水環(huán)境中水生態(tài)監(jiān)測的進展

◎溫亞梅

水環(huán)境中水生態(tài)監(jiān)測的進展

◎溫亞梅

水生態(tài)環(huán)境作為水環(huán)境的重要指標內(nèi)容，監(jiān)測項目涉及水體中的各類動植物和微生物。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，本文對水生態(tài)監(jiān)測的發(fā)展現(xiàn)狀、常用技術的優(yōu)缺點與適用范圍進行分析，以期為水生態(tài)監(jiān)測工作提供參考。

水生態(tài)監(jiān)測是進行水生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃與保護的關鍵環(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，綜合應用水文、水生態(tài)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(huán)境之間的關系，以及水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、水生態(tài)功能進行監(jiān)控測試，是水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價、水生態(tài)環(huán)境保護修復、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)測指標由單一理化指標逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯镏笜?，監(jiān)測方式趨于自動化，計算機、衛(wèi)星遙感、物聯(lián)網(wǎng)等技術的引入為水生態(tài)監(jiān)測技術創(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，歐洲各國開始出臺相關法律，并開展對水生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測，其中2000年頒布的《歐盟水框架指令》對水生態(tài)監(jiān)測的影響較為深遠。就歐洲而言水生態(tài)監(jiān)測涉及的項目主要為水質(zhì)理化指標、水生植物、水生動物、水生微生物等。水生態(tài)監(jiān)測發(fā)展初期，監(jiān)測指標涉及水溫、電導率、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)測項目又增設了化學需氧量、礦物質(zhì)等?，F(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)等多領域?qū)I(yè)數(shù)據(jù)，強大的數(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90年代，至今已開展30多年?；拘纬闪烁采w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、采樣、運輸、分析、評估等技術規(guī)范。2007年太湖流域大規(guī)模藍藻的爆發(fā)，引起了社會各界的關注。為了促進水生態(tài)監(jiān)測工作的發(fā)展，2008年召開了水生態(tài)監(jiān)測與分析學術論壇，啟動了全國重點水域藻類監(jiān)測試點工作，直至2009年，藻類試點監(jiān)測區(qū)域增加至30多個，構(gòu)建了覆蓋全國的藻類監(jiān)測網(wǎng)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(tài)監(jiān)測規(guī)范相繼出臺。2013年，北京、濟南、長江流域被列入全國水文系統(tǒng)水生態(tài)監(jiān)測試點市和試點流域，2014年《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》頒布，對水生態(tài)監(jiān)測的全面開展做出詳細指導。

水生態(tài)監(jiān)測技術概況。水生態(tài)監(jiān)測一般需要采取常規(guī)監(jiān)測加水質(zhì)自動監(jiān)測結(jié)合的方式，即必測指標、選測指標、特定指標等常規(guī)監(jiān)測項目與水溫、pH、總氮、總磷等自動監(jiān)測項目相結(jié)合。常規(guī)監(jiān)測執(zhí)行國家地表水水環(huán)境質(zhì)量標準中規(guī)定的方法，自動監(jiān)測項目執(zhí)行國家環(huán)境保護部批準的水質(zhì)自動監(jiān)測技術規(guī)范。常規(guī)的點位采樣技術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(tài)監(jiān)測中不具優(yōu)勢。

圖像識別技術在水生態(tài)監(jiān)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(jiān)測中也得到初步應用。盡管浮游藻類個體微小，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，隨著顯微拍攝技術、立體掃描技術等不斷發(fā)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(jiān)測中應用廣泛，目前逐漸用于淡水生物的監(jiān)測和研究。在國內(nèi)有學者應用流式細胞計數(shù)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(shù)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(fā)展，在流式細胞儀的基礎上加用CCD，使其與顯微技術相結(jié)合，實現(xiàn)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(tài)監(jiān)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(yǎng)化程度的評估提供依據(jù)。作為水生態(tài)監(jiān)測常用的聲學儀器，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)星遙感技術結(jié)合傳統(tǒng)原位測量，可以有效進行水生態(tài)系統(tǒng)的空間監(jiān)測。利用遙感信息進行水生態(tài)監(jiān)測，還能夠分析水體和污染物的光譜特性。我國學者在海河、大連河、渤海灣、蘇南大運河等水體的監(jiān)測中，利用遙感監(jiān)測技術有效分析水體的油污染、有機物污染、富營養(yǎng)化等問題。在太湖水質(zhì)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(zhì)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(jiān)測。

現(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)技術在水質(zhì)監(jiān)測預警、水體污染物監(jiān)控、水華預警等方面應用廣泛，我國以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的水質(zhì)自動化監(jiān)測站建設也取得顯著進展，在重要河流的干支流、匯入口、河流入?？?、出入境河流、重大水利工程項目以及重要湖體、環(huán)湖河流等斷面上均建設水質(zhì)自動監(jiān)測站，可實現(xiàn)對7大水系在內(nèi)的幾十條河流和湖庫水質(zhì)狀況的實時監(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，但可以預見的是，物聯(lián)網(wǎng)技術在水生態(tài)監(jiān)測和評價等領域的應用會更加深入。

伴隨新的監(jiān)測技術的不斷應用，未來水生態(tài)監(jiān)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(huán)境下，需要相關部門和工作者針對新技術制定水生態(tài)監(jiān)測的技術標準，以此推動新技術、新方法的應用和水生態(tài)監(jiān)測的標準化建設，為實現(xiàn)量水而行、因水制宜發(fā)展目標打好基礎。

（作者單位：四平市環(huán)境保護監(jiān)測站）