亚洲江河湖泊的生物监测及其能力建设

２０１２年６月水利水电快报ＥＷＲＨＩ第３３卷第６期文章编号：１００６．．００８１（２０１２１０６－０００１－０３亚洲江河湖泊的生物监测及其能力建设［美国］Ｃ．Ｅ．古尔登摘要：世界各国在经济的快速发展中，洁净的淡水资源变得越来越稀缺，淡水生态系统也持续受到威胁。许多经济学家提出警告：破坏环境资源的经济发展是不可持续的。为保护环境资源，人们采取了各种各样的措施，其中生物学方法就是一种有效而实用的适应性管理方法，即通过分析研究生态系统的退化程度或恢复状况，来指导受污染水系统的修复。因此，只要掌握有关生态系统的知识，正确鉴别江河湖泊的动植物群落，该方法便能发挥很大作用。关键词：生物监测；湖泊；江河；亚洲中图法分类号：Ｘ８３５文献标志码：Ａ由于人类社会必须获取、利用和消耗自然资源，的格局也就越来越复杂，其中，如上所述的多种类型所以世界经济与环境有着千丝万缕的联系。而所有的排放，不仅使水生生物的多样性减少、捕蚊鱼类的这些资源，都必然遵从质量守恒和能量守恒定律，（身体狭长，状如柳叶，常穿梭于水生植物中以捕蚊终将沦为废物。为牛）的灭绝而严重破坏了生态系统服务，而且还在全球几乎一半人口的生活中，用水安全或卫使系统养分配比发生变化、竞争优势倾斜于特种藻生条件都得不到保证，无数家园经常遭到洪水泛滥类而改变了物种的优势度。另外，食物链和物种相的威胁，干旱和土壤荒漠化破坏了粮食生产的进程。互制约所带来的变化，也给了外来物种入侵之机。种种这些因素，大幅减少了人们可能从水生态系统１概述的受益。由于亚洲大多数的江河湖泊都已受到不同程度整个亚洲的点源和非点源污染，正在使成片的污染的威胁，洁净的淡水变得越来越稀缺，而被污淡水生态系统退化、无数的湖泊和河流受到污染，其染的水也越来越贴近人类，造成严重疾患的人数已污染物包括：城市排放的大量有机营养物、工厂排放无法估计。因此，洁净水这种最重要的资源，迅速制的有毒废水、火电站排放的温水，以及大量的农田径约了社会经济的发展，淡水生态系统的退化已成为流污染源，如植物化肥、杀虫剂、牲畜粪便、水土流失亚洲若干国家经济增长的沉重负担。带来的泥土等等。使用受污染的水，将不可避免地早在２０世纪８０年代，很多经济学家就强烈指对人类健康造成严重的影响，但如果排放适度，可能出，保护环境是稳定社会经济发展的一个重要因素。只会有物理化学性质的改变，而对生物物种的影响目前，亚洲和非洲的许多国家也都在朝着这个方向就很小，因为生态系统通过内部调整，往往对中低度努力。有鉴于此，实现资源的可持续利用、稳定的生的环境变化有一定的抵御能力，其自身的稳定性是态系统，以及保护生态系统服务的配套功能等几大能够得到保证的。由于人类人口在不断增加，经济目标，是促进社会经济发展，保护人类健康和维护社发展规模和资源利用范围都在不断扩大，因而呈现会生态系统稳定的必由之路。收稿日期：２０１２—０４・０４万方数据２０１２年６月水利水电快报ＥＷＲＨＩ第３３卷第６期２生态系统服务生态系统服务的概念，越来越被更多的决策者和公众所接受，因为决策者和公众都能领略到这种情形的损失，即由于经济发展而导致的污染，损害的只是提供生态系统服务的生态系统承受与服务能力。然而，不可能用具体数字来计算这种服务的价值，也不可能用成本估算的方法来解决生态修复问题，特别是考虑将河流或湖泊水体的生态修复作为可能的最终方案时更是如此。要保护好环境资源和生态系统服务，就需要保护生态系统的生物多样性。如果说江河湖泊是用作清除人类排泄物和有毒工业副产品的一种手段，那么对水生系统的生物监测则是预测未来疾患或修复严重受损生态系统的一种工具。生物监测不能仅单一依靠技术，主要是因为在没有掌握这一问题基本依据的情况下，仅依靠技术而缺乏针对性是不行的，否则即使耗巨资采取修复措施，仍可能不见成效，所以生物监测需要对水生态系统进行物理、化学和生物条件的分析。物理化学条件的变化是相当剧烈，也是异常迅速的，而且往往在瞬时变化过程中就排入了江河湖泊。相比之下，生物有机体却有着完全不同的特性，因其增代时间（菌体分裂的时问，因为微生物的繁殖方式是分裂繁殖，增代时间的长短，能反应菌体活性的好坏）往往跨过了工业或城市污水处理设施所经历的多个排放周期，所以生物有机体能提供某个生态系统所处状况的信息。生物监测是运用水生态系统的生物知识来评估水体状况，即基于水生生物系统、个体、种群或群落对水体水质所产生的反应来监测和判断生态系统健康的变化。生物监测是生物有机体的系统应用，或其反应，是水生环境质量的标志，不过监测对象必须包括受纳水体中已有的生物体，以反映出生态系统受到的影响和变化特性，便于人们的评判。生物监测还涉及特有动植物类群样本的采集和判别，以此作为表征生态系统具体特征（例如，某段河流、湖泊或陆生生境的某一带）的物理化学参数的灵敏生物指示器。属特殊生物群（物种多样性）的生物物种，包括藻类、水生昆虫和鱼类等，其数量和相对丰富度在河流研究中都是最常涉及到的。在这些研究中，必需掌握专业知识来确定分类群，但遗憾的是，这些专业知识往往只是建立在为了某项研究而草率培训的基础上。・２・万方数据在生物监测中，监测的对象通常是藻类、硅藻和蓝藻细菌。硅藻是一种迥然不同的藻类，它能反映出硅藻在河流系统中的分布和多样性的大量信息。蓝藻细菌（蓝绿藻类）在湖？自富营养化的研究中极为重要。由于某种形式的蓝绿藻类能合成和积累有毒混合物，如在水库和湖泊中含量较大而又作为饮用水源时，就可能造成严重问题，所以将植物群进行合理分类是很关键的。还有３个水生昆虫群落也可作为有效的河流水质监测手段，即蜉蝣目（蜉蝣）、绩翅目（石蝇）和毛翅目（石蚕蛾）。鱼类也是江河湖泊水质的灵敏生物指示器。生物监测中水质特征的参数在不同的出版物中均有介绍，这里不再赘述。由美国环境保护局起草的《快速生物评估草案》（ＲＢＰ），已广泛而有效地用于亚洲大大小小的江河。在大河系统（例如，长江或湄公河）的纵向调查研究中，采用类似的生物监测技术显得尤为重要。因此，对某些受污染的河段，可采用对比方法，即设定一种参照状态，可选取原始状态和进行过河流恢复的河段为比较对象进行比较分析。生物监测的真正优势在于，采用上述方法，能帮助确定因已发污染事件所造成的水生生境破坏的时间，或需采取的必要措施恢复不良水质的时期。３能力建设的必要性能力建设是指一个企业或团队研究和解决某一问题的理论及其手段、实现其战略目标的能力。作为江河湖泊生物监测的能力建设，不只是仅为居民提供水源，而是要维护洁净水的水资源，修复受损的水生态系统，确保淡水资源的可持续利用。了解了与生物监测有关的这些概念，就能最有效地掌握和运用生态理论，提高对污染物反应及其敏感性的生物有机体或具体生物群落分析的能力。３．１生态理论生态理论与保护环境及修复受到污染和干扰的生态系统是息息相关的，因为生态理论能帮助分析和发现其偏离预期规范的程度，确定生态系统管理的预期目标，最终形成稳定的、可持续的生态系统。该理论所表述的概念，通常是通过数学推算和试验验证的，当然，其必需的前提仍然是不可缺少的实测资料，反过来又用实测资料和模型检验生态理论，这一有效的过程，对决定采用何种最有效的手段解决生态系统问题是极有帮助的。解决生态系统管理问题相关的３个重要理论体［美国】ｃ．Ｅ．古尔登亚洲江河湖泊的生物监测及其能力建设系和生态系统概念可简述为：①生态系统服务；②湖泊的多稳态性；③物种丰富度和生物多样性。３．１．１生态系统服务从广义上讲．可认为生态系统服务是生态系统生态学理论的一部分，正如《千年生态系统评估》中所定义的那样，生态系统服务即人类直接或间接地从生态系统得到的利益，主要・包括产品提供服务（或功能），如提供食物和水等；调节服务，如缓解旱涝灾害，减少土地退化和疾病等；支持服务，如维持成土过程和地球生命生存环境的养分循环；文化服务，如带给人类精神上、休闲娱乐、宗教及其他非物质方面的收益。生态系统服务还包括有机质分解和养分再循环这两个必需的过程，这对维护或恢复水生生境是至关重要的。３．１．２湖泊的多稳态表示某一生物栖息地可用多种生物体特征集来描述。这种特性往往出现在浅水湖中，其典型的表现形式可能是蓝藻细菌在极其浑浊的水中大量滋生繁殖，或者是深根水生植物在清澈透明的水中疯长。这就关系到提高人们对生态系统修复的认知度。例如蓝藻细菌大量滋生繁殖，则表明某一水体的源头状况恶劣，不宜作为生活用水，反之，如果湖水清澈明亮，有深根水生植物生长，则这类湖水就很可能作为饮用水。因此，一旦更透彻地了解了湖泊的养分状况，让其水质从一种状态达到另一种状态的动态平衡，则实现更理想的水质状态应是完全可能的。３．１．３生物多样性生物多样性是指某个生态系统的物种丰富度。为便于监测，生物多样性也指某个生态系统中拥有的动植物特定类群的物种数目。生态理论和经验数据清楚地表明，生态系统的稳定性和生态功能的维持取决于物种的多样性，也就是说，基本上取决于物种的数目以及物种之间的连接度。对于受到扰动的生态系统，尽管可能影响到非忍耐外界扰动型物种，但具有抵抗外界变化能力的忍耐型物种仍能够维持它们的种群，同时还能扩大利用当地灭绝的非忍耐型物种资源维持食物链的连接。然而，江河湖泊接纳许多包括不同物理或化学残留物的混杂垃圾废料是通常发生的事，当多种不同的扰动交织在一起时，生态系统生产力和各种生态服务还能持续，生态系统也能迅速恢复到稳定状态，但在这种情形下，某些物种群落就矗Ｉ能会消失，断裂的食物链就无法弥补。久而久之，物种之间的连接度就会变得不稳定，生态系统也随之丧失其恢复力，相应的生态系统万方数据服务也就中断了。由此可见，了解生物多样性对于监测水质是极为重要的，因此应合理确定减少污染物排放至某一关键性水源地的时机。３．２水生生物的分类从最起码的要求讲，掌握已知现有的生物物种数目和种类（如物种的丰富程度），对评估水生态系统是必不可少的。为此，就需要培养某些企业单位的基本技能，使他们成为鉴别水生生物特定类群的专家和能手。在最近的一次对东亚淡水大型无脊椎动物进行生物监测的复审中，作者总结了如下一些要点和问题：（１）日本和俄罗斯的河流生物学家对淡水大型无脊椎动物进行了５０多年的潜心研究；中国、南韩、泰国、马来西亚和蒙古的一些学者也进行过一些类似的研究；（２）当今这些国家对大型无脊椎动物进行生物监测所面临的挑战是，对动物群落区系的科学知识掌握甚少，技术人员培训的机会几乎没有。因此，迫切需要加强在研究或了解基本生物群落分类（至少是生物监测中常用的分类，如蓝藻细菌、硅藻等藻类、水生大型无脊椎动物和鱼类等）领域中的能力建设。缺乏这些知识和技能，生物监测得出的成果就会给人以物种丰富的假象。在许多地区，只是对大型无脊椎动物进行了分类和排序，而另外一些地区则能对物种进行更专业化的鉴别。此项工作确非简单易行之事，实际上即使是在同一水系，遇到河流跨界情况复杂时，也很难进行一般性的比较。既然水生态系统对政府、工矿和公众极有经济价值，就得依靠当地政府保护这些生态系统来从中受益。然而，很多人为因素会使这些生态系统遭到严重的破坏，究其原因，主要是因为很多的江河湖泊都跨越了多个省、邦甚至国家，或者这些江河湖泊紧靠着大城市和工业生产基地，附近又无有效的污水处理设施，加上资金短缺，或缺乏有效清除影响生态环境废物、保护江河湖泊免受面源污染的共识。在美国，受到最大影响的河流是农业面源径流，整个亚洲的情形也类似。当今所急需的生态环境保护知识和能够用于评价江河湖泊水质的相关专业知识往往是不够的。高等教育往往也是方向不明，因为贫困国家缺乏所需的财力来支持高等教育或基本的应用研究。来自贫困国家的年轻科技工作者，因培训资金无法解决，（下转第１８页Ｉ・３・２０１２年６月水利水电快报ＥＷＲＨＩ第３３卷第６期维护问题有关，因此，由于维护问题造成的洪水发生频率为每年２．８０：。通过这些数据可以得出，理论计算得出的普林森贝克流域的洪水发生频率与降雨超过排泄能力所造成的洪水发生频率接近。使用降雨系列的模型模拟比设计暴雨能更加详细地评估洪水发生频率，并且可提供会（或不会）导致洪水的降雨事件的特征的信息。投诉信息表明缺乏维护是引起洪水的重要原因，这一原因未纳入理论计算，而由于维护问题造成居民投诉是排泄能力不足所导致的居民投诉数目的两倍。与排泄能力有关的投诉同４个不同地点的２场降雨相关，与维护问题有关的投诉同１１个不同地点的１１场降雨相关。这些降雨事件所导致的结果相似，即街道的部分淹没和厕所污水的溢出。分（上搔第３页）析结果表明，排泄系统维护的状况大大增加了洪水频率评估的不确定性。这种不确定性可以通过使用投诉登记表上的信息得以降低。经过合理分析，该类信息可以用来改进风险评估及优化维护计划。录入投诉登记表中的数据的多少取决于居民对洪水事件的警觉性。到底有多少洪水事件尚未被报告并未被输入投诉登记表中仍然不得而知。但是从投诉登记表所得到的信息对检验理论计算的结果有重要价值。信息的质量取决于电话中心职员的职业素养。如果对投诉情况进行现场调查处理后再作为信息添加到登记表中，可以大大加强信息的可靠性。建议在全国范围内对数据加以改进并添加新的内容。（童国庆邹瑜编译）往往将此难题留给了用人企业和他们的家庭。较为普遍的现状是，年轻人都出国，到日本、韩国、美国或欧洲的一些大学去深造。如果他们能主攻生态学或湖泊水文学，则有助于将来环境的修复，同时还可从相关理论中带来先进的理念。待这些留学深造者学成后，可去帮助那些不能得到财政支助留学的其他学生，共同提高专业知识水平。（２）加强能力建设，培养生物监测、生物学分类方面的专业队伍，努力建设一支生物监测所需的高素质的专业团队。（３）许多国家都需成立国际基金会，以成功实现能力建设的目标。（４）各国应至少选定一种生物监测标准化技术（例如美国的《快速生物评估草案》）作为最初的解决方案。联合国环境规划署赞助发起的全球环境监测系统（ＧＥＭＳ）项目，就是帮助各国组织或实施这类项目的良好范例（在有资金来源的条件下）。（５）必须提出水生态系统修复的国际性建议。（黄文晋付湘宁编译）４建议针对生物监测和科技人员的培训提出以下几点相关建议：（１）成功进行生态系统生物监测所需达到的最佳专业知识水平极为重要。盘盍盎客套蛊盎度盍度度置客盒盒度量度置盎客套奢盎ｌ上撬第８页）因此，如果要使移民安置成为有效的灾害风险降低措施，使安置地处在风险区域之外，它必须成为全面灾害风险降低策略的一部分，必须包括以下内容：（１）详尽阐述土地使用计划，促使人们对土地依其自然属性进行开发利用；（２）强化制定和实施土地利用计划的制度；（３）提供充足的合法住房给低收入人群；（４）对不适宜地区的人类居住地进行控制；（５）对破坏自然环境和加重自然灾害的人类活动进行控制。在综合行动不完善时，风险区域的人类居住地问题会反复出现，潜在的高成本会使得人口重新安・１８・置计划落空。如果这是政府解决住房难题的唯一手段．它甚至会刺激对高风险区域的加速占用。避灾移民作为对现存风险状况干预的＿项纠偏性缓解措施，与公共政策范围相符，即它基于对公众的、私人的以及民间团体等利益相关者的权力和责任的认可，由效率、公平、公众福利优先原则所引导，并且发生在一种特定的经济、制度、法律以及政治背景下。灾害风险管理需要一个由政府和公众共同做出的决定，以在发生某些不确定事件情况下形成可接受和可行的安全状况的共识，以及对于对由此决定所造成的结果的责任承担的共识。（胡子江薹源编译）万方数据