生態環境監測的技術探討

張婷

（四川省內江師范學院，四川 內江6411112）

1 生態監測的定義

20世紀60年代以來，隨著全球性環境問題的出現，環境監測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。

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。國內有學者提出“生態監測就是運用可比的方法，在時間和空間上對特定區域范圍內生態系統或生態系統組合體的類型、結構和功能及其組合要素等進行系統地測定和觀察的過程，監測的結果則用于評價和預測人類活動對生態系統的影響，為合理利用資源、改善生態環境和自然保護提供決策依據，這一定義似乎從方法原理、目的、手段、意義等方面作了較全面的闡述。

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。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］。

2 生態環境監測的主要內容

2.1 監測基本原理

生態環境監測最核心的基本原理是“準確性原理”，即監測活動及其所獲得的環境信息是環境歷史和環境管理的記錄、書寫，是環境歷史的“鏡像”反映，同時體現環境和環境管理的真實性及環境信息的權威性。為了滿足“準確性”的要求，生態與環境監測還衍生了以下3個基本原理。

（1）代表性原理。即監測是以有限的點位／斷面代表“無限”的環境整體（反映空間代表性），以有限的采樣頻率代表時刻變化著的環境變化信息（反映時間代表性），以有限的數據信息量代表“無限”的環境內部信息（反映數據量代表性）。

（2）完整性原理。監測通過采用環境“要素”和“相素”、環境“壓力”組合監測模式來反映環境及其內涵信息的完整性、復雜性，同時體現了環境監測的系統性。

（3）規范性原理。監測通過實現環境監測制度化、技術標準化和技術規范化來反映環境及其內涵信息的可靠性、可比性，同時體現了環境監測的可溯源性、精密性。

2.2 監測對象

進入21世紀以來，環境監測的內涵已獲得極大的豐富，傳統的“水、氣、聲、渣”已不能代表環境監測的對象特征。目前，環境監測的范圍和對象包括以下幾個方面。

（1）環境監測范圍。包括區域的（城市 ＋農村＋自然生態）＋流域的＋全國的。根據不同的需要和目的，可以組合成不同的監測范圍。

（2）環境“要素”監測。包括各種環境要素（或自然生態系統中的各環境介質）（環保部門主管的＋相關資源部門主管的）＋監測對象（如各種排氣、排水、固體廢物等）。

（3）環境“相素”監測。包括同一環境要素或同一環境介質中的多相監測，水環境監測中的水相、懸浮物相、生物相、沉積物相監測，環境空氣監測中的氣相液相、固相等。

（4）環境“壓力”監測是指廣義的“源解析”監測，通過廣義的“源解析”監測，可以回答環境變化與污染源排放之間的關系，找到環境管理的重點對象和目標等。

2.3 監測指標

生態環境監測的本質是環境“要素”和環境“相素”中目標污染物（指標）各類信息的生產過程，即環境信息的生產過程。現階段的環境監測內容包括綜合性指標、物理學指標、化學指標、生物學指標、生態學指標、毒理學指標等，或者分為環境質量指標、自然生態指標、環境保護建設指標等。

3 生態與環境監測的技術和方法

3.1 環境監測程序

3.1.1 現場調查與資料收集

環境污染隨時間、空間變化，受氣象、季節、地形地貌等因素的影響，應根據監測區域呈現的特點，進行周密的現場調查和資料收集工作，主要調查各種污染源及其排放情況和自然與社會環境特征，包括地理位置、地形地貌、氣象氣候、土地利用情況以及社會經濟發展狀況。

3.1.2 確定監測項目

應根據國家規定的環境質量標準，結合本地區主要污染源及其主要排放物的特點來選擇，同時還要測定一些氣象及水文項目。

3.1.3 確定監測點布置及采樣時間和方式

采樣點布設得是否合理，是能否獲得有代表性樣品的前提，應予以充分重視；選擇和確定環境樣品的保存方法；環境樣品的分析測試。

3.1.4 數據處理與結果上報

由于監測誤差存在于環境監測的全過程，只有在可靠的采樣和分析測試的基礎上，運用數理統計的方法處理數據，才可能得到符合客觀要求的數據，處理得出的數據應經仔細復核后才能上報。

3.2 監測的方法和技術路線

生態監測技術方法就是對生態系統中的指標進行具體測量和判斷，從而獲得生態系統中某一指標的特征數據，通過統計分析，以反映該指標的現狀及變化趨勢。在選擇生態監測具體技術方法前，要根據現有條件，結合實際制定相應的技術路線，確定最佳監測方案。

技術路線和方案的制定大體包含以下幾點：生態問題的提出，生態監測臺站的選址，監測的內容、方法及設備，生態系統要素及監測指標的確定，監測場地、監測頻度及周期描述，數據的整理（觀測數據、實驗分析數據、統計數據、文字數據、圖形及圖像數據），建立數據庫，信息或數據輸出，信息的利用（編制生態監測項目報表、針對提出的生態問題建立模型、預測預報、評價和規劃、政策規定）［5，6］。

在確定具體的生態監測技術方法時要遵循一個原則，即盡量采用國家標準方法，若無國家標準或相關的操作規范，盡量采用該學科較權威或大家公認的方法。一些特殊指標可按目前生態站常用的監測方法。生態監測具有著眼于宏觀的特點，是一項宏觀與微觀監測相結合的工作。對于結構與功能復雜的宏觀生態環境進行監測，必須采用先進的技術手段。其中，生態監測平臺是宏觀監測的基礎，它必須以3S技術作支持，并要具備容量足夠大的計算機和宇航信息處理裝置。

3S技術，即地理信息系統（GIS）、遙感技術（RS）和全球衛星定位技術（GPS）。3項技術形成了對地球進行空間觀測、空間定位及空間分析的完整的技術體系。它能反映全球尺度上生態系統各要素的相互關系和變化規律，提供全球或大區域精確定位的高頻度宏觀資源與環境影像，揭示巖石圈、水圈、氣圈和生物圈的相互作用和關系。在RS和GIS基礎上建立的數學模型，能促進以定性描述為主到定量分析為主的過渡，實行時空的轉移，在空間上由野外轉入室內，在時間上從過去、現在的研究發展到在三維空間上定量預測未來。3S技術是宏觀生態環境監測發展的方向，是其發展的主要技術基礎，在今后較長的一個時期內，遙感手段將在生態環境監測中得到更廣泛的應用，地理信息系統作為“3S”技術的核心將發揮更大的作用。目前美國、歐洲、日本和我國都在制定新的觀測計劃，國內北京、上海、重慶、廈門等地都在推進基礎數字化工作，推廣GPS定位觀測，這些計劃的實施將為區域環境監測提供重要的數據。傳統監測手段，只能解決局部監測問題，而綜合整體且準確完全的監測結果必須依賴3S技術。充分利用計算機技術把遙感、航照、衛星監測、地面定點監控有機結合起來，依靠專門的軟硬件使生態監測智能化，使生態資料數據上網，實現生態監測網絡化，是目前以及今后相當長的一段時間里監測人員的重點工作內容［7，8］。

環境監測的方法必須上升到國家標準，并嚴格執行。目前我國已經制定了全面詳細的國家行業標準，包括水環境監測方法標準、大氣環境監測方法標準、固體廢物監測方法標準、噪聲環境監測方法標準、土壤環境監測方法標準、輻射環境監測方法標準、空氣監測技術路線、地表水監測技術路線、生物監測技術路線等等，這些標準的全面落實是推進我國生態與環境監測事業的保證。

4 開展生態監測的建議

4.1 發揮環境監測體系優勢

環境監測的理論具有廣泛的內容，環境監測的實踐豐富了環境監測體系，要發揮環境監測體系優勢，使其成為開展生態監測工作的基礎保證。

4.2 重視借鑒國外經驗

發達國家對于生態監測已經開展較長時間，而我們才剛起步，基礎差、底子薄，對生態系統規律認識還不夠，生態監測經驗不足，特別需要吸取和借鑒其已有的成功經驗，如一些操作性強的指標、方法和技術路線等。

4.3 合理選擇監測指標

我們現有的監測能力、技術與設備水平有限，因此必須從實際出發，結合本地的特點，從由于經濟發展過快對生態環境形成壓力和影響生態系統變化的因子中，選取易監測、針對性強、能說明問題、對特定環境敏感和屬于污染的因子開展監測，以此表征主要的生態環境問題，待今后條件具備時，逐步加以補充、擴展。

4.4 充分利用先進技術

當前許多現代化的技術和手段，還沒有在環境監測體系中發揮作用，如3S技術已經趨于成熟并廣泛得到應用，要使其和生態監測密切結合，并以最少費用獲得必要的生態環境信息，在環境監測體系中發揮效用。

5 結語

隨著經濟社會的發展，開展生態監測是環境監測體系發展和完善的必然趨勢和要求，這一復雜的系統工程，對環境監測工作提出了更高的要求，它必將更深層次地為環境管理和決策部門服務，為經濟區建設營造良性循環、天地人和的生態環境，促進經濟社會的可持續發展。

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。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。

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，它必將成為環境監測的重要方式。

［1］馬 天，王玉杰，郝 電，等.生態環境監測及其在我國的發展［J］.四川環境，2003（2）：16～17.

［2］厲以強，黃 衛，錢 江，等.開拓生態環境監測服務生態省建設［J］.環境導報，2002（6）：46～47.

［3］葉 青.開展生態環境監測［J］.環境導報，2001（6）：152～154.

［4］劉曉強，申 田，連 兵.生態環境監測的關鍵題研究［J］.環境保護，2000（1）：71～72.

［5］葛承軒，楊 琴.生態環境監測研究［J］.生態學雜志，2001（2）：92～94.

［6］劉 敏.3S技術及其在生態環境監測中的應用［J］.廣東林業科技，2005，21（3）：63～65.

［7］黃國寶.生態環境監測的重要技術手段——“3S”簡介［J］.福建環境，2003，20（5）：35～37.