水生態(tài)監(jiān)測方法介紹及研究進展

焦振寰 楊艷彬 宋久林 張清濤 劉英超

[摘要]隨著經(jīng)濟的發(fā)展，水生態(tài)和水環(huán)境問題也愈發(fā)明顯，比如出現(xiàn)的水體污染、河道斷流等問題，因此保護水生態(tài)有著重要的作用，由此也能夠看出修復(fù)水生態(tài)的工作已變成首要任務(wù)。監(jiān)測水生態(tài)是修復(fù)水生態(tài)的基礎(chǔ)工作，因此水生態(tài)監(jiān)測需要及時提供精準(zhǔn)信息，這對于修復(fù)和保護水生態(tài)有著重要作用。本文主要探究水生態(tài)監(jiān)測和評估內(nèi)容，分析有關(guān)水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的評價模式和優(yōu)缺點，為今后監(jiān)測水生態(tài)提供保證。

[關(guān)鍵詞]水生態(tài)監(jiān)測;監(jiān)測技術(shù);研究進展

[中圖分類號] X832

[文獻標(biāo)識碼]A

水生態(tài)學(xué)包含著生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、水力學(xué)等多個學(xué)科，屬于綜合型水文學(xué)，主要用于預(yù)測生態(tài)系統(tǒng)和淡水生物對各種非生物出現(xiàn)的因子變化狀況。監(jiān)測水生態(tài)是保護和優(yōu)化水資源的保證，并且也是管理水資源的主要措施，最主要是在水環(huán)境監(jiān)測體系中發(fā)揮著重要的作用。我國經(jīng)濟雖然發(fā)展快，但是在水資源和水環(huán)境上付出了較大的代價，出現(xiàn)了水污染、水資源短缺等問題，因此水生態(tài)目前主要的任務(wù)便是恢復(fù)或維持水生態(tài)系統(tǒng)功能。

1 水生態(tài)監(jiān)測現(xiàn)狀

監(jiān)測水環(huán)境中的水生態(tài)工作有著重要作用，監(jiān)測技術(shù)包含化學(xué)技術(shù)、物理技術(shù)和水文技術(shù)等.監(jiān)測內(nèi)容有生態(tài)環(huán)境要素、生物狀況、環(huán)境生態(tài)結(jié)構(gòu)等，從水生態(tài)完整性的角度來評價水環(huán)境質(zhì)量以及修復(fù)和保護生態(tài)環(huán)境，更合理地運用自然資源。水生態(tài)文明的中心思想是科學(xué)發(fā)展觀，通過因水制宜以及協(xié)調(diào)自身承載力和水生態(tài)環(huán)境的方式開展工作。合理規(guī)劃和使用水資源，保護水生態(tài)環(huán)境是實現(xiàn)水生態(tài)文明的保障。在水體中，水環(huán)境質(zhì)量和人們生活環(huán)境、生命安全有著直接關(guān)系。

1.1 監(jiān)測指標(biāo)

水生態(tài)監(jiān)測用于水質(zhì)監(jiān)測，測試指標(biāo)為COD、BOD等指標(biāo)，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)也在不斷地進步，大量的廢水進入到水體中，同時將重金屬、有機物等指標(biāo)引入水體，此些指標(biāo)能夠瞬時反應(yīng)出水體狀況，但卻無法展現(xiàn)出河中的化合物，也無法表現(xiàn)出對環(huán)境生物產(chǎn)生的影響。據(jù)統(tǒng)計，我國在2007年太湖流域暴發(fā)藍藻后，此后監(jiān)測水生態(tài)是以葉綠素和藻密度作為主要代表。藻類是屬于生態(tài)環(huán)境的主要組成，它體現(xiàn)了在某段時間內(nèi)環(huán)境變化對于生物產(chǎn)生的影響，進而實現(xiàn)監(jiān)測水環(huán)境的目的。通過監(jiān)測藻類作為監(jiān)測生物的代表方法，存在著監(jiān)測指示物種單一的問題，因此需要從多角度監(jiān)測水生態(tài)工作。監(jiān)測水環(huán)境中的浮游動物一般是定性檢測與定量檢測，通過鏡檢法來區(qū)分水體中浮游動物的種類，同時計量蜉蝣動物密度與生物量。常規(guī)監(jiān)測水環(huán)境下的底棲動物使用鏡檢法，區(qū)分水體中的底棲動物種類與密度生物量，監(jiān)測著生生物是運用刮片法獲取生物，同時運用鏡檢法區(qū)分藻類密度與種類。對于大型的水生植物，會運用調(diào)查法和抽樣法相結(jié)合的方式收集水生植物，鑒定其種類并測量其濕重和干重。

1.2 監(jiān)測方式

監(jiān)測水環(huán)境中水生態(tài)的方法，一般是通過結(jié)合常規(guī)監(jiān)測與自動化設(shè)備。監(jiān)測常規(guī)監(jiān)測包含必備測量指標(biāo)、指定測量指標(biāo)和選測指標(biāo)。比如電導(dǎo)率、高錳酸鹽指數(shù)等，此些指標(biāo)應(yīng)遵守我國有關(guān)規(guī)定。自動儀器的監(jiān)測指標(biāo)包含了pH、水溫值等，同時此些指標(biāo)技術(shù)也需要按照國家環(huán)境保護批準(zhǔn)監(jiān)測。監(jiān)測水體浮游植物時，一般使用鏡檢法定量檢測植物的種類，同時計量其密度，繪制浮游植物在水環(huán)境下的種類分布和密度分布，計算水生態(tài)的均勻指數(shù)和多樣化指數(shù)。根據(jù)水環(huán)境水體富氧化的情況和水質(zhì)類型綜合評價水質(zhì)健康情況，通過監(jiān)測水環(huán)境下的浮游動物、水生植物，底棲動物等，開展采樣、樣品處理、鏡檢計算等工作，從而構(gòu)成檢測記錄。

遙感技術(shù)是使用方傳感器掃描地球表面，同時處理獲得的遙感影像，從而獲取地物信息，屬于新型的分析監(jiān)測技術(shù)。遙感監(jiān)測技術(shù)的出現(xiàn)，也需要工作人員有著更高的專業(yè)素養(yǎng)

1.3 評價方法

監(jiān)測水環(huán)境水生態(tài)質(zhì)量要考慮生物系統(tǒng)是否完整，通過使用水環(huán)境水生生物完整指數(shù)，分析各環(huán)境梯度下水生生物群落構(gòu)成以及物種等生態(tài)指標(biāo)間的聯(lián)系，從而篩選出能夠代表生態(tài)意義的水生生物指標(biāo)。按照水環(huán)境生物完整性指數(shù)，組建框架，同時需要綜合性考慮生物指標(biāo)的性能、效果、運行成本等參數(shù)，進而分析環(huán)境生物的性能，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建出具有代表意義的水生態(tài)監(jiān)測評價指標(biāo)。我國主要是從兩方面進行評價，即水生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)和理化指標(biāo)。

2 監(jiān)測水生態(tài)存在的問題

2.1 尚未健全水生態(tài)監(jiān)測法

我國有關(guān)于水質(zhì)監(jiān)測與河流保護的法律比較完善，從國家層面、流域?qū)用嬉约暗胤綄用婢鶎嵤┝怂幢Ｗo、湖泊保護以及水環(huán)境保護，此些條例的實施推動著水質(zhì)監(jiān)測的開展。我國于2012年頒布實施水生態(tài)保護條例，但法律法規(guī)體系尚不健全，約束著水生態(tài)監(jiān)測的實施，讓水生態(tài)保護工作受到制約。

2.2 水生態(tài)監(jiān)測技術(shù)落后

水生態(tài)監(jiān)測專業(yè)包含了生物技術(shù)、計算機等，因此對工作人員的素質(zhì)要求高，在監(jiān)測水質(zhì)上需要水利系統(tǒng)和環(huán)保系統(tǒng)構(gòu)建出系統(tǒng)化專業(yè)化的內(nèi)容，從而有效保護水資源。但水資源僅限于監(jiān)測水質(zhì)，無法滿足監(jiān)測水生態(tài)需求。專業(yè)的監(jiān)測水生態(tài)團隊無法實施聯(lián)動監(jiān)測工作，缺少綜合技術(shù)性人才.比如某些人員在生物技術(shù)、地理技術(shù)和計算機技術(shù)上知識匱乏，阻礙著水生態(tài)監(jiān)測工作的實施。

2.3 未規(guī)范水生態(tài)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是工作人員指導(dǎo)水生態(tài)保護工作的準(zhǔn)則，它能夠保護人們的生命健康，從而推動生態(tài)的良性循環(huán)，合理使用資源，這也是評價水生態(tài)質(zhì)量的依據(jù)。在監(jiān)測水質(zhì)過程中，需要健全標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。在水生態(tài)領(lǐng)域上，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匱乏，未形成專業(yè)的監(jiān)測體系和系統(tǒng)體系，技術(shù)不成熟，缺少監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 其他問題

水生態(tài)監(jiān)測缺乏系統(tǒng)性，通常會集中在某條線或某個點上。某些單位監(jiān)測人員水平存在差異，生態(tài)監(jiān)測的專業(yè)人員能力有限。監(jiān)測設(shè)備也存在著差異，各區(qū)域的監(jiān)測機構(gòu)重視程度不同，水生態(tài)監(jiān)測的全過程耗時耗力，此些問題均影響著監(jiān)測水生態(tài)工作的發(fā)展。

3 優(yōu)化水生態(tài)監(jiān)測措施

3.1 健全法律法規(guī)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，水環(huán)境逐漸惡化，監(jiān)測水生態(tài)法律法規(guī)尚未健全，因此需要結(jié)合流域管理和各地區(qū)的水環(huán)境管理，進而完善有關(guān)法律法規(guī)，推動水環(huán)境的發(fā)展，建設(shè)水生態(tài)文明。在制定水環(huán)境法律法規(guī)時，需要結(jié)合地域水環(huán)境特性，進而規(guī)劃和管理水環(huán)境，比如南方某些省河流湖泊多，因此應(yīng)根據(jù)流域的特點，制定保護水生態(tài)流域的法規(guī)，明確流域保護內(nèi)容，確立相關(guān)的職責(zé)與功能，保證各部門能夠承擔(dān)職責(zé)。通過地域分布明確監(jiān)測水生態(tài)的范圍標(biāo)準(zhǔn)與責(zé)任，合理安排設(shè)計水生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，確保水環(huán)境信息的安全可靠，進而實現(xiàn)保護和修復(fù)水體水資源工作。

3.2 健全監(jiān)測水生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

工作人員應(yīng)使用水文站網(wǎng)和水文資料，從而完成收集水生態(tài)信息和構(gòu)建水生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)的工作。監(jiān)測水環(huán)境是為了能夠掌握水資源和水環(huán)境的有關(guān)信息，進而保證合理配置水資源，及時修復(fù)和保護水環(huán)境。只有掌握水環(huán)境下的水資源狀況，才能夠在指定的時間內(nèi)合理分析，同時制定出水資源規(guī)劃方案與保護措施。水環(huán)境下的水生態(tài)信息是按照指定的水文因素確定，對比分析水環(huán)境下的水生態(tài)狀況，進而制定出不同狀況下的水環(huán)境管理方案以及水生態(tài)保護計劃。水生生物的分布與地貌，在探究水生態(tài)過程中也有著重要的作用。在監(jiān)測水生態(tài)工作和搜集水生態(tài)資料需要研究水生生物、地理地貌等，工作人員在實施保護水生態(tài)措施時，可通過構(gòu)建水生態(tài)信息庫，實施資源共享，進而比較水生態(tài)信息，歸納各時期水生態(tài)狀況。工作人員可使用水文站網(wǎng)監(jiān)控各區(qū)域的水生態(tài)情況，搜集和整理各區(qū)域水生態(tài)信息，為保護和修復(fù)水生態(tài)提供基礎(chǔ)。

3.3 健全指標(biāo)檢測體系

我國目前缺少明確的水生態(tài)監(jiān)測工作技術(shù)指標(biāo)，尚未健全指標(biāo)體系，增加了水環(huán)境下水生態(tài)監(jiān)測工作難度，約束著經(jīng)濟發(fā)展需求和水生態(tài)文明建設(shè)。監(jiān)測水生態(tài)內(nèi)容包括采樣、監(jiān)測等，每項監(jiān)測過程需要有著詳細的細化標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，從而保證順利完成水生態(tài)監(jiān)測工作。有關(guān)部門應(yīng)明確技術(shù)指標(biāo)和水生態(tài)監(jiān)測規(guī)范、指標(biāo)系統(tǒng)等。明確水生態(tài)實時內(nèi)容，保證信息和數(shù)據(jù)的可靠，同時也需要技術(shù)符合要求，從而提高工作人員責(zé)任意識，使工作人員能夠快速采集信息。

3.4 加大資金投入

創(chuàng)建由市場推動、政府引導(dǎo)以及社會參與的投人體系，實施公眾參與水生態(tài)監(jiān)測工作。同時保證財政預(yù)算撥款用于水生態(tài)監(jiān)測資金，此部分費用和GDP增長呈正比例關(guān)系。構(gòu)建垃圾收理稅收政策體系，改革水費，健全管網(wǎng)建設(shè)，保證污染能夠進入治理系統(tǒng)和處理系統(tǒng)。

3.5 明確監(jiān)測頻次、采樣布點

應(yīng)根據(jù)水域環(huán)境、生物種群時間變化、費用投入等確定調(diào)查的時間和頻次，根據(jù)年度監(jiān)測可在秋季、夏季進行。若是按照季節(jié)監(jiān)測，可在春季、夏季、秋季開展工作。明確監(jiān)測時間后，要結(jié)合實際情況考慮監(jiān)測指標(biāo)變化狀況。

一般狀況下，接近湖泊和河流的地方會被稱為水樣采樣點，此類區(qū)域不適用于采集生物樣本，這是由于生物采樣要體現(xiàn)區(qū)域范圍的生態(tài)特征和自然特征，但是湖泊、河流區(qū)域包含的生態(tài)少，因此采樣點和生物采樣存在差異。在管理水資源過程中，要掌握的核心要素有水生態(tài)、水質(zhì)以及水量，只有滿足三個要素，才能夠創(chuàng)建水生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

3.6 水生態(tài)監(jiān)測體系發(fā)展方向

構(gòu)建核心監(jiān)測能力的業(yè)務(wù)，創(chuàng)建以流域水環(huán)境生態(tài)評價作為監(jiān)測的體系，同時組建微生物監(jiān)測生物群落，監(jiān)測水環(huán)境生態(tài)質(zhì)量以及生物獨立實驗四大業(yè)務(wù)板塊。建設(shè)監(jiān)測領(lǐng)域業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)是監(jiān)測體系的支撐，監(jiān)測水生態(tài)業(yè)務(wù)包含著構(gòu)建水生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、配置、生態(tài)監(jiān)測人員、實驗室及其設(shè)備。創(chuàng)建監(jiān)測數(shù)據(jù)報送體系，水生態(tài)監(jiān)測評價有著較強的專業(yè)性，工作人員需要掌握有關(guān)知識，為了保證順利開展水生態(tài)監(jiān)測工作，需要積極的培訓(xùn)已上崗的工作人員，同時要引進專業(yè)技術(shù)人員，進而組建專業(yè)工作團隊。監(jiān)測機構(gòu)和科研院間均有著各自的優(yōu)勢，因此幾者需要加強溝通聯(lián)系，取長補短。深化研究水生態(tài)監(jiān)測以及健康評價工作，推動水生態(tài)監(jiān)測工作的實施。

合理規(guī)劃和使用水資源。同時保護水生態(tài)環(huán)境，才能夠?qū)崿F(xiàn)水環(huán)境的生態(tài)文明，在水體中水環(huán)境的質(zhì)量影響著人們生活的安全。我國經(jīng)濟發(fā)展快，水環(huán)境破壞度愈發(fā)嚴(yán)重，水資源緊缺約束著我國經(jīng)濟發(fā)展，因此合理規(guī)劃和配置水資源是實現(xiàn)平衡水環(huán)境發(fā)展的主要因素。合理規(guī)劃配置水資源，目的是規(guī)化保護水資源和水環(huán)境，從而修復(fù)水體污染。我國水生態(tài)監(jiān)測工作日益成熟，監(jiān)測指標(biāo)和監(jiān)測方式也朝著自動化的方向邁進，水文部門在不斷的創(chuàng)新。通過信息化、現(xiàn)代化的技術(shù)手段和管理模式，為建設(shè)水生態(tài)文明作出努力和貢獻。環(huán)境資源是維持地球生態(tài)平衡的主要因素，水生態(tài)環(huán)境影響著水環(huán)境，它包含著水體動物、植物和微生物，同時它也是水體凈化的主要因素，因此開展監(jiān)測水環(huán)境工作，能夠維持水體平衡。

4 結(jié)語

綜上所述，監(jiān)測和評價水生態(tài)系統(tǒng)的主要模式有監(jiān)測常規(guī)水質(zhì)、生物監(jiān)測技術(shù)以及遙感監(jiān)測等，因此獲得的研究成果能夠為管理水環(huán)境提供參考。合理規(guī)劃水資源，保護水生態(tài)環(huán)境是實現(xiàn)水環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的有效保證。水環(huán)境質(zhì)量和人們生活環(huán)境、健康安全有著直接關(guān)系，因此要合理配置和規(guī)劃水資源，修復(fù)受到污染的水環(huán)境。同時創(chuàng)新監(jiān)測指標(biāo)和方式，確保監(jiān)測指標(biāo)朝著生物指標(biāo)轉(zhuǎn)換，監(jiān)測方式朝著自動化方向努力。建設(shè)監(jiān)測制度，健全水生態(tài)監(jiān)測體系，實現(xiàn)合理使用水資源，優(yōu)化水生態(tài)問題。

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[作者簡介]焦振寰（1983-），男，北京市昌平區(qū)人，高級工程師，工程碩士，研究方向：水環(huán)境監(jiān)測及評價。