生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)探討

張婷

（四川省內(nèi)江師范學(xué)院，四川 內(nèi)江6411112）

1 生態(tài)監(jiān)測的定義

20世紀(jì)60年代以來，隨著全球性環(huán)境問題的出現(xiàn)，環(huán)境監(jiān)測從一般意義上的環(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。

生態(tài)監(jiān)測是采用生態(tài)學(xué)的各種方法和手段，從不同尺度上對各類生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的時空格局的度量，主要通過監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)條件、條件變化、對環(huán)境壓力的反映及其趨勢而獲得。國內(nèi)有學(xué)者提出“生態(tài)監(jiān)測就是運用可比的方法，在時間和空間上對特定區(qū)域范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)組合體的類型、結(jié)構(gòu)和功能及其組合要素等進行系統(tǒng)地測定和觀察的過程，監(jiān)測的結(jié)果則用于評價和預(yù)測人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響，為合理利用資源、改善生態(tài)環(huán)境和自然保護提供決策依據(jù)，這一定義似乎從方法原理、目的、手段、意義等方面作了較全面的闡述。

在監(jiān)測對象上，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對我們所處的生態(tài)環(huán)境的全貌、有機綜合影響的優(yōu)點。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)測的對象可分為農(nóng)田、森林、草原、荒漠、濕地、湖泊、海洋、氣象、物候、動植物等。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)濟學(xué)、人文物理學(xué)等的理論和實踐對生態(tài)監(jiān)測更是大有裨益［1］。

2 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的主要內(nèi)容

2.1 監(jiān)測基本原理

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測最核心的基本原理是“準(zhǔn)確性原理”，即監(jiān)測活動及其所獲得的環(huán)境信息是環(huán)境歷史和環(huán)境管理的記錄、書寫，是環(huán)境歷史的“鏡像”反映，同時體現(xiàn)環(huán)境和環(huán)境管理的真實性及環(huán)境信息的權(quán)威性。為了滿足“準(zhǔn)確性”的要求，生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測還衍生了以下3個基本原理。

（1）代表性原理。即監(jiān)測是以有限的點位／斷面代表“無限”的環(huán)境整體（反映空間代表性），以有限的采樣頻率代表時刻變化著的環(huán)境變化信息（反映時間代表性），以有限的數(shù)據(jù)信息量代表“無限”的環(huán)境內(nèi)部信息（反映數(shù)據(jù)量代表性）。

（2）完整性原理。監(jiān)測通過采用環(huán)境“要素”和“相素”、環(huán)境“壓力”組合監(jiān)測模式來反映環(huán)境及其內(nèi)涵信息的完整性、復(fù)雜性，同時體現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測的系統(tǒng)性。

（3）規(guī)范性原理。監(jiān)測通過實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測制度化、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)規(guī)范化來反映環(huán)境及其內(nèi)涵信息的可靠性、可比性，同時體現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測的可溯源性、精密性。

2.2 監(jiān)測對象

進入21世紀(jì)以來，環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)涵已獲得極大的豐富，傳統(tǒng)的“水、氣、聲、渣”已不能代表環(huán)境監(jiān)測的對象特征。目前，環(huán)境監(jiān)測的范圍和對象包括以下幾個方面。

（1）環(huán)境監(jiān)測范圍。包括區(qū)域的（城市 ＋農(nóng)村＋自然生態(tài)）＋流域的＋全國的。根據(jù)不同的需要和目的，可以組合成不同的監(jiān)測范圍。

（2）環(huán)境“要素”監(jiān)測。包括各種環(huán)境要素（或自然生態(tài)系統(tǒng)中的各環(huán)境介質(zhì)）（環(huán)保部門主管的＋相關(guān)資源部門主管的）＋監(jiān)測對象（如各種排氣、排水、固體廢物等）。

（3）環(huán)境“相素”監(jiān)測。包括同一環(huán)境要素或同一環(huán)境介質(zhì)中的多相監(jiān)測，水環(huán)境監(jiān)測中的水相、懸浮物相、生物相、沉積物相監(jiān)測，環(huán)境空氣監(jiān)測中的氣相液相、固相等。

（4）環(huán)境“壓力”監(jiān)測是指廣義的“源解析”監(jiān)測，通過廣義的“源解析”監(jiān)測，可以回答環(huán)境變化與污染源排放之間的關(guān)系，找到環(huán)境管理的重點對象和目標(biāo)等。

2.3 監(jiān)測指標(biāo)

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的本質(zhì)是環(huán)境“要素”和環(huán)境“相素”中目標(biāo)污染物（指標(biāo)）各類信息的生產(chǎn)過程，即環(huán)境信息的生產(chǎn)過程?，F(xiàn)階段的環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容包括綜合性指標(biāo)、物理學(xué)指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)、生物學(xué)指標(biāo)、生態(tài)學(xué)指標(biāo)、毒理學(xué)指標(biāo)等，或者分為環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)、自然生態(tài)指標(biāo)、環(huán)境保護建設(shè)指標(biāo)等。

3 生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)和方法

3.1 環(huán)境監(jiān)測程序

3.1.1 現(xiàn)場調(diào)查與資料收集

環(huán)境污染隨時間、空間變化，受氣象、季節(jié)、地形地貌等因素的影響，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測區(qū)域呈現(xiàn)的特點，進行周密的現(xiàn)場調(diào)查和資料收集工作，主要調(diào)查各種污染源及其排放情況和自然與社會環(huán)境特征，包括地理位置、地形地貌、氣象氣候、土地利用情況以及社會經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r。

3.1.2 確定監(jiān)測項目

應(yīng)根據(jù)國家規(guī)定的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本地區(qū)主要污染源及其主要排放物的特點來選擇，同時還要測定一些氣象及水文項目。

3.1.3 確定監(jiān)測點布置及采樣時間和方式

采樣點布設(shè)得是否合理，是能否獲得有代表性樣品的前提，應(yīng)予以充分重視；選擇和確定環(huán)境樣品的保存方法；環(huán)境樣品的分析測試。

3.1.4 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果上報

由于監(jiān)測誤差存在于環(huán)境監(jiān)測的全過程，只有在可靠的采樣和分析測試的基礎(chǔ)上，運用數(shù)理統(tǒng)計的方法處理數(shù)據(jù)，才可能得到符合客觀要求的數(shù)據(jù)，處理得出的數(shù)據(jù)應(yīng)經(jīng)仔細(xì)復(fù)核后才能上報。

3.2 監(jiān)測的方法和技術(shù)路線

生態(tài)監(jiān)測技術(shù)方法就是對生態(tài)系統(tǒng)中的指標(biāo)進行具體測量和判斷，從而獲得生態(tài)系統(tǒng)中某一指標(biāo)的特征數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計分析，以反映該指標(biāo)的現(xiàn)狀及變化趨勢。在選擇生態(tài)監(jiān)測具體技術(shù)方法前，要根據(jù)現(xiàn)有條件，結(jié)合實際制定相應(yīng)的技術(shù)路線，確定最佳監(jiān)測方案。

技術(shù)路線和方案的制定大體包含以下幾點：生態(tài)問題的提出，生態(tài)監(jiān)測臺站的選址，監(jiān)測的內(nèi)容、方法及設(shè)備，生態(tài)系統(tǒng)要素及監(jiān)測指標(biāo)的確定，監(jiān)測場地、監(jiān)測頻度及周期描述，數(shù)據(jù)的整理（觀測數(shù)據(jù)、實驗分析數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、文字?jǐn)?shù)據(jù)、圖形及圖像數(shù)據(jù)），建立數(shù)據(jù)庫，信息或數(shù)據(jù)輸出，信息的利用（編制生態(tài)監(jiān)測項目報表、針對提出的生態(tài)問題建立模型、預(yù)測預(yù)報、評價和規(guī)劃、政策規(guī)定）［5，6］。

在確定具體的生態(tài)監(jiān)測技術(shù)方法時要遵循一個原則，即盡量采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法，若無國家標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)的操作規(guī)范，盡量采用該學(xué)科較權(quán)威或大家公認(rèn)的方法。一些特殊指標(biāo)可按目前生態(tài)站常用的監(jiān)測方法。生態(tài)監(jiān)測具有著眼于宏觀的特點，是一項宏觀與微觀監(jiān)測相結(jié)合的工作。對于結(jié)構(gòu)與功能復(fù)雜的宏觀生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測，必須采用先進的技術(shù)手段。其中，生態(tài)監(jiān)測平臺是宏觀監(jiān)測的基礎(chǔ)，它必須以3S技術(shù)作支持，并要具備容量足夠大的計算機和宇航信息處理裝置。

3S技術(shù)，即地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）和全球衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS）。3項技術(shù)形成了對地球進行空間觀測、空間定位及空間分析的完整的技術(shù)體系。它能反映全球尺度上生態(tài)系統(tǒng)各要素的相互關(guān)系和變化規(guī)律，提供全球或大區(qū)域精確定位的高頻度宏觀資源與環(huán)境影像，揭示巖石圈、水圈、氣圈和生物圈的相互作用和關(guān)系。在RS和GIS基礎(chǔ)上建立的數(shù)學(xué)模型，能促進以定性描述為主到定量分析為主的過渡，實行時空的轉(zhuǎn)移，在空間上由野外轉(zhuǎn)入室內(nèi)，在時間上從過去、現(xiàn)在的研究發(fā)展到在三維空間上定量預(yù)測未來。3S技術(shù)是宏觀生態(tài)環(huán)境監(jiān)測發(fā)展的方向，是其發(fā)展的主要技術(shù)基礎(chǔ)，在今后較長的一個時期內(nèi)，遙感手段將在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中得到更廣泛的應(yīng)用，地理信息系統(tǒng)作為“3S”技術(shù)的核心將發(fā)揮更大的作用。目前美國、歐洲、日本和我國都在制定新的觀測計劃，國內(nèi)北京、上海、重慶、廈門等地都在推進基礎(chǔ)數(shù)字化工作，推廣GPS定位觀測，這些計劃的實施將為區(qū)域環(huán)境監(jiān)測提供重要的數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)監(jiān)測手段，只能解決局部監(jiān)測問題，而綜合整體且準(zhǔn)確完全的監(jiān)測結(jié)果必須依賴3S技術(shù)。充分利用計算機技術(shù)把遙感、航照、衛(wèi)星監(jiān)測、地面定點監(jiān)控有機結(jié)合起來，依靠專門的軟硬件使生態(tài)監(jiān)測智能化，使生態(tài)資料數(shù)據(jù)上網(wǎng)，實現(xiàn)生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)化，是目前以及今后相當(dāng)長的一段時間里監(jiān)測人員的重點工作內(nèi)容［7，8］。

環(huán)境監(jiān)測的方法必須上升到國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格執(zhí)行。目前我國已經(jīng)制定了全面詳細(xì)的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括水環(huán)境監(jiān)測方法標(biāo)準(zhǔn)、大氣環(huán)境監(jiān)測方法標(biāo)準(zhǔn)、固體廢物監(jiān)測方法標(biāo)準(zhǔn)、噪聲環(huán)境監(jiān)測方法標(biāo)準(zhǔn)、土壤環(huán)境監(jiān)測方法標(biāo)準(zhǔn)、輻射環(huán)境監(jiān)測方法標(biāo)準(zhǔn)、空氣監(jiān)測技術(shù)路線、地表水監(jiān)測技術(shù)路線、生物監(jiān)測技術(shù)路線等等，這些標(biāo)準(zhǔn)的全面落實是推進我國生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測事業(yè)的保證。

4 開展生態(tài)監(jiān)測的建議

4.1 發(fā)揮環(huán)境監(jiān)測體系優(yōu)勢

環(huán)境監(jiān)測的理論具有廣泛的內(nèi)容，環(huán)境監(jiān)測的實踐豐富了環(huán)境監(jiān)測體系，要發(fā)揮環(huán)境監(jiān)測體系優(yōu)勢，使其成為開展生態(tài)監(jiān)測工作的基礎(chǔ)保證。

4.2 重視借鑒國外經(jīng)驗

發(fā)達(dá)國家對于生態(tài)監(jiān)測已經(jīng)開展較長時間，而我們才剛起步，基礎(chǔ)差、底子薄，對生態(tài)系統(tǒng)規(guī)律認(rèn)識還不夠，生態(tài)監(jiān)測經(jīng)驗不足，特別需要吸取和借鑒其已有的成功經(jīng)驗，如一些操作性強的指標(biāo)、方法和技術(shù)路線等。

4.3 合理選擇監(jiān)測指標(biāo)

我們現(xiàn)有的監(jiān)測能力、技術(shù)與設(shè)備水平有限，因此必須從實際出發(fā)，結(jié)合本地的特點，從由于經(jīng)濟發(fā)展過快對生態(tài)環(huán)境形成壓力和影響生態(tài)系統(tǒng)變化的因子中，選取易監(jiān)測、針對性強、能說明問題、對特定環(huán)境敏感和屬于污染的因子開展監(jiān)測，以此表征主要的生態(tài)環(huán)境問題，待今后條件具備時，逐步加以補充、擴展。

4.4 充分利用先進技術(shù)

當(dāng)前許多現(xiàn)代化的技術(shù)和手段，還沒有在環(huán)境監(jiān)測體系中發(fā)揮作用，如3S技術(shù)已經(jīng)趨于成熟并廣泛得到應(yīng)用，要使其和生態(tài)監(jiān)測密切結(jié)合，并以最少費用獲得必要的生態(tài)環(huán)境信息，在環(huán)境監(jiān)測體系中發(fā)揮效用。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，開展生態(tài)監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測體系發(fā)展和完善的必然趨勢和要求，這一復(fù)雜的系統(tǒng)工程，對環(huán)境監(jiān)測工作提出了更高的要求，它必將更深層次地為環(huán)境管理和決策部門服務(wù)，為經(jīng)濟區(qū)建設(shè)營造良性循環(huán)、天地人和的生態(tài)環(huán)境，促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

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)和實施。生態(tài)監(jiān)測是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它對環(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)果是對環(huán)境質(zhì)量進行評價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)計方案，最終目的是建立天地人和的生態(tài)環(huán)境。

隨著經(jīng)濟的發(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，它必將成為環(huán)境監(jiān)測的重要方式。

［1］馬 天，王玉杰，郝 電，等.生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及其在我國的發(fā)展［J］.四川環(huán)境，2003（2）：16～17.

［2］厲以強，黃 衛(wèi)，錢 江，等.開拓生態(tài)環(huán)境監(jiān)測服務(wù)生態(tài)省建設(shè)［J］.環(huán)境導(dǎo)報，2002（6）：46～47.

［3］葉 青.開展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測［J］.環(huán)境導(dǎo)報，2001（6）：152～154.

［4］劉曉強，申 田，連 兵.生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的關(guān)鍵題研究［J］.環(huán)境保護，2000（1）：71～72.

［5］葛承軒，楊 琴.生態(tài)環(huán)境監(jiān)測研究［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2001（2）：92～94.

［6］劉 敏.3S技術(shù)及其在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用［J］.廣東林業(yè)科技，2005，21（3）：63～65.

［7］黃國寶.生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的重要技術(shù)手段——“3S”簡介［J］.福建環(huán)境，2003，20（5）：35～37.