近岸海域水質自動監測系統站位的布設

李天深，劉 方，莊馬展，林樹權，丁 頁，郁建栓，李俊龍，張江龍

1．廣西壯族自治區海洋環境監測中心站，廣西 北海 536001

2．中國環境監測總站國家環境保護環境監測質量控制重點實驗室，北京 100012

3．廈門環境監測中心站，福建 廈門 361004

構建近岸海域海水水質預警監測體系是“十二五”國家環境監測網建設的指導思想和發展目標之一［1］，目前每年2～4次的近岸海域監測頻次不能及時、真實地反映水質變化狀況，無法滿足環境管理要求，因此，在近岸重點海域布設自動監測系統，全天候獲取各種現場資料，真實觀測近岸海域水質變化全過程，將成為對近岸海域重點和敏感區域進行環境監測的一個發展趨勢。

構建近岸海域自動監測系統，首先就要對自動監測站站位進行選擇，該研究利用廈門環境監測中心站和廣西海洋環境監測中心站在近岸海域自動監測系統建設和運行中的經驗，對站位的設置原則、要求、注意事項等進行歸納總結，為后續建設提供參考依據。

1 近岸海域自動監測系統站位布設原則

近岸海域自動監測系統站位應緊扣近岸海域環境管理需求，根據建設的目的和可行性來布設［2］。當需要了解近岸海域敏感區域(如保護區、增殖區以及排污區等)水質變化及其規律以及對赤潮易發區進行赤潮監控時，可考慮布設自動監測系統。自動監測系統布設應在日常監測布設點位的基礎上進行選擇［3］，同時還應遵循3方面原則：

1.1 代表性原則

所布設的站位應足夠代表區域尺度海域水環境質量信息及水質變化趨勢，為區域污染控制和管理提供一定的科學依據。

1.2 科學性原則

自動監測站位設置應科學合理，能夠準確反映區域水質狀況。

1.3 可行性原則

自動監測站位布設應考慮實施監測的可行性，全面考慮實施自動監測的條件(如水深、水文、排污、行政管理等)。

2 自動監測系統站位布設技術要求

根據監測對象和監測目的，自動監測系統站位可分為5類，即近岸海域環境質量海水水質自動監測站位、近岸海域環境功能區海水自動監測站位、近岸海域重點或敏感區域水質自動監測站位、入海河口污染物入海斷面水質自動監測站位、入海河口區域水質自動監測站位。近岸海域水質自動監測站位應按照監測目的進行布設，站位選擇有6種方式。

2.1 近岸海域環境質量海水水質自動監測站位

近岸海域環境質量海水水質監測的點位為不同層次級別(國控、省控、市控)的多個監測點位，當以監控及評價近岸海域海水水質變化趨勢為目的來布設自動監測站位時，應選擇層次最高、最具代表性的監測點位布設自動監測站。

1)對于有不同層次的近岸海域環境質量監測站位的，應依次序選擇國家、省、市已設定的近岸海域環境質量監測站位，優先選擇國家近岸海域環境質量監測站位。

2)在3個及以上近岸海域環境質量監測站位中選擇1個或多個自動監測站位時，可采用均值偏差法等優化方法確定最具有代表性的站位作為自動監測站位。均值偏差法對于監測點位多、歷史數據齊全的區域站點優化是相對簡單適用的［4］。當所選監測站位近3年監測各項污染因子或參數均值等于各站位3年總均值時，可認為該站位代表區域內水質污染水平;對于可能難以找到均值偏差為零的站位，可考慮均值偏差不超過3年總均值的15%作為自動監測站位;對達不到上述2種要求的，可選取3年各項指標的中位值比例最大的站位作為自動監測站位。

3)在只有2個近岸海域環境質量海水監測站位情況下，應設置在近3年各項污染指標較高的站位。

4)只有1個近岸海域環境質量海水監測站位情況下，原則上應在該站位上設置。

2.2 近岸海域環境功能區海水自動監測站位

當需要對近岸海域環境功能區開展連續自動監測時，應選擇環境功能區監測點位，并按“2.1節”的原則進行設置。近岸海域環境功能區沒有監測點位時，自動監測站位應布置在近岸海域環境功能區中心位置。

2.3 近岸海域重點或敏感區域水質自動監測站位

當需要對自然保護區、水產增養殖區、赤潮、溢油、國界及省界等近岸海域重點或敏感區域開展連續自動監測時，應對區域內監測點位進行優化，選擇代表性點位，具體原則有5個方面。

1)根據國家和地方確定的重點或敏感區域設置水質自動監測站位，并考慮站位能夠充分反映監測區域水質狀況。設置站位時，應在重點或敏感區域中找出有代表性的環境質量監測站位，并在該站位設置自動監測站;必要時，可根據區域特點，設置多個海水自動監測站位。

在近岸海域重點或敏感區選擇代表性環境質量監測點位時，可以對現有的監測點位進行優化，點位優化的方法包括逼近于理想解排序法(TOPSIS)［5］、總體均值區間估計法［6］、均值偏差法［4，7］、聚類分析法、主成分分析法、綜合指數法［8］等。優化后的點位將具有區域代表性和綜合代表性，能從宏觀上反映整體的近岸海域重點或敏感區的水環境質量信息，通過對優化后的點位進行自動監測設置，將更好地掌握區域水環境質量狀況及其變化趨勢，污染現狀、分布規律及變化趨勢。

2)對溢油進行監視性自動監測，站位應選擇在石化企業以及油庫附近可能受溢油事故影響，以及采油平臺油類泄露可能隨海流影響的近岸海域區域內，同時應考慮在港口對過往油輪可能發生的溢油事故進行監視性自動監測。

3)對赤潮進行監視性自動監測，站位應選擇在赤潮多發區或曾發區域內，赤潮多發的省份，應對赤潮事件進行分析，選擇赤潮暴發影響最嚴重或多次發生赤潮的區域進行重點布置。對于赤潮發生次數較少的省份，可在曾發生赤潮的重點或敏感區設置自動監測站。

4)當有國界、省界敏感區域時，應在國界、省界上布置自動監測站，但需充分論證，確保監測點位監測的代表性。如有常規國界、省界監測點位時，原則上應在該點位布置自動監測站。

5)在海水養殖區布置自動監測系統時，應對養殖區內常規監測站位歷年監測數據進行分析，選擇有代表性的點位設置自動監測站，同時養殖區海洋生物密度較高，極易附著在監測儀器及傳感器上，過多的生長附著將影響監測結果。因此必須制定有效措施，確定合理的維護和校準周期。

2.4 入海河口污染物入海斷面水質自動監測站位

需要對在入海河口污染物監測斷面(簡稱入海河口斷面)進行水質連續監控時，應綜合考慮斷面歷史監測數據、斷面水文條件、上游污染源分布等情況，選擇有代表性的監測斷面及點位來布置水質自動監測站。

1)對監測斷面的歷史監測數據進行評價，依據監測目的和監測斷面的水質代表性來選擇站位，其主要污染指標應能代表入海斷面的平均水平，年均值不應超出監測斷面年均值的15%。

2)在入海河口斷面點位較多，難以滿足上述要求的，且條件許可時，可根據監測斷面主要污染物濃度分布設置多個站位。

3)入海河口自動監測站位應選擇平直、水質分布均勻、流速穩定的河段，且距上游支流匯合處或排污口有足夠的距離以保證水質的均勻性，應盡可能選擇原有的常規監測斷面，保證監測數據的連續性以便進行樣品比對監測;同時應滿足基本不受潮汐或回流影響，若受到潮汐影響時，需要保證水中氯離子濃度符合儀器的要求。

2.5 入海河口區域水質自動監測站位

在確定入海河口區域的基礎上，參照“2.1節～2.3節”原則，設置入海河口自動監測站位。

2.6 自動監測站位置的調整

在自動監測站位確定后，受到航道、急流區、淺灘區、局地性溝渠和深海排污口等因素制約時，可以對站位的位置進行適當調整。站位調整時，應重新確定站位的代表性。

3 自動監測站位位置的基本條件

近岸海域自動監測站位位置的選擇在考慮監測數據代表性的同時，還應從海洋水文、海底地質、航道、通信等基本條件考慮自動監測站位設置的可行性。

3.1 潮水漲落不能影響設備正常運行

采用浮標式自動監測設備時，每日水位的變化不應影響到監測站體及監測儀器的安全和正常運行，因此要考慮海水退潮時水位和自動監測設備水下涉及深度的問題。低潮時水深應不低于3 m，浮標式自動監測設備的錨鏈長度一般應為該點位歷史最高潮水深的3倍以上。

3.2 設備受自然和人為影響要小

設置自動監測站應避開航道、急流區、淺灘區、局地性溝渠和深海排污口影響。為避免與過往船只碰撞，在選擇站位時，要考慮避開航道和船只往來較多的區域;必須在航道附近設置自動監測站時，應經海事局批準并且設置專用航標燈及警示標志。急流區以及局地性溝渠可能會影響自動監測站的固定，淺灘區深度不夠、深海排污口等不利因素都會影響監測數據的代表性，近岸海域自動監測站設置時應盡量避開這些區域。

3.3 便于設備固定、現場維護和收回維護

自動監測站布設站位的海底條件應能夠保證設備固定，對不適于固定浮標的，應考慮調整位置，保證設備固定的海底基礎條件。同時由于自動監測站需要定期對標體進行維護，其固定方式應在保證穩固的前提下兼顧現場維護和收回維護的需要。

3.4 能夠以無線或有線方式向中心控制室發送數據

目前監測數據傳輸及儀器診斷主要通過無線信號傳輸的手段來實現，因此監測站位所在海域通訊信號應有足夠強度并且穩定，否則應采用其他可傳輸方式(如衛星通訊)。

4 自動監測站布設應注意的問題

近岸海域自動監測技術處于發展階段，在布設近岸海域自動監測站時，應綜合考慮設備的成熟性、建設及運營成本等問題，并遵循相關規定。

1)綜合考慮自動監測儀器設備建設的成本、成熟性、必要性，建設后的人員、經費投入和設備安全等因素［2］。

2)需避開航道等受生產活動影響較為頻繁以及受不穩定因素干擾的區域。

3)應遵循國家海域使用的相關規定，得到相關管理部門的同意并辦理相關手續。

5 結語

站位布設的代表性和合理性是近岸海域自動監測站成功運行的關鍵。在設置時應充分考慮布設近岸海域自動監測站的目的，對現有監測站位進行優化，選擇最具代表性及能反映監測目的的點位，同時注意建設和運行自動監測站的基本條件，保證自動監測站的正常運行，才能實現近岸海域水質預警的目標。

［1］萬本太．淺談國家環境監測網建設［J］．中國環境監測，2011，27(6)：1-4．

［2］劉方，莊馬展，林樹權，等．建設近岸海域水質自動監測系統應考慮的幾個問題［J］．中國環境監測，2013，29(2)：159-161．

［3］HJ/T 442—2008 近岸海域環境監測規范［S］．

［4］姜欣．“均值偏差法”在河流水質監測斷面優化中的應用［J］．黑龍江環境通報，2006，30(3)：44-45．

［5］張苗云，王世杰，黃穎飛．優化布點的TOPSIS法研究［J］．中國環境監測，2005，21(1)：31-33．

［6］黃哲強．近岸海域環境功能區常規監測點位選擇［J］．海峽科學，2007(6)：24-25．

［7］劉蓉，周建中．“均值偏差法”在湖泊水質監測點位優化中的應用［J］．環境科技，2009，22(1)：44-45．

［8］李茜，張建輝，羅海江．區域地表水監測斷面優化調整的技術方法［J］．環境監控與預警，2012，4(1)：34-37．