海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)問題研究

韓冰

摘 要：海洋是大自然賦予人類最重要的資源，其不僅蘊含豐富的水資源、水產(chǎn)資源、石油礦產(chǎn)資源，而且也包括醫(yī)藥、化工等人類社會生存和發(fā)展所必需的自然資源。隨著近年來陸地資源的頻繁開發(fā)，陸地資源已走向枯竭。為了實現(xiàn)人類的生存和發(fā)展的最終目的，開源和節(jié)流就顯得尤為重要，而海洋首當其沖成為開源的考慮對象。而隨著海洋開發(fā)的逐步深入，如何運用現(xiàn)代化監(jiān)測技術(shù)，控制好海洋環(huán)境污染，成為海洋環(huán)境監(jiān)測人員面臨的重要課題。

關(guān)鍵詞：海洋環(huán)境；監(jiān)測技術(shù)；海洋污染

1海洋環(huán)境監(jiān)測工作分類

常規(guī)監(jiān)測。常規(guī)監(jiān)測也稱例行監(jiān)測，是海洋環(huán)境監(jiān)測最為基本的工作之一。常規(guī)監(jiān)測的一般工作流程為：按照具體的要求制定計劃，定時、定點對需要監(jiān)測污染源進行檢查測定。如果測定污染物出現(xiàn)超標情況時，需要對其進行具體的質(zhì)量評價，預(yù)測未來時間變化趨勢并加以驗證，從而為海洋污染防治有效的參考資料。

調(diào)查性監(jiān)測。調(diào)查性監(jiān)測的實施目的為了加強海洋環(huán)境污染源與環(huán)境質(zhì)量狀況監(jiān)測，通過國家或地方組織開展專項調(diào)查或者綜合性調(diào)查。調(diào)查性監(jiān)測可以深入到現(xiàn)場了解污染的實際情況，從而為海洋環(huán)境污染防治提供必需的參考資料，繼而為海洋環(huán)境保護做出科學(xué)的評價。

研究性監(jiān)測。研究性監(jiān)測亦稱專題監(jiān)測，其含義為為了明確污染物對周圍海域的污染情況（例如：污染范圍、污染危害程度、污染強度）而進行一系列的監(jiān)測研究工作。

應(yīng)急監(jiān)測。應(yīng)急監(jiān)測是指當發(fā)生赤潮、溢油、漁業(yè)污染等突發(fā)性事故或者污染時，對所污染的海域進行監(jiān)測。監(jiān)測的內(nèi)容主要包括：明確污染源的性質(zhì)、受污染的程度、所波及的范圍、持續(xù)時間的長短以及最終污染的后果等等。通過應(yīng)急監(jiān)測，可以為海洋污染收集必備的資料，為后續(xù)的污染防治提供參考依據(jù)。

2海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)分析

海洋監(jiān)測傳感器技術(shù)。當前，溶解氧傳感器、在線監(jiān)測海流等技術(shù)已經(jīng)得到了初步的完善，其精確度與可靠性。然而，我國海洋監(jiān)測傳感器技術(shù)還是有很多急需完善的地方，例如：在重金屬與營養(yǎng)鹽等毒性指標的生物傳感器技術(shù)與化學(xué)分析技術(shù)方面還有待提高。國際與國內(nèi)的傳感器均朝自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、多功能化以及小型化方向發(fā)展。而生物與化學(xué)傳感器是發(fā)展和完善載體平臺自動取樣分析技術(shù)的關(guān)鍵要點。依據(jù)國際海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展動態(tài)與我國監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)實情況，當前我國海洋監(jiān)測技術(shù)的總體目標主要為：第一，在化學(xué)、物理傳感器研究上朝網(wǎng)絡(luò)化、智能化、模塊化方向發(fā)展，向多功能化與小型化方向發(fā)展；以提升測量與分析的精確度；環(huán)境生態(tài)自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的研究；與國際接軌共同開發(fā)新的分析原理和方法。第二，主動開發(fā)自動、實時、自動的現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)；以促進信息采集、傳輸、存儲與處理的模塊化、集成技術(shù)的發(fā)展；例如自動浮標站的研制就是其中獨特的案例。

地波雷達監(jiān)測技術(shù)。地波雷達通過利用短波（3～30MHz）在導(dǎo)電海洋表面繞射傳播損耗小的獨特優(yōu)勢，而采用垂直極化天線輻射電波，對于海平面視線以下出現(xiàn)的飛機、艦船、導(dǎo)彈以及冰山等運動目標可以通過超視距進行探測，其探測的距離最遠可以達到300公里以上。同時，地波雷達利用海洋表面對高頻電磁波的一階散射和二階散射機制，可以從雷達回波中提取風(fēng)場、浪場、流場等海況信息，以最終實現(xiàn)對海洋環(huán)境廣范圍、高精度以及全天候的實時實地監(jiān)測。由于地波超視距雷達具備覆蓋范圍廣、持續(xù)性強、可全天候作業(yè)等獨特的優(yōu)勢，因此，其在海洋環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著地波雷達監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，其在海洋開發(fā)、氣象預(yù)報、防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域也有著廣闊的發(fā)展前景。

海洋遙感技術(shù)。在近海監(jiān)測中，由于現(xiàn)代海洋監(jiān)測技術(shù)融合了傳統(tǒng)的技術(shù)手段，取得了突破性的進展。當前海洋遙感技術(shù)主要是融合了海洋水色與環(huán)境相關(guān)參數(shù)，但是其具體操作需要借助衛(wèi)星通訊設(shè)備，這不僅導(dǎo)致造價高昂，而且建設(shè)周期漫長。而遙感飛機作為海洋環(huán)境監(jiān)測的重要技術(shù)，其具備全球、連續(xù)、費用低、大尺度、環(huán)境影響小的得天獨厚特點，其不僅在海洋環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境污染防治發(fā)揮著重要的作用，而且為海洋環(huán)境監(jiān)測科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)與資料。

近海環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)。當前，由于沿海地區(qū)人們向附近海域開發(fā)，近海域成為了環(huán)境污染與環(huán)境監(jiān)測的重點區(qū)域。而各種小型的傳感器集成平臺技術(shù)由于其輕便、靈活性等獨特性質(zhì)，在河口、海灣以及淺海增養(yǎng)殖區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。目前，生態(tài)環(huán)境檢測、生物學(xué)研究以及衛(wèi)星遙感定標的應(yīng)用，均為發(fā)展傳感器或儀器的關(guān)鍵點。此外，隨著陣列電極與微電極的研究深入，其在實驗室研究中已獲得一定成就，例如：測量痕量物質(zhì)的微電極已具備樣品，pH與溶解氧電化學(xué)傳感器的性能也獲得了明顯的改善。然而，總體而言，生物傳感器現(xiàn)今仍處于實驗室研究階段，其技術(shù)仍有待急需研究發(fā)展。

3地波雷達海洋環(huán)境監(jiān)測中的技術(shù)及應(yīng)用

地波雷達海洋環(huán)境監(jiān)測的工作原理：當無線電波向海面進行發(fā)射時，電磁波傳播模式會存在于在海水表面中，此電磁波傳播模式稱為地波。另外，高頻地波雷達亦被稱為高頻表面波雷達。由于，中波與短波段在海水表面的地波傳播損耗較少，且地波主要是沿著地球表面運動，從而傳播到地平線以下遙遠的地方，最終實現(xiàn)超視距傳播。為此，通過地波超視距傳播性質(zhì)而進行探測的高頻地波雷達亦被稱為地波超視距雷達，其探測距離可達到200～500km的區(qū)間范圍內(nèi)。此外，利用大氣波導(dǎo)特征的微波雷達與天波超視距雷達是超視距雷達的兩種主要類型，前者可以探測到一兩百公里外的目標，后者可以通過電離層對高頻無線電波的反射的途徑以探測數(shù)千公里外目標。

4結(jié)語

總而言之，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們向海洋排放污染物越來越多，使得我國海洋環(huán)境污染日趨嚴重，各種惡性的海洋環(huán)境污染事故頻頻發(fā)生，生態(tài)環(huán)境愈發(fā)失衡。而環(huán)境監(jiān)測對于控制海洋環(huán)境污染，保護海洋環(huán)境具有重要的現(xiàn)實作用。環(huán)境監(jiān)測技術(shù)是現(xiàn)代發(fā)展的產(chǎn)物，其不僅關(guān)乎海洋開發(fā)力度，而且關(guān)系到海洋環(huán)境的質(zhì)量情況與良性發(fā)展。海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)具備高效、實時、連續(xù)等獨特的優(yōu)勢，其不僅可以降低海洋保護的經(jīng)濟成本，而且對保護海洋環(huán)境發(fā)揮著不可或缺的作用。伴隨著經(jīng)濟與高新技術(shù)的進一步發(fā)展，4G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已經(jīng)成為時代的發(fā)展大趨勢，相信未來的海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)將與4G技術(shù)緊密聯(lián)系，發(fā)揮更大的經(jīng)濟效益和社會效益。

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（作者單位：山東省海洋儀器儀表科技中心）