天津大神堂牡蠣礁海洋特別保護(hù)區(qū)監(jiān)視監(jiān)控平臺(tái)應(yīng)用探討

劉春琳 陳亮 喬延龍 劉憲斌

摘要：本文介紹了天津大神堂海洋特別保護(hù)區(qū)實(shí)施離岸監(jiān)視監(jiān)控平臺(tái)的工程建設(shè)情況。在離岸海洋環(huán)境下，針對(duì)海洋環(huán)境特點(diǎn)選擇合適的環(huán)境監(jiān)測(cè)因子，通過(guò)監(jiān)視監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，可以時(shí)時(shí)掌握天津市北部海域的環(huán)境變化，為該海域生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：天津；大神堂；海洋特別保護(hù)區(qū)；監(jiān)視監(jiān)控平臺(tái)；在線(xiàn)監(jiān)測(cè)；

中圖分類(lèi)號(hào)：P74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）01（a）-0000-00

天津大神堂是我國(guó)北方緯度最高的現(xiàn)代活體牡蠣礁聚集海域，由于地殼運(yùn)動(dòng)和獨(dú)特海洋生態(tài)環(huán)境，該區(qū)域內(nèi)的長(zhǎng)牡蠣（Crassostreagigas）、毛蚶（Scapharcasubcrenata）、褶牡蠣（Ostreaplicatula）和脈紅螺（Rapanavenosa？）等海洋生物資源豐富。為了進(jìn)一步保護(hù)貝類(lèi)生物資源的多樣性，2013年1月國(guó)家海洋局批準(zhǔn)建立了天津大神堂牡蠣礁國(guó)家級(jí)海洋特別保護(hù)區(qū)，2014年7月天津市海洋局將“天津大神堂牡蠣礁國(guó)家級(jí)海洋特別保護(hù)區(qū)”劃定為天津市海洋生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)。為加大海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)的力度，科學(xué)開(kāi)發(fā)利用海洋資源，天津市建設(shè)了天津大神堂牡蠣礁海洋特別保護(hù)區(qū)平臺(tái)，以期實(shí)現(xiàn)平臺(tái)監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)為區(qū)域提供更多、更好的涉海服務(wù)。

1 平臺(tái)建設(shè)

1.1平臺(tái)規(guī)劃

天津大神堂監(jiān)視監(jiān)控平臺(tái)是天津市海洋觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)布局近岸近海海洋觀測(cè)體系“三近、兩遠(yuǎn)”中兩遠(yuǎn)之一。項(xiàng)目建成后將成為全國(guó)首個(gè)基于離岸的海洋監(jiān)視監(jiān)控平臺(tái)，開(kāi)展天津北部海域的海洋要素觀測(cè)和海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)階段任務(wù)為對(duì)該海域?qū)嵤┤瘫O(jiān)控并進(jìn)行海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，為該海域生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和修復(fù)提供第一手的數(shù)據(jù)，未來(lái)將構(gòu)建海洋生態(tài)環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，通過(guò)氣象、潮位、水質(zhì)、泥沙等數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)監(jiān)測(cè)，兼顧天津和渤海灣北部海域溢油、赤潮、環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋災(zāi)害預(yù)警與防范、海域動(dòng)態(tài)管理、海洋綜合管理、海洋公眾服務(wù)等海洋觀測(cè)和監(jiān)測(cè)的業(yè)務(wù)化應(yīng)用需求。使保護(hù)區(qū)管理逐步走向科學(xué)化、現(xiàn)代化、實(shí)現(xiàn)其預(yù)期的資源合理利用與目標(biāo)管理。

1.2監(jiān)視監(jiān)控平臺(tái)與《天津市海洋環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》符合性分析

依據(jù)《天津市海洋環(huán)境保護(hù)規(guī)劃（2014-2020年）》和《天津市海洋生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)報(bào)告》關(guān)于大神堂牡蠣礁國(guó)家級(jí)海洋特別保護(hù)區(qū)管控措施的要求“重點(diǎn)保護(hù)區(qū)內(nèi)，禁止實(shí)施各種與保護(hù)無(wú)關(guān)的工程建設(shè)活動(dòng)；加強(qiáng)周邊海岸工程，如北疆電廠、中心漁港等入海排污監(jiān)控”，該平臺(tái)作為公益項(xiàng)目，通過(guò)平臺(tái)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)海洋基本要素和重點(diǎn)監(jiān)測(cè)因子實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷的跟蹤，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸影像資料，為科學(xué)決策提供依據(jù)。

1.3 工程建設(shè)概況

該平臺(tái)選址于天津大神堂牡蠣礁海洋特別保護(hù)區(qū)的南端，距海岸直線(xiàn)距離約10 km，鄰近天津中心漁港和北疆電廠。水上承臺(tái)面積64 m2，頂面高程8.0 m，水上承臺(tái)采用高樁墩臺(tái)結(jié)構(gòu)。承臺(tái)下部建設(shè)一座靠船平臺(tái)。由于項(xiàng)目位于海里，受波浪和海流影響較大，并受一定的冰荷載作用，工程采用鋼管樁，同時(shí)為減小氯化物、硫化物等物質(zhì)對(duì)鋼管樁的腐蝕，平臺(tái)鋼管樁采取“鋼管樁犧牲陽(yáng)極保護(hù)陰極”的防腐措施，提高了平臺(tái)的穩(wěn)定性。工程建成后將圍繞天津海域特點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控海域環(huán)境觀測(cè)。

2 工程海域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀

為將海洋環(huán)境要素有針對(duì)性地進(jìn)行比對(duì)，時(shí)時(shí)了解海洋環(huán)境趨勢(shì)變化，我們以“2014年天津市海洋環(huán)境狀況公報(bào)”大神堂環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為背景值，通過(guò)平臺(tái)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，與人工檢測(cè)進(jìn)行比對(duì)，不斷修正海洋要素在線(xiàn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，從而對(duì)未來(lái)環(huán)境變化進(jìn)行趨勢(shì)判斷。

2014年天津大神堂牡蠣礁國(guó)家級(jí)海洋特別保護(hù)區(qū)海水水質(zhì)一般，水體中主要超標(biāo)物質(zhì)為活性磷酸鹽和無(wú)機(jī)氮。其中全部站位活性磷酸鹽均超過(guò)二類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。66.7%的站位無(wú)機(jī)氮超過(guò)二類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。其它監(jiān)測(cè)要素均未超標(biāo)。

考慮到大神堂鄰近海域是天津市主要的海水增養(yǎng)殖區(qū)，養(yǎng)殖面積2000公頃，養(yǎng)殖產(chǎn)量7000噸。檢測(cè)結(jié)果顯示，增養(yǎng)殖區(qū)海水中主要超標(biāo)物質(zhì)為無(wú)機(jī)氮、活性磷酸鹽和pH。增養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)水體呈富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，近幾年?duì)I養(yǎng)指數(shù)整體呈上升趨勢(shì)，富營(yíng)養(yǎng)化程度不斷加重。

沉積物質(zhì)量較好，均符合第一類(lèi)海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

夏季監(jiān)測(cè)共獲浮游植物38種，平均密度為444×104個(gè)/立方米，多樣性指數(shù)處于較好水平；浮游動(dòng)物31種，小型浮游動(dòng)物的平均密度為26146.6個(gè)/立方米，大型浮游動(dòng)物的平均密度為251.4個(gè)/立方米，多樣性指數(shù)均處于中等水平；大型底棲生物32種，平均密度為440.0個(gè)/立方米，多樣性指數(shù)處于中等水平。

3平臺(tái)的監(jiān)測(cè)應(yīng)用

3.1應(yīng)用先進(jìn)科技管理手段，增強(qiáng)資源可持續(xù)利用的技術(shù)支撐

針對(duì)海洋資源環(huán)境超載區(qū)和海洋生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)等重要管理區(qū)域，通過(guò)應(yīng)用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)水體主要水質(zhì)參數(shù)（溶解氧、營(yíng)養(yǎng)鹽、石油類(lèi)等）、生態(tài)指標(biāo)（如自然岸線(xiàn)、濱海濕地、指示性物種等）等的全時(shí)段、全天候監(jiān)督性監(jiān)測(cè)，從而為海洋環(huán)境信息通報(bào)制度、海洋環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督考核制度、海洋資源環(huán)境承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制等提供更具時(shí)效性的數(shù)據(jù)支撐。

3.2平臺(tái)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)想

通過(guò)對(duì)主要污染物的指示性監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行篩選，形成在線(xiàn)優(yōu)先監(jiān)測(cè)參數(shù)列表（表1）。結(jié)合平臺(tái)的設(shè)計(jì)內(nèi)容以及主要污染物的指標(biāo)篩選，設(shè)備間設(shè)置溫鹽井、驗(yàn)潮井和監(jiān)測(cè)預(yù)留井，可實(shí)時(shí)獲取溫度、鹽度、重金屬、溶解氧、營(yíng)養(yǎng)鹽、潮位等監(jiān)測(cè)指標(biāo)的連續(xù)數(shù)據(jù)。海水營(yíng)養(yǎng)鹽自動(dòng)分析儀、海水溶解氧測(cè)量?jī)x、硫化物現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x、海水pH測(cè)量?jī)x、海水營(yíng)養(yǎng)鹽測(cè)量?jī)x、海水濁度測(cè)量?jī)x、多參數(shù)水質(zhì)儀、便攜式流速流量?jī)x和海水濁度測(cè)量?jī)x等檢測(cè)方法已成為海洋行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。具有海水水質(zhì)多參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)和海洋海水樣品采樣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)海水自動(dòng)檢測(cè)和采樣功能。

表1 海水水質(zhì)檢測(cè)主要指標(biāo)

項(xiàng)目

檢測(cè)范圍

檢測(cè)精度

水溫

（-5～40）℃

0.1

pH值

（0～14）pH

0.01

溶解氧

（0.0～20.0）mg/L

0.1

電導(dǎo)率

（0～1×105）μS/cm

±0.5%（FS）±1

濁度

0～1000NTU

0.01NTU

監(jiān)測(cè)指標(biāo)精度符合國(guó)家關(guān)于海水檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，具有自維護(hù)和自確認(rèn)功能，可以實(shí)時(shí)掌握各模塊及傳感器的工作健康狀況。

3.3在線(xiàn)監(jiān)測(cè)應(yīng)用的不足

各類(lèi)化學(xué)、生物參數(shù)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)復(fù)雜，成熟度較低，定量監(jiān)測(cè)能力不足，且自動(dòng)化程度不高、運(yùn)行維護(hù)難度大。用于海洋污染狀況和生態(tài)狀況在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的傳感器還很少；而營(yíng)養(yǎng)鹽傳感器的維護(hù)保養(yǎng)要求高，每半個(gè)月左右需維護(hù)一次。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)探頭易被生物附著，影響較大，定期維護(hù)成本較高。誤差原因一方面是由于營(yíng)養(yǎng)鹽傳感器易被生物附著，維護(hù)周期對(duì)測(cè)量精度影響很大，另一方面是由于傳感器在測(cè)量時(shí)的過(guò)濾孔徑要遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)室過(guò)濾孔徑，測(cè)量結(jié)果受懸浮物影響很大。

4未來(lái)發(fā)展的應(yīng)用—海洋生態(tài)環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系建設(shè)

在完善海洋在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合天津市海洋環(huán)境突發(fā)事件的分析，識(shí)別天津海域水環(huán)境主要污染物，污染程度空間分布和變化趨勢(shì)，數(shù)據(jù)信息平臺(tái)除了具備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理分析功能之外，一般還應(yīng)具備自動(dòng)監(jiān)控與預(yù)警、信息產(chǎn)品的制作與發(fā)布功能，可以實(shí)現(xiàn)浮標(biāo)站位和參數(shù)管理、數(shù)據(jù)入庫(kù)、預(yù)警預(yù)報(bào)、信息產(chǎn)品制作和發(fā)布等。建設(shè)海洋生態(tài)環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境安全事故的發(fā)生、發(fā)展、消除及生態(tài)恢復(fù)全過(guò)程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理，應(yīng)依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的需求，建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估貫穿到整個(gè)管理過(guò)程中，包括建設(shè)海洋生態(tài)環(huán)境安全信息服務(wù)平臺(tái)、建立海洋環(huán)境應(yīng)急信息系統(tǒng)、海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、海洋環(huán)境災(zāi)害信息、海洋環(huán)境災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源分布信息、海洋環(huán)境災(zāi)害敏感區(qū)域分布信息、海洋環(huán)境監(jiān)視監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)基本信息等相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)、建立海洋生態(tài)環(huán)境安全信息共享網(wǎng)絡(luò)體系及共享服務(wù)平臺(tái)等。對(duì)災(zāi)害發(fā)生幾率及強(qiáng)度預(yù)測(cè)評(píng)估、緊急應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)以及災(zāi)后恢復(fù)對(duì)策的評(píng)估，使之成為領(lǐng)導(dǎo)層面科學(xué)決策的支撐平臺(tái)。

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