生態監測及其在我國的發展
1引言
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，森林植被銳減，水土流失嚴重，土壤沙漠化加劇等，使我國的生態環境更加惡化[1]。這促使人們重新審查環境問題的復雜性，為了保護生態環境，必須對環境生態的演化趨勢、特點及存在的問題建立一套行之有效的動態監測與控制體系，這就是生態環境監測。生態環境監測是環境監測發展的必然趨勢。
本質上看，環境保護是以減少或避免生態系統的破壞為目標。對環境監測，目前單純的理化指標和生物指標監測存在很大的局限性，而生態環境監測則可彌補傳統環境監測的不足。因此前者強調“局部剖析”，只對大氣、水、土壤等中的化學毒物或有害物理因子進行測定；而后者著眼于“整體綜合”，對人類活動造成的生態破壞和影響進行測定。可以說，生態環境監測是生態保護的前提，是生態管理的基礎，是生態法律法規的依據。目前，生態環境監測已在全球范圍內展開，但在我國才剛起步，缺乏統一的標準，國家尚未制定技術規范。本文主要結合國內情況擬對生態環境監測作一全面介紹，以期大家共同努力來推動生態監測工作在我國的開展。
2. 生態監測概述及其類型
2.1 生態監測概述
2.1.1 生態監測的概念
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[2]。生態監測，又稱生態環境監測，目前的定義不很一致。美國環保局Hirsch把生態監測解釋為自然生態系統的變化及其原因的監測，內容主要是人類活動對自然生態結構和功能的影響及改變。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[3]。
2.1.2 生態監測的對象
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。
2.1.3 生態監測的技術方法
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、圖形及圖象數據），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）。
傳統監測手段，只能解決局部監測問題，生態監測將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。
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。
2.2. 生態監測的類型
國內對生態監測類型的劃分有許多種，常見的是從不同生態系統的角度出發，可分為城市生態監測、農村生態監測、森林生態監測、草原生態監測及荒漠生態監測等。這類劃分突出了生態監測對象的價值尺度，旨在通過生態監測獲得關于各生態系統生態價值的現狀資料、受干擾（特別指人類活動的干擾）程度、承受影響的能力、發展趨勢等。根據生態監測兩個基本的空間尺度，生態監測可分為微觀生態監測和宏觀生態監測。
2.2.1 宏觀生態監測
研究對象的地域等級至少應在區域生態范圍之內，最大可擴展到全球。宏觀生態監測以原有的自然本底圖和專業數據為基礎，采用遙感技術和生態圖技術，建立地理信息系統(GIS)，其次也采取區域生態調查和生態統計的手段。
2.2.2 微觀生態監測
研究對象的地域等級最大可包括由幾個生態系統組成的景觀生態區，最小也應代表單一的生態類型。微觀生態監測以大量的生態監測站為工作基礎，以物理、化學或生物學的方法對生態系統各個組分提取屬性信息。
根據監測的具體內容，微觀生態監測又可分為干擾性生態監測、污染性生態監測和治理性生態監測以及環境質量現狀評價生態監測。
宏觀生態監測必須以微觀生態監測為基礎，微觀生態監測又必須以宏觀生態監測為主導，二者相互獨立，又相輔相成，一個完整的生態監測應包括宏觀和微觀監測兩種尺度所形成的生態監測網。
3. 生態監測的基本任務與特點
3.1 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。
3.2 生態監測的特點
3.2.1 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。
3.2.2 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。
3.2.3 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。
3.2.4 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。
4 生態監測指標體系與優先監測項目
4.1 生態監測指標體系
生態監測指標體系主要指一系列能敏感清晰地反映生態系統基本特征及生態環境變化趨勢的并相互印證的項目，是生態監測的主要內容和基本工作。生態監測指標的選擇首先要考慮生態類型及系統的完整性，一般說來，陸地生態站（農田生態系統、森林生態系統和草原生態系統等）指標體系分為氣象、水文、土壤、植物、動物和微生物六個要素；水文生態站（淡水生態系統和海洋生態系統）指標體系分為：水文、氣象、水質、底質、浮游植物、浮游動物、游泳動物、底棲生物和微生物八個要素。除上述自然指標外，指標體系的選擇要根據生態站各自的特點，生態系統類型及生態干擾方式同時兼顧以下三方面，即人為指標（人文景觀、人文因素等）、一般監測指標（常規生態監測指標、重點生態監測指標等）和應急監測指標（包括自然和人為因素造成的突發性生態問題）。
4.2 優先監測的指標體系
優先監測指標體系必須滿足對生態系統的生命支持能力進行評價的最大的要求。優先監測指標的確定原則是：當前受外力影響最大、可能改變最快的指標；反映生態系統的生命支持能力的關鍵性指標；有綜合代表意義的指標。
下列指標在我國當前開展生態監測時可列入優先監測的指標體系中：全球氣候變暖所引起的生態系統或植物區系位移的監測；珍惜瀕危動植物物種的分布及其棲息地的監測；水土流失面積及其時空分布和環境影響的監測；沙漠化面積及其時空分布和環境影響的監測；草原沙化退化面積及其時空分布和環境影響監測；生態脆弱帶面積及其時空分布和環境影響的監測；人類活動對陸地生態系統包括森林、草原、農田和荒漠等結構和功能影響的監測；水體污染對水體生態系統包括湖泊、水庫、河流和海洋等結構和功能影響的監測；主要污染物（農藥、化肥、有機物、重金屬）在土壤—植物—水體中的遷移和轉化的監測；水土流失、沙漠化及草原退化地優化治理模式的生態平衡的監測；各生態系統中為量氣體的釋放通量與吸收的監測等。
5 國內生態監測現狀及發展趨勢
5.1 國內生態監測現狀
目前,生態環境監測己在全球范圍內展開，但我國起步較晚，缺乏統一的標準，國家尚未制定技術規范，僅在農業、海洋等方面研究制定了比較具體的技術規范。環境監測工作比較注重城市環境監測、工業污染源監測、環境質量監測，而忽視了生態環境監測。我國當前的生態監測主要限于污染生態監測，現有監測能力、技術與設備水平有限，生態監測評價經驗不多，對生態系統規律性認識不夠，因此確定當前優先監測指標必須從實際出發，屬于污染的生態指標仍為當前優先監測指標。同時，由于經濟發展過快對生態環境形成壓力影響的指標的監測，在當前亦顯得十分迫切，需盡快列入優先監測指標。
由于人口和資源的壓力，過去長期忽視生態環境保護，使我國生態環境的破壞和惡化已十分嚴重，特別是占國土總面積1/3的廣大干旱半干旱草原和荒漠地區生態環境問題最為突出，因此對荒漠生態監測的研究在國內開展最早，做的工作也最多。中科院在新疆建立了阜康、策勒、吐魯番等生態實驗站，目前已取得了一定的成果。
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。
5.2 國內生態監測發展趨勢
生態環境監測的發展趨勢是:3S 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。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。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。
6 結語
（1）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。
（2）生態監測的總體趨勢是：遙感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。
（3）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。
參考文獻
[1] 國家環境保護局自然保護司. 中國生態問題報告[M]. 北京:中國環境科學出版社, 2004
[2] 張建輝, 吳忠勇, 王文杰, 等. 生態監測指標選擇一般過程探討[J ].中國環境監測, 1996 , 12 (4):326.
[3] 國家自然科學基金委員會. 自然科學學科發展戰略調研報告 環境化學[M].北京:科學出版社,1999年.
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