1、生態(tài)監(jiān)測在環(huán)境保護中的重要作用郭海洋20070144005摘要：生態(tài)監(jiān)測是指利用生命系統(tǒng)各層次對自然或人為因素引起環(huán)境變化的反應來判定環(huán)境質(zhì)量，從而對環(huán)境保護的方向和策略給予指導。本文主要從生態(tài)監(jiān)測的概念、特點、原理、方法以及進展等幾方面來闡述生態(tài)監(jiān)測在環(huán)境保護中舉足輕重的作用。關鍵詞：生態(tài)監(jiān)測；環(huán)境保護；指標體系；指示生物法；遙感技術前言：生物與環(huán)境之間是相互依存、相互影響、協(xié)同進化的。生物與環(huán)境相互補償、協(xié)同發(fā)展是在自然界長期發(fā)展過程中形成的，生物的變化是某一區(qū)域內(nèi)環(huán)境變化的一個組成部分，因此，生態(tài)學上個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)各組織層次的生物變化可以作為環(huán)境改變的指示和象征。從而利用生態(tài)

2、監(jiān)測的方法為環(huán)境保護提供指導是非常明智的做法。生態(tài)監(jiān)測(ecological monitoring)是生態(tài)系統(tǒng)層次的生物監(jiān)測，是運用各種技術測定和分析生命系統(tǒng)各層次對自然或人為作用的反應或反饋效應的綜合表征來判斷和評價這些干擾對環(huán)境產(chǎn)生的影響、危害及其規(guī)律，為環(huán)境質(zhì)量的評估、調(diào)控和環(huán)境管理提供重要科學依據(jù)的科學活動過程。生態(tài)監(jiān)測分為宏觀生態(tài)監(jiān)測和微觀生態(tài)監(jiān)測兩大類。宏觀生態(tài)監(jiān)測的研究對象是區(qū)域范圍內(nèi)各類生態(tài)系統(tǒng)的組合方式、鑲嵌特征、動態(tài)變化和空間分布格局等及其在人類活動影響下的變化其內(nèi)容主要包括監(jiān)測區(qū)域范圍內(nèi)具有特殊意義的生態(tài)系統(tǒng)的分布及面積的動態(tài)變化。而微觀生態(tài)監(jiān)測是指對一個或幾個生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)

3、各生態(tài)因子進行的物理和化學的監(jiān)測，其又可細分為干擾性生態(tài)監(jiān)測、污染性生態(tài)監(jiān)測、治理性生態(tài)監(jiān)測三種。生態(tài)監(jiān)測主要有八大任務：(1)對區(qū)域范圍內(nèi)珍貴的生態(tài)類型包括珍稀物種以及因人類活動所引起的重要生態(tài)問題的發(fā)生面積及數(shù)量在時間以及空間上動態(tài)變化的監(jiān)測。(2)對人類的資源開發(fā)話動所引起的生態(tài)系統(tǒng)的組成、結構和功能變化的監(jiān)測。(3)環(huán)境污染物對生態(tài)系統(tǒng)的組成、結構和功能的影響監(jiān)測及其在生物鏈中的傳遞。(4)對破壞的生態(tài)系統(tǒng)在人類的治理過程中生態(tài)平衡恢復過程的監(jiān)測。(5)通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的集積，研究上述各種生態(tài)問題的變化規(guī)律及發(fā)展趨勢，建立數(shù)學模型，為預測預報和影響評價打下基礎。(6)為政府部門制定有關環(huán)境

4、法規(guī)，進行有關決策提供科學依據(jù)。(7)尋求符合我國國情的資源開發(fā)治理模式及途徑，以保證我國生態(tài)環(huán)境的改善及國民經(jīng)濟持續(xù)協(xié)調(diào)地發(fā)展。(8)支持國際上一些重要的生態(tài)研究及監(jiān)測汁劃，如GEMS、MAB、IGBP等，加入國際生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡。由此可見生態(tài)監(jiān)測在當今全球環(huán)境保護中舉足輕重的地位。生態(tài)監(jiān)測具有其它監(jiān)測方法（化學監(jiān)測、物理監(jiān)測、地球物理化學監(jiān)測）無法具備的優(yōu)勢：（一）生態(tài)監(jiān)測能綜合地反映環(huán)境質(zhì)量狀況：環(huán)境問題是復雜的，某一生態(tài)效應反常是幾種因素綜合作用的結果，如污染水體中通常是多種污染物質(zhì)并存，而每種物質(zhì)并非都是各自單獨作用的，種類物質(zhì)之間也存在著一定的關聯(lián)性，儀器或化學監(jiān)測通常反映不出這種復雜

5、的關系，生態(tài)監(jiān)測往往可以進行綜合測定。（二）生態(tài)監(jiān)測具有連續(xù)監(jiān)測的功能：儀器或化學監(jiān)測結果所反映的常常只是一個瞬時值，不能真實地反映這種環(huán)境中一定時空的環(huán)境影響。生態(tài)監(jiān)測可以反映一定生活周期內(nèi)的環(huán)境污染或破壞情況，肯有一定的長期性。但生物監(jiān)測所得結果常常具有滯后性。因此，實際工作中二者常?；パa。（三）生態(tài)監(jiān)測具有多功能性：儀器和化學監(jiān)測專一性強，如測定臭氧的不能測定二氧化硫。而生態(tài)監(jiān)測可通過批示生物的不同反映癥狀分別監(jiān)測多種干擾效應。如污染水體中通過魚類種群動態(tài)和魚體內(nèi)物質(zhì)分析可以獲得水體中的污染物質(zhì)類別和物質(zhì)富集等信息。（四）生態(tài)監(jiān)測的監(jiān)測靈敏度高：某些生物對某些物質(zhì)非常敏感，可以快速監(jiān)測環(huán)

6、境中的某一類污染物。如有一種唐菖薄在濃度為0.0110 的氟化氫的作用下20h就出現(xiàn)反應癥狀。當然，生物監(jiān)測也有其無法避免的缺陷，這主要體現(xiàn)在生物監(jiān)測的復雜性上：（一）外界各種因子容易影響生態(tài)監(jiān)測結果。如二氧化硫?qū)植物的危害受氣候條件的影響。即相同含量的二氧化硫在不同的氣候條件下會表現(xiàn)出不同效應。（二）生態(tài)監(jiān)測常常不能監(jiān)測環(huán)境效應的自然性和人為性。（三）生物的生長發(fā)育以及生理代謝都對生態(tài)監(jiān)測有一定的影響。如不同的生長發(fā)育期會對同種等量污染物質(zhì)有不同程度的癥狀表現(xiàn)。（四）生態(tài)監(jiān)測建站工作的復雜性。瑕不掩瑜，縱然生物監(jiān)測有其自身方面無可避免的缺陷，但是其在環(huán)境監(jiān)測上的巨大潛力卻是有目共睹的。如今

7、，生態(tài)監(jiān)測在許多方面的應用已經(jīng)相當成熟。要進行生態(tài)監(jiān)測,首先要明確優(yōu)先監(jiān)測的生態(tài)項目以及確定生態(tài)監(jiān)測主要類型的指標體系。優(yōu)先監(jiān)測的生態(tài)項目主要有以下十項：(1)全球氣候變暖所引起的生態(tài)系統(tǒng)或動植物區(qū)系位移的監(jiān)測；(2)珍稀瀕危動植物物種的分布及其棲息地的監(jiān)測；(5)水土流失的面積及其時空分布和環(huán)境影響的監(jiān)測；(4)沙漠化的面積及其時空分布和環(huán)境影響的監(jiān)測；(5)草場沙化退化面積及其時空分布和環(huán)境影響的監(jiān)測；(6)人類活功對陸地生態(tài)系統(tǒng)包括森林、草原、農(nóng)田和荒漠等結構和功能的影響監(jiān)測；(7)水環(huán)境污染對水體生態(tài)系統(tǒng)包括湖泊(含水庫)、河流和海洋等結構和功能的影響監(jiān)測；(8)主要環(huán)境污染物包括農(nóng)藥

8、、化肥、有機污染物和重金屬在土壤一植物一水體系統(tǒng)中的遷移和轉(zhuǎn)化的監(jiān)測；(9)水土流失地、沙漠化地及草原退化地優(yōu)化治理模式的生態(tài)平衡監(jiān)測；(10)各生態(tài)系統(tǒng)中微量氣體的釋放通量與吸收的監(jiān)測。而生態(tài)監(jiān)測指標體系的確定主要遵循以下原則：(1)監(jiān)測指標體系的確定應根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容充分考慮指標的代表性、綜合性及可操作性(2)不同監(jiān)測臺站間同種生態(tài)類型的監(jiān)測必須按統(tǒng)一的指標體系進行，盡量實現(xiàn)監(jiān)測內(nèi)容具有可比性。(3)各監(jiān)測臺站可依監(jiān)測項目的特殊性增加特定指標，以突出各自的特點(4)指標體系應能反映生態(tài)系統(tǒng)的各個層次和主要的生態(tài)環(huán)境問題并應以結構和功能指標為主(5)宏觀監(jiān)測可依監(jiān)測項目選定相應的數(shù)量指標和強度指

9、標。微觀生態(tài)監(jiān)測指標應包括生態(tài)系統(tǒng)的各個組分，并能反映主要的生態(tài)過程。生態(tài)監(jiān)測的方法主要在個體和種群水平以及群落和生態(tài)系統(tǒng)水平兩個層面上進行：（一）個體和種群水平在此水平上，應用最為成熟的當屬指示生物法，是用指示生物來監(jiān)測環(huán)境狀況的一種方法。指示生物是指對環(huán)境中的某些物質(zhì)，包括污染物的作用或環(huán)境條件的改變能較敏感和快速地產(chǎn)生明顯反應的生物，對環(huán)境的現(xiàn)狀和變化起“預警”功能。指示生物必須具備以下基本條件：對干擾作用反應敏感且健康；對環(huán)境的適宜性寬，在群落中（常見）具有代表性；對干擾作用的反應個體間的差異小、重現(xiàn)性高；具有多功能，即在起監(jiān)測作用的同時還具有經(jīng)濟、綠化、觀賞等價值。指示生物法常用的指

10、示生物有很多種，對SO2污染具有指示作用的有紫花苜蓿、蕨類、蘋果等，對氟化物污染具有指示作用的有地衣和苔蘚、杏、唐菖蒲等，對O3污染具有指示作用的有菜豆、煙草、菠菜、蘿卜等，另外還有很多生物對過氧乙酰硝酸酯、 氮氧化物、乙烯等氣體具有非常明顯的指示作用。下面重點介紹一些水體污染的指示生物：睫毛針桿硅藻、簇生針桿硅藻、簇生竹枝藻只能在DO值高、未受污染的水體中大量繁殖，是清潔水體的指示生物。小顫藻等浮游藻類是嚴重污染水體中的優(yōu)勢種。小口鐘蟲屬污水性指示種 匣殼蟲屬寡污性指示種石蠅、石蠶、淺灘甲蟲類對許多污染物敏感。水蚯蚓、搖蚊幼蟲、蛭類通常在有機質(zhì)豐富的環(huán)境大量繁殖。通過這些指示生物對于環(huán)境變化

11、的敏感反應，可較簡單的針對某一方面的環(huán)境問題進行防治，省時省力又高效。（二）群落和生態(tài)系統(tǒng)水平在此水平上，主要有污水生物系統(tǒng)法、水生生物群落優(yōu)勢種監(jiān)測法、PFU法、生物指數(shù)法等。污水生物系統(tǒng)法由于河流受污染后，在污染源下游的一段流程里會發(fā)生自凈過程，即隨著河水污染程度的逐漸減輕，生物的種類組成也隨之發(fā)生變化，在不同的河段將出現(xiàn)不同的物種。根據(jù)生物種類組成將河流劃分為多污帶、-中污帶、-中污帶和寡污帶。各污染帶都有各自的物理、化學和生物的特征。水生生物群落優(yōu)勢種監(jiān)測法根據(jù)污染水體中不同的生物優(yōu)勢種群，把污染河流劃分為9 個水體帶:1 糞生帶：無藻類優(yōu)勢種2 甲型多污帶：裸藻群落，優(yōu)勢種為綠裸藻3

12、 乙型多污帶：裸藻群落，優(yōu)勢種為綠裸藻和靜裸藻4 丙型多污帶：綠色顫藻群落5 甲型中污帶：環(huán)絲藻群落或底生顫藻群落6 乙型中污帶：脆弱剛毛藻或席藻群落7 丙型中污帶：紅藻群落，優(yōu)勢種為串珠藻；或綠藻群落，優(yōu)勢種為團剛毛藻或環(huán)絲藻群落。8 寡污帶：綠藻群落，優(yōu)勢種為簇生竹枝藻；或環(huán)狀扇形藻群落；或紅藻群落。9 清水帶：綠藻群落、優(yōu)勢種為簇生竹枝藻；或紅藻群落，優(yōu)勢種為胭脂藻等。PFU法PFU法是用取氨酯泡沫塑料塊采集水域中微生物和測定其群集速度來監(jiān)測和評價環(huán)境質(zhì)量狀況的一種方法。1969年由美國弗吉尼亞工程學院和弗吉尼亞州立大學環(huán)境研究中心的Cairns 等人1969年創(chuàng)立的。國內(nèi)自80年代起將

13、這種方法用于污染水體的監(jiān)測和評價。PFU法的原理是島嶼生物學原理，即原生動物集群過程實際上是集群速度隨著種類上升而下降的過程，二者的交叉點就是種數(shù)的平衡點。達到平衡點的時間取決于環(huán)境條件。PFU法使監(jiān)測水平提高到了群落層次，并使監(jiān)測更符合客觀事實和真實環(huán)境，且簡便易行。生物指數(shù)法生物指數(shù)法是指用數(shù)學公式反映生物群落結構變化，以評價環(huán)境質(zhì)量。常用的有： 生物指數(shù)（BI）2nA+nB, n為底棲大型無脊椎動物的種類數(shù)， A為敏感種類數(shù)，B為耐污染種類數(shù)。 污染生物指數(shù)顫蚓類的個體數(shù)量底棲動物個體數(shù)量100 硅藻指數(shù)（2AB2C）（ABC）100，A為不耐污染的種類數(shù)；B為對有機污染耐力強的種類數(shù)；

14、C為在污染區(qū)內(nèi)獨有的種類數(shù)。進行生態(tài)監(jiān)測還必須運用一定的生態(tài)監(jiān)測技術方法，也就是對生態(tài)系統(tǒng)中的指標進行具體測量和判斷，從而獲得生態(tài)系統(tǒng)中某一指標的特征數(shù)據(jù)。通過統(tǒng)計分析，以反映該指標的現(xiàn)狀及變化趨勢，在選擇生態(tài)監(jiān)測具體技術方法前，要根據(jù)現(xiàn)有條件，結合實際制定相應的技術路線，確定最佳監(jiān)測方案。當前國家監(jiān)測總站確定的生態(tài)監(jiān)測技術路線是以空中遙感監(jiān)測為主要技術手段，地面對應監(jiān)測為輔助措施，結合GIS和6PS技術，完善生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡，建立完整的生態(tài)監(jiān)測指標體系和評價方法，達到科學評價生態(tài)環(huán)境狀況及預測其變化趨勢的目的。生態(tài)監(jiān)測是一項宏觀與微觀監(jiān)測相結合的工作，依靠傳統(tǒng)監(jiān)測手段只能解決局部監(jiān)測問題，而綜合

15、整體且準確完全的監(jiān)測結果必須依賴“3S技術”。所謂3s技術，即地理信息技術(6IS)、遙感技術(RS)和全球衛(wèi)星定位技術(GPS)“3S技術”充分利用計算機技術把遙感、航照、衛(wèi)星監(jiān)測、地面定點監(jiān)控有機結合起來。依靠專門的軟硬件使生態(tài)監(jiān)測智能化。使生態(tài)資料數(shù)據(jù)上網(wǎng)，實現(xiàn)生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡化，是宏觀生態(tài)環(huán)境監(jiān)測發(fā)展的方向，是其發(fā)展的主要技術。在今后較長的一個時期內(nèi)，遙感手段將在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中得到更廣泛的應用，地理信息系統(tǒng)作為“3Stt術的核心將發(fā)揮更大的作用。其中，已經(jīng)投入應用最多的是遙感技術。遙感技術是指從不同高度的平臺上，使用各種傳感器，接收來自地球表層各類地物的電磁波信息，并對這些信息進行加工處理

16、，從而對不同的地物及其特征進行遠距離的探測和識別，是延伸的環(huán)境信息獲取、傳輸、處理、綜合分析、發(fā)布、為管理決策服務的一整套技術體系。 在江蘇，上世紀80年代后期至90年代前期，省環(huán)境科學研究院專門設立了環(huán)境遙感研究室。此后先后承擔了蘇南大運河水污染環(huán)境遙感研究、太湖水環(huán)境遙感分析、藍藻遙感調(diào)查等。2003年起省環(huán)境監(jiān)測中心新成立生態(tài)監(jiān)測部江蘇省也確立了，從2005年開始通過全面開展牛態(tài)環(huán)境監(jiān)測試點工作，2年內(nèi)形成全省生物、生態(tài)和海洋例行監(jiān)測工作局面，通過對生態(tài)環(huán)境建設深入探索全省生態(tài)監(jiān)測的技術路線和發(fā)展方向。經(jīng)過各方努力，全省13個省轄市成立了獨立的生態(tài)監(jiān)測科室，負責區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和生態(tài)環(huán)

17、境質(zhì)量狀況評價工作的組織實施，協(xié)助開展全省范圍內(nèi)的生態(tài)調(diào)查工作，使江蘇的生態(tài)監(jiān)測水平達到國內(nèi)一流水平，與國際先進水平接軌。未來，生態(tài)監(jiān)測的世界總體趨勢主要有以下幾個方面：遙感手段和地面監(jiān)測相結合，從宏觀和微觀角度來全面審視生態(tài)質(zhì)量狀況；網(wǎng)絡設計上趨于一體化，考慮全球生態(tài)質(zhì)量變化，重視加強國與國之間的合作；在生態(tài)質(zhì)量評價土逐步從生態(tài)質(zhì)量現(xiàn)狀評價轉(zhuǎn)為牛態(tài)風險評價，對于生態(tài)質(zhì)量狀況提供早期預警；在信息管理上強調(diào)標準化，廣泛采用地理信息系統(tǒng)，重視國與國之間數(shù)據(jù)聯(lián)系?？傊?，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人口、資源、環(huán)境問題的日益嚴峻，單純從理化、生物指標監(jiān)測來了解環(huán)境質(zhì)量已不能滿足要求。生態(tài)監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測發(fā)展的必然趨

18、勢，通過生物與環(huán)境之間的相互關系、生態(tài)系統(tǒng)結構和功能進行監(jiān)控和測試，可以為評價生態(tài)環(huán)境質(zhì)鼉，保護生態(tài)環(huán)境、重建生態(tài)環(huán)境、合理利用自然資源提供有效地依據(jù)。參考文獻1羅澤嬌,程勝高;我國生態(tài)監(jiān)測的研究進展J;環(huán)境保護;2003年03期2馬天,王玉杰,郝電,關勝,但德忠,王斌;生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及其在我國的發(fā)展J;四川環(huán)境;2003年02期3劉曉強,申田,連兵;生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的關鍵問題研究J;環(huán)境保護;2000年12期4王志軍最新環(huán)境污染監(jiān)督控制管理與檢測技術標準規(guī)范實務北京：中國致公出版社，20025劉培哲蘇聯(lián)的環(huán)境監(jiān)測北京：中國環(huán)境科學出版社，19896金嵐等環(huán)境生態(tài)學北京：高等教育出版社，200l，2472497聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署編生態(tài)監(jiān)測手冊北京：中國環(huán)境科學出版社，1