天津大神堂牡蠣礁海洋特別保護區監視監控平臺應用探討

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區實施離岸監視監控平臺的工程建設情況。在離岸海洋環境下，針對海洋環境特點選擇合適的環境監測因子，通過監視監控平臺進行在線監測，可以時時掌握天津市北部海域的環境變化，為該海域生態系統的保護和修復提供科學依據。

關鍵詞：天津；大神堂；海洋特別保護區；監視監控平臺；在線監測；

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代活體牡蠣礁聚集海域，由于地殼運動和獨特海洋生態環境，該區域內的長牡蠣（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，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”劃定為天津市海洋生態紅線區。為加大海洋生態環境保護的力度，科學開發利用海洋資源，天津市建設了天津大神堂牡蠣礁海洋特別保護區平臺，以期實現平臺監視監控系統為區域提供更多、更好的涉海服務。

1 平臺建設

1.1平臺規劃

天津大神堂監視監控平臺是天津市海洋觀測網絡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視監控平臺，開展天津北部海域的海洋要素觀測和海洋環境監測。現階段任務為對該海域實施全程監控并進行海洋基礎數據監測，為該海域生態系統的保護和修復提供第一手的數據，未來將構建海洋生態環境安全風險評估體系，通過氣象、潮位、水質、泥沙等數據進行觀測監測，兼顧天津和渤海灣北部海域溢油、赤潮、環境監測、海洋災害預警與防范、海域動態管理、海洋綜合管理、海洋公眾服務等海洋觀測和監測的業務化應用需求。使保護區管理逐步走向科學化、現代化、實現其預期的資源合理利用與目標管理。

1.2監視監控平臺與《天津市海洋環境保護規劃》符合性分析

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

1.3 工程建設概況

該平臺選址于天津大神堂牡蠣礁海洋特別保護區的南端，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構。承臺下部建設一座靠船平臺。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，提高了平臺的穩定性。工程建成后將圍繞天津海域特點進行監控海域環境觀測。

2 工程海域環境質量現狀

為將海洋環境要素有針對性地進行比對，時時了解海洋環境趨勢變化，我們以“2014年天津市海洋環境狀況公報”大神堂環境監測數據作為背景值，通過平臺在線監測系統，與人工檢測進行比對，不斷修正海洋要素在線監測指標，從而對未來環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海水水質一般，水體中主要超標物質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標準。66.7%的站位無機氮超過二類海水水質標準。其它監測要素均未超標。

考慮到大神堂鄰近海域是天津市主要的海水增養殖區，養殖面積2000公頃，養殖產量7000噸。檢測結果顯示，增養殖區海水中主要超標物質為無機氮、活性磷酸鹽和pH。增養殖區內水體呈富營養化狀態，近幾年營養指數整體呈上升趨勢，富營養化程度不斷加重。

沉積物質量較好，均符合第一類海洋沉積物質量標準。

夏季監測共獲浮游植物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，多樣性指數處于中等水平。

3平臺的監測應用

3.1應用先進科技管理手段，增強資源可持續利用的技術支撐

針對海洋資源環境超載區和海洋生態紅線區等重要管理區域，通過應用在線監測技術實現對水體主要水質參數（溶解氧、營養鹽、石油類等）、生態指標（如自然岸線、濱海濕地、指示性物種等）等的全時段、全天候監督性監測，從而為海洋環境信息通報制度、海洋環境質量監督考核制度、海洋資源環境承載能力監測預警機制等提供更具時效性的數據支撐。

3.2平臺在線監測系統構架設想

通過對主要污染物的指示性監測參數進行篩選，形成在線優先監測參數列表（表1）。結合平臺的設計內容以及主要污染物的指標篩選，設備間設置溫鹽井、驗潮井和監測預留井，可實時獲取溫度、鹽度、重金屬、溶解氧、營養鹽、潮位等監測指標的連續數據。海水營養鹽自動分析儀、海水溶解氧測量儀、硫化物現場測量儀、海水pH測量儀、海水營養鹽測量儀、海水濁度測量儀、多參數水質儀、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的標準。具有海水水質多參數測試系統和海洋海水樣品采樣系統，實現海水自動檢測和采樣功能。

表1 海水水質檢測主要指標

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

監測指標精度符合國家關于海水檢測標準，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在線監測應用的不足

各類化學、生物參數的在線監測技術復雜，成熟度較低，定量監測能力不足，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狀況在線監測的傳感器還很少；而營養鹽傳感器的維護保養要求高，每半個月左右需維護一次。在線監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，測量結果受懸浮物影響很大。

4未來發展的應用—海洋生態環境安全風險評估體系建設

在完善海洋在線監測的基礎上，結合天津市海洋環境突發事件的分析，識別天津海域水環境主要污染物，污染程度空間分布和變化趨勢，數據信息平臺除了具備在線監測數據管理分析功能之外，一般還應具備自動監控與預警、信息產品的制作與發布功能，可以實現浮標站位和參數管理、數據入庫、預警預報、信息產品制作和發布等。建設海洋生態環境安全風險評估體系，對海洋生態環境安全事故的發生、發展、消除及生態恢復全過程進行風險管理，應依據風險評估的需求，建立風險評估體系，將風險評估貫穿到整個管理過程中，包括建設海洋生態環境安全信息服務平臺、建立海洋環境應急信息系統、海洋生態環境監測數據、海洋環境災害信息、海洋環境災害風險源分布信息、海洋環境災害敏感區域分布信息、海洋環境監視監測機構基本信息等相關數據庫、建立海洋生態環境安全信息共享網絡體系及共享服務平臺等。對災害發生幾率及強度預測評估、緊急應對風險以及災后恢復對策的評估，使之成為領導層面科學決策的支撐平臺。

參考文獻

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