生態(tài)環(huán)境監(jiān)測管理論文

時間:2022-06-30 04:18:00

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生態(tài)環(huán)境監(jiān)測管理論文

1前言

隨著人們對環(huán)境問題及其規(guī)律認識的不斷深化,環(huán)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(huán)境的保護、生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展的資源問題。因此,環(huán)境監(jiān)測正從一般意義上的環(huán)境污染因子監(jiān)測開始向生態(tài)環(huán)境監(jiān)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(fā),酸沉降等,使我國本已十分脆弱的生態(tài)環(huán)境更加惡化。這促使人們重新審查環(huán)境問題的復雜性,用新的思路和方法了解和解決環(huán)境問題。人們開始認識到,為了保護生態(tài)環(huán)境,必須對環(huán)境生態(tài)的演化趨勢、特點及存在的問題建立一套行之有效的動態(tài)監(jiān)測與控制體系,這就是生態(tài)環(huán)境監(jiān)測。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測發(fā)展的必然趨勢。

本質(zhì)上看,環(huán)境保護是以減少或避免生態(tài)系統(tǒng)的破壞為終極目標。對環(huán)境監(jiān)測,目前單純的理化指標和生物指標監(jiān)測存在很大的局限性,而生態(tài)環(huán)境監(jiān)測則可彌補傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測的不足。因此前者強調(diào)“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(tài)破壞和影響進行測定。可以說,生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是生態(tài)保護的前提,是生態(tài)管理的基礎,是生態(tài)法律法規(guī)的依據(jù)。目前,生態(tài)環(huán)境監(jiān)測已在全球范圍內(nèi)展開,但在我國才剛起步,基礎差,底子薄,相對落后,缺乏統(tǒng)一的標準,國家尚未制定技術規(guī)范。本文主要結(jié)合國內(nèi)情況擬對生態(tài)環(huán)境監(jiān)測作一全面介紹,以期大家共同努力來推動生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作在我國的開展。

2生態(tài)監(jiān)測

所謂生態(tài)系統(tǒng)(Ecosystem)是指地表生物與非生物間的相互依存關系。生態(tài)質(zhì)量是環(huán)境質(zhì)量的核心。是以生態(tài)學理論為基礎,從生態(tài)系統(tǒng)層次上研究系統(tǒng)各組成、變化規(guī)律和相互關系、以及人為作用下結(jié)構(gòu)和功能的變化,從而評價環(huán)境質(zhì)量。因而生態(tài)質(zhì)量及其評價的綜合性極強。

生態(tài)監(jiān)測是采用生態(tài)學的各種方法和手段,從不同尺度上對各類生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的時空格局的度量,主要通過監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)條件、條件變化、對環(huán)境壓力的反映及其趨勢而獲得。生態(tài)監(jiān)測,又稱生態(tài)環(huán)境監(jiān)測,目前的定義不很一致。美國環(huán)保局Hirsch把生態(tài)監(jiān)測解釋為自然生態(tài)系統(tǒng)的變化及其原因的監(jiān)測,內(nèi)容主要是人類活動對自然生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的影響及改變。國內(nèi)有學者提出“生態(tài)監(jiān)測就是運用可比的方法,在時間和空間上對特定區(qū)域范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)組合體的類型、結(jié)構(gòu)和功能及其組合要素等進行系統(tǒng)地測定和觀察的過程,監(jiān)測的結(jié)果則用于評價和預測人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響,為合理利用資源、改善生態(tài)環(huán)境和自然保護提供決策依據(jù),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(jiān)測對象上,生態(tài)監(jiān)測既不同于城市環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測,也不同于工業(yè)污染源監(jiān)測。從環(huán)境監(jiān)測發(fā)展歷程來看,目前所指的生態(tài)監(jiān)測主要側(cè)重于宏觀的、大區(qū)域的生態(tài)破壞問題,它具有反映人類活動對我們所處的生態(tài)環(huán)境的全貌、有機綜合影響的優(yōu)點。如近年來積極開展的福建省濕地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測,河南省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測,南極中山站近岸海域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測,以及在我國開展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測較早,近幾年又做了大量工作的新疆荒漠生態(tài)環(huán)境監(jiān)測。

生態(tài)監(jiān)測的對象可分為農(nóng)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(tài)系統(tǒng)都具有多樣性,它不僅包括了環(huán)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(tài)監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測的拓寬,除了新的理論、技術和方法外,環(huán)境監(jiān)測的理論和實踐必是生態(tài)監(jiān)測得以發(fā)展和完善的基本保證。景觀生態(tài)學、農(nóng)業(yè)生態(tài)學、森林生態(tài)學、淡水生態(tài)學、海洋生態(tài)學、荒漠生態(tài)學、脆弱帶生態(tài)學、地球化學、氣象學、物候?qū)W、水文學、環(huán)境經(jīng)濟學、人文物理學等的理論和實踐對生態(tài)監(jiān)測更是大有裨益。

3生態(tài)監(jiān)測的類型

國內(nèi)對生態(tài)監(jiān)測類型的劃分有許多種,常見的是從不同生態(tài)系統(tǒng)的角度出發(fā),可分為城市生態(tài)監(jiān)測、農(nóng)村生態(tài)監(jiān)測、森林生態(tài)監(jiān)測、草原生態(tài)監(jiān)測及荒漠生態(tài)監(jiān)測等。這類劃分突出了生態(tài)監(jiān)測對象的價值尺度,旨在通過生態(tài)監(jiān)測獲得關于各生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)價值的現(xiàn)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(fā)展趨勢等。根據(jù)生態(tài)監(jiān)測兩個基本的空間尺度,生態(tài)監(jiān)測可分為兩大類:

3.1宏觀生態(tài)監(jiān)測

研究對象的地域等級至少應在區(qū)域生態(tài)范圍之內(nèi),最大可擴展到全球。宏觀生態(tài)監(jiān)測以原有的自然本底圖和專業(yè)數(shù)據(jù)為基礎,采用遙感技術和生態(tài)圖技術,建立地理信息系統(tǒng)(GIS)。其次也采取區(qū)域生態(tài)調(diào)查和生態(tài)統(tǒng)計的手段。

3.2微觀生態(tài)監(jiān)測

研究對象的地域等級最大可包括由幾個生態(tài)系統(tǒng)組成的景觀生態(tài)區(qū),最小也應代表單一的生態(tài)類型。微觀生態(tài)監(jiān)測以大量的生態(tài)監(jiān)測站為工作基礎,以物理、化學或生物學的方法對生態(tài)系統(tǒng)各個組分提取屬性信息。

根據(jù)監(jiān)測的具體內(nèi)容,微觀生態(tài)監(jiān)測又可分為干擾性生態(tài)監(jiān)測、污染性生態(tài)監(jiān)測和治理性生態(tài)監(jiān)測以及環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價生態(tài)監(jiān)測。

宏觀生態(tài)監(jiān)測必須以微觀生態(tài)監(jiān)測為基礎,微觀生態(tài)監(jiān)測又必須以宏觀生態(tài)監(jiān)測為主導,二者相互獨立,又相輔相成,一個完整的生態(tài)監(jiān)測應包括宏觀和微觀監(jiān)測兩種尺度所形成的生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)。

4生態(tài)監(jiān)測的任務與特點

4.1生態(tài)監(jiān)測的基本任務

對生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀以及因人類活動所引起的重要生態(tài)問題進行動態(tài)監(jiān)測;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;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;支持國際上一些重要的生態(tài)研究及監(jiān)測計劃,如GEMS(全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)),MAB(人與生物圈)等,加入國際生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡。

4.2生態(tài)監(jiān)測的特點

4.2.1綜合性

生態(tài)監(jiān)測是一門涉及多學科的交叉領域,涉及到農(nóng)、林、牧、副、漁、工等各個生產(chǎn)行業(yè)。

4.2.2長期性

自然界中生態(tài)過程的變化十分緩慢,而且生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)控功能,短期監(jiān)測往往不能說明問題。長期監(jiān)測可能導致一些重要的和意想不到的發(fā)現(xiàn),如北美酸雨的發(fā)現(xiàn)就是典型的例子。

4.2.3復雜性

生態(tài)系統(tǒng)本身是一個龐大的復雜的動態(tài)系統(tǒng),生態(tài)監(jiān)測中要區(qū)分自然因素(如洪水、干旱和水災)和人為干擾(污染物質(zhì)的排放、資源的開發(fā)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(tài)過程(ecologicalprocess)的認識是逐步積累和深入的,這就使得生態(tài)監(jiān)測不可能是一項簡單的工作。

4.2.4分散性

生態(tài)監(jiān)測站點的選取往往相隔較遠,監(jiān)測網(wǎng)的分散性很大。同時由于生態(tài)過程的緩慢性,生態(tài)監(jiān)測的時間跨度也很大,所以通常采取周期性的間斷監(jiān)測。

5生態(tài)監(jiān)測指標體系與優(yōu)先監(jiān)測項目

5.1生態(tài)監(jiān)測指標體系

生態(tài)監(jiān)測指標體系主要指一系列能敏感清晰地反映生態(tài)系統(tǒng)基本特征及生態(tài)環(huán)境變化趨勢的并相互印證的項目,是生態(tài)監(jiān)測的主要內(nèi)容和基本工作。生態(tài)監(jiān)測指標的選擇首先要考慮生態(tài)類型及系統(tǒng)的完整性,一般說來,陸地生態(tài)站(農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)和草原生態(tài)系統(tǒng)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(tài)站(淡水生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng))指標體系分為:水文、氣象、水質(zhì)、底質(zhì)、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(jù)生態(tài)站各自的特點,生態(tài)系統(tǒng)類型及生態(tài)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(jiān)測指標(常規(guī)生態(tài)監(jiān)測指標、重點生態(tài)監(jiān)測指標等)和應急監(jiān)測指標(包括自然和人為因素造成的突發(fā)性生態(tài)問題)。

包頭市環(huán)境監(jiān)測站將包頭生態(tài)監(jiān)測指標的設計擬分為三個層次和三個要素。三個層次為:優(yōu)先指標—-目前的必測項目;常規(guī)指標—-應開展的項目;選擇指標—-應完善、充實的項目。三大要素為環(huán)境、生物、社會。環(huán)境要素包括氣象、水文和土壤;生物要素包括植物、動物和微生物;社會要素包括人口和經(jīng)濟。并按照自然狀況及其生態(tài)功能將包頭市由北向南劃分為五大景觀系統(tǒng),即草原牧業(yè)景觀;低山、丘陵、農(nóng)牧交錯景觀;山地景觀生態(tài)系統(tǒng)有其對應的指標體系以及優(yōu)先監(jiān)測的指標體系,例如,低山、丘陵、農(nóng)牧交錯景觀生態(tài)系統(tǒng)以旱作農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)為主,土地沙化、水土流失是其主要生態(tài)問題,監(jiān)測內(nèi)容為土層厚度,表層土壤顆粒組成;山前平原農(nóng)業(yè)景觀生態(tài)系統(tǒng),土壤肥沃,氣候適宜,是包頭市糧食和蔬菜生產(chǎn)區(qū),突然的問題是土壤次生鹽漬化和工業(yè)污染,相應的土壤指標監(jiān)測內(nèi)容為有機質(zhì)含量、pH值、含鹽量、化肥有機肥施用量、重金屬、氟化物含量。

湖南省環(huán)境保護監(jiān)測站的陸強國主要依據(jù)濕地功能原則和景觀生態(tài)學的有關原理,對環(huán)洞庭湖區(qū)域面積為18720km2(包括湖北部分)的洞庭湖濕地生態(tài)環(huán)境進行了功能區(qū)劃,即淹沒區(qū)、濕地農(nóng)業(yè)區(qū)和臺地山崗區(qū),針對各生態(tài)功能區(qū)的結(jié)構(gòu)特點、生態(tài)目標和社會經(jīng)濟因子,擬出了湖泊濕地生態(tài)監(jiān)測整體指標體系和優(yōu)先監(jiān)測項目。雖然作者是從研究洞庭湖出發(fā),但由于其指標體系制定的原則具有廣泛適用性,并且出發(fā)點是濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能區(qū)的特點,因而我們認為該指標體系對濕地生態(tài)監(jiān)測具有廣泛借鑒價值。

農(nóng)業(yè)部環(huán)境監(jiān)測總站的王洪慶等從與以往農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測的比較著手,提出農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的特征,制定了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指標體系框架和具體指標。

農(nóng)業(yè)部環(huán)境監(jiān)測總站的高懷友等以條件指標和壓力指標劃分,提出農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指標體系以及具體參評因子。

遼寧省環(huán)境監(jiān)測中心站的付運芝等人將地球上的生態(tài)系統(tǒng),從宏觀角度劃分為陸地、海洋兩大生態(tài)系統(tǒng),對這兩大系統(tǒng)又進行細分類,提出陸地生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標體系分為八個部分,即氣象要素、水文要素、土壤要素、植物要素、動物要素、微生物要素、地質(zhì)要素、人類活動要素。建議海洋生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標體系分為如下十個部分構(gòu)成,即水文氣象要素、水質(zhì)要素、底質(zhì)要素、浮游植物要素、浮游動物要素、底棲生物要素、微生物要素、底質(zhì)要素、人類活動要素。并給出了每一種指標體系要素的具體監(jiān)測內(nèi)容,監(jiān)測工作者實際應用時可適當增刪。

生態(tài)監(jiān)測指標體系設計的優(yōu)劣直接關系生態(tài)監(jiān)測本身能否揭示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀、變化和趨勢。因此生態(tài)監(jiān)測指標選擇要充分考慮生態(tài)系統(tǒng)的功能及不同生態(tài)類型間相互作用的關系,另一方面,社會、經(jīng)濟發(fā)展程度不同的地區(qū),對環(huán)境質(zhì)量和價值的要求和評價也是不一樣的。從生態(tài)資源的環(huán)境價值、評價問題、所受的環(huán)境壓力及生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能間關系的角度出發(fā),生態(tài)監(jiān)測指標可分為條件指標和環(huán)境壓力指標,其中條件指標又可分為反映指標、暴露指標和生態(tài)指標。反映指標是關于生態(tài)系統(tǒng)中生物在各層次上(生物個體、種群、群落及生態(tài)系統(tǒng))組合狀況的環(huán)境特征的指標;暴露指標是關于反映生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學和生物的壓力大小的環(huán)境特征指標;生態(tài)指標是生態(tài)系統(tǒng)中受外來環(huán)境壓力下,能滿足生態(tài)系統(tǒng)中層次生物正常生活和循環(huán)的各種物理、化學和生物狀況的指標;壓力指標是關于自然力和人為因素影響生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化的指標。應當看到,復雜的生態(tài)環(huán)境決定了生態(tài)監(jiān)測指標體系的多樣性、可變性,生態(tài)監(jiān)測內(nèi)容涉及面之廣,遠遠超過了環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和工業(yè)污染源監(jiān)測。目前的生態(tài)監(jiān)測指標體系對監(jiān)測部門顯得太多,監(jiān)測方法不規(guī)范,微觀和宏觀生態(tài)監(jiān)測尚未有機結(jié)合,特別是一些指標和方法路線應當有一個統(tǒng)一的規(guī)劃。另外,筆者認為在制訂指標體系的同時,應多在為達到生態(tài)系統(tǒng)目標,各指標內(nèi)容的優(yōu)化目標的確立上做工作。

5.2生態(tài)監(jiān)測指標體系的確定原則

生態(tài)監(jiān)測指標體系的選擇與確定是進行生態(tài)監(jiān)測的前提。生態(tài)監(jiān)測指標體系是一個龐大的系統(tǒng),在可作為監(jiān)測指標的眾多要素中,科學性、實用性、代表性、可行性尤為重要。我們認為,選擇與確定生態(tài)監(jiān)測指標體系應遵循以下原則:

5.2.1代表性

確定的指標體系應能反映生態(tài)系統(tǒng)的主要特征,表征主要的生態(tài)環(huán)境問題。

5.2.2敏感性

要確定那些對特定環(huán)境敏感的生態(tài)因子,并以結(jié)構(gòu)和功能指標為主,以此反映生態(tài)過程的變化。

5.2.3綜合性

要真實反映生態(tài)環(huán)境問題,需要多種指標體系。

5.2.4可行性

指標體系的確定要因地制宜,同時要便于操作,并盡量和生態(tài)環(huán)境考核指標掛鉤。

5.2.5簡易化

從大量影響生態(tài)系統(tǒng)變化的因子中選取易監(jiān)測、針對性強、能說明問題的指標進行研究。

5.2.6可比性

不同監(jiān)測臺站間同種生態(tài)類型的監(jiān)測應按統(tǒng)一的指標體系進行。

5.2.7靈活性

哪怕對同類型的生態(tài)系統(tǒng),在不同地區(qū)應用時指標體系也應作相應調(diào)整。

5.2.8經(jīng)濟性

盡可能以最少費用獲得必要的生態(tài)環(huán)境信息。

5.2.9階段性

根據(jù)現(xiàn)有水平和能力,先考慮優(yōu)先監(jiān)測指標,條件具備時,逐步加以補充,已確定的指標體系也可分階段實施。

5.2.10協(xié)調(diào)性

多數(shù)生態(tài)環(huán)境問題已是全球性問題,所確定的指標體系,盡量和“全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)”(GEMS)相協(xié)調(diào),以便國際間的技術交流與合作。

目前,國內(nèi)學者針對不同的生態(tài)系統(tǒng),提出的各種生態(tài)監(jiān)測指標體系,如荒漠生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指標四原則,洞庭湖濕地生態(tài)監(jiān)測指標四原則和農(nóng)業(yè)生態(tài)監(jiān)測指標五原則,與上述原則都是一致的。當然,監(jiān)測指標體系的確定除受技術條件和人力、財力因素制約外,對已確定的指標體系,仍需在實踐中考察和檢驗。

5.3優(yōu)先監(jiān)測的指標體系

優(yōu)先監(jiān)測指標體系必須滿足對生態(tài)系統(tǒng)的生命支持能力進行評價的最大的要求。優(yōu)先監(jiān)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(tài)系統(tǒng)的生命支持能力的關鍵性指標;有綜合代表意義的指標。

應當看到,我國當前的生態(tài)監(jiān)測主要限于污染性生態(tài)監(jiān)測,現(xiàn)有監(jiān)測能力、技術與設備水平有限,生態(tài)監(jiān)測評價經(jīng)驗不多,對生態(tài)系統(tǒng)規(guī)律認識不夠,因此確定當前優(yōu)先監(jiān)測指標必須從實際出發(fā),屬于污染的生態(tài)指標仍為當前優(yōu)先監(jiān)測指標。同時,由于經(jīng)濟發(fā)展過快對生態(tài)環(huán)境形成壓力影響的指標的監(jiān)測,在當前亦顯得十分迫切,需盡快列入優(yōu)先監(jiān)測指標。我們高興地看到與我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略相適應,一些地區(qū)已經(jīng)將環(huán)境問題和社會、經(jīng)濟發(fā)展問題結(jié)合起來考慮,生態(tài)環(huán)境監(jiān)測有直接服務于生產(chǎn)的趨勢。

下列指標在我國當前開展生態(tài)監(jiān)測時可列入優(yōu)先監(jiān)測的指標體系中:全球氣候變暖所引起的生態(tài)系統(tǒng)或植物區(qū)系位移的監(jiān)測;珍惜瀕危動植物物種的分布及其棲息地的監(jiān)測;水土流失面積及其時空分布和環(huán)境影響的監(jiān)測;沙漠化面積及其時空分布和環(huán)境影響的監(jiān)測;草原沙化退化面積及其時空分布和環(huán)境影響監(jiān)測;生態(tài)脆弱帶面積及其時空分布和環(huán)境影響的監(jiān)測;人類活動對陸地生態(tài)系統(tǒng)包括森林、草原、農(nóng)田和荒漠等結(jié)構(gòu)和功能影響的監(jiān)測;水體污染對水體生態(tài)系統(tǒng)包括湖泊、水庫、河流和海洋等結(jié)構(gòu)和功能影響的監(jiān)測;主要污染物(農(nóng)藥、化肥、有機物、重金屬)在土壤—植物—水體中的遷移和轉(zhuǎn)化的監(jiān)測;水土流失、沙漠化及草原退化地優(yōu)化治理模式的生態(tài)平衡的監(jiān)測;各生態(tài)系統(tǒng)中為量氣體的釋放通量與吸收的監(jiān)測等。

6生態(tài)監(jiān)測的技術方法

生態(tài)監(jiān)測技術方法就是對生態(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(jié)合實際制定相應的技術路線,確定最佳監(jiān)測方案。技術路線和方案的制定大體包含以下幾點:生態(tài)問題的提出,生態(tài)監(jiān)測臺站的選址,監(jiān)測的內(nèi)容、方法及設備,生態(tài)系統(tǒng)要素及監(jiān)測指標的確定,監(jiān)測場地、監(jiān)測頻度及周期描述,數(shù)據(jù)的整理(觀測數(shù)據(jù)、實驗分析數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、文字數(shù)據(jù)、圖形及圖象數(shù)據(jù)),建立數(shù)據(jù)庫,信息或數(shù)據(jù)輸出,信息的利用(編制生態(tài)監(jiān)測項目報表,針對提出的生態(tài)問題建立模型、預測預報、評價和規(guī)劃、政策規(guī)定)。

在確定具體的生態(tài)監(jiān)測技術方法時要遵循一個原則,即盡量采用國家標準方法,若干國家標準或相關的操作規(guī)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(tài)站常用的監(jiān)測方法。

生態(tài)監(jiān)測具有著眼于宏觀的特點,是一項宏觀與微觀監(jiān)測相結(jié)合的工作。對于結(jié)構(gòu)與功能復雜的宏觀生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測,必須采用先進的技術手段。其中,生態(tài)監(jiān)測平臺是宏觀監(jiān)測的基礎,它必須以三S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。三S技術,即地理信息技術(GIS)、遙感技術(RS)和全球衛(wèi)星定位技術(GPS)。三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(tài)系統(tǒng)各要素的相互關系和變化規(guī)律,提供全球或大區(qū)域精確定位的高頻度宏觀資源與環(huán)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(shù)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(zhuǎn)移,在空間上由野外轉(zhuǎn)入室內(nèi),在時間上從過去、現(xiàn)在的研究發(fā)展到在三維空間上定量預測未來。

3S技術是宏觀生態(tài)環(huán)境監(jiān)測發(fā)展的方向,是其發(fā)展的主要技術基礎,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“3S”技術的核心將發(fā)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(nèi)北京、上海、重慶、廈門等地都在推進基礎數(shù)字化工作,推廣GPS定位觀測,這些計劃的實施將為區(qū)域環(huán)境監(jiān)測提供重要的數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)監(jiān)測手段,只能解決局部監(jiān)測問題,而綜合整體且準確完全的監(jiān)測結(jié)果必須依賴三S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(jié)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,是目前以及今后相當長的一段時間里監(jiān)測人員的重點工作內(nèi)容。

7國內(nèi)生態(tài)監(jiān)測現(xiàn)狀

在我國環(huán)境監(jiān)測中,對自然生態(tài)環(huán)境破壞和惡化的監(jiān)測與環(huán)境污染監(jiān)測相比,仍處于落后狀況。2001年10月在成都召開的第六次全國環(huán)境學術交流會上,提交的158篇論文中,有關生態(tài)監(jiān)測的論文僅16篇,約占10%,這也從一個側(cè)面說明了這一問題。由于人口和資源的壓力,過去長期忽視生態(tài)環(huán)境保護,使我國生態(tài)環(huán)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(qū)生態(tài)環(huán)境問題最為突出,因此對荒漠生態(tài)監(jiān)測的研究在國內(nèi)開展最早,做的工作也最多。新疆環(huán)??蒲兴?984年接受“荒漠生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究”工作。中科院在新疆建立了阜康、策勒、吐魯番等生態(tài)實驗站,目前已取得了一定的成果。

近年來,我國提出的“地球動態(tài)觀測信息網(wǎng)絡”、“我國代表類型區(qū)生態(tài)狀況和變遷規(guī)律的大尺度時空觀測研究以及發(fā)展趨勢預測”,“中國資源生態(tài)環(huán)境預警研究”等方案及計劃,均側(cè)重生態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容。在此基礎上,中科院的“我國生態(tài)系統(tǒng)研究站網(wǎng)”研究計劃(CERN)已經(jīng)實施,其所屬的53個生態(tài)定位站進行了大量的生態(tài)研究工作,成果已引起世界各國的關注。新疆、內(nèi)蒙、洞庭湖、舟山等生態(tài)站的建立,為生態(tài)監(jiān)測提供了廣大的應用前景。國內(nèi)在生態(tài)監(jiān)測指標及生態(tài)質(zhì)量評價指標體系方面也做了一些工作。中山大學與華南環(huán)科所在海南島生態(tài)質(zhì)量評價指標體系研究中,提出生物量、多樣性、穩(wěn)定性和清潔度四原則和20個指標參數(shù),并將每個參數(shù)按生態(tài)學特征及影響劃分為5個等級。吉林環(huán)科所對東北自然保護區(qū)生態(tài)指標體系研究中,將生態(tài)指標體系劃分為三個層次五個指標。袁國應等自1987年起開展了荒漠生態(tài)監(jiān)測指標體系的定位觀測研究,歷經(jīng)5年建立了荒漠生態(tài)系統(tǒng)指標體系。陸強國根據(jù)洞庭湖濕地功能區(qū)特點及生態(tài)目標,擬定了生態(tài)監(jiān)測指標體系和優(yōu)先監(jiān)測項目。張建輝等對農(nóng)業(yè)監(jiān)測目標與監(jiān)測指標體系選擇進行了探討。宋國利等提出了北方森林、農(nóng)業(yè)、礦業(yè)開發(fā)生態(tài)監(jiān)測指標。沈志介紹了物候?qū)W在生態(tài)監(jiān)測中的應用。目前,我國生態(tài)監(jiān)測工作的特點注重生態(tài)過程的研究,生態(tài)監(jiān)測覆蓋范圍較小,屬微觀監(jiān)測范疇。

隨著我國空間技術的發(fā)展,宏觀生態(tài)監(jiān)測有了一定的進步,3S技術成為近幾年來生態(tài)監(jiān)測工作者們研究的重點內(nèi)容,并顯示出其快速準確的明顯優(yōu)點,是宏觀監(jiān)測技術發(fā)展的趨勢:“六五”期間內(nèi)蒙古草場資源遙感調(diào)查,“七五”期間三北防護林遙感調(diào)查、黃土高原遙感調(diào)查均包括生態(tài)監(jiān)測內(nèi)容。新疆環(huán)境監(jiān)測中心站利用全區(qū)氣象衛(wèi)星NOAA-12五個波段影象數(shù)據(jù),完成了全區(qū)土地荒漠現(xiàn)狀的評價工作。利用遙感技術對熱帶森林植被的動態(tài)變化、森林火災后生態(tài)變化遙感監(jiān)測評價模型的構(gòu)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(nèi)蒙古土地鹽漬化典型區(qū)域動態(tài)監(jiān)測、廣州珠江口、太湖水體污染、大連灣海域水體富營養(yǎng)化狀況、利用GIS系統(tǒng)預測預報模型對黃土高原、三峽庫區(qū)等重點侵蝕區(qū)域進行土地退化預報、景觀生態(tài)退化預測、小流域土壤侵蝕預測和應用國土資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)對陜北黃土高原生態(tài)環(huán)境進行遙感動態(tài)監(jiān)測,初步建立了生態(tài)環(huán)境的遙感識別標志等進行了研究。近年來,利用遙感技術監(jiān)測牧場產(chǎn)量、農(nóng)作物產(chǎn)量、資源調(diào)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(tài)監(jiān)測積累了經(jīng)驗。其中熱帶森林植被的動態(tài)變化遙感監(jiān)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(tǒng)分析了西雙版納森林植被的動態(tài)變化,其結(jié)果經(jīng)地面實況驗證基本屬實,為結(jié)構(gòu)極為復雜的熱帶森林植被動態(tài)變化監(jiān)測探索了一條新路。筆者認為利用3S技術解決生態(tài)環(huán)境監(jiān)測問題要注意GPS,GIS,RS三相技術的結(jié)合,利用任一技術要想對環(huán)境進行綜合監(jiān)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(qū)劃,利用技術人員協(xié)助判讀,利用GIS產(chǎn)生輔助判讀因子,同時加強地面調(diào)查工作。

從國內(nèi)已有工作來看,許多現(xiàn)代化的技術和手段,還沒有在生態(tài)監(jiān)測中發(fā)揮作用。多數(shù)工作尚屬研究性質(zhì),環(huán)境監(jiān)測意義尚的常規(guī)生態(tài)監(jiān)測工作尚在起步和醞釀中,急待開發(fā)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(tài)類型監(jiān)測的技術路線和要求有一個統(tǒng)一的規(guī)劃,以便大范圍普遍開展生態(tài)監(jiān)測工作。

8結(jié)語

生態(tài)監(jiān)測是一項復雜的系統(tǒng)工程,它對環(huán)境監(jiān)測工作者提出了更高的要求。環(huán)境監(jiān)測的最終結(jié)果是對環(huán)境質(zhì)量進行評價從而提出污染治理方案。生態(tài)監(jiān)測將為更深層次的環(huán)境管理和決策部門服務,提出生態(tài)環(huán)境規(guī)劃、生態(tài)設計方案,最終目的是建立天地人和的生態(tài)環(huán)境。

生態(tài)監(jiān)測的總體趨勢是:三S技術和地面監(jiān)測相結(jié)合,從宏觀和微觀角度來全面審視生態(tài)質(zhì)量;網(wǎng)絡設計趨于一體化,考慮全球生態(tài)質(zhì)量變化,在生態(tài)質(zhì)量評價上逐步從生態(tài)質(zhì)量現(xiàn)狀評價轉(zhuǎn)為生態(tài)風險評價,以提供早期預警;在信息管理上強調(diào)標準化、規(guī)范化,廣泛采用地理信息系統(tǒng),加強國與國之間的合作??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)展的必然趨勢,它必將被廣大環(huán)境監(jiān)測工作者逐步認識和掌握。