天津大神堂牡蛎礁海洋特别保护区监视监控平台应用探讨

刘春琳 陈亮 乔延龙 刘宪斌

摘要：本文介绍了天津大神堂海洋特别保护区实施离岸监视监控平台的工程建设情况。在离岸海洋环境下，针对海洋环境特点选择合适的环境监测因子，通过监视监控平台进行在线监测，可以时时掌握天津市北部海域的环境变化，为该海域生态系统的保护和修复提供科学依据。

关键词：天津；大神堂；海洋特别保护区；监视监控平台；在线监测；

中图分类号：P74 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）01（a）-0000-00

天津大神堂是我国北方纬度最高的现代活体牡蛎礁聚集海域，由于地壳运动和独特海洋生态环境，该区域内的长牡蛎（Crassostreagigas）、毛蚶（Scapharcasubcrenata）、褶牡蛎（Ostreaplicatula）和脉红螺（Rapanavenosa？）等海洋生物资源丰富。为了进一步保护贝类生物资源的多样性，2013年1月国家海洋局批准建立了天津大神堂牡蛎礁国家级海洋特别保护区，2014年7月天津市海洋局将“天津大神堂牡蛎礁国家级海洋特别保护区”划定为天津市海洋生态红线区。为加大海洋生态环境保护的力度，科学开发利用海洋资源，天津市建设了天津大神堂牡蛎礁海洋特别保护区平台，以期实现平台监视监控系统为区域提供更多、更好的涉海服务。

1 平台建设

1.1平台规划

天津大神堂监视监控平台是天津市海洋观测网络布局近岸近海海洋观测体系“三近、两远”中两远之一。项目建成后将成为全国首个基于离岸的海洋监视监控平台，开展天津北部海域的海洋要素观测和海洋环境监测。现阶段任务为对该海域实施全程监控并进行海洋基础数据监测，为该海域生态系统的保护和修复提供第一手的数据，未来将构建海洋生态环境安全风险评估体系，通过气象、潮位、水质、泥沙等数据进行观测监测，兼顾天津和渤海湾北部海域溢油、赤潮、环境监测、海洋灾害预警与防范、海域动态管理、海洋综合管理、海洋公众服务等海洋观测和监测的业务化应用需求。使保护区管理逐步走向科学化、现代化、实现其预期的资源合理利用与目标管理。

1.2监视监控平台与《天津市海洋环境保护规划》符合性分析

依据《天津市海洋环境保护规划（2014-2020年）》和《天津市海洋生态红线区报告》关于大神堂牡蛎礁国家级海洋特别保护区管控措施的要求“重点保护区内，禁止实施各种与保护无关的工程建设活动；加强周边海岸工程，如北疆电厂、中心渔港等入海排污监控”，该平台作为公益项目，通过平台在线监测系统的应用，对海洋基本要素和重点监测因子实现24小时不间断的跟踪，并通过无线数据传输影像资料，为科学决策提供依据。

1.3 工程建设概况

该平台选址于天津大神堂牡蛎礁海洋特别保护区的南端，距海岸直线距离约10 km，邻近天津中心渔港和北疆电厂。水上承台面积64 m2，顶面高程8.0 m，水上承台采用高桩墩台结构。承台下部建设一座靠船平台。由于项目位于海里，受波浪和海流影响较大，并受一定的冰荷载作用，工程采用钢管桩，同时为减小氯化物、硫化物等物质对钢管桩的腐蚀，平台钢管桩采取“钢管桩牺牲阳极保护阴极”的防腐措施，提高了平台的稳定性。工程建成后将围绕天津海域特点进行监控海域环境观测。

2 工程海域环境质量现状

为将海洋环境要素有针对性地进行比对，时时了解海洋环境趋势变化，我们以“2014年天津市海洋环境状况公报”大神堂环境监测数据作为背景值，通过平台在线监测系统，与人工检测进行比对，不断修正海洋要素在线监测指标，从而对未来环境变化进行趋势判断。

2014年天津大神堂牡蛎礁国家级海洋特别保护区海水水质一般，水体中主要超标物质为活性磷酸盐和无机氮。其中全部站位活性磷酸盐均超过二类海水水质标准。66.7%的站位无机氮超过二类海水水质标准。其它监测要素均未超标。

考虑到大神堂邻近海域是天津市主要的海水增养殖区，养殖面积2000公顷，养殖产量7000吨。检测结果显示，增养殖区海水中主要超标物质为无机氮、活性磷酸盐和pH。增养殖区内水体呈富营养化状态，近几年营养指数整体呈上升趋势，富营养化程度不断加重。

沉积物质量较好，均符合第一类海洋沉积物质量标准。

夏季监测共获浮游植物38种，平均密度为444×104个/立方米，多样性指数处于较好水平；浮游动物31种，小型浮游动物的平均密度为26146.6个/立方米，大型浮游动物的平均密度为251.4个/立方米，多样性指数均处于中等水平；大型底栖生物32种，平均密度为440.0个/立方米，多样性指数处于中等水平。

3平台的监测应用

3.1应用先进科技管理手段，增强资源可持续利用的技术支撑

针对海洋资源环境超载区和海洋生态红线区等重要管理区域，通过应用在线监测技术实现对水体主要水质参数（溶解氧、营养盐、石油类等）、生态指标（如自然岸线、滨海湿地、指示性物种等）等的全时段、全天候监督性监测，从而为海洋环境信息通报制度、海洋环境质量监督考核制度、海洋资源环境承载能力监测预警机制等提供更具时效性的数据支撑。

3.2平台在线监测系统构架设想

通过对主要污染物的指示性监测参数进行筛选，形成在线优先监测参数列表（表1）。结合平台的设计内容以及主要污染物的指标筛选，设备间设置温盐井、验潮井和监测预留井，可实时获取温度、盐度、重金属、溶解氧、营养盐、潮位等监测指标的连续数据。海水营养盐自动分析仪、海水溶解氧测量儀、硫化物现场测量仪、海水pH测量仪、海水营养盐测量仪、海水浊度测量仪、多参数水质仪、便携式流速流量仪和海水浊度测量仪等检测方法已成为海洋行业的标准。具有海水水质多参数测试系统和海洋海水样品采样系统，实现海水自动检测和采样功能。

表1 海水水质检测主要指标

项目

检测范围

检测精度

水温

（-5～40）℃

0.1

pH值

（0～14）pH

0.01

溶解氧

（0.0～20.0）mg/L

0.1

电导率

（0～1×105）μS/cm

±0.5%（FS）±1

浊度

0～1000NTU

0.01NTU

监测指标精度符合国家关于海水检测标准，具有自维护和自确认功能，可以实时掌握各模块及传感器的工作健康状况。

3.3在线监测应用的不足

各类化学、生物参数的在线监测技术复杂，成熟度较低，定量监测能力不足，且自动化程度不高、运行维护难度大。用于海洋污染状况和生态状况在线监测的传感器还很少；而营养盐传感器的维护保养要求高，每半个月左右需维护一次。在线监测探头易被生物附着，影响较大，定期维护成本较高。误差原因一方面是由于营养盐传感器易被生物附着，维护周期对测量精度影响很大，另一方面是由于传感器在测量时的过滤孔径要远大于实验室过滤孔径，测量结果受悬浮物影响很大。

4未来发展的应用—海洋生态环境安全风险评估体系建设

在完善海洋在线监测的基础上，结合天津市海洋环境突发事件的分析，识别天津海域水环境主要污染物，污染程度空间分布和变化趋势，数据信息平台除了具备在线监测数据管理分析功能之外，一般还应具备自动监控与预警、信息产品的制作与发布功能，可以实现浮标站位和参数管理、数据入库、预警预报、信息产品制作和发布等。建设海洋生态环境安全风险评估体系，对海洋生态环境安全事故的发生、发展、消除及生态恢复全过程进行风险管理，应依据风险评估的需求，建立风险评估体系，将风险评估贯穿到整个管理过程中，包括建设海洋生态环境安全信息服务平台、建立海洋环境应急信息系统、海洋生态环境监测数据、海洋环境灾害信息、海洋环境灾害风险源分布信息、海洋环境灾害敏感区域分布信息、海洋环境监视监测机构基本信息等相关数据库、建立海洋生态环境安全信息共享网络体系及共享服务平台等。对灾害发生几率及强度预测评估、紧急应对风险以及灾后恢复对策的评估，使之成为领导层面科学决策的支撑平台。

参考文献

[1] 天津市海洋局.天津市海洋环境保护规划（2014-2020年）

[R]. 2014.

[2] 天津市海洋局.天津市海洋生态红线区报告[R]. 2014.

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