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區(qū)實施離岸監(jiān)視監(jiān)控平臺的工程建設(shè)情況。在離岸海洋環(huán)境下，針對海洋環(huán)境特點選擇合適的環(huán)境監(jiān)測因子，通過監(jiān)視監(jiān)控平臺進行在線監(jiān)測，可以時時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)的保護和修復提供科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞：天津；大神堂；海洋特別保護區(qū)；監(jiān)視監(jiān)控平臺；在線監(jiān)測；

中圖分類號：P74 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（a）-0000-00

天津大神堂是我國北方緯度最高的現(xiàn)代活體牡蠣礁聚集海域，由于地殼運動和獨特海洋生態(tài)環(huán)境，該區(qū)域內(nèi)的長牡蠣（Crassostreagigas）、毛蚶（Scapharcasubcrenata）、褶牡蠣（Ostreaplicatula）和脈紅螺（Rapanavenosa？）等海洋生物資源豐富。為了進一步保護貝類生物資源的多樣性，2013年1月國家海洋局批準建立了天津大神堂牡蠣礁國家級海洋特別保護區(qū)，2014年7月天津市海洋局將“天津大神堂牡蠣礁國家級海洋特別保護區(qū)”劃定為天津市海洋生態(tài)紅線區(qū)。為加大海洋生態(tài)環(huán)境保護的力度，科學開發(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區(qū)平臺，以期實現(xiàn)平臺監(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 平臺建設(shè)

1.1平臺規(guī)劃

天津大神堂監(jiān)視監(jiān)控平臺是天津市海洋觀測網(wǎng)絡(luò)布局近岸近海海洋觀測體系“三近、兩遠”中兩遠之一。項目建成后將成為全國首個基于離岸的海洋監(jiān)視監(jiān)控平臺，開展天津北部海域的海洋要素觀測和海洋環(huán)境監(jiān)測。現(xiàn)階段任務(wù)為對該海域?qū)嵤┤瘫O(jiān)控并進行海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)測，為該海域生態(tài)系統(tǒng)的保護和修復提供第一手的數(shù)據(jù)，未來將構(gòu)建海洋生態(tài)環(huán)境安全風險評估體系，通過氣象、潮位、水質(zhì)、泥沙等數(shù)據(jù)進行觀測監(jiān)測，兼顧天津和渤海灣北部海域溢油、赤潮、環(huán)境監(jiān)測、海洋災害預警與防范、海域動態(tài)管理、海洋綜合管理、海洋公眾服務(wù)等海洋觀測和監(jiān)測的業(yè)務(wù)化應(yīng)用需求。使保護區(qū)管理逐步走向科學化、現(xiàn)代化、實現(xiàn)其預期的資源合理利用與目標管理。

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

依據(jù)《天津市海洋環(huán)境保護規(guī)劃（2014-2020年）》和《天津市海洋生態(tài)紅線區(qū)報告》關(guān)于大神堂牡蠣礁國家級海洋特別保護區(qū)管控措施的要求“重點保護區(qū)內(nèi)，禁止實施各種與保護無關(guān)的工程建設(shè)活動；加強周邊海岸工程，如北疆電廠、中心漁港等入海排污監(jiān)控”，該平臺作為公益項目，通過平臺在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，對海洋基本要素和重點監(jiān)測因子實現(xiàn)24小時不間斷的跟蹤，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸影像資料，為科學決策提供依據(jù)。

1.3 工程建設(shè)概況

該平臺選址于天津大神堂牡蠣礁海洋特別保護區(qū)的南端，距海岸直線距離約10 km，鄰近天津中心漁港和北疆電廠。水上承臺面積64 m2，頂面高程8.0 m，水上承臺采用高樁墩臺結(jié)構(gòu)。承臺下部建設(shè)一座靠船平臺。由于項目位于海里，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，同時為減小氯化物、硫化物等物質(zhì)對鋼管樁的腐蝕，平臺鋼管樁采取“鋼管樁犧牲陽極保護陰極”的防腐措施，提高了平臺的穩(wěn)定性。工程建成后將圍繞天津海域特點進行監(jiān)控海域環(huán)境觀測。

2 工程海域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀

為將海洋環(huán)境要素有針對性地進行比對，時時了解海洋環(huán)境趨勢變化，我們以“2014年天津市海洋環(huán)境狀況公報”大神堂環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)作為背景值，通過平臺在線監(jiān)測系統(tǒng)，與人工檢測進行比對，不斷修正海洋要素在線監(jiān)測指標，從而對未來環(huán)境變化進行趨勢判斷。

2014年天津大神堂牡蠣礁國家級海洋特別保護區(qū)海水水質(zhì)一般，水體中主要超標物質(zhì)為活性磷酸鹽和無機氮。其中全部站位活性磷酸鹽均超過二類海水水質(zhì)標準。66.7%的站位無機氮超過二類海水水質(zhì)標準。其它監(jiān)測要素均未超標。

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。檢測結(jié)果顯示，增養(yǎng)殖區(qū)海水中主要超標物質(zhì)為無機氮、活性磷酸鹽和pH。增養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)水體呈富營養(yǎng)化狀態(tài)，近幾年營養(yǎng)指數(shù)整體呈上升趨勢，富營養(yǎng)化程度不斷加重。

沉積物質(zhì)量較好，均符合第一類海洋沉積物質(zhì)量標準。

夏季監(jiān)測共獲浮游植物38種，平均密度為444×104個/立方米，多樣性指數(shù)處于較好水平；浮游動物31種，小型浮游動物的平均密度為26146.6個/立方米，大型浮游動物的平均密度為251.4個/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/立方米，多樣性指數(shù)處于中等水平。

3平臺的監(jiān)測應(yīng)用

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

針對海洋資源環(huán)境超載區(qū)和海洋生態(tài)紅線區(qū)等重要管理區(qū)域，通過應(yīng)用在線監(jiān)測技術(shù)實現(xiàn)對水體主要水質(zhì)參數(shù)（溶解氧、營養(yǎng)鹽、石油類等）、生態(tài)指標（如自然岸線、濱海濕地、指示性物種等）等的全時段、全天候監(jiān)督性監(jiān)測，從而為海洋環(huán)境信息通報制度、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)測預警機制等提供更具時效性的數(shù)據(jù)支撐。

3.2平臺在線監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)想

通過對主要污染物的指示性監(jiān)測參數(shù)進行篩選，形成在線優(yōu)先監(jiān)測參數(shù)列表（表1）。結(jié)合平臺的設(shè)計內(nèi)容以及主要污染物的指標篩選，設(shè)備間設(shè)置溫鹽井、驗潮井和監(jiān)測預留井，可實時獲取溫度、鹽度、重金屬、溶解氧、營養(yǎng)鹽、潮位等監(jiān)測指標的連續(xù)數(shù)據(jù)。海水營養(yǎng)鹽自動分析儀、海水溶解氧測量儀、硫化物現(xiàn)場測量儀、海水pH測量儀、海水營養(yǎng)鹽測量儀、海水濁度測量儀、多參數(shù)水質(zhì)儀、便攜式流速流量儀和海水濁度測量儀等檢測方法已成為海洋行業(yè)的標準。具有海水水質(zhì)多參數(shù)測試系統(tǒng)和海洋海水樣品采樣系統(tǒng)，實現(xiàn)海水自動檢測和采樣功能。

表1 海水水質(zhì)檢測主要指標

項目

檢測范圍

檢測精度

水溫

（-5～40）℃

0.1

pH值

（0～14）pH

0.01

溶解氧

（0.0～20.0）mg/L

0.1

電導率

（0～1×105）μS/cm

±0.5%（FS）±1

濁度

0～1000NTU

0.01NTU

監(jiān)測指標精度符合國家關(guān)于海水檢測標準，具有自維護和自確認功能，可以實時掌握各模塊及傳感器的工作健康狀況。

3.3在線監(jiān)測應(yīng)用的不足

各類化學、生物參數(shù)的在線監(jiān)測技術(shù)復雜，成熟度較低，定量監(jiān)測能力不足，且自動化程度不高、運行維護難度大。用于海洋污染狀況和生態(tài)狀況在線監(jiān)測的傳感器還很少；而營養(yǎng)鹽傳感器的維護保養(yǎng)要求高，每半個月左右需維護一次。在線監(jiān)測探頭易被生物附著，影響較大，定期維護成本較高。誤差原因一方面是由于營養(yǎng)鹽傳感器易被生物附著，維護周期對測量精度影響很大，另一方面是由于傳感器在測量時的過濾孔徑要遠大于實驗室過濾孔徑，測量結(jié)果受懸浮物影響很大。

4未來發(fā)展的應(yīng)用—海洋生態(tài)環(huán)境安全風險評估體系建設(shè)

在完善海洋在線監(jiān)測的基礎(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，數(shù)據(jù)信息平臺除了具備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)管理分析功能之外，一般還應(yīng)具備自動監(jiān)控與預警、信息產(chǎn)品的制作與發(fā)布功能，可以實現(xiàn)浮標站位和參數(shù)管理、數(shù)據(jù)入庫、預警預報、信息產(chǎn)品制作和發(fā)布等。建設(shè)海洋生態(tài)環(huán)境安全風險評估體系，對海洋生態(tài)環(huán)境安全事故的發(fā)生、發(fā)展、消除及生態(tài)恢復全過程進行風險管理，應(yīng)依據(jù)風險評估的需求，建立風險評估體系，將風險評估貫穿到整個管理過程中，包括建設(shè)海洋生態(tài)環(huán)境安全信息服務(wù)平臺、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)測數(shù)據(jù)、海洋環(huán)境災害信息、海洋環(huán)境災害風險源分布信息、海洋環(huán)境災害敏感區(qū)域分布信息、海洋環(huán)境監(jiān)視監(jiān)測機構(gòu)基本信息等相關(guān)數(shù)據(jù)庫、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)平臺等。對災害發(fā)生幾率及強度預測評估、緊急應(yīng)對風險以及災后恢復對策的評估，使之成為領(lǐng)導層面科學決策的支撐平臺。

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