生態環境監測及在我國的發展

屈紅艷

摘 要:生態環境監測是環境監測中一個全新的概念,是環境生態建設的技術保證和支持體系。本文對生態環境監測的基本概念和原則、任務及特點、并結合我國在生態環境監測方面所開展的工作提出今后工作的一些設想和展望。

關鍵詞:生態學;生態監測;環境監測;遙感;地理信息系統

隨著人們對環境問題及其規律認識的不斷深化,環境問題不再局限于排放污染物引起的健康問題,而且包括自然環境的保護、生態平衡和可持續發展的資源問題。因此,環境監測正從一般意義上的環境污染因子監測開始向生態環境監測過渡和拓寬。除了常見的各類污染因子外,由于人為因素影響,災害性天氣增加,森林植被銳減,水土流失嚴重,土壤沙漠化加劇,洪水泛濫,沙塵暴、泥石流頻發,酸沉降等,使我國本已十分脆弱的生態環境更加惡化。

生態監測是采用生態學的各種方法和手段,從不同尺度上對各類生態系統結構和功能的時空格局的度量,主要通過監測生態系統條件、條件變化、對環境壓力的反映及其趨勢而獲得。生態監測,又稱生態環境監測,目前的定義不很一致。

在監測對象上,生態監測既不同于城市環境質量監測,也不同于工業污染源監測。從環境監測發展歷程來看,目前所指的生態監測主要側重于宏觀的、大區域的生態破壞問題,它具有反映人類活動對我們所處的生態環境的全貌、有機綜合影響的優點。如近年來積極開展的福建省濕地生態環境監測,河南省漁業生態環境監測,南極中山站近岸海域生態環境監測,以及在我國開展生態環境監測較早,近幾年又做了大量工作的新疆荒漠生態環境監測。

生態監測的對象可分為農田、森林、草原、荒漠、濕地、湖泊、海洋、氣象、物候、動植物等。每一類型的生態系統都具有多樣性,它不僅包括了環境要素變化的指標和生物資源變化的指標,同時還要包括人類活動變化的指標。

應當看到,生態監測是環境監測的拓寬,除了新的理論、技術和方法外,環境監測的理論和實踐必是生態監測得以發展和完善的基本保證。景觀生態學、農業生態學、森林生態學、淡水生態學、海洋生態學、荒漠生態學、脆弱帶生態學、地球化學、氣象學、物候學、水文學、環境經濟學、人文物理學等的理論和實踐對生態監測更是大有裨益。

1 生態監測的任務與特點

1.1 生態監測的基本任務

對生態系統現狀以及因人類活動所引起的重要生態問題進行動態監測;對破壞的生態系統在人類的治理過程中生態平衡恢復過程的監測;通過監測數據的集積,研究上述各種生態問題的變化規律及發展趨勢,建立數學模型,為預測預報和影響評價打下基礎;支持國際上一些重要的生態研究及監測計劃,如GEMS(全球環境監測系統),MAB(人與生物圈)等,加入國際生態監測網絡。

1.2 生態監測的特點

綜合性:生態監測是一門涉及多學科的交叉領域,涉及到農、林、牧、副、漁、工等各個生產行業。

長期性:自然界中生態過程的變化十分緩慢,而且生態系統具有自我調控功能,短期監測往往不能說明問題。長期監測可能導致一些重要的和意想不到的發現,如北美酸雨的發現就是典型的例子。

復雜性:生態系統本身是一個龐大的復雜的動態系統,生態監測中要區分自然因素(如洪水、干旱和水災)和人為干擾(污染物質的排放、資源的開發利用等)這兩種因素的作用有時十分困難,加之人類目前對生態過程(ecological process)的認識是逐步積累和深入的,這就使得生態監測不可能是一項簡單的工作。

分散性:生態監測站點的選取往往相隔較遠,監測網的分散性很大。同時由于生態過程的緩慢性,生態監測的時間跨度也很大,所以通常采取周期性的間斷監測。5生態監測指標體系與優先監測項目

2 國內生態監測現狀

近年來,我國提出的“地球動態觀測信息網絡”、“我國代表類型區生態狀況和變遷規律的大尺度時空觀測研究以及發展趨勢預測”,“中國資源生態環境預警研究”等方案及計劃,均側重生態監測的內容。在此基礎上,中科院的“我國生態系統研究站網”研究計劃(CERN)已經實施,其所屬的53個生態定位站進行了大量的生態研究工作,成果已引起世界各國的關注。新疆、內蒙、洞庭湖、舟山等生態站的建立,為生態監測提供了廣大的應用前景。國內在生態監測指標及生態質量評價指標體系方面也做了一些工作。中山大學與華南環科所在海南島生態質量評價指標體系研究中,提出生物量、多樣性、穩定性和清潔度四原則和20個指標參數,并將每個參數按生態學特征及影響劃分為5個等級。吉林環科所對東北自然保護區生態指標體系研究中,將生態指標體系劃分為三個層次五個指標。

隨著我國空間技術的發展,宏觀生態監測有了一定的進步,3S技術成為近幾年來生態監測工作者們研究的重點內容,并顯示出其快速準確的明顯優點,是宏觀監測技術發展的趨勢:“六五”期間內蒙古草場資源遙感調查,“七五”期間三北防護林遙感調查、黃土高原遙感調查均包括生態監測內容。新疆環境監測中心站利用全區氣象衛星NOAA-12五個波段影象數據,完成了全區土地荒漠現狀的評價工作。利用遙感技術對熱帶森林植被的動態變化、森林火災后生態變化遙感監測評價模型的構建方法、中國北方沙塵災害特點及其下墊面狀況、金衢盆地土地退化、黃河三角洲鹽堿地、內蒙古土地鹽漬化典型區域動態監測、廣州珠江口、太湖水體污染、大連灣海域水體富營養化狀況、利用GIS系統預測預報模型對黃土高原、三峽庫區等重點侵蝕區域進行土地退化預報、景觀生態退化預測、小流域土壤侵蝕預測和應用國土資源衛星數據對陜北黃土高原生態環境進行遙感動態監測,初步建立了生態環境的遙感識別標志等進行了研究。近年來,利用遙感技術監測牧場產量、農作物產量、資源調查、水土保持狀況和災害預測等方面都取得了一定的成果,為宏觀生態監測積累了經驗。其中熱帶森林植被的動態變化遙感監測課題是世界自然基金會(原稱世界野生生物基金會)西雙版納自然保護資助合作項目,由中方和比利時遙感技術人員共同完成,利用多時相遙感圖象判讀,系統分析了西雙版納森林植被的動態變化,其結果經地面實況驗證基本屬實,為結構極為復雜的熱帶森林植被動態變化監測探索了一條新路。筆者認為利用3S技術解決生態環境監測問題要注意GPS,GIS,RS三相技術的結合,利用任一技術要想對環境進行綜合監測評價是不可能的。RS象片應用進一步提高判讀和分類精度,涉及計算機分類精度的提高,需利用已有信息資料輔助區劃,利用技術人員協助判讀,利用GIS產生輔助判讀因子,同時加強地面調查工作。

從國內已有工作來看,許多現代化的技術和手段,還沒有在生態監測中發揮作用。多數工作尚屬研究性質,環境監測意義尚的常規生態監測工作尚在起步和醞釀中,急待開發和實施。目前,特別需要一套操作性強的指標體系和方法,并且對各種生態類型監測的技術路線和要求有一個統一的規劃,以便大范圍普遍開展生態監測工作。

結語

生態監測是一項復雜的系統工程,它對環境監測工作者提出了更高的要求。環境監測的最終結果是對環境質量進行評價從而提出污染治理方案。生態監測將為更深層次的環境管理和決策部門服務,提出生態環境規劃、生態設計方案,最終目的是建立天地人和的生態環境。

生態監測的總體趨勢是:三S技術和地面監測相結合,從宏觀和微觀角度來全面審視生態質量;網絡設計趨于一體化,考慮全球生態質量變化,在生態質量評價上逐步從生態質量現狀評價轉為生態風險評價,以提供早期預警;在信息管理上強調標準化、規范化,廣泛采用地理信息系統,加強國與國之間的合作。總之,隨著經濟的發展,人口、資源、環境問題的日益嚴峻,單純從理化、生物指標監測來了解環境質量已不能滿足要求,生態監測是環境監測發展的必然趨勢,它必將被廣大環境監測工作者逐步認識和掌握。