生命起源于水，水是是一切生物的重要组成部分。我们的地球表面约有14亿立方千米的水，如果没有水，人类将无法生存，众多生物也将不复存在。然而，随着社会快速发展，我国水资源面临的形势十分严峻，水环境污染、水生态退化日趋严重，水生态系统问题已经成为社会经济发展的瓶颈之一。

水华（陈威 摄）

2007年，太湖暴发水华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便会出现水质发黑发臭的现象，湖泊的生态环境恶化，威胁着周边城市人民群众的用水安全。因此，想要促进社会持续进步，就必须保证水生态环境的健康可持续发展。

第一步：认识病人，找对医生

水生态监测是水生态健康评估、保护及修复的重要基础，是衡量水体是否健康、生态系统是否完善的重要标准（李德旺等，2021）。通过水生态监测，我们可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（纪海婷和王晓杰，2022）。

在进一步了解水生态监测之前，我们首先要了解什么是水生态。水生态即是水对生物的影响和生物对水的适应：前者表现在当水体的非生物因子变化时，水中的生物也会发生变化，例如水温变动幅度过大时将不利于水生生物生存，而水中氧气过少时将使水生生物大量死亡，水中营养盐丰富时则有助于水生植物的生长等。后者体现在水生生物根据水体中的非生物因子变化适时调整自身生长活动，例如在寒冷地带水温较低，水中生物多为耐低温物种，而生活在水中的鱼类也只有当水温适宜时才会产卵等。

水生生物随着水中环境变化而迁移（图片来源Pixabay）

水生态监测便是利用物理、化学、水文、生态等技术手段，对环境中非生物因子和生物因子进行监测，阐述生物与环境之间的关系，既包括常规的水质、水文监测，也包括水生生物监测。

第二步：把诊问脉，明确症状

水生态监测中常规的水质、水文监测主要用于监测水体的非生物因子，例如水中温度、盐度、酸碱度、悬浮颗粒、有毒有害物质、水体流速、流量等，这些数据可通过相关仪器实时读取数据，或在实验室中通过相关化学实验获取相关数值，所以水生态监测中的水文、水质监测较为方便，目前我国也基本建成了覆盖全部水域的水文、水质监测站网。然而水生态监测中最为困难也是最重要的便是水生生物监测。

常规的水质、水文监测只能测量水体中各个物质的含量、浓度等指标，但是这些物质对生物体的影响具体有多大，通过生物监测才可得知。在多数人的思想中，水生生物监测主要是监测鱼类，因为鱼类是我们在水中常见的生物，也是我们在餐桌上常见的食物，然而实际的水生生物监测中远不止于此。

在水体中除了常见的鱼类，还有分布在水底的动物，这类动物被叫做底栖动物，例如螺蛳、河蚌等。底栖动物对水质变化较为敏感，通过监测底栖动物便可了解水域内水质状况。

这类动物中有较多的指示生物，例如水丝蚓可以在水中氧气较低的环境中生存，是一种水质污染严重的指示生物，水丝蚓的数量与水质污染的程度成正比，而对于含有化学污染的水源我们可以通过螺、虾、蚌等指示生物对化学物质残留量的高低来进行监测（张兴安，2020）。

水丝蚓（张葵 摄）

此外，水中还有许多微小的动物，叫做浮游动物，他们的个体最小仅有几微米，但却是鱼类等大型水生动物的重要饵料，也有不少种类可作为水污染的指示生物，如在富营养化水体中，裸腹溞、剑水蚤、臂尾轮虫等种类一般都是优势种群。

浮游动物（程郁春 摄）

水中除了动物以外，还分布着众多植物，其中大型植物统称为水生高等维管束植物，例如生长在水边的芦苇，漂浮在水面睡莲，扎根于水底的金鱼藻等。

完整的生态系统中存在高等植物，必然也有小型、低等植物。如果我们将湖泊中的一滴水放在显微镜下放大观察，便可看见这些神奇的小型植物，这些植物叫做浮游植物。

浮游植物种类众多，包括蓝藻门、绿藻门、硅藻门、金藻门、黄藻门、甲藻门、隐藻门和裸藻门八个门类，已知的全世界浮游植物约有40000种，其中，淡水中约有25000种，我国已发现的淡水浮游植物约9000种，浮游植物因为它们的个体过于小巧，只能在水中随波逐流，但就是这些不起眼的小型、低等植物却贡献了全球一半的氧气。

它们从太阳中获取能量并传递给水中的其他生物，浮游动物以他们为食，鱼类也以他们为食，他们成为名副其实的生产者，如果全球的浮游植物灭绝，那么水中的生物也将无一幸免，地球的氧气将会变得稀薄，世界将陷入危难之中。所以无论多么微小的生物，都是我们这个世界不可或缺的一份子！

采集浮游生物（王瑞 摄）

第三步：调动知识，分析病情

水生态监测中水生生物监测是为了明确水生态系统中生物的组成、数量等信息，也被称为定性、定量监测。那这些监测能够为我们带来何种信息呢？

以蓝藻水华为例，通过水生态监测我们发现当夏季水温升高，水中营养盐含量丰富（富营养化）时，水中的浮游植物蓝藻便会大量繁殖，单个的蓝藻很微小，但当一升水体中有数十万个蓝藻时，便会爆发蓝藻水华，此时的蓝藻不再是生产者，而是消耗者。

大量的蓝藻消耗了水中的氧气和营养物质，抢占了其他生物的生存空间，使水中动植物大量死亡沉入水底并在无氧环境下开始腐化，从而引发水体水质发黑发臭等一系列水质恶化问题。

单个蓝藻很微小（张俊芳 摄）

通过水生态监测找到病因，便可对症下药，进而开展水生态修复工作。首先要控制水体污染源的排放，减少营养盐的输入，防止浮游植物进一步增殖，其次通过种植水生植物消耗水中多余的营养盐，再次通过投放定量的浮游动物与鱼类等消除水中过多的藻类，最终通过构建完善的水生态系统以达到净化水质，保持水质稳定的效果。

第四步：检查工作，反思不足

生态修复工作看起来简单，但真正的实施是一个漫长的过程，并且在修复过程中也要加强水生态监测，避免出现修复无用或水生态系统反复恶化的情况。

因此，水生态监测更多的是寻找水生态系统中存在的问题，肩负起水生态保护与修复的“问诊”作用，是实现水清岸绿、鱼翔浅底中必不可少的一步！

目前，由于我国水生态监测工作起步较晚，还存在着水生态监测站点覆盖面较窄、监测标准不统一、监测能力建设不足等短板（焦振寰等，2020），随着国家及公众对水生态环境的重视，这些问题也会逐步解决。

科研人员正在提出更多的建议，建立统一的标准，跟随时代的脚步开发出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，这些技术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（纪海婷和王晓杰，2022）。

出品：科普中国

作者：魏秘 水利部中国科学院水工程生态研究所

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