海洋水环境监测（共12篇）
海洋水环境监测 篇1
国家海洋环境监测中心 (以下简称“中心”) 是国家海洋局直属的财政补助事业单位, 主要职能是从事国家海洋环境监测与评价工作, 对全国海洋环境监测工作实施业务指导, 为海洋经济、海洋管理、公益服务及海洋安全提供保障和服务, 是从事海洋环境监测业务化管理、海洋环境保护科学技术研究和海域管理政策与技术研究的专业机构。
中心现有人员编制388人, 其中, 中国工程院院士1人, 研究员和教授级高级工程师55人, 副研究员和高级工程师63人, 中级技术职称人员77人。配置从事海洋生态、化学、地质、水文、遥感与地理信息系统等专业学科研究与技术应用完善的人员队伍, 人员结构合理, 各相关专业都具备高级技术职称人员, 已初步形成任务与学科相结合、应用基础与应用技术研究相结合, 并具有业务管理能力的老中青专家组成的综合性科技骨干队伍。
中心拥有多波束测深仪、旁扫声纳、浅层剖面仪、GPS、原子吸收分光光度仪、气象色谱仪、色质谱联用仪、PCR等上亿元先进的大型仪器设备, 配备了一流的海洋调查勘察、海洋测绘、生物实验、海洋物理测量、数值分析模拟等较为齐全的国内外先进的外业勘察、内业样品分析测试及数据资料分析处理仪器设备, 并配有各类国内先进的物理、化学、生物、细菌及病毒等综合实验室, 为保障海洋工程质量水平和更好地为海洋经济建设服务提供了硬件支障。
中心多年来一直致力于海洋资源开发与保护技术的研究工作, 科研技术力量雄厚。自20世纪80年代以来, 中心获科技成果400余项, 获各种奖励150余项, 其中获国家级和省部级奖励53项。先后承担了国家科技攻关重点项目、国家863计划项目、国家公益性海洋行业专项、国家科技支撑项目和国家自然科学基金项目等数十项。同时, 还承担了“我国专属经济区和大陆架勘测”“我国近海海洋综合调查与评价专项 (908专项) ”等国家专项调查研究任务。在海洋环境监测与保护、海域使用管理技术等方面起着重要的技术支撑作用, 科技成果硕果累累。
中心十分注重发挥科技的支撑和引领作用, 目前拥有国家海洋局颁发的“海域使用论证资质证书” (甲级) 、建设部颁发的“海洋工程勘察综合类” (甲级) 、国家测绘局颁发的“测绘资质证书” (甲级) 、国家环境保护总局颁发的“建设项目环境影响评价证书” (乙级) 、国家质量技术监督局颁发的“中华人民共和国计量认证合格证书”、UKAS颁发的国际质量体系“ISO9001:2000”标准认证证书、中华人民共和国渔业船舶检验局颁发的检测机构认可证书, 还是全国50家绿色食品环境质量定点监测机构之一。此外, 辽宁省司法厅于2006年3月正式批准中心成立司法鉴定所, 现已对外开展涉海司法鉴定工作。
在国家不断加大海洋开发和保护力度的新形势下, 中心积极开展海洋市场开发工作, 支持国民经济建设。共完成了千余项海洋工程类咨询服务项目, 签订合同总额近亿元, 取得了良好的经济效益和社会效益。先后为大连港老港区搬迁改造工程、烟大跨海铁路轮渡工程、曹妃甸电厂工程、大连市长兴岛港区通用泊位工程、大连湾海底隧道工程、大连东港区油品码头及配套设施搬迁建设工程以及辽宁省红沿河核电厂等国家级重大工程作了大量的环境资源调查、工程勘探、海域使用论证、海洋环境影响评价、海洋测绘等工作, 所承担项目全部通过相关主管部门组织的专家组评审, 为各级海洋行政主管部门合理开发海洋资源与保护利用等提供了技术支撑。
中心作为中国海洋工程咨询协会评选的首届“十佳单位”之一, 诸多荣誉的取得是我们不断前行的动力和挑战。随着国家海洋事业的发展, 中心切实履行国家海洋局赋予的业务职责, 全面推进业务能力建设, 倾力实现国家海洋局党组提出的“努力建成全国唯一的、国家级的、有权威的国家海洋环境监测业务中心”的发展目标, 努力建设成为业务能力强、仪器设备先进、人员结构合理, 并在海洋环境监测业务管理与业务组织、海洋生态监测技术业务化、海洋环境保护与管理技术支撑、海域环境质量评价和预测技术、海洋环境信息管理与发布等方面具有专业性、权威性的国家级社会公共服务机构。
海洋水环境监测 篇2
引言
我国拥有漫长的海岸线，海洋资源极为丰富。科学、合理地开发海洋资源，是我国发展经济，建设有中国特色的社会主义伟大事业的重要任务内容。特别是改革开放以来，我国以建设海洋强国为目标，积极推动海洋资源开发建设，取得了极为显著的效果，在搞活沿海地区经济方面发挥出巨大的积极作用。开发海洋资源，发展海洋经济，前提是要精准掌握海洋环境动态变化情况及相关内在规律。这正是海洋环境监测工作的重要职责。我国海洋监测工作起步于建国初期，与共和国同步成长，经过半个多世纪的发展，日臻成熟，已经成为我国环境监测体系中的重要组成部分。
1 当前我国海洋环境监测工作中存在的主要问题
五十多年来，我国海洋环境监测工作实现了长足的进步，在国家经济建设、环境资源开发与保护和抵御自然灾害方面取得的显著成效。但在实际工作中，在体制机制、技术措施方面还存在许多问题，限制了海洋环境监测工作质量的提高。具体存在如下几方面问题。
1.1 管理体制有待完善
海洋环境监测工作是一项跨领域的综合性学科，具有很强的时效性、技术性和综合性。由于涉及范围广，影响因素多，运用资源巨大，海洋环境监测工作的顺利开展，离不开科学、完善、高效的管理体制和运行机制。当前我国海洋环境监测工作管理体制尚未完善，在具体工作中还存在很多缺陷和不足。对高效顺畅开展海洋监测工作造成了一定程度的负面影响。建立健全管理体制，是我国海洋监测事业面临的一项关键性工作，对于海洋监测事业今后的健康发展具有着十分重要的深远影响。管理体制的建立，需要坚实的制度保障。目前，我国海洋环境监测工作在职能明确、人员考核、监测网络建设、海洋灾害及海洋污染事故损害评估方面亟待完善和规范。
1.2 监测人员业务素质有待加强
海洋环境监测是一项技术性要求极高的工作。海洋环境监测主要是对海水、水文、地质、大气等进行监测，收集、整理并分析相关信息，以供相关工作决策参考。具体工作中需要使用大量现代化高科技监测设备，对于工作人员的业务水平要求较高。此外，海洋监测工作费用较多，工作容错率较低，进一步提高了对业务人员的技能水平要求。当前我国海洋环境监测工作环境恶劣，工作经费紧张，不仅影响了监测设备及时更新换代，更对培养技术人才，打造稳定的监测人员队伍十分不利。许多监测工作人员没有经历过系统的专业培训，业务水平不高，对于监测手段、设备不熟悉，影响了海洋环境监测工作的高效开展。
1.3 技术手段有待加强
海洋环境监测属于综合性应用学科，各种监视、勘测工作都依赖于科学的技术方法和先进的监测设备才能得以顺利进行。几年来，我国海洋环境监测技术研发工作取得了一定程度的进展，例如容量总量控制区监测技术、病虫害检测技术、难降解有机物分析技术、生理与遗传学指标监测技术、赤潮毒素与贝毒监测技术等都达到了世界先进水平。但总体而言，和不断提升的工作需求相比，和发达国家相比，我国海洋环境监测技术还存在很大差距。特别是我国海洋监测机构工作经费、研发经费缺乏，严重滞缓了我国海洋监测技术的发展。许多技术尚处于开发阶段，短期内不能正视投入使用，发挥应有效用。
1.4 监测网络需要进一步拓展
海洋水环境监测 篇3
关键词：微藻；在线监测；叶绿素a；细胞密度
微藻生物量的测定是藻类生理生态学研究中的常规测定指标，微藻的浓度对于预测有害海藻的暴发和间接测量水样中富营养化程度具有重要的作用。实验室常用分析微藻生物量的方法很多，包括干重测定法、细胞计数法、浊度法、叶绿素a含量测定法等［1］。叶绿素a含量测定法基本采用分光光度法［2］，主要是利用分光光度计测定叶绿素a的含量，采用有机溶剂丙酮作为提取溶液。细胞计数法能够反应微藻的生长情况，但是工作量大，费时费力，且重现性较差［3］。无论是细胞计数法还是叶绿素含量测定法，均操作繁琐，耗费时间长，且不适用于连续监测，不能获得海水环境监测的实时数据，而藻类在线分析仪监测是基于现场结果，能够获取实时的连续的数据，对水体中的环境状况及时作出判断，为海域灾害性事故-赤潮的预警和政府部门的综合决策提供科学的依据。
本文对藻类在线分析仪测得的叶绿素荧光值与叶绿素浓a浓度、细胞密度相关性进行研究，确定藻类在线分析仪对海域水质进行实时连续监测，能够反映出某海域生态环境变化状况，对赤潮早期预报提供有力的科学数据。
1材料与方法
1.1实验材料
选取盐藻、角毛藻、金藻作为样品溶液，由辽宁省海洋水产科学院袁成玉研究员提供；自然海水从黑石礁附近海域采集。AOM藻类在线分析仪（捷克），751型分光光度计，TDZ-WS多管架自动平衡离心机，ZYS-200E光学显微镜。
1.2实验方法
利用蒸馏水将盐藻稀释成7个浓度梯度，使叶绿素a浓度在0～200 μg/L之间，分别测定其叶绿素荧光值、细胞密度和叶绿素a的含量，对实验结果进行分析。
1.2.1叶绿素荧光值利用AOM藻类在线分析仪测定，通过流过式检测得到叶绿素荧光参数。
1.2.2细胞密度藻类样品用具5%甲醛固定保存，样品经过静置、沉淀，处理后样品使用光学显微镜采用个体计数法进行种类鉴定和数量统计，计算细胞密度。
1.2.3叶绿素a含量采用分光光度法［4］测定在一定压力下，用醋酸纤维酯微孔滤膜（孔径为0.45 μm）对100 mL的藻液过滤，加入1 mL的碳酸镁悬浮液，然后将滤膜折叠放入10 mL具塞离心管中，加入90%的丙酮10 mL，充分振荡，使其溶解均匀，放置在4 ℃冰箱内提取24 h，然后用离心机在4 500 r/min下离心10 min，提取上清液于1 cm比色皿中，在波长为664，647，630和750 nm处用分光光度计测其吸光值，采用750 nm的吸光值用以校正提取液的浊度，其中以90%丙酮溶液作为参比，按Jeffrey Humphrey 的方程式得出叶绿素a的含量。
ρchl-a＝（11.85E664-1.54E647-008E630）×ｖ/（V×L）
ρchl-a——样品中叶绿素a含量， μg/L
ｖ——样品提取液的体积，mL
V——藻液实际用量，L
L——测定池光程，cm
2结果与分析
2.1仪器稳定性
开启藻类在线分析仪，待仪器稳定之后，连续检测同一自然海水6次，相对标准偏差为373%，多次检测同一样品，相对标准偏差均在5%以下，相对标准偏差越小，说明仪器越稳定。
在波长为590 nm的条件下，分别对盐藻溶液稀释2倍和4倍的样品进行检测，其结果如图1和图2所示，表明仪器对不同浓度的盐藻有不同的信号响应。
图1590 nm下不同浓度盐藻荧光强度
图2590 nm测量光连续监测不同浓度盐藻的生物量
2.2灵敏度
对蒸馏水配制的标准藻类逐级稀释，得到仪器与叶绿素a浓度（细胞密度）的最小响应值，确定藻类在线分析仪的检出限。叶绿素a含量的最小检出限浓度为30 ng/L，藻类的最小检出限为10 cells/mL。
2.3相关性分析
2.3.1微藻叶绿素荧光值与细胞密度的相关性对盐藻的叶绿素荧光值和细胞密度之间进行线性回归分析，实验结果表明，处于对数生长期的盐藻的叶绿素荧光值与细胞密度具有良好的相关性，得到直线回归方程，Y＝0.182 4 X＋255.27，相关系数为0.986 9(见图3)。
2.3.2微藻叶绿素荧光值与叶绿素a含量的相关性对盐藻的叶绿素荧光值和叶绿素a之间进行线性回归分析，实验结果表明，处于对数生长期的盐藻的叶绿素荧光值与叶绿素a含量具有良好的相关性，得到直线回归方程，Y＝104.79 X＋128.71，相关系数为0.999 1(见图4)。
2.3.3微藻叶绿素a含量与细胞密度的相关性对盐藻的叶绿素a含量和细胞密度之间进行线性回归分析，实验结果表明，处于对数生长期的盐藻的叶绿素a含量与细胞密度具有良好的相关性，得到直线回归方程，Y＝0.014 9 X＋2.155 5，相关系数为0.993 1(见图5)。
图3荧光值与细胞密度的关系图
图4叶绿素荧光值与叶绿素a浓度的关系
图5细胞密度与叶绿素a浓度的关系
2.4野外监测
藻类在线分析仪在凌水湾的监测结果如图6所示，表明大连凌水湾水域24 h内微藻含量基本一致，变化趋势不明显。利用显微镜进行鉴定，本海域主要藻类为中肋骨条藻、圆筛藻等。
图6藻类在线分析仪在凌水湾的监测结果
3讨论
AOM藻类在线分析仪灵敏度高，稳定性好，所测叶绿素荧光值与叶绿素a的含量具有正相关关系，与生物量具有正相关关系，能够反映某海域生物量和叶绿素的变化趋势。
藻类在线分析仪虽然能够实时监测数据，操作简单，但是由于监测原理和本身构造的缺陷，有其不足之处。首先，传感器直接检测的是海水中所有物种在蓝光（中心波长470 nm）或者红光（590 nm）的照射下发出的荧光。在一般情况下，大多数的荧光是由浮游植物中的叶绿素引起的，但是，存在于海水中并发荧光的物质均会被检测〖LL〗到。因此，藻类在线分析仪是对所有的荧光物质进行定量却不能定性，如果针对某个藻类产生的叶绿素，使用该仪器进行的叶绿素测定的准确度比实验室单个样品分析的准确度差。其次，如果为了获得准确的监测数据，需要定期地对传感器进行校准。如果要保证所测定的是真实存在于海水中叶绿素的成份，那么只能通过实验室萃取分析海水中叶绿素的浓度，然后用该浓度对传感器检测得到的数据进行校准。即使用实验室方法测定的样品叶绿素值对传感器进行了校正，数据也不是很准确。因此，藻类在线分析仪主要用来检测海水中叶绿素的变化趋势，掌握海洋环境整体的变化情况。
参考文献：
［1］ 沈萍萍，王朝晖，齐雨藻，等.光密度法测定微藻生物量［J］.?暨南大学学报，2001,22(3): 115-119
［2］ 苏正淑，张宪政.几种测定植物叶绿素含量的方法比较［J］.?植物生理学通讯，1989（5）: 77-78
［3］ 董正臻，董振芳，丁德文.快速测定藻类生物量的方法探讨［J］.?海洋科学，2004,28(11): 1-5
［4］ GB17378.7-2007，《叶绿素-a的测定 分光光度法》海洋监测规范 第7部分：近海污染生态调查和生物监测［S］.北京：中国标准出版社，2007
The application of algae online analyzer on marine pollution
XU Xiaohong， LIU Guiying，SONG Guangjun，WU Jinhao，WANG Nianbin
（1.Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute，Liaoning Dalian 116023；2. Liaoning Ocean Environment Monitoring Station， Dalian 116023）
Abstract：The fluorescent value of three microalgaes including Dunaliella salina，Chaetoceros，Chrysophyta were deter mined by algae online analyser. Compared with cell density and chlorophyll-a content, it showed good linear interrelation. So, algae online analyser can reflect the variety of microalgal biomass and chlorophyll-a content from sea water. The application of algae online analyzer can know ecology enviro nment change, which supply scientific evidence for natural disaster area warning.
海洋环境监测标准实施水平评价 篇4
关键词：标准实施水平,海洋环境监测,层次分析法
1 概述
海洋环境监测是维护海洋环境质量和海洋生态安全,实现海洋可持续发展的重要手段。随着我国建设海洋强国战略目标的提出,海洋生态环境保护的重要性愈发突出,海洋环境监测工作力度不断加强。但是,我国海洋生态环境总体情况不容乐观,近岸局部海域海水环境污染严重,河流排海污染物总量居高不下,陆源入海排污口达标率仅为52%,监测的河口和海湾生态系统仍处于亚健康和不健康状态[1],海洋环境监测工作任重而道远。海洋环境监测标准为我国海洋环境监测事业的发展提供坚实的技术支持,该类标准在规范监测工作、统一监测方法、确保监测数据科学可靠方面发挥了重要的作用。
对海洋标准的实施情况进行科学的评价是海洋标准化管理工作的重要内容之一,通过评价不仅能够直观地掌握海洋标准的实施情况,还可以发现标准使用和标准化工作方面存在的种种问题,通过解决这些问题,进而推动我国海洋标准化建设水平不断提升,最终促进我国海洋各项事业的发展。因此,对海洋环境监测类标准实施水平进行评价,发现标准使用中存在的问题,设法提升标准使用效能,对我国海洋环境保护工作有着积极意义。
2 评价方法
层次分析法(AHP)由美国著名运筹学家T.L.Satty于20世纪70年代提出,是一种定性与定量分析相结合的多准则决策方法[2]。该方法将影响决策目标的各种因素按照其内在之间的关系进行层次划分,构造出一个多层次、多因素的决策模型,然后使用标度法对各层次中各因素进行重要性排序,将人的主观判断进行量化,以便进行定性或定量的分析,这种分析方法为复杂问题的决策提供了一种简便的手段。由于层次分析法在决策中对影响因素进行了重要性判断,使得在各影响量已知的情况下,可以获取对事物的综合影响结果,因此该方法还被广泛地应用于事物的评价。对标准实施水平的评价主要参考了层次分析法的这一基本原理和思想。
3 评价过程
3.1 确立评价模型
在标准的实施环节,可以为标准实施水平建立简单的评价模型。在分析这一目标时主要关注3个问题:一是标准有多少人使用,使用比例如何;二是标准在平时工作或科研中的使用频率如何;三是使用者是否按照标准的技术内容规定执行标准。即在标准实施环节,标准的实施水平与标准使用率、标准使用频率和标准执行程度有关,将这3个指标作为评价目标的3个评价因素,构造出一个双层次的评价模型(图1)。
3.2 构造判断矩阵
在对标准实施水平进行评价时,首先需要明确各个评价因素的重要性。由于层次分析法引入评价重要性等级的1~9标度法,因而可以使用该法对评价因素两两之间进行重要性比较,得出对应的重要性标度值,从而构造一个判断矩阵。判断矩阵各标度值的含义如表1所示。
采用1~9标度法对评价因素的重要性进行比较是一种将人的主观思维判断数学化的过程,虽然这个过程不可避免地带有评价者的主观色彩,但是却使人的思维能够以量化的方式得以呈现。各标度的赋值可以由决策者确定,或是由熟悉评价问题的专家分析确定,也可以采用德尔菲(Delphi)法确定。本评价问题中判断矩阵的标度由进行标准实施情况调查的团队成员通过综合分析确定。
一项标准发布实施后,如果仅有少数几家单位使用,可能存在两种情况:一方面该标准的覆盖面很窄,造成标准的普遍使用需求不高;另一方面该标准的质量不高,各单位虽有使用需求但却由于各种原因无法使用。不论是哪种情况,一项标准如果使用率不高其综合实施水平必然较低,因此标准的使用率(U1)对标准实施水平产生重要的影响。标准使用的频率(U2)表征标准与实际工作结合的紧密程度,使用频率越高表示标准在实际工作中的应用价值越大,使用频率越低其应用价值也越小。标准的执行程度(U3)又称标准完全执行程度,反映标准使用者在使用标准时的选择倾向,一项标准不能完全执行可能是由标准本身的原因或非标准本身的原因造成的,标准的执行程度越高,标准的实施水平越好。综合以上分析,标准使用率是反映标准实施水平的重要因素,标准使用频率和标准执行程度是反映标准实施水平的次重要因素,因此3个评价因素的重要性指标排序为U1>U2=U3。由此构造出判断矩阵A
3.3 求解权向量W
利用和法[3]求解矩阵A的最大特征根,得到λmax=3(过程略),然后得到矩阵A的权向量W=(W1,W2,W3)=(0.6,0.2,0.2)。在应用权向量进行计算前还需要对矩阵的一致性进行检验,由于λmax=n=3,因此。此时矩阵具有完全的一致性,说明对3个评价因素进行的重要性判断是一致的。
3.4 数据处理
在得到各个评价因素在评价模型中的权重后,还需要获取评价者对各因素的直接评价结果。评价结果可以是定性的也可以是定量的,为便于对最终结果进行评价,需要先将评价结果进行规范化处理,可将评价结果统一到同一评判准则下,或对评价结果进行无量纲化处理。
本评价中,各因素的评价结果由调查统计得到。其中,定量评价因素标准使用率(U1)的评价值可以直接由统计得到,是一个无量纲的数据;而定性评价因素(U2、U3)的统计结果则需要先进行定量化处理,可以采用赋分的方式。这里根据调查问卷内容的设计情况对各评价因素的3种选项进行赋分,赋分规则如表2所示。
赋分后按公式计算出各项定性评价因素的得分值,式中:F′jm为第m项标准第j项评价因素的得分,Rji为第j项评价因素第i个选项的比例,Pi为第i个选项的赋分值。
定性评价结果定量化完成后,应将评价值F′jm进行无量纲化处理,与定量评价因素结果保持一致。利用下面的公式计算得到无量纲化的结果,
式中:Fjm为第m项标准第j项评价因素的无量纲值;Pmax为最大赋分值;Pmin为最小赋分值。
则第m项标准评价结果向量为Bm=(F1 m,F2 m,F3 m)T,由此得到表示所有标准得分情况的评价目标矩阵B。,在本例中n=36。
3.5 数据计算
将矩阵B和权向量W进行合成运算,计算各标准的综合评价结果。
经过矩阵合成运算后,得到36项海洋环境监测标准的综合评价分值(表3)。由表3中数值大小可以直观地了解到各项标准的实施水平高低状况。由表3可知,所有被调查的海洋环境监测类标准中实施水平最高的是《海洋监测规范第4部分海水分析》、分值为0.937,实施水平最低的是《海水、沉积物中致突变性的测定鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验》、分值仅为0.161。
3.6 评价分级和结果
考虑到各评价因素的得分值是经过无量纲化处理的介于0~1之间的数值,则经过矩阵运算得到的各标准综合得分值也应是介于0~1之间的数值。因此建立分级评价规则,将标准实施水平按照得分情况均等划分为5个等级,依次为“很高、较高、中、较低、很低”,各等级对应分值区间如表4所示。
将标准实施水平的计算结果,按照表4的规则进行分级评价,其中有8项标准实施水平为“很高”,实施水平为“较高”的有9项标准,而实施水平为“中”“较低”和“很低”的分别为5项、11项和3项(图2)。综合来看,有不足50%的海洋环境监测标准实施水平为较高及以上水平,同时也有接近40%的标准实施水平处于较低及以下水平。标准实施水平差异较为明显。
4 讨论
4.1 标准实施水平分化的主要原因
从标准分级评价的结果看,标准实施水平总体上高低分化明显,处于中等水平的较少。标准实施水平较高及以上的主要集中在《海洋监测规范》《海洋监测技术规程》以及污染物排海监测方面的标准上;而实施水平较低及以下的标准多为对海水中的某些特定生物和化学物质进行检测的标准或是对部分地区特有的海洋生态环境进行监测的标准。这一评价结果客观地反映了我国海洋环境监测工作的实际,即满足日常监测工作普遍需求的标准其实施水平较高,如《海洋监测规范》;反之如果标准不适用于日常监测工作的实际需要,则其实施水平较低。
4.2 提高标准实施水平的对策
基于对海洋环境监测标准实施水平现状的评估结果和原因分析,提出以下对策,以提高标准实施水平。一是针对实施水平较高的标准,海洋标准化管理部门应当不断征询使用问题和使用意见,根据问题反馈情况有计划地对标准进行修订,不断强化标准指导实际工作的效能;二是针对实施水平较低的标准,标准化管理部门应加强标准的宣贯和推广力度,鼓励有能力、有条件、有需求的单位使用该标准;三是严把标准立项技术审查关,对于少部分在实际工作中普遍应用性不强的标准项目,建议暂时不转化为标准,可以考虑制定为单位内部作业文件或系统内部技术规程实施。
参考文献
[1]国家海洋局.2014年中国海洋环境状况公报[R].北京:国家海洋局,2015:1.
[2]杜栋.现代综合评价方法与案例精选[M].北京:清华大学出版社,2008:11.
海洋水环境监测 篇5
摘要：人类与海洋有着密切的关系，海洋不仅是地球生命的起源地，而且还为人类生活提供所必需的东西。随着人类对海洋的关注，海洋污染问题成为人们关注的焦点，而放射性污染所带来的危害，俨然成为当今海洋污染中迫切需要解决的问题之一；通过了解分析海洋中放射性污染的来源、特点、以及带来的危害，制定有效的监测方法及手段，控制放射性污染扩散，将危害将至最低，保护好我们的海洋。关键词：放射性污染；危害；监测方法；
前言
自1964年我国首次核试验开始后不久，我国便开始对沿海海域的放射性物质进行调查研究，基本上掌握了其相关的信息。通过其变化动态，转移规律及浓集规律，制定相应的放射性废物的排放标准[1]。但由于监测技术以及研究水平的限制，我们对其研究停留在现场采样室内分析或是对放射源定点监测，无法在更广阔的海域进行快速监测分析，从而在海洋放射性污染防治方面存在一定的缺陷[2]。对于海洋核污染等放射性污染问题，成为了各国专家关注的热点，因此通过探寻研究，进一步掌控海洋中放射性污染的监测与防护。海洋放射性污染的来源
据相关统计，海洋放射污染的来源主要以下几个方面： 1.1核污染
随着经济发展和科技的进步，作为国家经济的重要命脉---能源，使得整个世界对其的需求和依赖越来越大，而核能作为新兴能源，受到许多大国的追捧。我们在建和规划中的核电站已超过十座，计划2020年前，将要新建21座。它将是我国未来主要能源供应之一[3]。但同时对于环境来说，也是一大安全隐患。海洋核污染来源途径大多为沿海核设施正常运行或是发生核事故（2011年福岛核电站）时排放的放射性污染物，或是通过径流、大气输送进入海洋而造成海洋放射性污染[4]。1.2 核试验
我们都知道，拥有核能力的国家，不仅仅是政治砝码，同时也是地位的象征。但是由于核具有毁灭性打击，因此现在国际都呼吁无核。但是仍旧有很多国家不顾国际舆论的压力，进行核试验。朝核问题一直是人们关注的话题，自2009年5月25日，朝鲜宣布成功进行了地下核试验，从而引发了我国对核放射性污染的思考。使用核武器或是进行大气层、地面、地下核试验，产生的放射性颗粒通过地表水、地下水或大气传输进入到海洋，而核试验产生的危害物质镮的半衰期为2.8万年，很难消除，因而会造成环境的难以修复破坏[5]。1.3 核武器
近半个世纪的东西方冷战，大量核武器的使用，使得作为前沿阵地的北冰洋备受核污染，同时核燃料泄漏也成为了海洋中放射性污染的主要来源，核武器的拆解和处理成为了专家们头等的问题，据统计，俄罗斯海军核动力潜艇及舰艇年均产生约2，0000m3液态核废料和6，000吨固态核废料。截至2000年，每年产生的废料以20%至30%的趋势上升[6]。并且目前国际海洋法律尚未成熟，因而引发的各种问题也显而易见，海洋核污染问题越来越严峻[7]。1.4 天然放射性物质
海洋天然放射性元素起源于大气、大陆、海底沉积物，由三个界面交换产生，其中主要有铀系、锕－铀系和钍系等天然三大放射系的元素，随着人为产生的含有放射性元素的物质随气流交换及陆地径流的输入，经过沉积富集，从而进入到海洋，成为海洋放射性物质来源之一[8]。海洋放射性污染的特点
海洋放射性污染分为人为产生的放射性污染以及天然放射性元素，而大部分污染的产生为人类活动产生的污染物质。如核能的使用，由于各种原因，使得大量核污染物质进入到海洋。而核污染物质它首先集中于表层海水，在风、浪、流等各种动力因素作用下，逐渐往下移，可到达海面以下几千米深度[9]。
据放射生态学家沃德·维克勒（ward Wink-ler）研究发现，当放射性物质达到一定程度，其产生的辐射剂量将导致海洋生物死亡或是影响它们生育能力[10]。同时放射性污染物质进入海水后，通过海水的潮汐作用，破坏沿岸生态系统。此外海洋空气中含有的放射性物质同样影响整个海洋生态系统的平衡[11]。海洋放射性污染的危害
核污染产生的放射性核素可以对周围产生较强辐射，并且辐射时间相当长，约几千年甚至上万年。它分别通过呼吸道、皮肤伤口即消化道进入人体，严重危害人体健康，难以治愈。一定量放射性物质进入人体后，既具有生物化学毒性,又能以它的辐射作用造成人体损伤，超剂量物质长期作用人体会患发肿瘤、白血病及遗传障碍[12]。同时这些污染物质会严重危及水生生物生存。水中的放射性物质对水生生物的辐射作用，导致生物自身发生基因突变，污染海洋生物群的基金库：微量的放射性元素会在水生生物体内富集，从而污染重的食物链[13]。其实是对海洋生态系统的危害。当水中含有大量的放射性物质时，他们的辐射作用会导致水生生物大量死亡，破坏海洋中生物的多样性，甚至造成海洋生态系统的瘫痪[14]。海洋放射性污染的监测与防护
放射性监测仪器在我国的研制属于落后水平[15]。海洋放射性监测即是海洋中主要污染物放射性核素的监测，主要围绕采样—制样—测量—数据分析等过程进行调查。通过测量海洋中各种介质中放射性核素浓度判断分析污染程度。其中用到的仪器多为分析仪器，包括放射性技术设备、质谱仪、光学仪器等[16]。
随着海洋技术的发展，样品的采集技术有了很大提升，包括机器人系统、海洋自动车等。但是由于放射性监测的经常性与周期性，这些方法无法使用在常规的海洋监测中的到应用。目前主要采用的检测方法为放射性计数方法[17]，但由于海洋环境放射性水平低，反射性计数法的采样制样时常、费用及过程冗杂，从而成为制约海洋放射性监测技术的因素[18]。
面对当前形势，各国均加大力度对放射性监测与防护的研究，分别通过海洋辐射探测器、建立海洋放射性预警系统、海洋放射性监测体系及海洋放射性核素快速富集技术研究等[19]，加强对放射性污染的监测。由于我国在海洋研究方面起步较晚，因而放射性领域研究工作和水平与国际先进国家有明显差距，在应对放射性污染方面，如何更快速反应、现场监测底本底和高灵敏度及预警系统立体网络需要进一步研究。结束语
综上所述，我们可以了解到，当前海洋环境问题尤为突出，海洋放射性污染问题给海洋、给人类带来的危害是巨大。面对海洋放射性污染的防护及治理，我们的研究水平仍旧无法从根本上去解决它。因此对海洋放射性污染的调查研究仍待我们去探索，而如何更好的开发海 洋，保护海洋，也是我们需要研究的重点。
参考文献：
微藻,净化海洋环境的明星 篇6
与陆地上的树木、作物、杂草类似，此类生物具有叶绿素，能够进行光合作用，将二氧化碳和海水中的氮、磷等营养成分合成为自身所需的有机物，同时释放氧气到大气中。它们大多是单细胞生物，故人们称其为单细胞藻类(unicellular algae)；因藻体微小(一般只有千分之几毫米)，人们又称其为微藻(Microalgae)。在分类学上，研究人员常把具有中央体的某些蓝藻类植物(例如螺旋藻等)也归为微藻。
目前，在中国海记录到的海洋微藻约有1800多种。由于不同种类的微藻所含的色素成分(叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素等)及比例各不相同，因而呈现出斑斓的色彩：绿藻因叶绿素a、叶绿素b含量丰富而呈草绿色；蓝藻因含较多的叶绿素“藻蓝蛋白呈现蓝绿色；红藻主要含有藻红蛋白而呈现红色或玫瑰红色；硅藻和金藻则因含有较多的叶黄素而呈现出黄色、褐色、金褐色或黄褐色。
小微藻大用途
20世纪50年代以来的研究证明，微藻是海洋中的主要初级生产者，是海洋食物链的基础，驱动着整个海洋生态系统的能量流和物质流，直接和间接地养育着几亿吨的海洋动物，因此在海洋生态系统的物质循环中起着十分重要的作用。海洋微藻一旦受到破坏，将危及其他海洋生物及整个海洋生态系统。
微藻对人类社会的生产、生活也有着十分重要的作用。目前，海洋微藻的开发利用主要集中于以下几个方面，有些用途已达到工业化生产水平，比如：作为人类的营养食品和健康食品；作为可再生生物能源，可通过热解获得生物质燃油，或通过光合作用及其特有的产氢酶系将水分解为氢气和氧气；提取色素、药物及甘油等化学产品；作为水产动物的饵料和禽畜饲料的添加剂。
然而，微藻的用途远不止这些，消除入海污染物、清洁海洋环境便是它们近年来颇受关注的一种新用途。净化海水养殖业废水
在当今集约化海水养殖业中，废水的排放是海水受到污染的一个重要原因。在鱼、虾、贝、蟹等的工厂化养殖和育苗过程中，由于饲料投喂过多，投放的干湿饲料只有约20％被养殖动物食用，过剩的饲料则在养殖水体中扩散累积，引起水体中氮、磷含量升高；同时，养殖动物的代谢作用也会造成水体中氨态氮和有机氮浓度升高。这样的废水一旦排入近岸海域，海水将因无机氮、磷的浓度增加而发生富营养化或产生赤潮，严重威胁到海洋生物的生长。因此，养殖业废水在排放前必须进行有效处理。小小的微藻就能对养殖业废水进行有效净化。
微藻生长期间，各种形式的无机氮和有机氮均可被其所利用，磷则主要以磷酸一氢根和磷酸二氢根的形式被它们吸收。当微藻被引入养殖业废水中时，藻细胞通过光合作用向水中供氧，增加水中的溶解氧，使好氧菌能够不断分解有机质，进而产生二氧化碳，作为藻细胞光合作用的碳源。因此，在净化水质的过程中，人们常将微藻与细菌联合使用，也即我们通常所说的“藻菌共生”。同时，微藻吸收利用氮、磷等营养盐合成复杂的有机质。这就是微藻净化养殖业废水的机理。
微藻光能利用效率高、生长繁殖迅速、产量高等特点，决定了其对营养物质的吸收和累积过程迅速；养殖业废水中的污染物浓度比工业废水和生活污水低得多，所以只要给微藻提供适宜的生长条件(光照、温度、pH值等)，即可迅速改善废水的水质。
中国海洋大学的研究人员将一种绿藻——亚心形扁藻
(Platymonas subcordiformis)引入光一膜组合式生物反应器中，用于去除南美白对虾养殖废水中的氮磷营养盐。通过超滤膜组件良好的分离截留性能，使反应器中保持高密度的微藻细胞(藻密度达到2.51×107个细胞／毫升)。连续运行结果表明，废水中无机氮和无机磷的去除率分别达到83％和95.8％；净化后的水中，无机氮和无机磷浓度均达到《海水水质标准》(GB3097-1997)的二类标准要求，可以循环用于海水养殖，大大减轻了近岸海水的氮、磷污染负荷。
中国科学院大连化学物理研究所发明的专利——“海绵一微藻”集成系统则是首先在工厂化养殖废水中接种微藻，吸收转化海水中无机氮和无机磷为微藻生物量；接种一定时间后，将海绵放到微藻生物量增加的废水池中，滤食微藻。通过微藻和海绵生物的联合作用，污染水体得到净化，过量无机氮、磷营养盐排入海水后引发的富营养化问题也大大减轻。
分解海洋中的有机毒物
有机锡化合物特别是三丁基锡(TBT)涂料是一类典型的内分泌干扰物，也是对人体健康危害最大的化合物之一。三丁基锡涂料曾在20世纪后半叶被广泛用于防止海洋附着生物(藤壶等软体动物)对船体、海洋建筑及钻井平台等的污损。三丁基锡的大量使用，使得沿海各国遇到严重的海洋生物污染问题。这是因为三丁基锡难以被光降解、化学降解和热分解，在自然环境中的残留期长，而且容易在贝类、鱼类等海产品中蓄积。1977-1983年，有机锡污染曾使得法国牡蛎养殖业几乎陷于瘫痪。日本于20世纪80年代进行的全国沿海水产品取样调查发现，有一半以上的样品三丁基锡残留量超过基准值。
如今，虽然大多数国家已明令禁止有机锡涂料的生产和使用，但是，海水和底泥中的有机锡含量仍无明显下降，经由食物链进入人体并产生毒害的威胁依然存在。
科学家普遍认为，当三丁基锡转化为二丁基锡(DBT)或一丁基锡(MBT)后，其毒性将太大降低，然而这种脱丁基反应只有在微藻等微生物的细胞色素氧化酶的催化下才能快速完成。
国内外的研究证实，绿藻门的镰形纤维藻(AilkistDodesmLl8falcatus)、硅藻门的中肋骨条藻(skeletonema costatl)都能将三丁基锡降解为二丁基锡，绿藻门的小球藻(Chlorellavulgaris)则能使三丁基锡分步脱丁基化为二丁基锡和一丁基锡。根据香港科技大学和香港城市大学的研究，将小球藻接种于含100微克／升三丁基锡的培养体系中，14天后，分别有27％和41％的三丁基锡转化为二丁基锡和一丁基锡；采用海藻酸盐制备的固定化小球藻则可在24天内将60％的三丁基锡转化为二丁
基锡和一丁基锡。
吸附重金属废水
随着现代工业的快速发展，大量含有重金属的工业废水以各种途径进入海洋。当溶解性重金属被海洋生物吸收进入食物链后，将对海洋中的高营养级生物甚至人类的健康构成威胁。因此，对这些工业废水进行有效处理，从源头削减重金属的入海量，对于维持良好的海洋环境和人类社会的和谐发展十分必要。
同常规的重金属废水处理方法(化学沉淀、溶剂萃取、离子交换、电化学处理等理化技术)相比，利用海洋微藻作为吸附材料去除重金属具有非常明显的优点：原料价廉易得；不产生二次污染；吸附容量大，重金属去除率高；适于处理低浓度(100毫克／升以下)的重金属废水；被吸附金属的洗脱简便，利于吸附剂再生和金属回收。近年来，利用微藻富集重金属已被认为是一项非常有前途的废水生物净化技术。
有趣的是，虽然活藻体和死藻体都能吸附废水中的重金属离子，但是，利用死藻体吸附重金属离子比活藻更为简便、经济和高效。这主要是因为，利用活藻体吸附处理重金属废水时，需要供给它们一定的养分，这些营养成分有可能导致水中的有机污染物含量增加；而且废水中的有毒元素能够抑制藻细胞生长，使得处理周期延长；另外，活藻体将部分重金属吸入细胞后，增大了重金属回收的难度。
死藻体则不同于活藻体，其吸附重金属的机理是：藻细胞壁上的多糖、蛋白质、脂类等生物大分子具有羟基、氨基、巯基、磷酸基、咪唑基等带负电荷的官能团，可通过络合作用或静电引力结合重金属阳离子，降低水中溶解态重金属离子的浓度。
由于死藻体不存在活藻体的上述缺陷，而且其细胞壁的破坏使得细胞内更多的官能团暴露出来，与金属离子接触的面积也加大，吸附能力明显增加。例如，螺旋藻干粉(死藻体)比新鲜藻(活藻体)能富集更多的三价铬；叉鞭金藻干粉对铜离子的去除率高于新鲜的藻液。
目前的研究发现，微藻能有效去除多种重金属离子，且具有相当高的富集效率，对锌、汞、镉、铜、铅等金属离子的富集倍数可达数千倍，适于作为工业重金属废水的高效“清洁剂”。死藻体吸附达到饱和后，可利用少量乙二胺四乙酸(EDTA)溶液或盐酸溶液，使其中的重金属在数小时内快速解吸并进行回收再利用。广阔的应用前景
海洋中的微藻种类数以万计，它们的个体虽然只是一个简单的细胞，却对有毒物质具有强大的吸收、吸附和降解作用，并以此净化受到污染的近岸海域环境，保证海洋生态系统的平衡与稳定。随着现代生物技术的发展和新的环境问题不断出现，可以预见，在未来的海洋环境保护中，小小的微藻将展示出更多更具魅力的用途。
[责任编辑]
海洋水环境监测 篇7
核辐射事 故的突发 性和扩散 性严重威 胁到了国 家政治 、经济和社 会安全[1]。 2011年3月11日 , 发生于日 本东北地 区宫城县 北部的9级地震引 发海啸 ,地震和海 啸造成了 福岛核电 站的重大 核泄漏事 故 ,导致大量 放射性物质被释放到了周边环境中, 致使日本损失巨大[2],事故也引 起了我国 政府和人 民的高度 关注 。
随着卫星 通信技术 的发展 , 越来越多 的海洋监 测仪器使 用卫星通 信技术来 传输测量 数据 ,目前正在 运营的卫 星通信系 统有Argos系统 、 北斗卫星 导航系统 和铱星系 统等 。
为研究福 岛核事故 对西太平 洋海洋环 境的影响 , 利用漂流 浮标开展 了海洋环 境 γ 剂量率的 监测和研 究 ,但由于该 搭载平台 原使用北 斗卫星通 信系统 ,监测区域 受到北斗 卫星通信 范围的限 制 ,导致该系 统在西太 平洋海域 不能覆盖 。 另外 ,因为海洋 环境在线 监测浮标 采用电池 供电 ,而北斗卫 星通信模 块发射电 流较大 (约3 A), 所以功耗 较高 。 如改为Argos卫星通信 系统 , 其监测数 据的实时 性又受到 限制 ,需在卫星 过顶后才 能接收监 测数据 ,且需应用 三代以后 的产品 ,才能构成 双向链路[3]。
由分布在6个极地圆 轨道面的 距地球表 面约780 km的66颗低轨卫 星组成的 铱星系统[4], 星际链路 技术是其 最大的特 点 ,它在理论 上确保了 铱星系统 能由一个 关口站完 成卫星通 信接续的 整个过程 。 可全球范 围内进行 通信是其 最大的优 势 ,对于现有 通信方式 达不到的 地方非常 适用[5],而且通信 费用不高 , 单次传输 数据量大 , 功耗较低 ,特别适用 于本浮标 布放的西 太平洋海 域 。
因此 ,本文提出 设计基于 铱星通信 的海洋环 境在线监 测浮标 ,以满足海 洋环境在 线监测对 范围和数 据实时性 的要求 。
1海洋环境在线监测浮标总体结构
海洋环境 在线监测 浮标投放 后 , 即自动展 开进入工 作状态开 始在线监 测 ,测量海洋 辐射总剂 量和其他 海洋环境 参数 ( 温度 、 盐度 、 深度等 ), 并监控浮 标的工作 状态 ,测量数据 通过铱星 通信发送 至用户应 用监控中 心 。
该浮标的 总体构成 如图1所示 。 主要由监 控子系统 、 铱星通信 子系统和 用户应用 监控中心 三部分构 成 , 其中监控 子系统的 测量控制 由传感器 、GPS模块 、 信息采集 、信息处理 、供电电源 和铱星突 发短数据(Short Burst Data , SBD ) 终端模块9602等部分组 成 。 GPS模块安装 在浮标内 部 , 以获得海 洋环境在 线监测浮 标的实时 位置 。 传感器采 用HD—2005型便携式 χ -γ 剂量率仪 和海水温 盐深测量 仪等 ,安装于浮 标内部水 下位置 。 信息采集 单元实时 采集的浮 标位置 、海洋环境 在线监测 数据和浮 标状态等 信息 , 通过UART传输至信 息处理单 元 , 对接收到 的信息进 行分析 、处理和存 储 。
然后通过 铱星SBD终端模块9602以Email的形式发 送至邮箱 , 用户应用 监控中心 收取Email获取在线 监测数据 和GPS定位信息 等 , 监控浮标 工作状态 , 并通过Email反向发送 控制命令 , 设置浮标 系统时间 , 控制浮标 的工作时 间间隔等 。
2监控子系统设计
2.1硬件模块设计
2.1.1供电电源模块
由于海洋 环境在线 监测浮标 属于机动 应急性监 测系统 , 投放前处 于非工作 状态 , 而且在工 作时也处 于间歇工 作方式 。 为了防止 电池在处 于长期不 工作状态 时开机出 现电压滞 后现象 , 影响系统 的正常工 作 , 而且考虑 电池的安 全性 ,系统的供 电电池采 用具有大 电流输出 能力强 、 容量大 、 体积小 、 安全性高 等特点的 锂锰电池 , 通过计算可 以验证 , 电池组能 满足浮标 工作要求 , 确保浮标 工作正常 。
2.1.2主控制器
浮标的主 控制器采 用Silicon Laboratories公司推出 的C8051F020。 芯片采用Silabs公司的CIP-51内核 , 兼容标准 的MCS-51指令系统 , 是能独立 工作的片 上系统 。 片内具有22个中断源 、7个复位源 、1个独立运 行的时钟 发生器 、5个通用的16位定时器 和2个全双工UART串行接口 等丰富资 源 , 能很好地 实现传感 器数据的 获取 、分析及处 理并完成 铱星通信 任务 。 主控制器 与铱星SBD终端模块9602通过UART0连接 。
2.1.3GPS模块
浮标的GPS模块采用 达伽马GPS模块SR-87,该模块使 用高灵敏 度且低功 耗的SIRF III芯片组 , 冷启动时 间短 ,可同时追 踪多达20颗卫星 ,定位精度 要优于利 用铱星SBD终端模块9602测得的结 果 , 且导航更 新速率快 , 非常适用 于浮标的 定位服务 和铱星通 信任务 。 GPS模块与主 控制器通 过串口连 接 。
2.1.4海洋辐射剂量传感器模块
浮标的海 洋辐射剂 量传感器 模块采用HD—2005型便携式 χ-γ 剂量率仪 , 由探测器 和控制系 统两部分 组成 。 探测器包 括闪烁体 、I-F变换器和 光电倍增 管 ;控制系统 由电源模 块 、串口通信 模块和单 片机数据 采集处理 模块等组 成 。 具有探测 器灵敏度 高 ,能量响应 及角响应 好 ,功耗低 ,体积小 , 重量轻 , 锂 、 干电池两 用 , 能直接给 出测量结 果 ,测量精度 高等特点 。 海洋辐射 剂量传感 器模块与 主控制器 通过串口 连接 。
2.1.5铱星通信模块
浮标的铱 星通信模 块采用由 铱星公司 推出的铱 星SBD终端模块9602 , 是一款定 牌生产合 作产品 ( Origin Entrusted Manufacture , OEM ) , 仅能应用 于铱星SBD业务 , 体积小 , 其长度 、 宽度和厚 度分别是41 mm、45 mm和13 mm , 重量轻 ( 仅为3 g ) 。 采用数据 包的形式 进行双向 实时短数 据传输的SBD业务 , 是铱星公 司利用铱 星全球网 络覆盖等 优势提供 的突发短 数据传输 服务 ,通信成本 和费用适 中 ,主要用于 区域自动 化和远程 数据跟踪 的应用开 发[6]。 针对于本 浮标特殊 的投放海 域 , 利用铱星SBD实现数据 传输是较 优的选择 。
铱星SBD终端模块9602的SBD业务通过RS-232C接口实现 ,波特率默 认为19 200 bit/s。 该模块每 次最多接 收270 B数据或发 送340 B数据 ,且无须安 装SIM卡 , 当有数据 接收时会 发出振铃 。 该模块平 均待机电 流为45 m A , 铱星SBD数据发送 和接收时 的平均电 流分别为195 m A和45 m A[7]。 用户应用 监控中心 利用铱星SBD终端模块9602,通过铱星 通信网络 完成数据 发送与接 收 。
2.2软件设计
监控子系 统的工作 时序如图2所示 。
( 1 ) 工作时 , 主控制板 每1小时工作1次 , 每次工作5 min ( 整点前3 min , 整点后2 min ) 。
( 2 ) GPS接收器受 调度控制 , 每次加电 后工作2 min ( 整点前后 各1 min ) 。
( 3 ) 海洋辐射 剂量传感 器受调度 控制 , 每次加电 后工作5 min(整点前3 min,整点后2 min)。
( 4 ) 铱星通信 受调度控 制 , 每次加电 后工作1 min ( 整点后1 min)。
3铱星通信子系统设计
3.1硬件接口设计
由于RS-232C标准的逻 辑电平与TTL数字电路 逻辑电平 不兼容 , 铱星SBD终端模块9602的通信接 口在采用RS-232C标准时 , 硬件电路 连接首先 要进行通 信接口电 平转换[8]。 为实现RS-232C电平转换 ,接口器件 采用Maxim公司的MAX3232E芯片 , 它是一款 低功耗 、 数据传输 速率最高 可达250 kb/s、 拥有2路发送器 和2路接收器 的电平转 换芯片 。 浮标铱星 通信子系 统的硬件 接口电路 如图3所示 。
3.2铱星SBD通信的软件设计
铱星SBD通信的软 件设计核 心是对铱 星SBD终端模块9602驱动程序 的研发 ,如图4所示 ,以铱星SBD数据传输 主程序流 程为例 , 说明铱星SBD通信的软 件实现 。 该浮标中 铱星SBD通信进行 单次数据 传输是按 照图4所示命令 步骤完成 的 。
4用户应用监控中心功能说明
在线监测 数据通过Email的方式 , 在用户应 用监控中 心与地面 铱星SBD关口站数 据服务系 统之间进 行数据传 输 。 铱星SBD关口站数 据服务系 统接收SBD数据以后 , 根据该SBD数据中的 国际移动 设备身份 证号 ( International Mobile Equipment Identity , IMEI ) , 利用铱星 通信网络 ,以Email附件的形 式发送相 关数据至 该IMEI号绑定的 电子邮箱[9]。 用户应用 监控中心 通过该IMEI号绑定的 电子邮箱 , 利用铱星 通信网络 , 以Email附件的形 式发送命 令内容至 铱星公司 用于接收 铱星控制 命令的邮 箱 :data@sbd.iridium.com 。 如果整个 操作过程 无异常 ,会收到来 自sbdservice@sbd.iridium.com的回复Email, 说明Email发送成功 , 铱星SBD关口站数 据服务系 统发送命 令至铱星SBD终端模块9602, 该模块会 发出振铃 , 向主控制 器提示有 命令到达 。 利用铱星SBD终端模块9602进行无线 数据的发 送与接收 , 实现了用 户应用监 控中心与 浮标之间 的数据双 向传输 。
5海上模拟试验结果
基于铱星 通信的海 洋环境在 线监测浮 标搭载调 查船 , 于2014年10月15日12点 ~2014年10月19日12点在南海 进行了海 上模拟试 验 。 试验海况 为东北风5级 ,浪高2.5 m。 用户应收 数据96条 ,实收96条 。 随机选取Email附件中部 分远海走 航实验数 据 ,如表1所示 。
6结论
海洋水环境监测 篇8
我国拥有漫长的海岸线, 海洋资源极为丰富。科学、合理地开发海洋资源, 是我国发展经济, 建设有中国特色的社会主义伟大事业的重要任务内容。特别是改革开放以来, 我国以建设海洋强国为目标, 积极推动海洋资源开发建设, 取得了极为显著的效果, 在搞活沿海地区经济方面发挥出巨大的积极作用。开发海洋资源, 发展海洋经济, 前提是要精准掌握海洋环境动态变化情况及相关内在规律。这正是海洋环境监测工作的重要职责。我国海洋监测工作起步于建国初期, 与共和国同步成长, 经过半个多世纪的发展, 日臻成熟, 已经成为我国环境监测体系中的重要组成部分。
1 当前我国海洋环境监测工作中存在的主要问题
五十多年来, 我国海洋环境监测工作实现了长足的进步, 在国家经济建设、环境资源开发与保护和抵御自然灾害方面取得的显著成效。但在实际工作中, 在体制机制、技术措施方面还存在许多问题, 限制了海洋环境监测工作质量的提高。具体存在如下几方面问题。
1.1 管理体制有待完善
海洋环境监测工作是一项跨领域的综合性学科, 具有很强的时效性、技术性和综合性。由于涉及范围广, 影响因素多, 运用资源巨大, 海洋环境监测工作的顺利开展, 离不开科学、完善、高效的管理体制和运行机制。当前我国海洋环境监测工作管理体制尚未完善, 在具体工作中还存在很多缺陷和不足。对高效顺畅开展海洋监测工作造成了一定程度的负面影响。建立健全管理体制, 是我国海洋监测事业面临的一项关键性工作, 对于海洋监测事业今后的健康发展具有着十分重要的深远影响。管理体制的建立, 需要坚实的制度保障。目前, 我国海洋环境监测工作在职能明确、人员考核、监测网络建设、海洋灾害及海洋污染事故损害评估方面亟待完善和规范。
1.2 监测人员业务素质有待加强
海洋环境监测是一项技术性要求极高的工作。海洋环境监测主要是对海水、水文、地质、大气等进行监测, 收集、整理并分析相关信息, 以供相关工作决策参考。具体工作中需要使用大量现代化高科技监测设备, 对于工作人员的业务水平要求较高。此外, 海洋监测工作费用较多, 工作容错率较低, 进一步提高了对业务人员的技能水平要求。当前我国海洋环境监测工作环境恶劣, 工作经费紧张, 不仅影响了监测设备及时更新换代, 更对培养技术人才, 打造稳定的监测人员队伍十分不利。许多监测工作人员没有经历过系统的专业培训, 业务水平不高, 对于监测手段、设备不熟悉, 影响了海洋环境监测工作的高效开展。
1.3 技术手段有待加强
海洋环境监测属于综合性应用学科, 各种监视、勘测工作都依赖于科学的技术方法和先进的监测设备才能得以顺利进行。几年来, 我国海洋环境监测技术研发工作取得了一定程度的进展, 例如容量总量控制区监测技术、病虫害检测技术、难降解有机物分析技术、生理与遗传学指标监测技术、赤潮毒素与贝毒监测技术等都达到了世界先进水平。但总体而言, 和不断提升的工作需求相比, 和发达国家相比, 我国海洋环境监测技术还存在很大差距。特别是我国海洋监测机构工作经费、研发经费缺乏, 严重滞缓了我国海洋监测技术的发展。许多技术尚处于开发阶段, 短期内不能正视投入使用, 发挥应有效用。
1.4 监测网络需要进一步拓展
随着我国经济发展水平的提高, 特别是海洋经济建设工作的深入推进, 海洋监测工作需求日益增加, 但海洋监测网络建设工作相对滞后, 整个海洋监测网络发展水平甚至呈现出逐年下降势头。这和海洋资源开发建设事业大局正相违背。目前, 我国沿海各大城市已经开始逐渐建立、完善海洋环境监测机构, 重组全海网成为一种必然趋势。
2 海洋环境监测工作的发展对策
2.1 坚持依法治国方针, 推动海洋环境监测制度体系建设
各级政府及相关管理部门要高度重视海洋环境监测工作的制度体系建设。国家海洋局、环境保护部等海洋管理职能部门要充分发挥管理部门的行政职能, 牢固树立依法治国理念, 从源头着手, 通过立法的方式, 完善海洋环境监测工作管理体制和运行机制, 通过法律的手段为海洋环境监测工作的顺畅开展夯实制度保障。要依法明确海洋环境监测工作的职能和地位, 切实落实国家关于海洋环境监测工作的各项方针、政策、办法、措施。依法规范海洋环境监测行为, 确保海洋环境监测工作和谐有序开展。要建立全国性的海洋环境监测管理体系, 将各地区海洋环境监测工作纳入国家的统一管理之下。管理部门要加大管理、监督、引导、协调力度, 各地区的海洋环境监测机构和管理单位要在国家海洋管理部门的调度和管理下积极配合, 协调运作, 形成工作合力, 以提高各地海洋环境监测工作效率, 避免重复工作、浪费资源或监测缺位情况的出现, 营造和谐的海洋环境监测秩序。在具体细节上, 要不断完善海洋环境监测工作执行细则和办法等相关配套制度, 比如海洋监测报告制度、海洋监测人员持证上岗制度、海洋环境监测有偿服务制度等, 以此不断完善, 形成科学完善、切实高效的海洋环境监测制度体系。
2.2 打造一支作风优良、技术过硬的海洋环境监测人才队伍
针对我国目前海洋环境监测人员业务素质水平不高, 队伍稳定性差的情况, 要下大力气抓好监测人才队伍建设。首先要对现有监测人员加大专业知识技能培训力度, 根据监测工作的具体需求, 系统开展相关学科的培训、教育工作。同时, 通过一系列具有吸引力的措施引进一些高素质的专业技术人才, 形成梯队建设, 推动我国海洋环境监测队伍的良性发展。要加强海洋环境监测队伍间横向的交流和学习, 利用各自技术优势实现互补, 从而提高我国海洋环境监测队伍的整体技术水平。
2.3 落实监测工作质量控制措施
通过科学的管理方法, 加强海洋环境监管工作质量管理。相关监测工作管理部门要充分认识到海洋环境监测工作的重要意义, 加强对海洋环境监测的重视程度, 采取有效措施, 不断强化监测工作管理力度, 提高监测工作质量。通过完善制度体系建设, 把质量控制的理念贯彻到各地海洋环境监测中去, 融入到监测工作的具体执行过程中去, 形成监测工作质量控制常态化管理, 实现持续提高监测工作质量的目的。
3 结束语
我国海洋环境监测工作任重道远。随着我国经济体制改革和产业结构调整的深入推进, 海洋资源开发与管理在国家建设体系中的重要性与日俱增。各级政府和管理部门应充分认识到我国海洋环境监测工作中存在的问题, 加大深层次原因的分析探究, 制定、实施针对性解决措施, 不断完善监测工作制度体系建设, 加大资源投入, 推动海洋环境监测技术的升级换代, 做好监测人员队伍建设, 从而推动我国海洋开发与利用工作的不断前进。
参考文献
[1]王宝峰, 时文博, 王秀芹, 等.浅谈我国海洋环境监测及改进措施[J].天津水产, 2013 (1) :19-22.
[2]辜汉华.沿海地区环境监测工作分析[J].资源节约与环保, 2013 (5) :151-152.
海洋水环境监测 篇9
1 海洋环境监测站业务能力现状
目前,国家海洋局在北海区建立了海区中心、中心站、基层海洋站三级局属海洋环境监测体系,监测机构包括:1个海区海洋环境监测中心,位于青岛;5个海洋环境监测中心站分别位于辽宁省大连市、河北省秦皇岛市、天津市、山东省烟台市和青岛市;23个基层海洋环境监测站(以下简称海洋站),分布在沿海地区。
北海区所辖23个海洋站分别隶属于5个中心站,各海洋站基础设施建设较完备,多数海洋站有工作人员5~9人,专业技术人员以水文、气象等专业为主,化学、生物、海洋环境等专业技术人员不足4%。各海洋站海洋水文气象观测仪器设备齐全,87%的海洋站拥有自己的观测场和验潮井,61%的海洋站有测波室,但是,海洋环境监测仪器基本为空白。除日照海洋站等个别海洋站外,多数海洋站仅开展所在海域的海洋水文、气象观测等工作任务,不具备其他项目的海洋环境监测能力。
2 基层海洋环境监测站存在的问题与业务需求
随着建设海洋强国战略的落实,以建设海洋生态文明为目标,海洋资源开发、海洋环境保护、海洋生态修复和海洋产业调整等给海洋环境监测提出了新的要求。在未来5年,近岸和近海海洋环境监测要满足海洋资源环境承载力监测预警、应对海洋生态灾害、陆海统筹污染区防治等的需求。对照现状,目前海洋环境监测系统以下几点不足尤为突出。
2.1 基层海洋站不具备海洋环境监测能力,监测体系不完善
以往基层海洋站的建设主要集中在海洋水文、气象要素的监测能力方面,缺乏基本的海洋环境监测仪器和设备。目前,北海区95%的基层海洋站不具备海洋环境监测能力,海洋环境监测体系存在着比较大的缺陷。面对日益加重的海洋资源环境监测需求和日益频发的海洋生态灾害,现有的海洋站只能开展部分监视工作,中心站能够承担部分监测工作,海区中心承担了大部分海洋监测工作,基层监测机构受能力限制无法发挥地域优势。因此,亟须填补基层海洋站监测能力的空白,完善增强海洋站海洋监测能力,使之能够承担海洋资源环境监测和应对海洋生态灾害。
2.2 海洋站布局不尽合理,沿岸存在较大的监测能力空白区
北海区沿岸海洋站布局存在空白区域,在河北省沧州市至山东省潍坊市之间,4个地级市的管辖海域数百千米岸段未建设局属海洋站,极大地影响了北海区海洋环境监测体系的覆盖能力,无法形成3h海洋环境监测圈。并且海洋站总体布局不尽合理,多靠近城镇,对部分重点河流、海洋环境敏感区缺乏监控能力。通过能力建设,能够形成3h海洋环境监测圈,必将大大提升海洋环境监测覆盖能力和监测数据的时效性。
2.3 基层海洋站缺少应急监测能力,影响北海区应急监测时效性
目前,北海区海洋环境突发事件应急监测业务由中心站和海区中心承担,应急监测队伍抵达现场的航渡时间较长等问题,成为影响应急监测时效性的重要制约因素。同时,由于中心站和海区中心的海洋环境监测业务工作繁重,近年北海区绿潮、赤潮、水母等海洋生态灾害和溢油事故发生频率居高不下,应急监测工作对日常业务工作的冲击较大。亟须完善基层海洋站的应急监测能力,发挥其区位优势,就近开展对突发环境事件的应急监测,以提高监测的时效性,实现3h内海洋监测技术平台达到海洋生态灾害现场并开展工作。
3 基层海洋环境监测站职能定位
3.1 外业样品采集职能定位
外业样品采集是海洋环境监测工作的重要组成部分,目前海洋环境监测机构一般是由本单位自己完成外业样品采集。外业样品采集人力资源占用量大、耗时长、易受海况和天气影响,是影响海洋环境监测工作效率的主要环节。基层海洋站承担海洋环境监测的外业样品采集任务,能发挥各海洋站的区位优势和人员优势,由海洋站承担就近沿岸浅海的监测站点采样工作,可大幅度减轻中心站、海区中心的现场监测采样工作压力,降低监测成本,提高监测效率。
由于海洋环境监测外业样品采集工作相对独立,采样操作有《海洋监测规范》(GB 17378—2007)和《海洋调查规范》(GB 12763—2007)可依据,工作流程和技术要求明确。监测单位采用外包的形式完成海洋环境监测的样品采集工作也符合计量认证的要求。因此,基层海洋站承担其他单位的海洋环境样品采集工作在监测质量控制方面也是可行的。美国、加拿大等国有志愿者采集养殖区水样,邮寄至检测单位分析的环境监测方式。
根据目前的海洋环境监测业务需求和海洋站人员、装备条件,添置采水器、采泥器、浮游生物调查网具等样品采集仪器,配备手持GPS、绞车、样品箱等采样配套器材,形成海水、沉积物、浮游生物和底栖生物等生态监测样品采集能力,可开展海洋环境趋势性监测、海洋功能区环境监测、海洋环境监管监测等业务的样品采集工作。
3.2 内业样品分析及现场监测职能定位
部分海水监测指标的样品不易保存,需要进行现场分析。针对此类样品,可采用现场监测仪器和室内分析相结合的工作方式。目前多参数水质分析仪等现场监测设备在pH、溶解氧、叶绿素a、浊度等指标的监测方面技术较成熟,设备性能稳定,易于使用和保养,且仪器购置费用较低。配备多参数水质分析仪,海洋站可完成pH、溶解氧、叶绿素a、浊度、盐度等水质要素的现场监测。
海水硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、磷酸盐、硅酸盐等营养盐监测指标,《海洋监测规范》要求其样品保存时间不大于24h,而目前在线监测技术不能满足规范质量要求,需要进行现场样品分析。如果由于中心站或海区中心不在一地,则采样工作完成后当天需要样品运输和交接耗时较长。
配备常规水质项目采样、预处理设备、分析仪器和多参数水质分析仪等现场监测设备,形成常规水质监测能力,满足水文气象、海水水质常规监测、资源与环境承载力监测的基本需求。近期需要具备的监测项目有海水pH、溶解氧、化学需氧量、叶绿素a、盐度、水色和透明度等。
3.3 应急监视监测职能定位
近年来,北海区赤潮、绿潮及溢油灾害等突发环境事件频发,应急监测工作繁重。以2013年为例,北海区发生赤潮14次;绿潮灾害影响到山东日照、青岛、威海和烟台市沿海[3],影响海域岸线近1 000km;青岛东黄输油管线发生爆燃事故,造成胶州湾溢油污染。每年北海区海洋环境监测机构承担的应急监测都在100航次以上。大量的应急监测任务给日常监测,业务工作量已近饱和的海区中心和中心站造成较大的压力,有时不得不推迟日常监测,以完成应急监测任务。有些环境事件发生海域距海区中心或中心站较远,监测队伍抵达现场路途远,航渡时间长,降低应急反应效率。当前的海洋环境保护形势亟须基层海洋站承担起海洋环境应急监测职能。
目前影响基层海洋站开展环境应急监测任务的主要限制因素有两方面:一是缺乏应急监视监测的技术设备,二是缺乏从事海洋环境监测方面的专业技术人员。根据海洋站现有技术条件,通过配备采水器、赤潮生物采样网具和油指纹样品采集器材、样品瓶及GPS等相关配套设备,即能满足赤潮、绿潮应急观测和样品采集能力的需要。专业人员可通过短期培训和中心站技术指导等方式,解决应急监测技术人员缺乏的问题。海洋站应急监视监测能力的建设目标应是具备就近应对1个环境突发事件的现场应急监视任务,具备独立开展溢油、绿潮、赤潮等环境突发事件的现场监视监测的能力,为形成北海区3h应急监测圈,提升海区环境监测覆盖能力奠定基础。
3.4 基层监测机构辅助监测业务职能定位
建设通用实验室,为中心站、海区中心提供通用实验分析平台,提高北海区海洋环境监测体系的整体业务能力。发挥基于海洋站现有基础设施优势,开展海洋环境监测实验室改造,打造专业化通用实验室。每个海洋站完成通用实验室改造面积不小于150m2,以满足海洋站开展监测工作的需求,并为海区中心、中心站就近开展常规项目现场样品分析提供实验条件,将海洋站实验室打造成北海区海洋环境监测现场分析的通用实验室。
建设远程生物鉴定信息采集终端,配备光学显微镜和显微照相系统等相关技术器材,具备海洋生物样品鉴定信息采集录入及远程传输能力。发挥中心站、海区中心的技术优势和基层海洋站区位优势,解决目前海洋环境突发事件应急监测中生物种类鉴定的技术困难,提高北海区监测体系生物样品的鉴定能力。
4 小结
依托海区中心、中心站的海洋环境监测能力,发挥海洋站区位优势,避免重复建设,优化北海区海洋环境监测机构总体布局,监测机构资源形成互补,迅速提高全海区环境监测能力。目前基层海洋站业务能力建设重点是提升应急监视监测能力、常规水质项目监测能力、海洋生态样品采集能力和远程海洋生物鉴定信息采集能力,同时完成实验室改造,将海洋站实验室打造成北海区海洋环境监测现场分析的通用实验室,夯实基层海洋环境监测站业务基础,完善北海区局属海洋生态环境三级监测体系。
参考文献
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[2]赵宁.海洋环境观测要提高数据资源共享程度[N].中国海洋报,2014-05-29(1).
[3]朱余,陈曦.关于省级环境监测站职能定位问题的思考[J].环境科学与技术,2003,26(增刊):37-38.
海洋水环境监测 篇10
海洋生态环境监测是实现海洋强国战略的基础工作,质量管理是海洋生态环境监测的生命线。环境监测的数据和信息是否具有代表性、准确性、精密性、可比性和完整性,将直接关系到环境监测为环境管理服务的质量、环境执法的公正性以及环境决策的科学性[1]。
近年来,随着海洋生态环境监测技术水平的不断发展和海洋生态环境保护管理需求的日益提高,监测领域和范围在不断扩大,监测因子日渐增加,监测任务日趋繁重,监测质量要求不断提高。在新的历史条件下,全面加强海洋生态环境监测质量管理工作是海洋生态环境监测走向科学化、制度化、定量化和标准化的必然要求[2]。
本研究在阐述我国海洋生态环境监测质量管理发展现状的基础上,结合东海区海洋生态环境监测质量管理中存在的问题,从机制建设、体制建设、过程控制等方面对全面加强我国海洋生态环境监测质量管理提出了新的对策和建议。
2 海洋生态环境监测质量管理的发展现状
环境监测这个概念早在20世纪60年代初就被美国通用电气公司菲根堡姆博士提出,环境监测是在20世纪70年代末传入我国并逐渐得以开展的,此时的质量管理主要是针对样品的最终分析数据进行统计学分析,以及对实验室内分析过程采取一定的质量控制手段进行干预等[3]。随着社会的发展和科学技术的进步,环境监测的发展也发生了深刻而显著的变化,监测质量与管理不断提高,并逐渐得到完善。
80年代初,中国环境监测总站开始在全国范围内普及质量控制和质量保证的基本知识,继而逐步建立相关技术规范和监测方法体系,开展监测技术研究以及环境标准样品与质控样品的研发等,逐步形成了以技术培训、监督检查和质控考核为主线的、具有中国特色的环境监测质量管理模式[4]。
90年代初,国家海洋局组织制定了《海洋环境监测质量保证管理制度》《海洋环境监测报告制度》《海洋环境监测数据、资料、信息管理制度》《海洋环境监测资格证认证制度》《海洋环境监测数据审核评价制度》《海洋环境调查监测管理规定》《海洋环境监测中心(站)考核制度》等一系列海洋环境监测质量管理的规章制度,各级监测站还先后出台了持证上岗考核实施细则等规章制度和样品采集、样品保管交接、仪器设备管理和使用、数据审核等管理制度,极大地推动了质量管理工作的制度化建设,将海洋生态环境质量管理工作引向制度化的发展方向,初步形成了海洋环境监测管理法规、制度体系[5]。
1992年,国家海洋局成立了“海洋环境监测质量保证管理小组”,各分局也先后成立了本单位的质量管理小组,标志着我国的海洋环境监测质量保证与控制体系已经初步形成[6]。
近年来,国家海洋局东海分局加大了东海区质量控制管理工作力度,委托国家海洋局东海标准计量中心开展第三方独立质量监督工作,通过加强质量制度建设、严格外控样考核、规范实验室管理、开展全过程监督检查等方式,使东海区海洋环境监测机构整体质量管理水平逐年提高,省级监测机构和中心站内部质量控制工作逐步走向正规化、专业化。但是,质量管理工作仍存在一系列问题,主要表现在:一是质量意识仍然薄弱;二是缺少必要的质量管理机制体制;三是质量监督缺乏系统性和长期性;四是缺乏质量档案和质量通报。
3 海洋生态环境监测质量管理的对策研究
3.1 强化质量意识
3.1.1 加强宣传教育,强化质量意识
质量意识是对质量和质量工作的认识和理解,对质量管理工作起着非常重要的影响和制约作用,各级领导对海洋生态环境监测工作质量管理的重视程度,对整个监测机构质量意识的形成与加强起着至关重要的作用。因此,质量宣传教育应从领导抓起,使各级领导都充分认识到加强质量管理对于海洋环境生态环境监测的重要性,并自上而下推动本单位质量管理工作的开展。
监测人员的质量意识宣传教育可通过入职教育、上岗培训、资质认证等形式开展。各级海洋管理部门和海洋生态环境监测机构应把海洋生态环境监测质量的重要性、必要性作为新进人员入职培训的重要内容之一,进行初期质量意识教育;从事海洋生态环境监测业务工作的人员通过考试取得上岗证,考试内容应包含海洋监测质量控制相关试题,进行强化教育;同时通过实验室计量认证考核进一步强化质量意识教育。
3.1.2 完善质量管理体系,责任落实到人
监测质量管理应贯穿于海洋环境监测业务工作全过程,实验室通过完善质量管理体系,分级管理,使全过程中每一个环节的质量都有相应的质量控制责任人。
3.2 建立健全海洋生态环境监测质量管理体制机制
3.2.1 落实质量管理分级责任制
海洋生态环境监测质量管理体系实行分级责任制,设置四级管理体系,分别由海区级、省级、市级、县级管理层级组成。
海区级成立海区监测质量管理领导小组,全面负责海区海洋监测质量管理工作。领导小组下设办公室,作为海区质量监督管理的职能部门,具体负责海区监测质量监督管理工作的制定和实施,其他层级指定部门或人员配合海区完成相关质量管理工作。
3.2.2 健全质量管理工作机制
海区各级监测机构应不断完善本机构质量管理体系并有效运行,建立与监测任务相适应的质量管理运行机制和工作机制,包括:人员及经费保障机制、质量体系运行机制和质量管理评价机制。
3.2.3 实施持证上岗制度
承担海洋生态环境监测任务的监测人员应持证上岗,未取得证书者,只能在持证人员指导下开展工作,监测质量由持证人员负责。
3.2.4 优化监测机构质量管理模式
海区质量管理部门负责建立海区监测机构质量档案和海区质量监督管理的宣传和培训工作,举办实验室资质认定内审员培训等质量管理培训,监督各级海洋监测机构开展职业道德教育和岗前技术培训。各级监测机构应设立专门的质量管理部门或质量管理人员,任命与监测任务数量匹配的质量监督员,并对质量管理人员进行履职考核,建立监测人员个人质量档案。
3.3 强化监测业务全过程质量控制
3.3.1 质量保证工作方案与监测方案同时设计和实施
各监测机构按海洋生态环境监测任务制订监测方案和质量保证方案,明确质量管理的目标、任务、分工、职责和进度安排等,确定各项监测任务全过程质量保证措施和质量控制指标。
3.3.2 加强数据源头质量控制
针对海洋生态环境监测外业采样环节,开展现场监督和检查,确保现场取样操作规范,杜绝样品沾污,从数据源头上加强质量控制。
3.3.3 强化实验室质量管理
各监测机构应在计量认证授权范围内开展监测工作,具备开展海洋生态环境监测业务所需的人员、仪器设备和实验环境等条件;按照规定的检测方法进行实验室样品分析,实验室应采取空白样品、加标回收、平行样、内控样和实验室内部比对、留样复测等方式进行内部质量控制。同时应逐步建立实验室信息管理系统,实现样品管理、分析测试、数据传输、数据处理等环节和质量控制手段的信息化管理,逐步实现实验室信息管理系统与监测数据编报系统有效对接。
3.3.4 规范数据审核与资料汇交
海区质量管理部门协调海区计量、监测和信息三大业务中心,按照各自业务职能,分别开展规范数据审核与资料汇交相关工作。
海区标准计量中心负责对监测数据质控报表进行审核,确保质控手段、监测方法等质控措施满足《海洋监测规范》的要求。海区监测中心负责对监测数据资料的规范性和完整性进行审核。海区信息中心对数据报表的格式进行审核。
3.4 加强海洋生态环境监测质量监督和通报
3.4.1 加大全过程监督检查力度
海区质量管理部门每年编制海区生态监测质量监督检查实施方案,组织海区质控专家每年抽取一定比例的海区海洋生态环境监测机构开展监督检查,2~4年内实现对海区海洋生态环境监测机构监督检查的全覆盖,检查内容涉及实验室人员、仪器设备、样品、方法、环境和检测等全部环节和全部要素。
3.4.2 深入开展外控样考核测试活动
通过差异化外控样考核,客观、科学地评价实验室监测分析能力,帮助存在问题的技术机构进行原因分析,并督促改进,提高实验室综合检测能力。
3.4.3 建立质量通报制度
建立并推行质量通报制度,对海区海洋监测质量管理工作进行通报,针对质量监督检查中发现的问题,提出整改要求及对策建议,对各级监测机构质量改进情况进行跟踪。
3.4.4 建立监测质量考核与责任追究制度
海区质量管理部门组织协调各单位建立质量考核指标体系和管理制度,建立责任追究制度。各监测机构制定单位内部考核指标体系、考核管理制度和责任追究制度。
4 结论
海洋生态环境监测质量管理是一项任重而道远的工作,只有进一步建立健全海洋生态环境监测质量控制体制机制,加强海区海洋生态环境监测质量控制力度,强化海区海洋生态环境监测工作的质量监督,加大实验室过程质量控制力度,提升实验室内部质量控制水平,提高外部质量控制成效,才能全面推进海区海洋生态环境监测的质量保证和质量控制工作,从而提升海洋生态环境监测机构整体质量管理水平,为实现海洋生态环境资源的可持续利用提供强有力的技术支撑。
参考文献
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[5]周文静.海洋环境监测法律规制研究[D].青岛:中国海洋大学,2009.
海洋水环境监测 篇11
海牛患上乳头瘤病毒
不久前，美国佛罗里达的兽医兼海洋动物病理学家马克·洛德为一头患溃疡病的海牛清理完疮口，将组织样本送到佛罗里达大学海洋动物研究所标本检测中心鉴定。化验结果让他和所有的同事都大吃一惊，是乳头瘤病毒。这是以往从未发生过的事，原本就已濒危的海牛，岂不更是亟亟可危了？
乳头瘤病毒可引发疣状物和良性瘤，具有传染性。在人身上这种病毒有１００多种类型。最可怕的是，妇女一旦感染这种病毒，可引发宫颈癌。全球每天因此感染癌症的妇女有上千例，是女性癌症中的第二大致命疾病。
早在７年前，马克就在奥兰多市“海洋世界”一头名叫“凯格”的海豚身上发现过这种病毒。马克使出浑身解数挽救“凯格”，遗憾的是，３个月后“凯格”的疮口转成了鳞状细胞癌，４个月后“凯格”出现了极度贫血现象，是癌症病毒转移到了骨髓。以后又陆续出现过乳头瘤病毒感染其他动物的报道，但是感染海牛却是人们从未想到的，因为海牛具有超一流的抗感染能力。“海牛有高度完善的免疫系统，强大的免疫力使它们不会死于普通病症，它们通常死于衰老或人为原因。”马克说，“就连那些被摩托艇锋利的螺旋桨几乎劈成两半的海牛，经过抢救都能活过来。”可是小小的乳头瘤却会轻易置海牛于死地，同时可能使人类保护海牛的几十年的努力顷刻间前功尽弃！
海牛是种什么样的动物
海牛既是海洋中的稀有动物，又是海兽中的最小家族，总共才有４个品种。它们以海藻为食，与陆地的牛非常相似，所以动物分类学家称它们为“海牛”。海牛体型庞大，行动迟缓，常年生活在浑浊的环境中。繁殖能力又很低，小海牛的哺乳期２～３年，每年有３０％的海牛死于人为的意外事故，而小海牛的成活率还要低于这个数字。所以海牛成为濒危动物是很自然的事。
一头大海牛足有１４００公斤重，每天要吃掉近１００公斤的海藻。坚硬沉重的骨骼不仅用来支撑庞大的身躯，还能在潜水时克服肥厚脂肪的自然浮力，起到下潜的作用。海牛的性情温和乖巧，很愿意与人类亲近。研究人员在很短的时间内就教会了它们配合自己的研究，如它们会听话地抬起胸鳍让人采集血样，还会打滚和往标本杯中排泄等。
因与过往的渔船、快艇发生碰撞，每年都有数百头海牛死于非命。为了探明海牛的聚集地，以限定船只的最高时速，科学家在２０头野生海牛的尾巴上安装了一个套，从这个套上伸出一条硬挺的系锁托住在水面上的一个电子发报机。这个发报机会发送电子信号给人造卫星，这样科学家就会清楚地了解海牛在哪里待的时间最长。
经过深入研究，科学家逐渐掌握了海牛的其他秘密。它们不仅不具备像鲸鱼、海豚那样的回声定位系统，视力也很微弱，基本上就是瞎子。不能听又不能看，那海牛是靠什么寻找食物的呢？
原来，在海牛身上散布着３０００多根触毛，每根触毛的毛囊上都有２０～５０条神经纤维将外界的信息传达给大脑，而一般的哺乳动物的毛囊上只有５～１０条神经纤维。尤为神奇的是，海牛脸上的触毛比身体的其他部分多３０倍。嘴和鼻子多肉的宽大空间叫口区原面，此处散布着大约６００根粗壮的触毛。马克·洛德在研究中发现，每当寻找食物时，海牛就让这块口区原面紧绷发光，然后闭着眼摸索。马克说：“如果它们喜欢感觉到的东西，它们就会像婴儿那样试着嚼一嚼。味道如果不对，就吐出来。”生长在上下唇的较长较硬的触毛还能伸出去抓东西，就像嘴边长着几双小手一样。
有了这些触毛，海牛就不用看也不用听，毛囊周围的神经纤维会清楚地告诉它们水下压力波的运动，而这种压力波就是海牛的耳朵和眼睛。
稀疏而灵敏的触毛能够帮助海牛感觉水流和潮汐的变化，分辨靠近自己的动物、食物和礁石等活动的或固定的物体。具备这些简单的功能已经足够了，因为海洋中像它们这么大的食草动物，根本没有具有威胁的竞争者。
海牛的致病因竟是经济衰退
海牛命运最悲惨的时期是２０世纪初，肆意捕杀、频发的与船只的碰撞、钓线的缠绕及防洪闸门的挤压几乎让它们消失殆尽。后来美国等国家发起拯救海牛运动，制定了严格的相关法律法规，其中包括对故意伤害海牛的行为严加惩处、在海牛活动的水面限制所有船只的航行速度等，才使海牛的数量有了显著的增加。就在人们对海牛的命运稍稍松一口气时，突然传来海牛感染乳头瘤病毒的消息，让人们还未放下来的心一下子又悬了起来。
美国的海洋生物保护机构立刻聘请以马克·洛德为首的专家组着手调查海牛染病的原因。让很多人没有料到的是，造成海牛厄运的竟是美国的经济衰退。
原来，在海牛的体内早就存在乳头瘤病毒，它们与海牛共同生长进化恐怕已有成千上万年的时间了，在海牛保持正常体温的情况下，它们共生共存，互不干涉。后来，经济衰退导致一些发电厂和造纸厂关闭，而过冬的海牛恰好是依靠这两种工厂排放的热水来保持体温的。（也正是这种人为的温暖，改变了海牛过冬迁徙的习惯。）于是意外的寒冷导致海牛体质虚弱，病毒便乘势而发。海牛的最佳生存水温为２５℃，２３℃还能勉强对付，一旦低于２２℃，它们身体器官的功能就会明显减弱。每到这个温度时它们便会挤在一起相互摩擦，借以取暖。乳头瘤病毒是传染性很强的病毒，一头海牛在另一头海牛身上蹭的时候，病毒就会通过伤口或擦痕传播。不仅如此，马克认为只要一条鱼在某头海牛的疮口处咬上几口，然后再去咬另一头海牛同样会造成病毒的传播。
海洋水环境监测 篇12
上世纪四、五十年代人们发现在海岸担任探测和警戒任务的雷达总是受到来自海面不明原因的“干扰”。有研究人员发现“数十米波长的电磁波与海洋表面的相互作用, 将产生Bragg绕射现象”。原来那些干扰是波长等于无线电波波长一半、传播方向平行于 (接近或远离) 雷达发射波束方向的海浪与无线电波“谐振”散射所产生的回波。研究揭示了上述“干扰”的物理来源, 使地波雷达超视距探测海面状态成为可能。1968~1972年, 在NOAA工作的D.E.Barrick定量解释了海面对无线电波的一阶散射和二阶散射的形成机制, 为高频雷达探测海洋表面状态建立了坚实的理论基础。Barrick创造性地运用一组交叉环/单极子天线 (三个接收通道) 即可获取大面积海流的分布信息。他的紧凑式雷达天线技术大大降低了地波雷达购置和安装成本, 直接导致了高频地波雷达的规模化推广应用, 为海洋学家和沿岸防灾减灾及环境保护提供了新型观测手段。
二、工作原理
无线电波朝海面发射时, 在海水表面会存在一种电磁波传播模式, 称为地波 (Ground Wave) 是一种表面波 (Surface Wave) , 因此高频地波雷达也叫做高频表面波雷达 (HF Surface Wave Radar) 。在中波和短波段海水表面的地波传播衰减很小, 而且地波在一定程度上会沿着弯曲的地球表面传播, 到达地平线以下很远的地方, 即实现超视距传播。因此利用地波超视距传播特性进行探测的高频地波雷达也称为地波超视距雷达 (Over-The-Horizon Radar) , 探测距离根据发射功率和频率的不同通常可达到200~500km。另外两种类型的超视距雷达分别是天波超视距雷达和利用大气波导特征的微波雷达, 前者通过电离层对高频无线电波的反射实现对数千公里外目标的探测, 后者可以对一两百公里外的目标进行探测。
地波雷达海况探测的基础类似于晶格对X射线的Bragg散射, 入射的两条射线 (相同波源) 被原子散射, 在特定的观察方向上, 如果两条射线的波长差为2的整数倍, 那么将会观察到亮条纹;如果波长差比2的整数倍多, 那么两射线能量相消, 观察到的是暗条纹。
真实的海面不会是简单正弦波列, 但是可以用类似于Fourier变换的方式把一个真实的海面分解成为千千万万简单正弦波列成分的叠加, 这些正弦波列有不同幅度、周期、初相和传播方向。那么这无数列正弦海浪成分是否都对电磁波产生散射呢?当然都会!但是并非所有的成分都产生相同的贡献, 贡献最大的海浪成分还是图1所示的那类正弦波列, 即满足, 并且波矢量方向位于电磁波入射平面内的正弦海浪。对2于岸基雷达探测, 即L=λ/2, 也就是波长等于雷达电波波长一半的海浪会对电波产生最强的后向散射 (图1) 。
综上所述, 虽然海面由无数的波浪组成, 但岸基地波雷达主要只对特定的海浪感兴趣:
A.波长等于电波波长的一半;
B.传播方向要么接近雷达, 要么远离雷达。
海面上满足上述条件的海浪总是存在, 因此雷达总可以收到较强的海面回波, 这也是前面所说当初人们发现海面上总是存在雷达“干扰”的原因!
我们知道运动的物体可以对入射波产生多普勒效应, 电磁波照射到动态的海面上时, 回波也会由于多普勒效应而产生相对于雷达发射频率的偏移。对回波信号进行谱分析就会发现, 回波谱峰相对于雷达载频有多普勒频偏, 其特点有二:
1.同时存在正、负频偏, 频谱图上的正、负谱峰称为左、右Bragg峰;
2.左、右Bragg峰的频率偏移量基本相同, 且主要只与雷达工作频率有关。
导致这两个特点的因素正好与上述产生主要散射的海浪特点相对应:特点1对应上述特征B, 特点2对应上述特征A。在理解特点2时需要明白海洋重力波传播的一个基本结论:海面上确定波长的重力波, 其传播相速度也是确定的。相速度确定的话, 它对电磁波所产生的多普勒频移就是确定的了, 也就有了上述特点。
上面所说的是没有海水流动的情形。由于各类物理、化学过程的作用, 海面上总是有海流存在, 海流作为海水的整体运动, 会在上面所说的由波浪传播相速度所导致的较大固定频移的基础上再附加一个由流速所导致的微小频偏, 这个附加频偏对左、右Bragg峰的影响是相同的:远离雷达的流速分量使左、右Bragg峰均向负频率方向偏移, 接近雷达的流速分量使它们向正频率方向偏移。
地波雷达就是通过测量这个附加频偏从而获知海面海流速度的。当然一部雷达只能测量到海流的径向分量, 要获得矢量海流, 要么用两部以上的雷达从不同方向探测, 要么就需要结合海洋动力学模型进行推算。
三、发展现状及面临问题
(一) 发展现状。
海洋动力学参数 (海面风、浪、流) 的探测是高频地波雷达的一种主要用途。高频地波雷达可以以十分钟的时间分辨率连续获取数万平方公里海面的海洋状态参数分布, 这是任何其它探测手段无法做到的。目前国际海洋界已普遍接受高频地波雷达能有效探测流场的观点, 国内外主要地波雷达的海流探测已达到可用于常规业务化海洋观测的水平。而在海浪、风场参数的探测方面, 地波雷达处于研究开发阶段, 距离实际应用尚有一定的距离。主要困难在于提取海浪和风场参数所依据的回波信号比较弱 (比海面的主要散射回波低20~40d B) , 容易受噪声和干扰的影响, 相应的反演理论和技术也处于研究探索阶段。通过雷达实时选频系统选择干净频率、应用噪声抑制、多频率雷达探测和抗干扰技术可以在一定程度上缓解这一问题。
(二) 抗干扰问题。
地波雷达工作在短波段, 而短波段是高频通信、广播和各类大气、天电噪声等比较集中的频段, 同时在高频段中低端, 电离层干扰是严重影响雷达探测性能的主要干扰。对于以目标探测为主的高频地波雷达, 电离层干扰常常会导致一两百公里开外的目标基本无法探测。
(三) 雷达结果的应用规范问题。
海态探测用高频地波雷达输出的是时间上连续的大面积流场、风场和浪场的分布, 时间分辨率一般为十分钟到一个小时, 所提供的信息在时间、空间和采样方式所对应的物理含义上与其它测量方式 (如浮标、船测、航空测量以及卫星遥感等) 存在很大的不同。地波雷达距离制订明确的应用规范还存在较大距离。
(四) 小型阵列条件下的目标探测问题。
由于小型阵列的方位分辨率低、民用地波雷达发射功率低以及前述的噪声和干扰 (包括海洋回波的干扰) 等问题, 对目标尤其是小目标和机动目标的检测概率、虚警率、定位和跟踪精度等方面都存在需要克服的一系列问题。
摘要：地波雷达利用短波 (330MHz) 在导电海洋表面绕射传播衰减小的特点, 采用垂直极化天线辐射电波, 能超视距探测海平面视线以下出现的舰船、飞机、冰山和导弹等运动目标, 作用距离可达300km以上。同时, 地波雷达利用海洋表面对高频电磁波的一阶散射和二阶散射机制, 可以从雷达回波中提取风场、浪场、流场等海况信息, 实现对海洋环境大范围、高精度和全天候的实时监测。在海洋环境监测领域, 地波超视距雷达具有覆盖范围大、全天候等特点。在气象预报、防灾减灾、海洋工程等方面有广泛的应用前景。
关键词：地波雷达,海洋环境监测,电磁波
参考文献
[1]叶春明, 卢雁.高频地波雷达发展动向与分析[J].舰船电子工程, 2010年01期.
[2]张雅斌.高频地波雷达干扰与海杂波信号处理研究[D].西安电子科技大学, 2010年.