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[摘 要]地球表面70%面积是海洋。广袤的海洋中蕴藏着无比丰富的矿产资源和生态资源。每年的雨季从海平面产生的台风吹向陆地,在给沿海地区造成负面影响的同时,也为内陆地区带来宝贵的降雨资源。海洋是资源的宝库。它的存在对国家的经济建设、社会稳定和人民生活都有着极其重要的影响。发展海洋战略是任何一个沿海国家都非常重视的课题。我国海洋资源丰富,18000多公里的海岸线以及300万平方公里的管辖海域是我国重要的资源宝库,在推进国民经济发展和提高人民生活质量方面发挥着巨大作用。长期以来,我国十分重视海洋资源管理,海洋监测技术已经列入国家863计划“九五”研究计划中,每年都投入巨额研究经费。其中,“九五”期间投入1.2亿元,“十五”期间投入2.4亿元。在取得阶段性成效的同时,也应该看到,我国海洋监测技术发展水平与发达国家相比还有很大差距。
[關键词]海洋监测;在线监测;技术
中图分类号:P71 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)33-0316-01
一、与国外监测技术差距
目前,在海洋仪器中,主要以国外仪表为主,比如应用最广泛的美国的声学海流剖面仪(ADCP)、挪威的安德拉海流计、HYDOLAB公司的MiniSonde型多参数水质监测仪和美国SEABIRD温盐深测量系统等,他们在国际市场上有很高的占有率,都是集技术、生产、商贸为一体的产品。而国内的海洋仪器基本是研究所的产品,仅有山东省科学院海洋仪器仪表研究所立足于海洋仪器行业。研究所由于生产能力不足、企业技术素质和开发产品的能力不高,因此在现有体制下很难互补,这是海洋仪器行业存在的通病。由于海洋仪器基本属于科学仪器范畴,技术复杂、市场面窄以及批量小,加上国内元器件市场混乱,导致了国内海洋仪器缺乏竞争力。如果不从体制上进行解决,很难扭转我国目前海洋仪器仪表行业日渐衰退和产品没有竞争力的局面。
二、国内外海洋监测技术
1、海洋监测参数
随着海洋环境检测技术的不断创新,目前监测的物质和参数主要有:
第一,水文气象参数:风速、流速、气温、波浪、流向、水温等;
第二,物化指标参数:pH 值、有机物、溶剂氧、盐度等;
第三,营养物质和毒性参数:各种营养盐、重金属、核辐射等。
海洋环境污染监测技术包括物理、化学以及生物监测技术等。长期以来在监测各种有毒有害物质时主要通过现场取样分析或取样进行实验室化学分析方法,因此缺乏实时性。面对海洋污染现状的复杂性,为了研究他们之间的函数关系以准确掌握海洋污染物的分布情况,探索海水的细微结构和海洋污染程度,要求对海洋水质污染的重要参数进行现场综合的自动、长期和连续的监测。因此,此技术的研究和应用得到了各国的重视。
2、海洋监测传感器的技术状况
采用海洋生态环境监测常规指标从目前国际来看,在线监测海流、溶解氧传感器以及盐度等的技术十分成熟,可靠性和精度都已经达到了相当高的水平。但是,在营养盐和重金属等毒性指标方面的化学分析技术和生物传感器技术还不过关。国内外的传感器都向着智能化、模块化以及网络化、小型化、自动化以及多功能化发展。化学和生物传感器是正在发展的载体平台自动取样分析技术的关键。
3、近海环境自动监测技术
近岸海域是污染和生态环境监测的重点,适合发展各种小型轻便的传感器集成平台技术,适宜在海湾、河口及浅海增养殖区的使用,形成了多种便携式水质监测仪器。目前,生物学研究、污染和生态环境检测、卫星遥感定标以及真实性检验研究等应用的传感器或仪器是发展的重点。目前,微电极和阵列电极在实验室已取得一定的研究成果,测量痕量物质的微电极已有样品,pH和溶解氧电化学传感器的性能也得到了显著改善,总体上,生物传感器还处于实验室研究阶段。模拟动物味觉和嗅觉系统由多传感器阵列组成的电子舌和电子鼻的研究也有所进展。
4、海洋遥感技术
在海洋和近海环境的观测和检测中,海洋监测结合传统常规的手段取得了过去常规手段无法取代的重大成果。遥感飞机作为监测海洋环境的遥感平台,具有全球、连续、大尺度以及费用低和实施是环境影响小等特点,此技术对于周期短和尺度小的海洋环境变化具有独特的优势,不仅在海洋环境遥感检测方面起到了巨大的作用,更为广大海洋遥感作者和管理决策部门提供了大量的科研数据和决策依据。
5、痕量物质测量和分析仪器
随着海洋污染物的种类越来越多,为了分析和测定重金属、有机污染物以及放射性物质等痕量物质,将大量的海水样品带回实验室进行分析测量是常规的办法。取样分析方法和微电极测量方法都在国外得到了发展,美国在便携式分析方面发展了用微电机测量 Cd、Pb、Cu、Zn 等重金属的方法,采用阵列微电极技术测量多种重金属成分。
6、营养盐现场自动分析仪
亚硝酸盐、磷酸盐以及硅酸盐等营养盐虽然是海洋生物生存的基本营养物质,但是富营养会又可能引发赤潮以及生物的病害。因此,生态环境和污染环境的必测项目就是营养盐。目前的方法,微机控制的全自动测量并使其微型化的方法代替了原来的人工操作的实验室分析方法,即在现场建立一个全自动的微型营养盐分析实验室,一般采用实验室的化学分析流程。
7、多参数水质监测仪
海洋监测设备多讲究小型化、多功能化和多参数化,小型多参数海洋环境浮标监测核心是水质传感器。
三、国内外海洋监测技术比较
目前,海洋监测设备的主要品牌都是国外产品,声学海流剖面仪、营养盐深测量系统、海流计、多参数水质监测仪等重要监测设备的供应均由美国、挪威等国企业把持。从经营方式上看,这些企业都是集研发、生产、销售为一体的综合性服务供应商,提供的服务更加全面、灵活。国内方面,海洋监测设备的生产厂家很少,仅有山东省科学院海洋仪器仪表研究所一家,且生产能力和技术水平不高,市场竞争力很弱。由于海洋监测设备专业性很强,应用范围和需求量小,加上国内元器件市场混乱,造成了我国海洋监测设备产业生存艰难的局面。基于海洋监测事业的特殊性,要妥善解决这个问题,需要国家政府层面加强宏观调控。
四、海洋环境监测技术发展
对于我国而言,未来海洋环境监测技术的发展要紧跟世界各国研发前沿,加强对基础技术发展,逐步将监测设备的生产向产业化转化。在海洋监测人员方面,加强人才培养,壮大从事海洋监测和研发的人才队伍。近些年来,我国科研事业稳步向前发展,对科研人员的需求越来越多,要求也越来越高,所以建立一支能与世界接轨的优秀科研队伍,使我国的海洋监测技术在世界范围内处于较先进的水平,对于我国海洋监测技术的发展和综合国力的提高尤为重要。另一方面,重视海洋环境监测的作用,加强海洋监测应用,增加海洋监测的内容和项目,对于获取的海洋监测数据提高分析能力,逐步提升我國的海洋监测技术在世界上的影响力。
结束语
海洋监测是获取海洋信息,进而管理海洋资源的重要渠道,对沿海国家的经济建设、国防安全、环境保护和减灾防灾工作具有十分重要的意义。我国作为海洋大国,必须要坚定不移的深入开展海洋监测工作。当前,我国海洋监测水平距离先进国家还有很大距离,技术、设备落后、资金、人才不足的问题还在困扰着我国海洋事业的发展。2013年出台的《国家海洋事业发展“十二五”规划》已经明确了海洋监测的重要意义和工作重点。
参考文献
[1] 张云海.海洋强国的召唤援水雷兵器技术与发展学术研讨会,2006,9.
[2] 赵进平,朱光文.海洋监测仪器设备成果标准化[M].北京:海洋出版社,2004.
[關键词]海洋监测;在线监测;技术
中图分类号:P71 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)33-0316-01
一、与国外监测技术差距
目前,在海洋仪器中,主要以国外仪表为主,比如应用最广泛的美国的声学海流剖面仪(ADCP)、挪威的安德拉海流计、HYDOLAB公司的MiniSonde型多参数水质监测仪和美国SEABIRD温盐深测量系统等,他们在国际市场上有很高的占有率,都是集技术、生产、商贸为一体的产品。而国内的海洋仪器基本是研究所的产品,仅有山东省科学院海洋仪器仪表研究所立足于海洋仪器行业。研究所由于生产能力不足、企业技术素质和开发产品的能力不高,因此在现有体制下很难互补,这是海洋仪器行业存在的通病。由于海洋仪器基本属于科学仪器范畴,技术复杂、市场面窄以及批量小,加上国内元器件市场混乱,导致了国内海洋仪器缺乏竞争力。如果不从体制上进行解决,很难扭转我国目前海洋仪器仪表行业日渐衰退和产品没有竞争力的局面。
二、国内外海洋监测技术
1、海洋监测参数
随着海洋环境检测技术的不断创新,目前监测的物质和参数主要有:
第一,水文气象参数:风速、流速、气温、波浪、流向、水温等;
第二,物化指标参数:pH 值、有机物、溶剂氧、盐度等;
第三,营养物质和毒性参数:各种营养盐、重金属、核辐射等。
海洋环境污染监测技术包括物理、化学以及生物监测技术等。长期以来在监测各种有毒有害物质时主要通过现场取样分析或取样进行实验室化学分析方法,因此缺乏实时性。面对海洋污染现状的复杂性,为了研究他们之间的函数关系以准确掌握海洋污染物的分布情况,探索海水的细微结构和海洋污染程度,要求对海洋水质污染的重要参数进行现场综合的自动、长期和连续的监测。因此,此技术的研究和应用得到了各国的重视。
2、海洋监测传感器的技术状况
采用海洋生态环境监测常规指标从目前国际来看,在线监测海流、溶解氧传感器以及盐度等的技术十分成熟,可靠性和精度都已经达到了相当高的水平。但是,在营养盐和重金属等毒性指标方面的化学分析技术和生物传感器技术还不过关。国内外的传感器都向着智能化、模块化以及网络化、小型化、自动化以及多功能化发展。化学和生物传感器是正在发展的载体平台自动取样分析技术的关键。
3、近海环境自动监测技术
近岸海域是污染和生态环境监测的重点,适合发展各种小型轻便的传感器集成平台技术,适宜在海湾、河口及浅海增养殖区的使用,形成了多种便携式水质监测仪器。目前,生物学研究、污染和生态环境检测、卫星遥感定标以及真实性检验研究等应用的传感器或仪器是发展的重点。目前,微电极和阵列电极在实验室已取得一定的研究成果,测量痕量物质的微电极已有样品,pH和溶解氧电化学传感器的性能也得到了显著改善,总体上,生物传感器还处于实验室研究阶段。模拟动物味觉和嗅觉系统由多传感器阵列组成的电子舌和电子鼻的研究也有所进展。
4、海洋遥感技术
在海洋和近海环境的观测和检测中,海洋监测结合传统常规的手段取得了过去常规手段无法取代的重大成果。遥感飞机作为监测海洋环境的遥感平台,具有全球、连续、大尺度以及费用低和实施是环境影响小等特点,此技术对于周期短和尺度小的海洋环境变化具有独特的优势,不仅在海洋环境遥感检测方面起到了巨大的作用,更为广大海洋遥感作者和管理决策部门提供了大量的科研数据和决策依据。
5、痕量物质测量和分析仪器
随着海洋污染物的种类越来越多,为了分析和测定重金属、有机污染物以及放射性物质等痕量物质,将大量的海水样品带回实验室进行分析测量是常规的办法。取样分析方法和微电极测量方法都在国外得到了发展,美国在便携式分析方面发展了用微电机测量 Cd、Pb、Cu、Zn 等重金属的方法,采用阵列微电极技术测量多种重金属成分。
6、营养盐现场自动分析仪
亚硝酸盐、磷酸盐以及硅酸盐等营养盐虽然是海洋生物生存的基本营养物质,但是富营养会又可能引发赤潮以及生物的病害。因此,生态环境和污染环境的必测项目就是营养盐。目前的方法,微机控制的全自动测量并使其微型化的方法代替了原来的人工操作的实验室分析方法,即在现场建立一个全自动的微型营养盐分析实验室,一般采用实验室的化学分析流程。
7、多参数水质监测仪
海洋监测设备多讲究小型化、多功能化和多参数化,小型多参数海洋环境浮标监测核心是水质传感器。
三、国内外海洋监测技术比较
目前,海洋监测设备的主要品牌都是国外产品,声学海流剖面仪、营养盐深测量系统、海流计、多参数水质监测仪等重要监测设备的供应均由美国、挪威等国企业把持。从经营方式上看,这些企业都是集研发、生产、销售为一体的综合性服务供应商,提供的服务更加全面、灵活。国内方面,海洋监测设备的生产厂家很少,仅有山东省科学院海洋仪器仪表研究所一家,且生产能力和技术水平不高,市场竞争力很弱。由于海洋监测设备专业性很强,应用范围和需求量小,加上国内元器件市场混乱,造成了我国海洋监测设备产业生存艰难的局面。基于海洋监测事业的特殊性,要妥善解决这个问题,需要国家政府层面加强宏观调控。
四、海洋环境监测技术发展
对于我国而言,未来海洋环境监测技术的发展要紧跟世界各国研发前沿,加强对基础技术发展,逐步将监测设备的生产向产业化转化。在海洋监测人员方面,加强人才培养,壮大从事海洋监测和研发的人才队伍。近些年来,我国科研事业稳步向前发展,对科研人员的需求越来越多,要求也越来越高,所以建立一支能与世界接轨的优秀科研队伍,使我国的海洋监测技术在世界范围内处于较先进的水平,对于我国海洋监测技术的发展和综合国力的提高尤为重要。另一方面,重视海洋环境监测的作用,加强海洋监测应用,增加海洋监测的内容和项目,对于获取的海洋监测数据提高分析能力,逐步提升我國的海洋监测技术在世界上的影响力。
结束语
海洋监测是获取海洋信息,进而管理海洋资源的重要渠道,对沿海国家的经济建设、国防安全、环境保护和减灾防灾工作具有十分重要的意义。我国作为海洋大国,必须要坚定不移的深入开展海洋监测工作。当前,我国海洋监测水平距离先进国家还有很大距离,技术、设备落后、资金、人才不足的问题还在困扰着我国海洋事业的发展。2013年出台的《国家海洋事业发展“十二五”规划》已经明确了海洋监测的重要意义和工作重点。
参考文献
[1] 张云海.海洋强国的召唤援水雷兵器技术与发展学术研讨会,2006,9.
[2] 赵进平,朱光文.海洋监测仪器设备成果标准化[M].北京:海洋出版社,2004.