发布时间：2024-11-09 08:55:04 来源: sp20241109
水生态监测：为长江做“体检”
中国新闻周刊记者 杨智杰
发于2023.12.18总第1121期《中国新闻周刊》杂志
在长江看到江豚，如今并不稀奇。
11月5日下午2点，生态环境部第四代监测船“中国环监008”正驶向湖南城陵矶港，这里位于长江和洞庭湖的交汇处。船长看到一只江豚从船的右前侧游过，背部浅浅地露出水面，又隐入水下。船上一位工作人员告诉《中国新闻周刊》，他们最常见到江豚“一家三口”出现。此外，相比洞庭湖，近两年他们在鄱阳湖遇到江豚的次数更多。
江豚位于长江水生生物食物链的顶端，是长江生态环境质量的“晴雨表”。过去40年，受高强度人类活动和环境污染等影响，长江江豚数量急剧下降，从上世纪90年代初的大约3600头，降至2017年的1012头，长江生物完整性指数一度到了最差的“无鱼”等级。为加强长江水生生物保护，2020年起，长江开启“十年禁渔”，《长江保护法》等相关法律法规相继出台。农业农村部向《中国新闻周刊》提供的最新数据显示，截至2022年，长江江豚种群数量为1249头。这是自2006年有监测记录以来的首次止跌回升。
但长江流域水生态保护仍面临一系列突出问题，比如水环境改善不平衡不协调、河湖生态用水保障不足等。今年6月，生态环境部、国家发展改革委、水利部、农业农村部联合印发《长江流域水生态考核指标评分细则(试行)》(以下简称《评分细则》)，选择50个代表性水体，开展水生态考核试点，探索建设长江流域水生态考核机制。
水生态监测，是水生态评估和考核的前提和依据，是水生态考核的重点环节之一。监测人员通过现场调查、遥感监测等方式，获得影响生物生长繁殖的水生生物、水生境和水资源等基础数据，确保评价的客观性和科学性。生态环境部在《评分细则》中提到，2022~2024年开展水生态考核试点，确定考核基数，2025年正式考核。
《中国新闻周刊》了解到，2023年度长江流域水生态试点秋季监测样品采集工作已经结束。据参与监测的相关技术单位介绍，预计12月中旬完成所有鉴定工作。
监测，长江体检第一步
11月4日下午三点半，湖南澧县的澧水河岸，许元钊和一名同事穿上背带下水裤，蹚进浅滩。两人用采水器打上定量的河水，装瓶，加入固定液封存，又用浮游生物网多次打捞，将颜色浑浊、含有样本的水装入小瓶中，这是采集浮游动物的过程。
随后，许元钊开始采集大型底栖无脊椎动物(以下简称“底栖动物”)。他换上长柄手抄网，先用脚踢起沉在水底的泥沙，再将手抄网紧贴河底，迎着水流方向开始走动几米，底泥夹杂着底栖动物，被打捞进网内。两人用筛盘在水中筛洗这些样品，装进透明的袋子中封存。这一工作对岸边村民而言非常陌生，他们好奇地询问，“你们是在捕鱼吗？”
11月起，生态环境部长江流域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心(以下简称“长江局监测科研中心”)受湖南省生态环境监测中心委托，对其境内湖库、河流的水体生态样地开展调查。许元钊是长江局监测科研中心的监测人员，在湖南四大水系之一澧水的多个点位采集底栖动物、浮游植物、着生藻类样本。他和团队的采集技术规范与经验，便是来自过去两年多长江流域水生态考核试点监测工作。
2020年起，生态环境部组织开展重点流域水生态试点监测。2022年4月，生态环境部印发《长江流域水生态监测方案(试行)》，按照考核水体范围和评估需要，进一步完善了长江流域水生态监测网。长江流域有331个水生生物指标监测点位，323个水环境指标监测点位，监测水生生物、水生境、水环境和水资源四大类指标。
四类一级指标分为14个二级指标。根据《评分细则》，水生生物监测主要包括鱼类物种数、重点保护水生生物数量、底栖动物物种数、浮游动物群落结构等指标。水生境指标，主要包括自然岸线率、水体连通性、水生生物栖息地人类活动影响指数等指标。水环境指标包括综合污染状况、汛期污染强度、综合营养状态等，水资源指标主要指的是生态流量达标率。
水生境是水生生物的栖境和载体，据生态环境部相关部门向《中国新闻周刊》介绍，传统地面监测手段很难满足多种水生境因素的调查需求，目前，中国的多颗高光谱、全谱段卫星陆续投入使用，可以实现河流、湖泊、水库等考核水体全线、全域监测，已被应用在水生态监测工作中。
熟悉长江流域水生态监测工作的周军向《中国新闻周刊》介绍说，水生态系统健康、水生境保护、水环境保护、水资源保障所涉及的大部分指标，生态环境部、水利部、农业农村部已经有相对成熟的监测方法，长江流域水生态考核可以与之有效衔接。目前主要挑战在于，如何完善原有业务体系中工作基础相对薄弱的一些监测项目，比如底栖动物和浮游动物、大型水生植物等指标，因现场监测条件复杂多样，在长江上中下游统一部署的挑战最大。
底栖动物和浮游动物指标，被广泛用于水生生态系统健康评价。底栖动物栖息在浅滩和水底泥沙中，或附着在水生植被和石块上，一般肉眼可以识别，常见的有河蚌、螺蛳、蜻蜓稚虫等。通常所说的“底栖动物”，虽说是“大型”，但个头很小，一些幼虫的长度只有几毫米。它们对水环境变化非常敏感，当水体被污染，底栖动物群落结构会随之改变，群落的重建又需要较长时间，因此底栖动物也被称为“水下哨兵”。
漂浮在水中的浮游动物，难以用肉眼识别，包括原生动物、轮虫、枝角类和桡足类等。它们处在食物链的中间环节，既是“捕食者”，也是鱼类的“猎物”，可以综合反映水环境变化。张静是长江局监测科研中心水生态考核监测技术负责人，她向《中国新闻周刊》举例解释，以武汉东湖为例，上世纪60年代左右，浮游动物以大型枝角类浮游动物居多，但现在多是活动能力更强的小型枝角类浮游动物。浮游动物群落结构的这一变化，可能是大量鱼类捕食和水体富营养化双重影响下造成的。
采样是水生态监测的第一环节。2022年起，在长江流域春秋季枯水期，长江局监测科研中心、生态环境部太湖流域东海海域生态环境监督管理局(简称“太湖东海局”)、 中国环境科学研究院等众多团队前往331个点位采集样品。每季要在两个月内完成采集任务。
长江流域上中下游水生环境复杂多样，给采样带来额外挑战。长江局监测科研中心总工程师王英才向《中国新闻周刊》举例说，长江上游的点位少，但海拔多在四五千米。一些监测人员刚到三江源地区，因缺氧，整个人呕吐头晕，站都站不起来，对体力是一种极限考验。许元钊参与了贵州地区长江水生态监测。贵州多山，他们曾开车两个多小时，到达点位的岸边，却发现脚下是悬崖峭壁，无法走近水边。他们只能开车到对岸，下车后，再背着工具，走了四十多分钟，才到达一个能下水的位置。
在长江干流或支流湖库地区，有些点位水深。监测人员会利用第四代监测船“中国环监008”，开展长江干流宜昌至上海江段、洞庭湖和鄱阳湖的监测工作，他们需要在船上连续居住一个多月。一些采集点在近岸水域，大船难以靠近，监测人员还要改乘工作小艇前往。
监测人员在船上采集底栖动物，采用的工具是采泥器。这是一对可以闭合的抓斗，监测人员将采泥器置入水底，再通过拉绳让闭合夹合拢，才能抓取含有底栖动物的沉积物。采泥器有一二十斤重，加上底泥，重量可达二三十斤，往往需要更有力气的男性来操作。采泥器采集的不确定性更强。去年，张静和团队在鄱阳湖出口附近的点位采样，赶上涨水，水深，流速快，采泥器总是无法打捞满足要求的底泥，有时候，采泥器达到水底时碰到石块，也会提前闭合。那一次，他们前后共采集了21次。
当天采样完工后，工作还没有结束。11月4日早8点，许元钊一行人出发，在4个点位采完样后，回到住所已是下午5点。监测人员开始对当天采集的底栖动物样品进行挑选：透明袋中的底栖动物还混在黑色的泥沙中，通过筛网筛洗后，要将各点位的样品分别倒入瓷盘，筛洗后，用镊子将能看到的底栖动物一一挑出，放进单独的小塑料瓶中，加入酒精密封保存。底栖动物很小，挑选工作考验耐心和细心。为保证没有遗漏，一个人在挑选后，还需要另一位采样者二次确认。
去年，张静曾参与春秋两季度的长江水生态试点监测工作，她向《中国新闻周刊》提到，不同点位采集的样品挑拣的难易程度不一样，最难的一次，小组成员从晚饭后一直工作到了第二天凌晨两点。
“统一用一把尺子”
多位受访专家强调，水生生物监测工作中，第一个难题是，制定统一采样和鉴定的规范，用同一把尺子监测长江上中下游不同水体，结果才有可比性，确保后期考核的公平和公正。
在水生态考核试点监测之前，相关工作多由高校或科研单位执行。但科研项目主体和目标不同，每个团队的监测方式会不尽相同，采样结果也千差万别。例如，根据研究需要，一些科研项目可能为了更好地了解某一个区域，或者深入研究某一个生物类群，监测频次和监测指标会有很大区别。
王英才介绍说，水质理化指标往往有明确标准，对技术人员可以统一要求和管理，但水生生物监测标准很难制定，制定起来尺度也不好把握。比如位于云贵高原的草海，水底多水草，一个样品几个小时才能采完。按照统一的方法，一些地方能打捞许多样品，但另一些地方可能根本采集不到。
2021年，生态环境部水生态环境司组织环境规划院、环科院、中国环境监测总站、长江局监测科研中心等技术支撑单位，成立长江流域水生态考核专班(以下简称“专班”)。据生态环境部相关专家介绍，专班花了很长时间讨论如何统一监测标准。比如在采样环节，采泥器在一个点位要抓几次，每次样品采集多少才合格。从科研角度，在一定范围内，采集次数越多，种类就会越多，但这耗时长，投入大，从长期业务化运行角度来说，不可持续，需要平衡监测工作的科学性、代表性和时效性。专家经研究论证后确定，对类似湖泊水体，单一监测点位用采泥器采集4次，单次采集的底泥样本量必须达到采泥器容积的三分之一及以上，再用拖网拖1次，才算采集合格。
2021年末以来，中国环境监测总站陆续发布淡水浮游动物、底栖动物等监测试行技术要求，涵盖样品采样、保存、运输、分析、质控等各个环节。2023年4月，生态环境部进一步发布《水生态监测技术指南 河流水生生物监测与评价(试行)》等国家生态环境标准，为确保监测数据质量，也出台了质量保证和质量控制技术要求。
但有了标准，如何保证一线监测人员遵循规范，也是重要一环。水生生物的采集和鉴定环节，非常依赖个人技术能力和经验。如果从业者缺乏职业素养，采样时不严格执行监测规范，或经验不足，都会影响后续结果的准确性和客观性。
周军举例，一些地方的水生境复杂，比如同时有水草区、卵石区等多种生境条件，按规定，采样人员需要在这几个地方都进行采集，如果监测人员对当地不熟悉，采样中可能会遗漏个别生境类型，导致样品缺乏代表性。为解决这一问题，中国环境监测总站要求，每一季度采集，在原点位监测的人员数量应不少于60%，保证有采集人员熟悉当地情况。同时，要通过详细现场勘察，确定好相对固定的采样方案，确保监测工作的规范性、延续性和可比性。
“首先要保证人员的素质。”王英才向《中国新闻周刊》强调。水生生物不同研究方向都有很高的专业门槛，浮游动物专业的技术人员，也很难准确鉴别底栖动物的种类。水生态考核监测工作要求，监测人员要有专业背景，并要进行一个月的专业培训，才能持证上岗。
生态环境部也会对现场采样工作进行外部监督。周军提到，监测总站会公布每日采样队伍的安排，方便地方生态环境部门或所属监测机构现场观摩，同时也能起到监督作用。监测总站还会随机抽取10%点位，派专家到现场检查监测人员的操作是否规范。
此外，水生生物监测的一些环节在业内还存在些许差异。张静举例，目前对浮游动物和底栖动物，相关分类参考书众多，仍有同种异名的情况，会影响鉴别结果存在差异。
这就像水生生物领域的“多音字”，但国内外目前还没有一本统一的“新华字典”。周军向《中国新闻周刊》提到，如何在鉴别环节统一科研人员的认知，还需要不断进行培训。目前，相关技术单位已经开始编订底栖动物和浮游动物的统一名录，制作水生生物物种信息卡。但在现阶段，长江局监测科研中心、太湖东海局监测科研中心、中国环境科学研究院三家参与监测的单位，对某一个物种的鉴别结果仍有可能是不一致的。周军介绍，生态环境部会要求所有鉴定人员在提交数据时，同步上传鉴定的图片作为凭证，并在季度集中鉴定结束后，定期组织不同部门鉴定人员集中分析，各自带着部分样品，交叉鉴定，比对结果，尽可能消除误差。
地方要进一步“复诊”
长江流域水生态考核专班相关专家向《中国新闻周刊》提到，目前长江流域水生态考核试点监测已进入了第二个年头，今年上半年，生态环境部向相关省级生态环境部门反馈了两个指标的评估结果，即各考核水体中底栖动物物种数和水生生物栖息地人类活动影响指数。这两个结果，能明确反映考核水体中指标的现状与期望值的差距。同时，生态环境部也与地方进行了充分沟通，督导帮助地方分析问题，初步分析可能的影响因素。例如，某个水体某个点位的底栖动物物种数距离期望值差距较大，得分较低，专班会全面分析该点位周边的生境状况，如水体水质状况、排污口分布、岸线硬化、底质污染或上游水电站开发情况等。地方政府可结合这些因素分析原因，提出切实可行的改善措施。
现阶段，在长江流域水生态考核试点工作中，地方没有被安排承担水生态监测的任务。但上述专家提到，长江流域水生态考核只考核了长江流域50个试点水体，这一数量，无法反映长江全流域所有水体的本底现状和问题。接下来，各地市还需要自行开展水生态监测，摸清地方水体的本底情况，找准各个河湖的问题及其成因，精准施策，推动问题解决。
周军将目前的水生态监测形容为“体检”，国家通过一些现状给地方做了“诊断”，“比如诊断你得了高血压，但造成的原因是什么，还要进一步检查。所以未来地方还需要拿着问题清单，进一步复诊。”在他看来，地方可以以水生态考核为抓手，摸清水生态底数，精准问题识别，开展保护修复，和国家的工作形成合力，推动长江水生态环境的提升。
赵先富是水利部中国科学院水工程生态研究所河湖生态研究中心副主任，他在接受《中国新闻周刊》采访时提到，水生态是一个非常复杂的体系，监测的指标未来还有待进一步完善。目前，国家层面统一进行水生态监测，是一个好的开端，重要的意义在于完善长江的本底调查。从科研角度，只有更全面了解本底情况，才能更清楚地了解水生态问题出在哪里，哪些问题当前能努力解决，哪些问题长期存在、暂时难以改善。
周军提醒，未来地方进行水生态监测，尽量可以不与国家已经开展的水生态监测点位重合，而是在现有工作基础上，针对问题突出的水体更细致地监测，或在其他支流进一步补充点位，国家和地方统筹，监测数据共享，“比如国家队现在监测的主要是大干流和一级支流，地方可以监测二级支流，完善监测网络，才能够在广度和深度上认识长江水生态的状况和问题”。
周军从2021年开始参与水生态考核试点的前期筹备工作，明显感觉地方生态环境部门对水生态监测态度的转变。2021年，他建议地方有关部门重视水生态监测，“大家都不重视”。2023年7月起，水生态考核开始试点，不少地方监测部门主动找到中国环境监测总站等单位，积极开展水生态监测能力建设，争相参加相关技术培训。
今年以来，中国环境监测总站、长江局监测科研中心等多家单位都在举办水生态监测培训班。9月，安徽省生态环境厅从24家相关单位中挑选出50名技术人员，组成安徽省水生态监测技术团队，参加长江局监测科研中心组织的水生态监测理论和现场实际操作培训，学习水生生物野外采集、样品前处理与镜检步骤和技术要点。
抢人才，上AI
“对‘国家队’而言，落实好监测技术规范要求、深入开展数据挖掘尤为重要。但对地方而言，储备水生态监测技术人才，形成监测能力，目前挑战最大。”周军对《中国新闻周刊》说。现在多地都在抢水生生物相关专业的人才，省级生态环境部门或所属监测机构，应统筹行政区域内的监测能力，组建一支高效、协同的水生态监测队伍，并提升技术人员水平，补齐水生态监测的能力短板。
水生生物分类鉴定，实际上是“劳动密集型”工作，但相关监测技术人员还远远不够。在长江局监测科研中心，《中国新闻周刊》注意到，浮游藻类AI识别系统已在长江干流、洱海、巢湖、千岛湖等重要水体推广应用，可以将科研工作者从繁杂的检测工作中解放出来。据专家介绍，理论上，一台自动分析设备能够代替10个监测人员的工作量，能大大提升检测分析工作效率。
在赵先富看来，传统监测通常缺乏标准，导致数据不便于分享，且可比性较差。新的监测技术和手段，比如环境DNA、基于AI的显微图像识别等，在监测生物多样性上，能使用低专业知识的采集方法，以及标准化的处理流程鉴定物种，自动生成大规模且高分辨率的观测数据。一方面，可以提升数据的准确性；另一方面，还能摆脱对人力的依赖。不过，赵先富也强调，现阶段，由于相关数据还不够多，这些新技术的结果可能存在相当大的误差。
目前，长江水生态考核试点对监测数据的准确度要求极高，要让各地政府信服，也关乎未来考核结果的公平性，因此，相关水生生物的物种鉴定工作还是靠专业技术人员来鉴定。AI设备推广应用的前提，还需要相关数据库系统更加完善和精准，对湖库等不同水体，未来也需要进行专门研发与训练。
(周军为化名)
《中国新闻周刊》2023年第47期
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