海洋環境監測的類型及其發展趨勢

2021-01-15 中國水網

海洋環境監測的類型

1)基線調查是對特定海區的環境質量基本要素(水文、氣象、水質、地質、地貌、海洋生物等)狀況的初始調查和為掌握其以後間隔較長時間的趨勢變化的重複調查。基線調查又分為初始調查和重複調查兩種。初始調查是對特定海域的第一次全方面調查,已獲得該海域海洋環境基本要素的背景值;重複調查則是初始調查後進行的重複性且相同性質的調查,對研究區域海洋環境要素的時空分布和隨時間差異具有重要意義。

海洋基線調查是海洋環境保護各項工作的基本依據之一,我國在20世紀70年代初進行過第一次全國海洋汙染基線調查。時隔20多年後,1994年開始了第二次全國海洋汙染基線調查。這20多年中,我國沿海地區經濟飛速發展,汙染物入海量和種類明顯增多,第二次基線調查對了解我國海洋環境變化、協調沿海經濟發展布局、改善海洋環境具有重要意義。

2)常規監測是在基線調查基礎上,經優化選擇若干代表性監測站和項目進行的以求得空間分布為主要目的,長期逐年相對固定時期的觀測。常規監測的布點要具有環境代表性,避開排汙口和圍墾養殖的排水口區。不同監測航次的監測站位應保持不變,常規監測布點的環境代表性使其能夠準確地反映區域海洋的環境質量,並能據此做出環境評估,分析汙染物產生原因及汙染途徑,為海洋環境管理工作提供數據支撐。

3)應急監測又被稱為汙染事故監測,是指在海上發生有毒有害物質洩放或赤潮等災害緊急事件時,組織反應快速的現場觀測,或在其附近固定站臨時增加的針對性觀測。常見的海上汙染事故有溢油、赤潮、核汙染、有毒農藥和化學品的洩漏等。這些海上突發汙染事故往往可以在短時間內對區域海洋環境造成嚴重甚至毀滅性的危害,應急監測的主要目的是在汙染事故發生後,迅速確定波及範圍和汙染程度,為指定快速處置措施提供必要的信息和資料,為環境汙染事故發生後海洋環境的恢復計劃提供信息和數據,以減少和控制汙染事故造成的損害,並為界定汙染事故的等級和汙染事故責任仲裁及民事糾紛提供資料和依據。

4)研究性監測是指針對海洋汙染對環境的汙染範圍、汙染強度及遷移轉化規律而進行的專項、深入的研究的監測,研究性監測大多由科研單位組織。其主要任務包括:研究生態環境質量,如環境背景值;研究汙染物在海洋中的遷移轉化,在生物體內的蓄積、傳遞和濃縮過程;研究海洋汙染對海洋生態系統的影響,為海洋環境保護研究提供方向,為預測預報環境質量提供服務;研發海洋環境分析監測方法、監測數據處理方法和監測手段,實現監測方法的標準化和規範化,研究驗證環境監測管理方法以及建立立體化的環境監測網。

海洋環境監測發展趨勢

隨著科學技術的進步,在光學、電學、機械學、材料學飛速進步的帶動下,海洋環境監測技術不斷更新完善,監測儀器性能已有大幅提高。傳感器技術的發展使海洋環境監測真正進入實時化和立體化時代。20世紀80年代以來,海洋環境監測呈現「多元化、實時化、長時序、立體化」的發展趨勢。一方面國家和區域的海洋環境監測系統在關鍵海域發揮著重要作用,另一方面海洋環境監測資源共享與全球化監測網絡成為一種趨勢。

1.監測儀器向微型化、多參數化方向發展

海洋環境的複雜性,要求海洋環境監測儀器能夠進行現場、原位、在線監測,並且兼具小型、靈敏、快速、自動化等特點。由於微電子、微型傳感器、計算機技術、新材料技術、遙感衛星技術及各種高新技術的應用,海洋環境分析監測儀器的設計發生了根本性改變。很多儀器正在向小型化、微型化、多參數化的方向發展。微生物技術、光電技術、生物晶片技術、分子生物學技術以及其他多種新技術不斷被吸收應用於傳感元件,新一代新型監測儀器正推動著海洋環境監測儀器的發展。目前已有多家儀器公司生產可攜式多參數水質監測儀,這些監測儀器大多由多個單功能或多功能的微型探頭組合而成,如美國哈希公司生產的多參數水質監測儀,最小外徑不足5cm,可以監測溶解氧、pH、氧化還原電位、電導率(鹽度、總溶解固體、電阻)、溫度、深度、濁度、葉綠素a、藍綠藻、羅丹明WT、銨/氨離子硝酸根離子、氯離子、環境光、總溶解氣體共15種參數。此外,色譜儀、分光光度儀、X射線螢光光譜儀熱分析儀等儀器的體積大大縮小,目前已有可攜式的氣相色譜儀、光譜儀、近紅外光譜儀、X射線分析等可攜式分析儀器面世。

由於海洋高鹽、高複雜性、轄區面積廣闊等特點,海洋環境監測儀器與淡水水質監測儀在設計方面存在一定差異,一些海洋浮標、潛標和海底監測平臺位於遠離陸地的遠海或深海,不能像岸基監測平臺一樣頻繁地更換儀器試劑、能源,故海洋環境監測儀器除了向小型化、多參數化方面發展外,低耗能、溶劑消耗少也是未來海洋環境監測儀器發展的一個方向。目前已有一些廠家推出無溶劑監測儀器,如美國特納的TD-1000C是一種連續型、在線式、無溶劑的紫外螢光油類監測儀。

另外,海洋微生物豐富,長期在水下工作的監測儀器不可避免地會遭到海洋生物的附著和損壞,導致儀器性能下降,使用壽命縮短,特別是一些敏感元件表面發生少量的腐蝕和生物附著就能夠使器件的工作性能受到損壞,進而使整個儀器系統的測量準確度和可靠性下降。又由於海洋中的許多極端環境,諸如海底高壓,海底熱液噴口等,海洋環境監測儀器在未來的發展過程中,必定要發展新型的對極端環境耐受力較強的傳感探頭或監測方法,並與材料防腐和防生物附著技術結合,以研製出體積小、溶劑用量少或無溶劑、抗幹擾能力強、防生物附著、防腐蝕的高效敏感的多參數海洋監測儀器。

我國的海洋監測儀器產業在高端產品、創新研究方面,遭遇國外壟斷、技術封鎖,在中低端產品方面有自己的產品,但仍缺乏關鍵的核心技術,缺乏對工藝和關鍵材料的深入研究,關鍵技術仍然依靠進口。另外,用戶對國產儀器缺乏信任也是造成我國監測儀器相對落後、裹足不前的一個重要原因。目前,我國除了溫鹽深測定儀器外,其他理化監測儀器的成型產品還很少,海洋儀器研發和生產廠家較少,國內的海洋監測儀器生產廠家的規模均不大,且缺乏自主創新產品。

編輯:王媛媛

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