水環境中水生態監測的進展

溫亞梅

水生態監測是進行水生態系統規劃與保護的關鍵環節，包括水環境監測與水生生物監測。與傳統水環境監測相比較，水生態監測是基于生態系統完整性視角，綜合應用水文、水生態學、生化、物理、化學等技術手段，對水體中的各類動物、植物、微生物等與環境之間的關系，以及水生態系統結構、水生態功能進行監控測試，是水生態環境質量評價、水生態環境保護修復、水資源合理利用的重要依據。近年來，我國水生態監測不斷發展成熟，監測指標由單一理化指標逐漸轉變為生物指標，監測方式趨于自動化，計算機、衛星遙感、物聯網等技術的引入為水生態監測技術創新提供了新的思路。

水生態監測的發展現狀

國外水生態監測發展概述。在20世紀70年代伴隨工業革命的興起，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的背景下，歐洲各國開始出臺相關法律，并開展對水生態環境的監測，其中2000年頒布的《歐盟水框架指令》對水生態監測的影響較為深遠。就歐洲而言水生態監測涉及的項目主要為水質理化指標、水生植物、水生動物、水生微生物等。水生態監測發展初期，監測指標涉及水溫、電導率、濁度、氧化還原電位等。隨著水生態監測的不斷發展，在線監測項目又增設了化學需氧量、礦物質等。現階段國外水生態監測集成水位、水流量、生物毒性、微生物、細菌等更多參數，并且打破專業界限，綜合水文、氣象、水生態等多領域專業數據，強大的數據傳輸能力也打破了區域界限，提升了水生態監測的時效性。

我國水生態監測的發展。我國水生態監測起步于20世紀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監測網，并且建立了較為完善的布點、采樣、運輸、分析、評估等技術規范。2007年太湖流域大規模藍藻的爆發，引起了社會各界的關注。為了促進水生態監測工作的發展，2008年召開了水生態監測與分析學術論壇，啟動了全國重點水域藻類監測試點工作，直至2009年，藻類試點監測區域增加至30多個，構建了覆蓋全國的藻類監測網絡。2010年《河流健康評估指標、標準與方法（試點工作用）》、《全國重要河湖健康評估（試點）工作大綱》和一批水生態監測規范相繼出臺。2013年，北京、濟南、長江流域被列入全國水文系統水生態監測試點市和試點流域，2014年《水環境監測規范》頒布，對水生態監測的全面開展做出詳細指導。

水生態監測技術概況。水生態監測一般需要采取常規監測加水質自動監測結合的方式，即必測指標、選測指標、特定指標等常規監測項目與水溫、pH、總氮、總磷等自動監測項目相結合。常規監測執行國家地表水水環境質量標準中規定的方法，自動監測項目執行國家環境保護部批準的水質自動監測技術規范。常規的點位采樣技術能夠提供較為精確的水質測量值，但監測周期長，難以進行空間尺度的準確描述，在湖泊、水庫等大面積水域的水生態監測中不具優勢。

圖像識別技術在水生態監測中的應用主要用于浮游生物等鑒定。近年來在動物行為方面的分析及藻類監測中也得到初步應用。盡管浮游藻類個體微小，且存在雜質干擾，給顯微拍攝帶來難度，但作為一種新的技術，隨著顯微拍攝技術、立體掃描技術等不斷發展，圖像識別的成功率也會得到進一步提升。

流式細胞技術在海洋微型浮游生物監測中應用廣泛，目前逐漸用于淡水生物的監測和研究。在國內有學者應用流式細胞計數技術對長江口藍細菌進行研究，也有學者應用流式細胞計數技術對淡水微型浮游植物進行研究。伴隨流式細胞技術的發展，在流式細胞儀的基礎上加用CCD，使其與顯微技術相結合，實現了對浮游植物的探測、拍攝和技術。

回聲探測設備在20世紀90年代得到廣泛應用，在青海湖裸鯉資源研究、長江中華鱘繁殖個體研究、三峽水庫成庫期間魚類時空分布研究中都應用了該項技術。在水生態監測中魚探儀的應用可以探測水生生物的分布和密度情況，為水體營養化程度的評估提供依據。作為水生態監測常用的聲學儀器，魚探儀采樣面積大、監測迅速、不損害水體生物資源，且能夠實現連續獲取數據，但受到自身盲區和天氣、氣泡、魚類及浮游生物時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監測中，需要結合遙測手段輔助船舶采樣監測，衛星遙感技術結合傳統原位測量，可以有效進行水生態系統的空間監測。利用遙感信息進行水生態監測，還能夠分析水體和污染物的光譜特性。我國學者在海河、大連河、渤海灣、蘇南大運河等水體的監測中，利用遙感監測技術有效分析水體的油污染、有機物污染、富營養化等問題。在太湖水質污染的預測、分析和評價中，應用遙感技術較好的反映了太湖水質空間分布特征，進一步說明遙感技術適用于大范圍水體的快速監測。

現階段，物聯網技術在水質監測預警、水體污染物監控、水華預警等方面應用廣泛，我國以物聯網為基礎的水質自動化監測站建設也取得顯著進展，在重要河流的千支流、匯入口、河流入海口、出入境河流、重大水利工程項目以及重要湖體、環湖河流等斷面上均建設水質自動監測站，可實現對7大水系在內的幾十條河流和湖庫水質狀況的實時監控。盡管物聯網與水生態監測的融合尚處于初期階段，但可以預見的是，物聯網技術在水生態監測和評價等領域的應用會更加深入。

伴隨新的監測技術的不斷應用，未來水生態監測技術手段也將更加多元化、智能化、自動化和綜合化，在這樣的環境下，需要相關部門和工作者針對新技術制定水生態監測的技術標準，以此推動新技術、新方法的應用和水生態監測的標準化建設，為實現量水而行、因水制宜發展目標打好基礎。

（作者單位：四平市環境保護監測站）endprint