水环境中水生态监测的进展

温亚梅

水生态监测是进行水生态系统规划与保护的关键环节，包括水环境监测与水生生物监测。与传统水环境监测相比较，水生态监测是基于生态系统完整性视角，综合应用水文、水生态学、生化、物理、化学等技术手段，对水体中的各类动物、植物、微生物等与环境之间的关系，以及水生态系统结构、水生态功能进行监控测试，是水生态环境质量评价、水生态环境保护修复、水资源合理利用的重要依据。近年来，我国水生态监测不断发展成熟，监测指标由单一理化指标逐渐转变为生物指标，监测方式趋于自动化，计算机、卫星遥感、物联网等技术的引入为水生态监测技术创新提供了新的思路。

水生态监测的发展现状

国外水生态监测发展概述。在20世纪70年代伴随工业革命的兴起，水污染问题迅速席卷欧洲大陆，在水污染日益加剧和水污染事件频发的背景下，欧洲各国开始出台相关法律，并开展对水生态环境的监测，其中2000年颁布的《欧盟水框架指令》对水生态监测的影响较为深远。就欧洲而言水生态监测涉及的项目主要为水质理化指标、水生植物、水生动物、水生微生物等。水生态监测发展初期，监测指标涉及水温、电导率、浊度、氧化还原电位等。随着水生态监测的不断发展，在线监测项目又增设了化学需氧量、矿物质等。现阶段国外水生态监测集成水位、水流量、生物毒性、微生物、细菌等更多参数，并且打破专业界限，综合水文、气象、水生态等多领域专业数据，强大的数据传输能力也打破了区域界限，提升了水生态监测的时效性。

我国水生态监测的发展。我国水生态监测起步于20世纪90年代，至今已开展30多年。基本形成了覆盖江河湖泊的水生态监测网，并且建立了较为完善的布点、采样、运输、分析、评估等技术规范。2007年太湖流域大规模蓝藻的爆发，引起了社会各界的关注。为了促进水生态监测工作的发展，2008年召开了水生态监测与分析学术论坛，启动了全国重点水域藻类监测试点工作，直至2009年，藻类试点监测区域增加至30多个，构建了覆盖全国的藻类监测网络。2010年《河流健康评估指标、标准与方法（试点工作用）》、《全国重要河湖健康评估（试点）工作大纲》和一批水生态监测规范相继出台。2013年，北京、济南、长江流域被列入全国水文系统水生态监测试点市和试点流域，2014年《水环境监测规范》颁布，对水生态监测的全面开展做出详细指导。

水生态监测技术概况。水生态监测一般需要采取常规监测加水质自动监测结合的方式，即必测指标、选测指标、特定指标等常规监测项目与水温、pH、总氮、总磷等自动监测项目相结合。常规监测执行国家地表水水环境质量标准中规定的方法，自动监测项目执行国家环境保护部批准的水质自动监测技术规范。常规的点位采样技术能够提供较为精确的水质测量值，但监测周期长，难以进行空间尺度的准确描述，在湖泊、水库等大面积水域的水生态监测中不具优势。

图像识别技术在水生态监测中的应用主要用于浮游生物等鉴定。近年来在动物行为方面的分析及藻类监测中也得到初步应用。尽管浮游藻类个体微小，且存在杂质干扰，给显微拍摄带来难度，但作为一种新的技术，随着显微拍摄技术、立体扫描技术等不断发展，图像识别的成功率也会得到进一步提升。

流式细胞技术在海洋微型浮游生物监测中应用广泛，目前逐渐用于淡水生物的监测和研究。在国内有学者应用流式细胞计数技术对长江口蓝细菌进行研究，也有学者应用流式细胞计数技术对淡水微型浮游植物进行研究。伴随流式细胞技术的发展，在流式细胞仪的基础上加用CCD，使其与显微技术相结合，实现了对浮游植物的探测、拍摄和技术。

回声探测设备在20世纪90年代得到广泛应用，在青海湖裸鲤资源研究、长江中华鲟繁殖个体研究、三峡水库成库期间鱼类时空分布研究中都应用了该项技术。在水生态监测中鱼探仪的应用可以探测水生生物的分布和密度情况，为水体营养化程度的评估提供依据。作为水生态监测常用的声学仪器，鱼探仪采样面积大、监测迅速、不损害水体生物资源，且能够实现连续获取数据，但受到自身盲区和天气、气泡、鱼类及浮游生物时空变化等外在因素的影响较大。

在片状分布的水体叶绿素a监测中，需要结合遥测手段辅助船舶采样监测，卫星遥感技术结合传统原位测量，可以有效进行水生态系统的空间监测。利用遥感信息进行水生态监测，还能够分析水体和污染物的光谱特性。我国学者在海河、大连河、渤海湾、苏南大运河等水体的监测中，利用遥感监测技术有效分析水体的油污染、有机物污染、富营养化等问题。在太湖水质污染的预测、分析和评价中，应用遥感技术较好的反映了太湖水质空间分布特征，进一步说明遥感技术适用于大范围水体的快速监测。

现阶段，物联网技术在水质监测预警、水体污染物监控、水华预警等方面应用广泛，我国以物联网为基础的水质自动化监测站建设也取得显著进展，在重要河流的千支流、汇入口、河流入海口、出入境河流、重大水利工程项目以及重要湖体、环湖河流等断面上均建设水质自动监测站，可实现对7大水系在内的几十条河流和湖库水质状况的实时监控。尽管物联网与水生态监测的融合尚处于初期阶段，但可以预见的是，物联网技术在水生态监测和评价等领域的应用会更加深入。

伴随新的监测技术的不断应用，未来水生态监测技术手段也将更加多元化、智能化、自动化和综合化，在这样的环境下，需要相关部门和工作者針对新技术制定水生态监测的技术标准，以此推动新技术、新方法的应用和水生态监测的标准化建设，为实现量水而行、因水制宜发展目标打好基础。

（作者单位：四平市环境保护监测站）endprint