水生态监测与分析评价方法探讨

纪海婷 王晓杰

(江苏省水文水资源勘测局常州分局，江苏 常州 213022)

近年来，随着经济社会的飞速发展，水环境问题逐渐凸显，太湖、巢湖、滇池等重要湖泊富营养化现象日益严重[1]。2007年，太湖蓝藻大面积暴发导致无锡市公共饮用水危机，此后的十余年间，太湖局部湖区每逢夏季湖泛现象频发，湖泊生态环境恶化，威胁着周边城市人民群众的用水安全[2]。

2008年，水利部将水生态监测列入“水质监测”和“水功能区、省界水体及取退水水质监督管理”等经常性业务工作之中。同年，启动太湖、巢湖、滇池、洪泽湖等国内16个大型湖库水生态监测试点工作。2009年，水生态监测试点扩大至33个区域。2010年，水利部印发《河流健康评估指标、标准与方法(试点工作用)》等文件，全国范围内正式启动河湖健康评估试点工作，水生态监测与健康评价成为工作重点。2012年，全国首部规范水生态行业的管理法规《哈尔滨市水生态监测条例》通过批准。2013年，水利部水文局明确将水生态监测作为重点工作进行部署安排。2018年，水利部强调补齐生态修复短板，明确指出“在生态方面提出可量化、可操作性的指标和清单”。2020年，水利部发布《河湖健康评价指南(试行)》。随后北京市、苏州市、江西省相继发布《水生态健康评价技术规范》《河湖健康评价规范》《河湖(水库)健康评价导则》，对水生态监测提出了具体指标要求和监测方法。

水生态监测是进行水生态系统规划与保护的基础关键环节，是监测体系的重要组成部分。随着生态文明建设的推进，生态环境保护观念深入人心，水生态监测的重要性日益彰显。近些年，我国水生态监测在探索中不断发展，但仍存在监测体系尚未构建完成、监测与分析评价缺乏系统性等困难和挑战[3]。

1 水生态监测的内涵与意义

一直以来，水质监测广泛应用于河湖水资源质量评价，是水资源保护和管理的重要技术支撑。随着新时期我国治水矛盾的转变和“有河有水、有鱼有草、人水和谐”治水目标的要求，水环境治理和修复开始从单一的理化指标向多元的水生态指标转变。水生态监测是指利用物理、化学、水文、生态等技术手段，对生态环境中的各要素、生物与环境之间的关系、生态系统结构和功能进行监测，既包括水生生物监测，也包括常规水质监测、水文监测等[4]。

水生态监测是衡量水体是否健康、生态系统是否完善的重要标准。通过水生态监测，从水生态系统完整性的角度出发分析、评价水体生态环境质量，进而保护与修复生态环境、合理利用自然资源，服务水生生物多样性、水生态健康以及最终的人类健康。

2 常州市水生态监测工作开展情况

2007年太湖蓝藻暴发，太湖流域各省市迅即开展水体浮游植物(叶绿素、藻密度)监测。2013年，常州市水文部门将浮游植物监测工作从太湖(竺山湖段)扩展到境内的滆湖、长荡湖、沙河水库、大溪水库、钱资荡等6处重要湖库，重点监测藻类的种类组成、密度、优势种，并结合水质、水体富营养化状况及生物多样性指标(均匀度、丰富度、多样性指数)进行综合评价。2014年，常州市水文部门通过了浮游动物、底栖动物、着生生物和大型水生维管束植物等水生态项目的能力扩项，每季度开展太湖、滆湖、长荡湖3处省管湖泊水生态监测，具体监测内容包括浮游植物、浮游动物、底栖动物、着生生物和大型水生维管束植物5个项目的种类组成、密度/数量、优势种、生物量、干重/湿重等。

江苏省水利厅于2008年开展河湖健康状况评价工作，并于2010年发布《江苏省主要河湖健康状况报告》。2014年，常州市武进区率先开展扁担河和武南河健康状况评估，随后相继开展澡港河、德胜河、老大运河等20多条重要河流生态状况评估，2020年开展沙河水库、大溪水库等4座水库生态状况评估，对河流(湖库)生态健康状况进行诊断，评估水域面积逐渐扩大、水体类型丰富、评价标准因地制宜。其中涉及的水生态监测评价指标包括浮游植物多样性、浮游动物多样性、底栖动物多样性、着生藻类多样性及河岸带植被覆盖度等。

3 水生态监测内容与方法

关于水生态监测的具体指标体系，目前尚无统一标准。一般将水生态监测指标分为生境、理化、生物三大类，生境指标包括水深、水面面积、滨岸带植被情况、更新周期等；理化指标包括水温、溶解氧、氨氮、总磷等常用水质指标；生物指标包括鱼类、水生植物、浮游植物、浮游动物等。目前，常州市开展水生态监测的生境指标包括水深、水域面积、底质类型、水生生物及水华状况；理化指标除《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中的项目，还包括透明度、叶绿素；生物指标主要包括浮游植物、浮游动物、底栖动物、着生生物和大型水生维管束植物5项。此外，还监测了流向流速、天气、风力风向等水文气象指标。

水生态监测一般采取常规监测和水质自动监测有机结合的方式。常规监测项目包括必测指标、选测指标、特定指标，如高锰酸盐指数、总磷、总氮、生化需氧量等，按《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中规定的标准方法进行检测。自动监测项目包括必测指标7项、选择指标14项，如pH值、水温、总磷、总氮等，检测按国家环境保护部批准的《近岸海域水质自动监测技术规范》(HJ 731—2014)进行。近年来，新兴的卫星遥感技术逐渐被运用到水生态监测中，遥感监测结合传统原位测量进行水生态空间监测分析，在大面积水域、大空间尺度的水生态监测中极具优势。

生物指标监测分为定性监测和定量监测。目前，常州市水文部门开展的水生态监测仍以传统的人工采样监测为主，浮游植物和浮游动物监测采用镜检法进行种类鉴定和计数，采用称重法、体积法、经验公式法等估算生物量，其中浮游动物(枝角类、桡足类)有时需要通过解剖进行种类鉴定和特征分析。底栖动物监测采用镜检解剖和测量称重结合的方式。着生生物以藻类(硅藻)为主，通过烧片法制得样品后进行镜检鉴定计数。大型水生维管束植物主要以观测、调查为主，采集样品在室内进行鉴定分析、测量称重。在浮游植物监测中，还采用光谱分析法测定藻类叶绿素、利用图像识别技术辅助鉴定藻类。

另外，藻类人工智能分析系统、流式细胞仪计数技术、鱼探仪探测技术、生物综合毒性监测技术、物联网技术、分子生物学技术等也越来越多地应用到水生态监测中，极大地提高了监测的效率和准确度。受技术、设备、人才等条件所限，常州市水文部门在水生态监测新技术应用方面有所欠缺，较少涉及鱼类监测，所开展的河流水生态监测成果仅用于河流生态状况评估，监测指标体系和频次不够完整、系统。

常用的水生态监测项目、方法标准见表1。

表1 水生态监测项目常用方法标准

4 水生态监测分析评价

水生态评价主要分为个体——群落层级的评价，包括指示生物(指示种、濒危稀有物种、区域特有物种)和污染指数；群落层级的多样性评价(均匀度、丰富度、多样性指数)，完整性评价(IBI指数)；生态系统层级的综合评价，包括河湖形态与连通性、水文水资源、水环境、水生态、生态系统服务功能等多方面综合评价。

目前，鱼类完整性指数(F-IBI)已成熟运用于河流生态与环境基础科学研究和水资源管理。应用最广泛的指示生物——底栖动物，评价方法主要有类群丰富度、物种丰富度、多度、优势度、功能摄食群和经纬度地带性分布模式。浮游生物方面，除了群落层级的多样性评价外，大量以硅藻为指示生物的指数方法不断出现，如特殊污染敏感指数(SPI)、水环境腐殖质指数(SPI)、生物硅藻指数(BDI)、硅藻属指数(GI)、富营养化硅藻指数(TDI)等。

生态系统的生物完整性是描述生态系统状态及变化趋势最适宜的指标。生物完整性指数是由一系列描述生物个体、种类、种群的生物参数综合而成的指数，可定量描述生物特性与人类干扰之间的关系。研究对象包括鱼类、底栖动物、浮游生物、附着生物等。具体步骤包括提出候选指标，计算每种生物指标值以及IBI指数，分析指数值分布范围、相关关系和判别能力，建立评价指标体系。在利用生物完整性指数监测与评价水体健康时，常需要采用多个生物类群进行综合评价。

目前，常州市开展水生态监测分析评价时，结合水体理化指标和富营养状况，仍以个体和群落层级的评价为主，尚未结合生境、水文水资源、气象等进行生态系统层面的综合评价，对不同时期水生态状况的变化、水生态发展趋势的研究较少。

5 问题与建议

5.1 存在问题与难点

a.目前，水生态监测相关法律法规较为薄弱[5]，致使水生态监测和保护治理工作受到严重制约。水生态监测的指标体系尚未统一，具体的监测过程(布点、采样、监测、分析、评价)缺乏统一合理的方法和技术规范指导。江苏省境内河流湖泊较多，分为沂沭泗水系、淮河下游水系、长江和太湖水系三大流域水系，应考虑流域和区域特点，制定合理的水生态保护法规和监测评价技术规范。

b.已有的监测结果可能由于监测指标不统一、频次不同步、时间不连续、数据不可比等问题，难以形成有效信息[6]真实地反映水体生态状况，对监测数据的分析评价和综合运用严重不足。水生态系统的复杂性进一步加大了大规模和大尺度水生态监测的难度，降低了监测效率。

c.水生态监测涉及多领域多学科，需要扎实的生物、环境、水文、遥感、地理信息等专业知识和丰富的实际监测工作经验，当前水文部门开展水生态监测尚处于起步阶段，专业人才紧缺、监测技术落后、监测经验不足，严重影响水生态监测工作的开展。

5.2 建议对策

a.建议将流域性管理和区域性管理相结合，根据江苏省水域环境特点，因地制宜地研制各个层面的法律法规。在江苏省2019年发布的《生态河湖状况评价规范》(DB32/T 3674—2019)和苏州市2021年发布的《河湖健康评价规范》(DB3205/T 1016—2021)基础上，加快制定《水生态监测技术规范》《水生态健康评价体系》，规范指导水生态监测评价工作[7]。

b.充分利用水文系统监测站网和水文水质资料，收集水生态监测基础信息，加快构建水生态基础信息库。推动监测方法及监测结果评价的标准化，充分利用监测数据合理地评估水体生态状况，以更好地进行水生态保护、修复和治理。

c.加大对新技术的研究和推广应用，推动传统人工监测向自动在线监测转变，提高水生态监测的效率和准确度。加快人才引进和业务培训，加强与高等院校、科研院所合作交流，为水生态监测提供扎实的人才和技术支撑。

6 结 语

水生态监测是生态环境保护的基础，是生态文明建设的重要支撑。随着高质量发展需求和新时期治水思路的转变，水生态监测受到越来越多的关注。水生态监测是一项长期的系统工程，我国现阶段的水生态监测与评估工作已开启新局面，需要进一步完善水生态监测的法律法规、建立监测站网、统一监测指标和技术标准，结合水环境监测的实践和成果，构建水生态监测体系，发挥水生态监测的重要作用，为水生态保护和修复提供及时准确的信息，助力水生态文明建设。