淺論海洋監測技術

陳澤鴻 李衍森

摘 要：文章闡述了國家發展海洋監測的基本目的，介紹了當今世界海洋監測領域的發展現狀，分析了我國海洋監測事業面臨的困難與不足，強調了加強海洋監測技術研究的重要意義。

關鍵詞：海洋監測；發展狀況；設備；實時監測

引言

地球表面70%面積是海洋。廣袤的海洋中蘊藏著無比豐富的礦產資源和生態資源。每年的雨季從海平面產生的臺風吹向陸地，在給沿海地區造成負面影響的同時，也為內陸地區帶來寶貴的降雨資源。海洋是資源的寶庫。它的存在對國家的經濟建設、社會穩定和人民生活都有著極其重要的影響。發展海洋戰略是任何一個沿海國家都非常重視的課題。我國海洋資源豐富，18000多公里的海岸線以及300萬平方公里的管轄海域是我國重要的資源寶庫，在推進國民經濟發展和提高人民生活質量方面發揮著巨大作用。長期以來，我國十分重視海洋資源管理，海洋監測技術已經列入國家863計劃“九五”研究計劃中，每年都投入巨額研究經費。其中，“九五”期間投入1.2億元，“十五”期間投入2.4億元。在取得階段性成效的同時，也應該看到，我國海洋監測技術發展水平與發達國家相比還有很大差距。

1 當前海洋環境監測發展現狀

1.1 海洋監測參數與監測技術發展概況

海洋監測參數是海洋監測理論的重要組成，也是有效開展海洋監測工作的著力點和抓手。海洋環境監測是門實驗學科，隨著研究的深入，海洋監測參數也不斷發展變化。當前海洋監測參數主要分為三類，一是水文氣象參數，包括風速、流速、氣溫、波浪、流向、水溫等；二是物化指標參數，包括pH值、有機物、溶劑氧、鹽度等；三是營養物質和毒性參數，包括各種營養鹽、重金屬、核輻射等。

根據原理不同，海洋環境監測技術分為物理、化學以及生物監測技術等。對于有毒有害物質的監測，一般采用現場取樣分析或取樣實驗室分析的手段，時效性較差。當前海洋污染問題日趨嚴重，對海洋環境監測提出更高的要求，為及時準確掌握海洋污染物的分布情況，判明海水的細微結構和海洋污染程度，需要對海水污染相關參數開展長期性、連續性的實時監測。當前，該項技術已經成為世界各國重點研究的課題。

1.2 海洋監測傳感器發展情況

經過長期的實踐與研究，海洋監測傳感器技術已經取得長足的進步。在線監測海流、溶解氧以及鹽度等傳感器的技術基本成熟，在可靠性和精度方面能夠取得十分理想的成果。而營養鹽和重金屬等毒性指標方面的化學分析技術和生物傳感器技術發展水平與實際工作需要相比，還存在較大差距。展望世界海洋監測傳感器技術發展趨勢，傳感器的智能化、模塊化、網絡化、小型化、自動化以及多功能化是當前主要發展方向。而處于載體平臺自動取樣分析技術重要領域的化學和生物傳感器正在全力開發之中。

我國海洋監測傳感器技術還處于較低水平。根據我國當前技術基礎和實際工作需要，我國海洋監測技術開發現階段要做好以下幾項工作：一要加大物理、化學傳感器研究力度，加快推進模塊化、智能化、網絡化，小型化和多功能化開發；不斷改進信息分析和測量的精度；持續深入開展環境生態自動連續監測系統研究；加強國際間的交流與合作，推進分析理論的發展。二要建立并完善現場連續自動監測體系；不斷改善信息采集、傳輸、存儲和處理的模塊化和集成技術；做好自動浮標站的研制等。

1.3 近海環境自動監測技術發展概況

近岸海域是海洋污染的高發區，也是生態環境監測的重點。針對近岸海洋的特點，開發適合海灣、河口及淺海增養殖區地形、水文特點的小型輕便傳感器集成平臺技術，各種便攜式水質監測儀器由此得以被設計生產出來。應用于生物學、污染和生態環境檢測、衛星遙感定標和真實性檢驗研究領域的傳感器和儀器是研究的主要內容，并已經取得一定進展。其中，微電極和陣列電極研究有所突破，測量痕量物質的微電極在實驗室環境下成功制造出來，pH和溶解氧電化學傳感器性能得以進一步提高。總體上看，生物傳感器的研究工作還處于起步發展階段。

1.4 海洋遙感技術發展概況

隨著航空航天技術的發展，基于人造衛星、航空設備的海洋遙感技術得以實現。通過與傳統手段的有機融合，遙感技術充分發揮了遠距離非接觸測量方面的巨大優勢，取得了單純依靠傳統方式難以企及的顯著成功。當前海洋遙感技術以人造衛星和遙感飛機作為檢測平臺。相對于前者設備成本高昂，生產周期較長，不利于推廣的缺點，遙感飛機不僅生產和維護費用低，其工作連續性和監測范圍也能滿足較高要求。對于短期小范圍的檢測工作尤其適用，是海洋環境監測的重要組成，為環境管理決策提供了大量的參考數據。

1.5 痕量物質測量和分析發展概況

隨著工業的發展，海洋污染物的種類和規模不斷增多。針對重金屬、有機污染物以及放射性物質等痕量物質的檢測與分析已經成為海洋監測的常規手段。目前，國外已經在取樣分析和微電極測量方面的研究成效顯著。其中，陣列微電極測量Cd、Pb、Cu、Zn等重金屬的技術在美國應用于便攜式分析設備，并取得了一定發展。

1.6 營養鹽現場自動分析發展概況

海水中富含多種營養鹽，如亞硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽等。它們是海洋生物維持生命的主要營養來源，但過多的營養鹽會導致海水富養現象的發生，從而引發赤潮或生物病害等問題。當前營養鹽監測的手段已經從傳統的人工方式向自動化、微型化方向發展。以計算機為平臺，使用專業軟件控制管理，現場取樣檢測，全程自動化分析的微型營養鹽分析實驗是當今世界主流的營養鹽監測手段。

1.7 多參數水質監測發展概況

水質傳感器是多參數水質監測設備的關鍵部位，美國YSI公司生產的6600V2型多參數水質監測儀是當前常見的水質監測設備。

2 國內外海洋監測技術比較

目前，海洋監測設備的主要品牌都是國外產品，聲學海流剖面儀、營養鹽深測量系統、海流計、多參數水質監測儀等重要監測設備的供應均由美國、挪威等國企業把持。從經營方式上看，這些企業都是集研發、生產、銷售為一體的綜合性服務供應商，提供的服務更加全面、靈活。國內方面，海洋監測設備的生產廠家很少，僅有山東省科學院海洋儀器儀表研究所一家，且生產能力和技術水平不高，市場競爭力很弱。由于海洋監測設備專業性很強，應用范圍和需求量小，加上國內元器件市場混亂，造成了我國海洋監測設備產業生存艱難的局面。基于海洋監測事業的特殊性，要妥善解決這個問題，需要國家政府層面加強宏觀調控。

3 結束語

海洋監測是獲取海洋信息，進而管理海洋資源的重要渠道，對沿海國家的經濟建設、國防安全、環境保護和減災防災工作具有十分重要的意義。我國作為海洋大國，必須要堅定不移的深入開展海洋監測工作。當前，我國海洋監測水平距離先進國家還有很大距離，技術、設備落后、資金、人才不足的問題還在困擾著我國海洋事業的發展。2013年出臺的《國家海洋事業發展“十二五”規劃》已經明確了海洋監測的重要意義和工作重點。國家將一如既往地大力支持海洋監測工作的開展。我國海洋監測工作者要認清肩上擔負的重要職責，深入開展監測技術研究與應用，不斷提高監測質量，為推動我國海洋環境監測持續健康發展做出自己的貢獻。

參考文獻

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