水環(huán)境中水生態(tài)監(jiān)測的進(jìn)展

◎溫亞梅

水環(huán)境中水生態(tài)監(jiān)測的進(jìn)展

◎溫亞梅

水生態(tài)環(huán)境作為水環(huán)境的重要指標(biāo)內(nèi)容，監(jiān)測項(xiàng)目涉及水體中的各類動(dòng)植物和微生物。開展水環(huán)境監(jiān)測不僅是水資源管理的基礎(chǔ)手段，也是維系水體生態(tài)平衡和諧發(fā)展的重要舉措。基于此，本文對(duì)水生態(tài)監(jiān)測的發(fā)展現(xiàn)狀、常用技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)與適用范圍進(jìn)行分析，以期為水生態(tài)監(jiān)測工作提供參考。

水生態(tài)監(jiān)測是進(jìn)行水生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃與保護(hù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括水環(huán)境監(jiān)測與水生生物監(jiān)測。與傳統(tǒng)水環(huán)境監(jiān)測相比較，水生態(tài)監(jiān)測是基于生態(tài)系統(tǒng)完整性視角，綜合應(yīng)用水文、水生態(tài)學(xué)、生化、物理、化學(xué)等技術(shù)手段，對(duì)水體中的各類動(dòng)物、植物、微生物等與環(huán)境之間的關(guān)系，以及水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、水生態(tài)功能進(jìn)行監(jiān)控測試，是水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、水生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)、水資源合理利用的重要依據(jù)。近年來，我國水生態(tài)監(jiān)測不斷發(fā)展成熟，監(jiān)測指標(biāo)由單一理化指標(biāo)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯镏笜?biāo)，監(jiān)測方式趨于自動(dòng)化，計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星遙感、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的引入為水生態(tài)監(jiān)測技術(shù)創(chuàng)新提供了新的思路。

水生態(tài)監(jiān)測的發(fā)展現(xiàn)狀

國外水生態(tài)監(jiān)測發(fā)展概述。在20世紀(jì)70年代伴隨工業(yè)革命的興起，水污染問題迅速席卷歐洲大陸，在水污染日益加劇和水污染事件頻發(fā)的背景下，歐洲各國開始出臺(tái)相關(guān)法律，并開展對(duì)水生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測，其中2000年頒布的《歐盟水框架指令》對(duì)水生態(tài)監(jiān)測的影響較為深遠(yuǎn)。就歐洲而言水生態(tài)監(jiān)測涉及的項(xiàng)目主要為水質(zhì)理化指標(biāo)、水生植物、水生動(dòng)物、水生微生物等。水生態(tài)監(jiān)測發(fā)展初期，監(jiān)測指標(biāo)涉及水溫、電導(dǎo)率、濁度、氧化還原電位等。隨著水生態(tài)監(jiān)測的不斷發(fā)展，在線監(jiān)測項(xiàng)目又增設(shè)了化學(xué)需氧量、礦物質(zhì)等。現(xiàn)階段國外水生態(tài)監(jiān)測集成水位、水流量、生物毒性、微生物、細(xì)菌等更多參數(shù)，并且打破專業(yè)界限，綜合水文、氣象、水生態(tài)等多領(lǐng)域?qū)I(yè)數(shù)據(jù)，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸能力也打破了區(qū)域界限，提升了水生態(tài)監(jiān)測的時(shí)效性。

我國水生態(tài)監(jiān)測的發(fā)展。我國水生態(tài)監(jiān)測起步于20世紀(jì)90年代，至今已開展30多年。基本形成了覆蓋江河湖泊的水生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)，并且建立了較為完善的布點(diǎn)、采樣、運(yùn)輸、分析、評(píng)估等技術(shù)規(guī)范。2007年太湖流域大規(guī)模藍(lán)藻的爆發(fā)，引起了社會(huì)各界的關(guān)注。為了促進(jìn)水生態(tài)監(jiān)測工作的發(fā)展，2008年召開了水生態(tài)監(jiān)測與分析學(xué)術(shù)論壇，啟動(dòng)了全國重點(diǎn)水域藻類監(jiān)測試點(diǎn)工作，直至2009年，藻類試點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域增加至30多個(gè)，構(gòu)建了覆蓋全國的藻類監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。2010年《河流健康評(píng)估指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)與方法（試點(diǎn)工作用）》 、《全國重要河湖健康評(píng)估（試點(diǎn)）工作大綱》和一批水生態(tài)監(jiān)測規(guī)范相繼出臺(tái)。2013年，北京、濟(jì)南、長江流域被列入全國水文系統(tǒng)水生態(tài)監(jiān)測試點(diǎn)市和試點(diǎn)流域，2014年《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》頒布，對(duì)水生態(tài)監(jiān)測的全面開展做出詳細(xì)指導(dǎo)。

水生態(tài)監(jiān)測技術(shù)概況。水生態(tài)監(jiān)測一般需要采取常規(guī)監(jiān)測加水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測結(jié)合的方式，即必測指標(biāo)、選測指標(biāo)、特定指標(biāo)等常規(guī)監(jiān)測項(xiàng)目與水溫、pH、總氮、總磷等自動(dòng)監(jiān)測項(xiàng)目相結(jié)合。常規(guī)監(jiān)測執(zhí)行國家地表水水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法，自動(dòng)監(jiān)測項(xiàng)目執(zhí)行國家環(huán)境保護(hù)部批準(zhǔn)的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范。常規(guī)的點(diǎn)位采樣技術(shù)能夠提供較為精確的水質(zhì)測量值，但監(jiān)測周期長，難以進(jìn)行空間尺度的準(zhǔn)確描述，在湖泊、水庫等大面積水域的水生態(tài)監(jiān)測中不具優(yōu)勢。

圖像識(shí)別技術(shù)在水生態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用主要用于浮游生物等鑒定。近年來在動(dòng)物行為方面的分析及藻類監(jiān)測中也得到初步應(yīng)用。盡管浮游藻類個(gè)體微小，且存在雜質(zhì)干擾，給顯微拍攝帶來難度，但作為一種新的技術(shù)，隨著顯微拍攝技術(shù)、立體掃描技術(shù)等不斷發(fā)展，圖像識(shí)別的成功率也會(huì)得到進(jìn)一步提升。

流式細(xì)胞技術(shù)在海洋微型浮游生物監(jiān)測中應(yīng)用廣泛，目前逐漸用于淡水生物的監(jiān)測和研究。在國內(nèi)有學(xué)者應(yīng)用流式細(xì)胞計(jì)數(shù)技術(shù)對(duì)長江口藍(lán)細(xì)菌進(jìn)行研究，也有學(xué)者應(yīng)用流式細(xì)胞計(jì)數(shù)技術(shù)對(duì)淡水微型浮游植物進(jìn)行研究。伴隨流式細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展，在流式細(xì)胞儀的基礎(chǔ)上加用CCD，使其與顯微技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)浮游植物的探測、拍攝和技術(shù)。

回聲探測設(shè)備在20世紀(jì)90年代得到廣泛應(yīng)用，在青海湖裸鯉資源研究、長江中華鱘繁殖個(gè)體研究、三峽水庫成庫期間魚類時(shí)空分布研究中都應(yīng)用了該項(xiàng)技術(shù)。在水生態(tài)監(jiān)測中魚探儀的應(yīng)用可以探測水生生物的分布和密度情況，為水體營養(yǎng)化程度的評(píng)估提供依據(jù)。作為水生態(tài)監(jiān)測常用的聲學(xué)儀器，魚探儀采樣面積大、監(jiān)測迅速、不損害水體生物資源，且能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)獲取數(shù)據(jù)，但受到自身盲區(qū)和天氣、氣泡、魚類及浮游生物時(shí)空變化等外在因素的影響較大。

在片狀分布的水體葉綠素a監(jiān)測中，需要結(jié)合遙測手段輔助船舶采樣監(jiān)測，衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)原位測量，可以有效進(jìn)行水生態(tài)系統(tǒng)的空間監(jiān)測。利用遙感信息進(jìn)行水生態(tài)監(jiān)測，還能夠分析水體和污染物的光譜特性。我國學(xué)者在海河、大連河、渤海灣、蘇南大運(yùn)河等水體的監(jiān)測中，利用遙感監(jiān)測技術(shù)有效分析水體的油污染、有機(jī)物污染、富營養(yǎng)化等問題。在太湖水質(zhì)污染的預(yù)測、分析和評(píng)價(jià)中，應(yīng)用遙感技術(shù)較好的反映了太湖水質(zhì)空間分布特征，進(jìn)一步說明遙感技術(shù)適用于大范圍水體的快速監(jiān)測。

現(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測預(yù)警、水體污染物監(jiān)控、水華預(yù)警等方面應(yīng)用廣泛，我國以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測站建設(shè)也取得顯著進(jìn)展，在重要河流的干支流、匯入口、河流入海口、出入境河流、重大水利工程項(xiàng)目以及重要湖體、環(huán)湖河流等斷面上均建設(shè)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站，可實(shí)現(xiàn)對(duì)7大水系在內(nèi)的幾十條河流和湖庫水質(zhì)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。盡管物聯(lián)網(wǎng)與水生態(tài)監(jiān)測的融合尚處于初期階段，但可以預(yù)見的是，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水生態(tài)監(jiān)測和評(píng)價(jià)等領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)更加深入。

伴隨新的監(jiān)測技術(shù)的不斷應(yīng)用，未來水生態(tài)監(jiān)測技術(shù)手段也將更加多元化、智能化、自動(dòng)化和綜合化，在這樣的環(huán)境下，需要相關(guān)部門和工作者針對(duì)新技術(shù)制定水生態(tài)監(jiān)測的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以此推動(dòng)新技術(shù)、新方法的應(yīng)用和水生態(tài)監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，為實(shí)現(xiàn)量水而行、因水制宜發(fā)展目標(biāo)打好基礎(chǔ)。

（作者單位：四平市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站）