水生態監測與分析評價方法探討

紀海婷 王曉杰

(江蘇省水文水資源勘測局常州分局，江蘇 常州 213022)

近年來，隨著經濟社會的飛速發展，水環境問題逐漸凸顯，太湖、巢湖、滇池等重要湖泊富營養化現象日益嚴重[1]。2007年，太湖藍藻大面積暴發導致無錫市公共飲用水危機，此后的十余年間，太湖局部湖區每逢夏季湖泛現象頻發，湖泊生態環境惡化，威脅著周邊城市人民群眾的用水安全[2]。

2008年，水利部將水生態監測列入“水質監測”和“水功能區、省界水體及取退水水質監督管理”等經常性業務工作之中。同年，啟動太湖、巢湖、滇池、洪澤湖等國內16個大型湖庫水生態監測試點工作。2009年，水生態監測試點擴大至33個區域。2010年，水利部印發《河流健康評估指標、標準與方法(試點工作用)》等文件，全國范圍內正式啟動河湖健康評估試點工作，水生態監測與健康評價成為工作重點。2012年，全國首部規范水生態行業的管理法規《哈爾濱市水生態監測條例》通過批準。2013年，水利部水文局明確將水生態監測作為重點工作進行部署安排。2018年，水利部強調補齊生態修復短板，明確指出“在生態方面提出可量化、可操作性的指標和清單”。2020年，水利部發布《河湖健康評價指南(試行)》。隨后北京市、蘇州市、江西省相繼發布《水生態健康評價技術規范》《河湖健康評價規范》《河湖(水庫)健康評價導則》，對水生態監測提出了具體指標要求和監測方法。

水生態監測是進行水生態系統規劃與保護的基礎關鍵環節，是監測體系的重要組成部分。隨著生態文明建設的推進，生態環境保護觀念深入人心，水生態監測的重要性日益彰顯。近些年，我國水生態監測在探索中不斷發展，但仍存在監測體系尚未構建完成、監測與分析評價缺乏系統性等困難和挑戰[3]。

1 水生態監測的內涵與意義

一直以來，水質監測廣泛應用于河湖水資源質量評價，是水資源保護和管理的重要技術支撐。隨著新時期我國治水矛盾的轉變和“有河有水、有魚有草、人水和諧”治水目標的要求，水環境治理和修復開始從單一的理化指標向多元的水生態指標轉變。水生態監測是指利用物理、化學、水文、生態等技術手段，對生態環境中的各要素、生物與環境之間的關系、生態系統結構和功能進行監測，既包括水生生物監測，也包括常規水質監測、水文監測等[4]。

水生態監測是衡量水體是否健康、生態系統是否完善的重要標準。通過水生態監測，從水生態系統完整性的角度出發分析、評價水體生態環境質量，進而保護與修復生態環境、合理利用自然資源，服務水生生物多樣性、水生態健康以及最終的人類健康。

2 常州市水生態監測工作開展情況

2007年太湖藍藻暴發，太湖流域各省市迅即開展水體浮游植物(葉綠素、藻密度)監測。2013年，常州市水文部門將浮游植物監測工作從太湖(竺山湖段)擴展到境內的滆湖、長蕩湖、沙河水庫、大溪水庫、錢資蕩等6處重要湖庫，重點監測藻類的種類組成、密度、優勢種，并結合水質、水體富營養化狀況及生物多樣性指標(均勻度、豐富度、多樣性指數)進行綜合評價。2014年，常州市水文部門通過了浮游動物、底棲動物、著生生物和大型水生維管束植物等水生態項目的能力擴項，每季度開展太湖、滆湖、長蕩湖3處省管湖泊水生態監測，具體監測內容包括浮游植物、浮游動物、底棲動物、著生生物和大型水生維管束植物5個項目的種類組成、密度/數量、優勢種、生物量、干重/濕重等。

江蘇省水利廳于2008年開展河湖健康狀況評價工作，并于2010年發布《江蘇省主要河湖健康狀況報告》。2014年，常州市武進區率先開展扁擔河和武南河健康狀況評估，隨后相繼開展澡港河、德勝河、老大運河等20多條重要河流生態狀況評估，2020年開展沙河水庫、大溪水庫等4座水庫生態狀況評估，對河流(湖庫)生態健康狀況進行診斷，評估水域面積逐漸擴大、水體類型豐富、評價標準因地制宜。其中涉及的水生態監測評價指標包括浮游植物多樣性、浮游動物多樣性、底棲動物多樣性、著生藻類多樣性及河岸帶植被覆蓋度等。

3 水生態監測內容與方法

關于水生態監測的具體指標體系，目前尚無統一標準。一般將水生態監測指標分為生境、理化、生物三大類，生境指標包括水深、水面面積、濱岸帶植被情況、更新周期等；理化指標包括水溫、溶解氧、氨氮、總磷等常用水質指標；生物指標包括魚類、水生植物、浮游植物、浮游動物等。目前，常州市開展水生態監測的生境指標包括水深、水域面積、底質類型、水生生物及水華狀況；理化指標除《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)中的項目，還包括透明度、葉綠素；生物指標主要包括浮游植物、浮游動物、底棲動物、著生生物和大型水生維管束植物5項。此外，還監測了流向流速、天氣、風力風向等水文氣象指標。

水生態監測一般采取常規監測和水質自動監測有機結合的方式。常規監測項目包括必測指標、選測指標、特定指標，如高錳酸鹽指數、總磷、總氮、生化需氧量等，按《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)中規定的標準方法進行檢測。自動監測項目包括必測指標7項、選擇指標14項，如pH值、水溫、總磷、總氮等，檢測按國家環境保護部批準的《近岸海域水質自動監測技術規范》(HJ 731—2014)進行。近年來，新興的衛星遙感技術逐漸被運用到水生態監測中，遙感監測結合傳統原位測量進行水生態空間監測分析，在大面積水域、大空間尺度的水生態監測中極具優勢。

生物指標監測分為定性監測和定量監測。目前，常州市水文部門開展的水生態監測仍以傳統的人工采樣監測為主，浮游植物和浮游動物監測采用鏡檢法進行種類鑒定和計數，采用稱重法、體積法、經驗公式法等估算生物量，其中浮游動物(枝角類、橈足類)有時需要通過解剖進行種類鑒定和特征分析。底棲動物監測采用鏡檢解剖和測量稱重結合的方式。著生生物以藻類(硅藻)為主，通過燒片法制得樣品后進行鏡檢鑒定計數。大型水生維管束植物主要以觀測、調查為主，采集樣品在室內進行鑒定分析、測量稱重。在浮游植物監測中，還采用光譜分析法測定藻類葉綠素、利用圖像識別技術輔助鑒定藻類。

另外，藻類人工智能分析系統、流式細胞儀計數技術、魚探儀探測技術、生物綜合毒性監測技術、物聯網技術、分子生物學技術等也越來越多地應用到水生態監測中，極大地提高了監測的效率和準確度。受技術、設備、人才等條件所限，常州市水文部門在水生態監測新技術應用方面有所欠缺，較少涉及魚類監測，所開展的河流水生態監測成果僅用于河流生態狀況評估，監測指標體系和頻次不夠完整、系統。

常用的水生態監測項目、方法標準見表1。

表1 水生態監測項目常用方法標準

4 水生態監測分析評價

水生態評價主要分為個體——群落層級的評價，包括指示生物(指示種、瀕危稀有物種、區域特有物種)和污染指數；群落層級的多樣性評價(均勻度、豐富度、多樣性指數)，完整性評價(IBI指數)；生態系統層級的綜合評價，包括河湖形態與連通性、水文水資源、水環境、水生態、生態系統服務功能等多方面綜合評價。

目前，魚類完整性指數(F-IBI)已成熟運用于河流生態與環境基礎科學研究和水資源管理。應用最廣泛的指示生物——底棲動物，評價方法主要有類群豐富度、物種豐富度、多度、優勢度、功能攝食群和經緯度地帶性分布模式。浮游生物方面，除了群落層級的多樣性評價外，大量以硅藻為指示生物的指數方法不斷出現，如特殊污染敏感指數(SPI)、水環境腐殖質指數(SPI)、生物硅藻指數(BDI)、硅藻屬指數(GI)、富營養化硅藻指數(TDI)等。

生態系統的生物完整性是描述生態系統狀態及變化趨勢最適宜的指標。生物完整性指數是由一系列描述生物個體、種類、種群的生物參數綜合而成的指數，可定量描述生物特性與人類干擾之間的關系。研究對象包括魚類、底棲動物、浮游生物、附著生物等。具體步驟包括提出候選指標，計算每種生物指標值以及IBI指數，分析指數值分布范圍、相關關系和判別能力，建立評價指標體系。在利用生物完整性指數監測與評價水體健康時，常需要采用多個生物類群進行綜合評價。

目前，常州市開展水生態監測分析評價時，結合水體理化指標和富營養狀況，仍以個體和群落層級的評價為主，尚未結合生境、水文水資源、氣象等進行生態系統層面的綜合評價，對不同時期水生態狀況的變化、水生態發展趨勢的研究較少。

5 問題與建議

5.1 存在問題與難點

a.目前，水生態監測相關法律法規較為薄弱[5]，致使水生態監測和保護治理工作受到嚴重制約。水生態監測的指標體系尚未統一，具體的監測過程(布點、采樣、監測、分析、評價)缺乏統一合理的方法和技術規范指導。江蘇省境內河流湖泊較多，分為沂沭泗水系、淮河下游水系、長江和太湖水系三大流域水系，應考慮流域和區域特點，制定合理的水生態保護法規和監測評價技術規范。

b.已有的監測結果可能由于監測指標不統一、頻次不同步、時間不連續、數據不可比等問題，難以形成有效信息[6]真實地反映水體生態狀況，對監測數據的分析評價和綜合運用嚴重不足。水生態系統的復雜性進一步加大了大規模和大尺度水生態監測的難度，降低了監測效率。

c.水生態監測涉及多領域多學科，需要扎實的生物、環境、水文、遙感、地理信息等專業知識和豐富的實際監測工作經驗，當前水文部門開展水生態監測尚處于起步階段，專業人才緊缺、監測技術落后、監測經驗不足，嚴重影響水生態監測工作的開展。

5.2 建議對策

a.建議將流域性管理和區域性管理相結合，根據江蘇省水域環境特點，因地制宜地研制各個層面的法律法規。在江蘇省2019年發布的《生態河湖狀況評價規范》(DB32/T 3674—2019)和蘇州市2021年發布的《河湖健康評價規范》(DB3205/T 1016—2021)基礎上，加快制定《水生態監測技術規范》《水生態健康評價體系》，規范指導水生態監測評價工作[7]。

b.充分利用水文系統監測站網和水文水質資料，收集水生態監測基礎信息，加快構建水生態基礎信息庫。推動監測方法及監測結果評價的標準化，充分利用監測數據合理地評估水體生態狀況，以更好地進行水生態保護、修復和治理。

c.加大對新技術的研究和推廣應用，推動傳統人工監測向自動在線監測轉變，提高水生態監測的效率和準確度。加快人才引進和業務培訓，加強與高等院校、科研院所合作交流，為水生態監測提供扎實的人才和技術支撐。

6 結 語

水生態監測是生態環境保護的基礎，是生態文明建設的重要支撐。隨著高質量發展需求和新時期治水思路的轉變，水生態監測受到越來越多的關注。水生態監測是一項長期的系統工程，我國現階段的水生態監測與評估工作已開啟新局面，需要進一步完善水生態監測的法律法規、建立監測站網、統一監測指標和技術標準，結合水環境監測的實踐和成果，構建水生態監測體系，發揮水生態監測的重要作用，為水生態保護和修復提供及時準確的信息，助力水生態文明建設。