shù)和地面監(jiān)測相結(jié)合,從宏觀和微觀角度來全面審視生態(tài)質(zhì)量;網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)趨于一體化,考慮全球生態(tài)質(zhì)量變化,在生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)上逐步從生態(tài)質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),以提供早期預(yù)警;在信息管理上強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化,廣泛采用地理信息系統(tǒng),加強(qiáng)國與國之間的合作?？傊?隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人口、資源、環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻,單純從理化、生物指標(biāo)監(jiān)測來了解環(huán)境質(zhì)量已不能滿足要求,生態(tài)監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測發(fā)展的必然趨勢(shì),它必將被廣大環(huán)境監(jiān)測工作者逐步認(rèn)識(shí)和掌握。