近岸海域國控環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位優(yōu)化研究

李 曌，劉 方，李俊龍，丁 頁，劉喜惠，陳 平，張鈴松

1.中國環(huán)境監(jiān)測總站,國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制重點實驗室，北京 100012 2.中國環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012

近岸海域國控環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位優(yōu)化研究

李 曌1，劉 方1，李俊龍1，丁 頁1，劉喜惠1，陳 平1，張鈴松2

1.中國環(huán)境監(jiān)測總站,國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制重點實驗室，北京 100012 2.中國環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012

近岸海域環(huán)境監(jiān)測是掌握其環(huán)境質(zhì)量狀況，摸清污染來源和影響范圍的必要手段。監(jiān)測點位是環(huán)境監(jiān)測的基礎(chǔ)，監(jiān)測點位優(yōu)化是提高環(huán)境監(jiān)測代表性的必要手段。按照《近岸海域環(huán)境監(jiān)測點位布設(shè)技術(shù)規(guī)范》(HJ 730—2014)的要求，梳理了點位優(yōu)化工作的基本流程，經(jīng)過試優(yōu)化，預(yù)計在全國將增設(shè)122個國控監(jiān)測點位。其中，76個在原有監(jiān)測點位中選擇增設(shè)，46個按照規(guī)范要求新設(shè)。利用2013年監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行插值分析，調(diào)整前后水質(zhì)總體變化小，未出現(xiàn)顛覆性結(jié)論，同時提高了對陸源影響區(qū)域水質(zhì)的監(jiān)控能力。

近岸海域；環(huán)境質(zhì)量；監(jiān)測點位；布設(shè)；優(yōu)化

近岸海域是陸海交互地帶，為人類提供了豐富的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，其作為陸源污染物進(jìn)入海洋的通道，也最容易受到陸源污染的影響。近年來，隨著沿海開發(fā)力度加大，圍海造地、污染物排放、海水養(yǎng)殖、石油開發(fā)、海上運輸?shù)然顒咏o近岸海域環(huán)境帶來直接或間接影響，導(dǎo)致近岸海域生態(tài)環(huán)境面臨日趨嚴(yán)峻的污染和損害壓力[1]。為反映人類對近岸海域的影響，了解近岸海域環(huán)境質(zhì)量的時空分布及變化，確定污染重點防控區(qū)域和檢驗各項污染治理對近岸海域影響的效果，使近岸海域環(huán)境管理和污染控制更加科學(xué)可靠,隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,進(jìn)行監(jiān)測點位優(yōu)化和調(diào)整,將不斷提高監(jiān)測點位的代表性，更好地反映近岸海域環(huán)境質(zhì)量狀況和污染壓力。常用監(jiān)測點位優(yōu)化的方法主要有空間插值法、聚類分析法、主成分分析法、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)級別法、貼近度法等[2-5]，這些方法在科學(xué)性上對監(jiān)測點位優(yōu)化提出了解決方案。為規(guī)范近岸海域環(huán)境監(jiān)測點位的布設(shè)，環(huán)保部發(fā)布了《近岸海域環(huán)境監(jiān)測點位布設(shè)技術(shù)規(guī)范》(HJ 730—2014)[6]，規(guī)定了現(xiàn)階段近岸海域監(jiān)測點位布設(shè)的原則和具體方法，對近岸海域點位調(diào)整和優(yōu)化方面，彌補了過去近岸海域環(huán)境監(jiān)測點位布設(shè)要求相對原則的不足[7-8]，統(tǒng)一了近岸海域環(huán)境監(jiān)測點位布設(shè)的技術(shù)方法。

1 國內(nèi)外近岸海域環(huán)境監(jiān)測點位現(xiàn)狀

從20世紀(jì)中葉以來，美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家十分重視近岸海域環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測工作。美國凈水法案要求各州向美國環(huán)保署提供全國近岸海域環(huán)境狀況資料[9]，由環(huán)保署定期公布全國近岸海域環(huán)境質(zhì)量狀況綜合報告，評價數(shù)據(jù)來源于全國近岸海域2 000余個監(jiān)測點位監(jiān)測結(jié)果[10]，針對河口區(qū)域開展國家河口計劃，對全國28個河口進(jìn)行監(jiān)測[11]；歐洲水框架指令在領(lǐng)海基線外1海里范圍內(nèi)開展監(jiān)測，用于評價流域污染物輸入對近岸海域水質(zhì)造成的影響[12]，奧斯陸-巴黎(OSPAR)協(xié)議通過搜集成員國近岸海域范圍內(nèi)河口、大氣、水質(zhì)底質(zhì)沉積物監(jiān)測點位監(jiān)測結(jié)果對近岸水體開展綜合評價[13]；日本在近岸海域范圍開展了不同的監(jiān)測工作，從沿岸到近岸海域開展海洋污染實態(tài)調(diào)查、在河口、沿岸和港灣開展化學(xué)物質(zhì)環(huán)境實態(tài)調(diào)查[14]。

中國近岸海域環(huán)境監(jiān)測工作始于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過40年的發(fā)展，逐步建成全國近岸海域環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)[15]、全國海洋監(jiān)測網(wǎng)[16]、全國漁業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)[17]3個監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。由環(huán)保行政主管部門組建的“全國近岸海域環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)”于20世紀(jì)90年代有計劃的在全國近岸海域范圍開展監(jiān)測，形成了首批全國完整的近岸海域環(huán)境監(jiān)測點位。2002年開展了近岸海域環(huán)境監(jiān)測點位調(diào)整的工作，采用環(huán)境監(jiān)測、調(diào)查中常用的網(wǎng)格布設(shè)法[18-21]，在全國近岸海域范圍內(nèi)布設(shè)301個國控環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位。隨著沿海經(jīng)濟(jì)開發(fā)，為滿足近岸海域環(huán)境現(xiàn)狀管理的需要，有必要在受陸源污染影響大的區(qū)域內(nèi)增加監(jiān)測點位密度。

2 近岸海域環(huán)境監(jiān)測點位優(yōu)化方法

2.1 優(yōu)化原則

代表性、可比性、整體性、穩(wěn)定性、可行性和前瞻性是環(huán)境監(jiān)測點位優(yōu)化的基本原則，按照此原則開展監(jiān)測點位優(yōu)化，將使監(jiān)測點位更加能夠反映環(huán)境的真實狀態(tài)，客觀反映一定時期近岸海域環(huán)境質(zhì)量、污染狀況和變化規(guī)律，也將滿足管理水平和監(jiān)測能力，適應(yīng)發(fā)展需求的基本要求，是監(jiān)測點位布設(shè)與優(yōu)化的目標(biāo)。按照穩(wěn)定性原則，點位一經(jīng)確定，原則上不應(yīng)變更，以確保監(jiān)測資料的連續(xù)性和可比性。因此，近岸海域國控環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位的優(yōu)化是在現(xiàn)有301個監(jiān)測點位格局的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 現(xiàn)有岸線利用情況分析

為突出陸源污染影響的監(jiān)控，滿足規(guī)范要求中的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位布設(shè)考慮對陸源影響較大的靠近陸地一側(cè)點位布設(shè)密度，以反映陸源污染影響的目的，岸線的利用情況是靠陸地一側(cè)點位布設(shè)的基礎(chǔ)。對現(xiàn)有岸線利用情況分析時，采用最新的衛(wèi)星遙感影像，按照規(guī)范要求將岸線分為兩種類型，一種是可能產(chǎn)生污染的濱海城鎮(zhèn)、人口密集區(qū)、重要港口、工業(yè)園區(qū)及重要河口(簡稱城鎮(zhèn)岸線)，另一種是不產(chǎn)生污染或污染較小的自然岸線(簡稱自然岸線)，并按照實際情況進(jìn)行分類、歸并，以便對照規(guī)范要求設(shè)置和調(diào)整環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位。測量各類岸線長度時，對于曲折岸線可以進(jìn)行平滑處理，平滑時可以采用海岸線500～2 000 m外側(cè)緩沖線進(jìn)行平滑，盡量選取達(dá)到平滑效果的離海岸線距離近的緩沖線測量長度，以更真實的反映岸線利用情況。

2.3 現(xiàn)有監(jiān)測點位分析

本點位優(yōu)化研究以現(xiàn)有國控監(jiān)測點位作為基礎(chǔ)。按照規(guī)范規(guī)定，距離海岸線不同范圍監(jiān)測點位布設(shè)有不同要求，將現(xiàn)有監(jiān)測點位劃分為三個區(qū)域：第一個區(qū)域在海岸線至海岸線外側(cè)2 km范圍內(nèi)，第二個區(qū)域在海岸線外側(cè)2～8 km范圍內(nèi)，第三區(qū)域在海岸線外側(cè)8 km至近岸海域外邊界范圍內(nèi)，沒有劃分領(lǐng)海基線的區(qū)域，用現(xiàn)有監(jiān)測點位外邊界連線作為其近岸海域外邊界。按照規(guī)范要求對不同區(qū)域范圍內(nèi)監(jiān)測點位進(jìn)行評估，其中第二區(qū)區(qū)域范圍內(nèi)的現(xiàn)有國控監(jiān)測點位，按照臨岸監(jiān)測點位布設(shè)方法評估是否滿足規(guī)范要求；對第三區(qū)域范圍內(nèi)的現(xiàn)有國控監(jiān)測點位，按照臨岸外側(cè)監(jiān)測點位布設(shè)方法評估是否滿足規(guī)范要求。考慮到滿足監(jiān)測點位已經(jīng)設(shè)立，原則上不進(jìn)行調(diào)整的要求，以及盡可能的減少監(jiān)測點位增設(shè)造成的新增工作量，各區(qū)域分界線附近范圍的監(jiān)測點位在進(jìn)行點位評估時兼作為兩邊區(qū)域點位統(tǒng)籌考慮。現(xiàn)有國控監(jiān)測點位中已經(jīng)淤積或經(jīng)過圍填海后成為陸地或有關(guān)規(guī)劃作為圍填海區(qū)域在短期內(nèi)將不再能開展監(jiān)測的監(jiān)測點位作為調(diào)整點位位置的對象。

2.4 優(yōu)化方案的制定

評估現(xiàn)有國控監(jiān)測點位是否符合規(guī)范要求后，將不符合要求的區(qū)域作為優(yōu)化區(qū)域。臨岸監(jiān)測點位在海岸線外側(cè)2～8 km范圍內(nèi)布設(shè)，布設(shè)時以不同類型的岸線長度為基礎(chǔ)，加密時優(yōu)先選擇現(xiàn)有范圍內(nèi)的省控、市控、近岸海域功能區(qū)等現(xiàn)有監(jiān)測點位，現(xiàn)有監(jiān)測點位選擇能夠監(jiān)控到區(qū)域污染范圍的位置新設(shè)點位，新設(shè)點位位置與原有國控監(jiān)測點位間應(yīng)均勻分布。臨岸外側(cè)監(jiān)測點位在海岸線外側(cè)8 km至近岸海域外邊界范圍內(nèi)布設(shè)，布設(shè)時以海域面積為基礎(chǔ)，同樣優(yōu)先在現(xiàn)有監(jiān)測點位中選擇增設(shè)，不能滿足要求時，在海域范圍內(nèi)均勻增設(shè)。增設(shè)后的監(jiān)測點位應(yīng)能滿足規(guī)范要求。按照規(guī)范要求，對現(xiàn)有臨岸一側(cè)監(jiān)測點位水質(zhì)評價結(jié)果均優(yōu)于一類且其內(nèi)側(cè)存在城鎮(zhèn)岸線類型的區(qū)域，在海岸線外側(cè)500 m～2 km范圍內(nèi)增設(shè)臨岸監(jiān)測點位。

考慮到近岸海域范圍內(nèi)除國控監(jiān)測點位外，還有省控、市控、近岸海域功能區(qū)等現(xiàn)有監(jiān)測點位，在現(xiàn)有監(jiān)測點位上增設(shè)國控監(jiān)測點位，既可以避免工作量的增加，又可以保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性。因此，將現(xiàn)有監(jiān)測點位作為國控監(jiān)測點位優(yōu)化和調(diào)整的優(yōu)先候選的監(jiān)測點位。增設(shè)監(jiān)測點位時充分考慮監(jiān)測工作的可實施性。

3 試優(yōu)化結(jié)果與分析

3.1 結(jié)果

按照優(yōu)化方法，對全國近岸海域國控環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位進(jìn)行試優(yōu)化。結(jié)果表明，根據(jù)《近岸海域環(huán)境監(jiān)測點位布設(shè)技術(shù)規(guī)范》的要求，標(biāo)準(zhǔn)實施后，全國將增加環(huán)境質(zhì)量點位122個，由于填海造地撤銷監(jiān)測點位4個，調(diào)整后全國點位將達(dá)到419個，與調(diào)整前相比，國控點位增加39.2%。增加的點位中，大部分分布于臨岸區(qū)域，共100個，占增加點位的82.0%。其中城鎮(zhèn)岸線增設(shè)30個，自然岸線增設(shè)70個；22個增加在臨岸外側(cè)區(qū)域，占增加點位的18.0%。增加監(jiān)測點位位于重要海灣內(nèi)的為18個，占增加點位的14.8%。從點位來源看，76個新增點位在現(xiàn)有近岸海域環(huán)境功能區(qū)點位、省控監(jiān)測點位上，有46個為新增設(shè)點位。增加的點位主要集中在濱海城市和原點位間距較大的區(qū)域。試優(yōu)化監(jiān)測點位分布，見圖1。

3.2 各省試優(yōu)化結(jié)果分析

沿海各省中，遼寧增設(shè)32個點位，主要集中在大連近岸海域，大連3面環(huán)海，為濱海城市，原有國控點位密度不達(dá)標(biāo)，其余區(qū)域按照要求增設(shè)臨岸監(jiān)測點位；河北增設(shè)5個點位，主要集中在近年開發(fā)力度較大的曹妃甸附近海域和滄州附近海域；天津增設(shè)6個點位，撤銷4個點位，撤銷點位主要由于受填海造地影響，并在近岸補充增設(shè)點位；山東增設(shè)24個點位，主要集中在青島近岸海域，青島為濱海城市，原有國控點位密度不達(dá)標(biāo)；江蘇增設(shè)6個點位，原有監(jiān)測點位密度不達(dá)標(biāo)，由于江蘇近岸海域岸線主要為自然岸線類型，故點位數(shù)量增加較少；浙江增設(shè)6個點位，原有國控點位多分布于離岸較遠(yuǎn)位置，在臨岸區(qū)域補充布設(shè)部分點位；福建增設(shè)12個點位，增加的監(jiān)測點位主要位于缺少監(jiān)測點位的海灣及外側(cè)區(qū)域；廣西增設(shè)1個點位，位于點位密度不達(dá)標(biāo)區(qū)域；廣東增設(shè)19個點位，位于點位密度不達(dá)標(biāo)區(qū)域；海南增設(shè)3個點位，按規(guī)范要求在《中國近岸海域環(huán)境質(zhì)量公報》中水質(zhì)常年為一類水質(zhì)的濱海工業(yè)園區(qū)近岸海域0.5～2 km區(qū)域增設(shè)臨岸監(jiān)測點位。各省試優(yōu)化結(jié)果見表1。

表1 各省試優(yōu)化結(jié)果統(tǒng)計

注：“—”表示無此類點位。

3.3 優(yōu)化結(jié)果評估

利用2013年監(jiān)測結(jié)果(原有301個原國控點位和76個獲得監(jiān)測結(jié)果的新增國控點位)進(jìn)行插值分析，原國控點位評價結(jié)果為一類海水比例22.8%，二類海水比例49.0%，三類海水比例7.8%，四類海水比例5.6%，劣四類海水比例14.9%；試優(yōu)化后一類海水比例25.4%，二類海水比例44.9%，三類海水比例9.2%，四類海水比例5.2%，劣四類海水比例15.3%。試優(yōu)化前后一類海水比例上升2.6%，二類海水比例下降4.1%，三類海水比例上升1.4%，四類海水比例下降0.4%，劣四類海水比例上升0.4%。調(diào)整前后水質(zhì)總體變化小，未出現(xiàn)顛覆性結(jié)論，保證了水質(zhì)評價的穩(wěn)定性。在城鎮(zhèn)岸線區(qū)域增設(shè)監(jiān)測點位，提高了受陸源影響區(qū)域水質(zhì)的監(jiān)控能力。在海灣內(nèi)增設(shè)監(jiān)測點位為監(jiān)控海灣污染對海灣環(huán)境治理提供了更加科學(xué)的決策依據(jù)。

4 結(jié)語

通過監(jiān)測點位優(yōu)化研究，在原有監(jiān)測點位的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，保證了監(jiān)測點位的穩(wěn)定性；在全國近岸海域區(qū)域監(jiān)測點位分布更加均勻，提高了各區(qū)域間水質(zhì)的可比性；突出了對污染區(qū)域的分析能力，增加了各區(qū)域環(huán)境的代表性；通過吸收最新規(guī)劃成果，體現(xiàn)了優(yōu)化布點的前瞻性；強調(diào)了區(qū)域間點位統(tǒng)籌布設(shè)，表現(xiàn)了點位布設(shè)的整體性。近岸海域環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位優(yōu)化是建立在區(qū)域岸線利用情況分析的基礎(chǔ)上，盡量提高新增監(jiān)測點位的代表性。

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Research on the State Controlled Monitoring Sites Optimization for Marine Environmental Quality in Offshore Area

LI Zhao1, LIU Fang1, LI Junlong1, DING Ye1, LIU Xihui1, CHEN Ping1, ZHANG Lingsong2

1.State Environmental Protection Key Laboratory of Quality Control in Environmental Monitoring, China National Environmental Monitoring Centre, Beijing 100012, China 2.Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China

Offshore environmental monitoring is an essential method to acquire the environmental quality conditions and find out the pollution source and its influence scope. Monitoring sites are the basis of environmental monitoring. Optimizing positions of the sites can improve the representativeness of environmental monitoring. According to the requirements ofTechnicalspecificationforthelayoutofenvironmentalmonitoringspotlocationinoffshoreareaofChina(HJ 730—2014), the article hackled the basic process of monitoring sites optimization. After trial optimization, 122 monitoring sites were increased nationwide, among which 76 were added from original sites and 46 were newly added according to the specification. In order to compare the difference, interpolation analysis was conducted by using monitoring result in 2013. The change of before and after the adjustment was slight. There was no subversive conclusion and the analysis precision of regional water quality for the areas affected by the land sources were improved.

offshorearea;environmentalquality;monitoringsite;layout;optimization

2015-07-03;

2016-09-02

李 曌(1984-)，男，山東德州人，碩士，工程師。

劉 方

X830.1

A

1002-6002(2016)06- 0084- 05

10.19316/j.issn.1002-6002.2016.06.13