生态环境监测的技术探讨

张婷

（四川省内江师范学院，四川 内江6411112）

1 生态监测的定义

20世纪60年代以来，随着全球性环境问题的出现，环境监测从一般意义上的环境污染因子监测开始向生态环境监测过渡和拓宽。

生态监测是采用生态学的各种方法和手段，从不同尺度上对各类生态系统结构和功能的时空格局的度量，主要通过监测生态系统条件、条件变化、对环境压力的反映及其趋势而获得。国内有学者提出“生态监测就是运用可比的方法，在时间和空间上对特定区域范围内生态系统或生态系统组合体的类型、结构和功能及其组合要素等进行系统地测定和观察的过程，监测的结果则用于评价和预测人类活动对生态系统的影响，为合理利用资源、改善生态环境和自然保护提供决策依据，这一定义似乎从方法原理、目的、手段、意义等方面作了较全面的阐述。

在监测对象上，生态监测既不同于城市环境质量监测，也不同于工业污染源监测。从环境监测发展历程来看，目前所指的生态监测主要侧重于宏观的、大区域的生态破坏问题，它具有反映人类活动对我们所处的生态环境的全貌、有机综合影响的优点。如近年来积极开展的福建省湿地生态环境监测，河南省渔业生态环境监测，南极中山站近岸海域生态环境监测，以及在我国开展生态环境监测较早、近几年又做了大量工作的新疆荒漠生态环境监测。

生态监测的对象可分为农田、森林、草原、荒漠、湿地、湖泊、海洋、气象、物候、动植物等。应当看到，生态监测是环境监测的拓宽，除了新的理论、技术和方法外，环境监测的理论和实践必是生态监测得以发展和完善的基本保证。景观生态学、农业生态学、森林生态学、淡水生态学、海洋生态学、荒漠生态学、脆弱带生态学、地球化学、气象学、物候学、水文学、环境经济学、人文物理学等的理论和实践对生态监测更是大有裨益［1］。

2 生态环境监测的主要内容

2.1 监测基本原理

生态环境监测最核心的基本原理是“准确性原理”，即监测活动及其所获得的环境信息是环境历史和环境管理的记录、书写，是环境历史的“镜像”反映，同时体现环境和环境管理的真实性及环境信息的权威性。为了满足“准确性”的要求，生态与环境监测还衍生了以下3个基本原理。

（1）代表性原理。即监测是以有限的点位／断面代表“无限”的环境整体（反映空间代表性），以有限的采样频率代表时刻变化着的环境变化信息（反映时间代表性），以有限的数据信息量代表“无限”的环境内部信息（反映数据量代表性）。

（2）完整性原理。监测通过采用环境“要素”和“相素”、环境“压力”组合监测模式来反映环境及其内涵信息的完整性、复杂性，同时体现了环境监测的系统性。

（3）规范性原理。监测通过实现环境监测制度化、技术标准化和技术规范化来反映环境及其内涵信息的可靠性、可比性，同时体现了环境监测的可溯源性、精密性。

2.2 监测对象

进入21世纪以来，环境监测的内涵已获得极大的丰富，传统的“水、气、声、渣”已不能代表环境监测的对象特征。目前，环境监测的范围和对象包括以下几个方面。

（1）环境监测范围。包括区域的（城市 ＋农村＋自然生态）＋流域的＋全国的。根据不同的需要和目的，可以组合成不同的监测范围。

（2）环境“要素”监测。包括各种环境要素（或自然生态系统中的各环境介质）（环保部门主管的＋相关资源部门主管的）＋监测对象（如各种排气、排水、固体废物等）。

（3）环境“相素”监测。包括同一环境要素或同一环境介质中的多相监测，水环境监测中的水相、悬浮物相、生物相、沉积物相监测，环境空气监测中的气相液相、固相等。

（4）环境“压力”监测是指广义的“源解析”监测，通过广义的“源解析”监测，可以回答环境变化与污染源排放之间的关系，找到环境管理的重点对象和目标等。

2.3 监测指标

生态环境监测的本质是环境“要素”和环境“相素”中目标污染物（指标）各类信息的生产过程，即环境信息的生产过程。现阶段的环境监测内容包括综合性指标、物理学指标、化学指标、生物学指标、生态学指标、毒理学指标等，或者分为环境质量指标、自然生态指标、环境保护建设指标等。

3 生态与环境监测的技术和方法

3.1 环境监测程序

3.1.1 现场调查与资料收集

环境污染随时间、空间变化，受气象、季节、地形地貌等因素的影响，应根据监测区域呈现的特点，进行周密的现场调查和资料收集工作，主要调查各种污染源及其排放情况和自然与社会环境特征，包括地理位置、地形地貌、气象气候、土地利用情况以及社会经济发展状况。

3.1.2 确定监测项目

应根据国家规定的环境质量标准，结合本地区主要污染源及其主要排放物的特点来选择，同时还要测定一些气象及水文项目。

3.1.3 确定监测点布置及采样时间和方式

采样点布设得是否合理，是能否获得有代表性样品的前提，应予以充分重视；选择和确定环境样品的保存方法；环境样品的分析测试。

3.1.4 数据处理与结果上报

由于监测误差存在于环境监测的全过程，只有在可靠的采样和分析测试的基础上，运用数理统计的方法处理数据，才可能得到符合客观要求的数据，处理得出的数据应经仔细复核后才能上报。

3.2 监测的方法和技术路线

生态监测技术方法就是对生态系统中的指标进行具体测量和判断，从而获得生态系统中某一指标的特征数据，通过统计分析，以反映该指标的现状及变化趋势。在选择生态监测具体技术方法前，要根据现有条件，结合实际制定相应的技术路线，确定最佳监测方案。

技术路线和方案的制定大体包含以下几点：生态问题的提出，生态监测台站的选址，监测的内容、方法及设备，生态系统要素及监测指标的确定，监测场地、监测频度及周期描述，数据的整理（观测数据、实验分析数据、统计数据、文字数据、图形及图像数据），建立数据库，信息或数据输出，信息的利用（编制生态监测项目报表、针对提出的生态问题建立模型、预测预报、评价和规划、政策规定）［5，6］。

在确定具体的生态监测技术方法时要遵循一个原则，即尽量采用国家标准方法，若无国家标准或相关的操作规范，尽量采用该学科较权威或大家公认的方法。一些特殊指标可按目前生态站常用的监测方法。生态监测具有着眼于宏观的特点，是一项宏观与微观监测相结合的工作。对于结构与功能复杂的宏观生态环境进行监测，必须采用先进的技术手段。其中，生态监测平台是宏观监测的基础，它必须以3S技术作支持，并要具备容量足够大的计算机和宇航信息处理装置。

3S技术，即地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）和全球卫星定位技术（GPS）。3项技术形成了对地球进行空间观测、空间定位及空间分析的完整的技术体系。它能反映全球尺度上生态系统各要素的相互关系和变化规律，提供全球或大区域精确定位的高频度宏观资源与环境影像，揭示岩石圈、水圈、气圈和生物圈的相互作用和关系。在RS和GIS基础上建立的数学模型，能促进以定性描述为主到定量分析为主的过渡，实行时空的转移，在空间上由野外转入室内，在时间上从过去、现在的研究发展到在三维空间上定量预测未来。3S技术是宏观生态环境监测发展的方向，是其发展的主要技术基础，在今后较长的一个时期内，遥感手段将在生态环境监测中得到更广泛的应用，地理信息系统作为“3S”技术的核心将发挥更大的作用。目前美国、欧洲、日本和我国都在制定新的观测计划，国内北京、上海、重庆、厦门等地都在推进基础数字化工作，推广GPS定位观测，这些计划的实施将为区域环境监测提供重要的数据。传统监测手段，只能解决局部监测问题，而综合整体且准确完全的监测结果必须依赖3S技术。充分利用计算机技术把遥感、航照、卫星监测、地面定点监控有机结合起来，依靠专门的软硬件使生态监测智能化，使生态资料数据上网，实现生态监测网络化，是目前以及今后相当长的一段时间里监测人员的重点工作内容［7，8］。

环境监测的方法必须上升到国家标准，并严格执行。目前我国已经制定了全面详细的国家行业标准，包括水环境监测方法标准、大气环境监测方法标准、固体废物监测方法标准、噪声环境监测方法标准、土壤环境监测方法标准、辐射环境监测方法标准、空气监测技术路线、地表水监测技术路线、生物监测技术路线等等，这些标准的全面落实是推进我国生态与环境监测事业的保证。

4 开展生态监测的建议

4.1 发挥环境监测体系优势

环境监测的理论具有广泛的内容，环境监测的实践丰富了环境监测体系，要发挥环境监测体系优势，使其成为开展生态监测工作的基础保证。

4.2 重视借鉴国外经验

发达国家对于生态监测已经开展较长时间，而我们才刚起步，基础差、底子薄，对生态系统规律认识还不够，生态监测经验不足，特别需要吸取和借鉴其已有的成功经验，如一些操作性强的指标、方法和技术路线等。

4.3 合理选择监测指标

我们现有的监测能力、技术与设备水平有限，因此必须从实际出发，结合本地的特点，从由于经济发展过快对生态环境形成压力和影响生态系统变化的因子中，选取易监测、针对性强、能说明问题、对特定环境敏感和属于污染的因子开展监测，以此表征主要的生态环境问题，待今后条件具备时，逐步加以补充、扩展。

4.4 充分利用先进技术

当前许多现代化的技术和手段，还没有在环境监测体系中发挥作用，如3S技术已经趋于成熟并广泛得到应用，要使其和生态监测密切结合，并以最少费用获得必要的生态环境信息，在环境监测体系中发挥效用。

5 结语

随着经济社会的发展，开展生态监测是环境监测体系发展和完善的必然趋势和要求，这一复杂的系统工程，对环境监测工作提出了更高的要求，它必将更深层次地为环境管理和决策部门服务，为经济区建设营造良性循环、天地人和的生态环境，促进经济社会的可持续发展。

从国内已有工作来看，许多现代化的技术和手段，还没有在生态监测中发挥作用。多数工作尚属研究性质，环境监测意义尚的常规生态监测工作尚在起步和酝酿中，急待开发和实施。生态监测是一项复杂的系统工程，它对环境监测工作者提出了更高的要求。环境监测的最终结果是对环境质量进行评价从而提出污染治理方案。生态监测将为更深层次的环境管理和决策部门服务，提出生态环境规划、生态设计方案，最终目的是建立天地人和的生态环境。

随着经济的发展，人口、资源、环境问题的日益严峻，单纯从理化、生物指标监测来了解环境质量已不能满足要求，生态监测是环境监测发展的必然趋势，它必将成为环境监测的重要方式。

［1］马 天，王玉杰，郝 电，等.生态环境监测及其在我国的发展［J］.四川环境，2003（2）：16～17.

［2］厉以强，黄 卫，钱 江，等.开拓生态环境监测服务生态省建设［J］.环境导报，2002（6）：46～47.

［3］叶 青.开展生态环境监测［J］.环境导报，2001（6）：152～154.

［4］刘晓强，申 田，连 兵.生态环境监测的关键题研究［J］.环境保护，2000（1）：71～72.

［5］葛承轩，杨 琴.生态环境监测研究［J］.生态学杂志，2001（2）：92～94.

［6］刘 敏.3S技术及其在生态环境监测中的应用［J］.广东林业科技，2005，21（3）：63～65.

［7］黄国宝.生态环境监测的重要技术手段——“3S”简介［J］.福建环境，2003，20（5）：35～37.