近岸海域水质自动监测系统站位的布设

2014-02-02李天深庄马展林树权郁建栓李俊龙张江龙

中国环境监测 2014年2期

李天深，刘方，庄马展，林树权，丁页，郁建栓，李俊龙，张江龙

1．广西壮族自治区海洋环境监测中心站，广西北海 536001

2．中国环境监测总站国家环境保护环境监测质量控制重点实验室，北京 100012

3．厦门环境监测中心站，福建厦门 361004

构建近岸海域海水水质预警监测体系是“十二五”国家环境监测网建设的指导思想和发展目标之一［1］，目前每年2～4次的近岸海域监测频次不能及时、真实地反映水质变化状况，无法满足环境管理要求，因此，在近岸重点海域布设自动监测系统，全天候获取各种现场资料，真实观测近岸海域水质变化全过程，将成为对近岸海域重点和敏感区域进行环境监测的一个发展趋势。

构建近岸海域自动监测系统，首先就要对自动监测站站位进行选择，该研究利用厦门环境监测中心站和广西海洋环境监测中心站在近岸海域自动监测系统建设和运行中的经验，对站位的设置原则、要求、注意事项等进行归纳总结，为后续建设提供参考依据。

1 近岸海域自动监测系统站位布设原则

近岸海域自动监测系统站位应紧扣近岸海域环境管理需求，根据建设的目的和可行性来布设［2］。当需要了解近岸海域敏感区域(如保护区、增殖区以及排污区等)水质变化及其规律以及对赤潮易发区进行赤潮监控时，可考虑布设自动监测系统。自动监测系统布设应在日常监测布设点位的基础上进行选择［3］，同时还应遵循3方面原则：

1.1 代表性原则

所布设的站位应足够代表区域尺度海域水环境质量信息及水质变化趋势，为区域污染控制和管理提供一定的科学依据。

1.2 科学性原则

自动监测站位设置应科学合理，能够准确反映区域水质状况。

1.3 可行性原则

自动监测站位布设应考虑实施监测的可行性，全面考虑实施自动监测的条件(如水深、水文、排污、行政管理等)。

2 自动监测系统站位布设技术要求

根据监测对象和监测目的，自动监测系统站位可分为5类，即近岸海域环境质量海水水质自动监测站位、近岸海域环境功能区海水自动监测站位、近岸海域重点或敏感区域水质自动监测站位、入海河口污染物入海断面水质自动监测站位、入海河口区域水质自动监测站位。近岸海域水质自动监测站位应按照监测目的进行布设，站位选择有6种方式。

2.1 近岸海域环境质量海水水质自动监测站位

近岸海域环境质量海水水质监测的点位为不同层次级别(国控、省控、市控)的多个监测点位，当以监控及评价近岸海域海水水质变化趋势为目的来布设自动监测站位时，应选择层次最高、最具代表性的监测点位布设自动监测站。

1)对于有不同层次的近岸海域环境质量监测站位的，应依次序选择国家、省、市已设定的近岸海域环境质量监测站位，优先选择国家近岸海域环境质量监测站位。

2)在3个及以上近岸海域环境质量监测站位中选择1个或多个自动监测站位时，可采用均值偏差法等优化方法确定最具有代表性的站位作为自动监测站位。均值偏差法对于监测点位多、历史数据齐全的区域站点优化是相对简单适用的［4］。当所选监测站位近3年监测各项污染因子或参数均值等于各站位3年总均值时，可认为该站位代表区域内水质污染水平;对于可能难以找到均值偏差为零的站位，可考虑均值偏差不超过3年总均值的15%作为自动监测站位;对达不到上述2种要求的，可选取3年各项指标的中位值比例最大的站位作为自动监测站位。

3)在只有2个近岸海域环境质量海水监测站位情况下，应设置在近3年各项污染指标较高的站位。

4)只有1个近岸海域环境质量海水监测站位情况下，原则上应在该站位上设置。

2.2 近岸海域环境功能区海水自动监测站位

当需要对近岸海域环境功能区开展连续自动监测时，应选择环境功能区监测点位，并按“2.1节”的原则进行设置。近岸海域环境功能区没有监测点位时，自动监测站位应布置在近岸海域环境功能区中心位置。

2.3 近岸海域重点或敏感区域水质自动监测站位

当需要对自然保护区、水产增养殖区、赤潮、溢油、国界及省界等近岸海域重点或敏感区域开展连续自动监测时，应对区域内监测点位进行优化，选择代表性点位，具体原则有5个方面。

1)根据国家和地方确定的重点或敏感区域设置水质自动监测站位，并考虑站位能够充分反映监测区域水质状况。设置站位时，应在重点或敏感区域中找出有代表性的环境质量监测站位，并在该站位设置自动监测站;必要时，可根据区域特点，设置多个海水自动监测站位。

在近岸海域重点或敏感区选择代表性环境质量监测点位时，可以对现有的监测点位进行优化，点位优化的方法包括逼近于理想解排序法(TOPSIS)［5］、总体均值区间估计法［6］、均值偏差法［4，7］、聚类分析法、主成分分析法、综合指数法［8］等。优化后的点位将具有区域代表性和综合代表性，能从宏观上反映整体的近岸海域重点或敏感区的水环境质量信息，通过对优化后的点位进行自动监测设置，将更好地掌握区域水环境质量状况及其变化趋势，污染现状、分布规律及变化趋势。

2)对溢油进行监视性自动监测，站位应选择在石化企业以及油库附近可能受溢油事故影响，以及采油平台油类泄露可能随海流影响的近岸海域区域内，同时应考虑在港口对过往油轮可能发生的溢油事故进行监视性自动监测。

3)对赤潮进行监视性自动监测，站位应选择在赤潮多发区或曾发区域内，赤潮多发的省份，应对赤潮事件进行分析，选择赤潮暴发影响最严重或多次发生赤潮的区域进行重点布置。对于赤潮发生次数较少的省份，可在曾发生赤潮的重点或敏感区设置自动监测站。

4)当有国界、省界敏感区域时，应在国界、省界上布置自动监测站，但需充分论证，确保监测点位监测的代表性。如有常规国界、省界监测点位时，原则上应在该点位布置自动监测站。

5)在海水养殖区布置自动监测系统时，应对养殖区内常规监测站位历年监测数据进行分析，选择有代表性的点位设置自动监测站，同时养殖区海洋生物密度较高，极易附着在监测仪器及传感器上，过多的生长附着将影响监测结果。因此必须制定有效措施，确定合理的维护和校准周期。

2.4 入海河口污染物入海断面水质自动监测站位

需要对在入海河口污染物监测断面(简称入海河口断面)进行水质连续监控时，应综合考虑断面历史监测数据、断面水文条件、上游污染源分布等情况，选择有代表性的监测断面及点位来布置水质自动监测站。

1)对监测断面的历史监测数据进行评价，依据监测目的和监测断面的水质代表性来选择站位，其主要污染指标应能代表入海断面的平均水平，年均值不应超出监测断面年均值的15%。

2)在入海河口断面点位较多，难以满足上述要求的，且条件许可时，可根据监测断面主要污染物浓度分布设置多个站位。

3)入海河口自动监测站位应选择平直、水质分布均匀、流速稳定的河段，且距上游支流汇合处或排污口有足够的距离以保证水质的均匀性，应尽可能选择原有的常规监测断面，保证监测数据的连续性以便进行样品比对监测;同时应满足基本不受潮汐或回流影响，若受到潮汐影响时，需要保证水中氯离子浓度符合仪器的要求。

2.5 入海河口区域水质自动监测站位

在确定入海河口区域的基础上，参照“2.1节～2.3节”原则，设置入海河口自动监测站位。

2.6 自动监测站位置的调整

在自动监测站位确定后，受到航道、急流区、浅滩区、局地性沟渠和深海排污口等因素制约时，可以对站位的位置进行适当调整。站位调整时，应重新确定站位的代表性。

3 自动监测站位位置的基本条件

近岸海域自动监测站位位置的选择在考虑监测数据代表性的同时，还应从海洋水文、海底地质、航道、通信等基本条件考虑自动监测站位设置的可行性。

3.1 潮水涨落不能影响设备正常运行

采用浮标式自动监测设备时，每日水位的变化不应影响到监测站体及监测仪器的安全和正常运行，因此要考虑海水退潮时水位和自动监测设备水下涉及深度的问题。低潮时水深应不低于3 m，浮标式自动监测设备的锚链长度一般应为该点位历史最高潮水深的3倍以上。

3.2 设备受自然和人为影响要小

设置自动监测站应避开航道、急流区、浅滩区、局地性沟渠和深海排污口影响。为避免与过往船只碰撞，在选择站位时，要考虑避开航道和船只往来较多的区域;必须在航道附近设置自动监测站时，应经海事局批准并且设置专用航标灯及警示标志。急流区以及局地性沟渠可能会影响自动监测站的固定，浅滩区深度不够、深海排污口等不利因素都会影响监测数据的代表性，近岸海域自动监测站设置时应尽量避开这些区域。