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为海洋生态亮出听诊器0

发布时间:2021-01-21 15:52:23 阅读: 来源:PH计厂家

为海洋生态亮出“听诊器”

海洋有病,谁来把脉?  在烟台港码头,有这样一个传感器,它每小时完成一次完整的数据采集与远程发送,同时集成有多个参数的海水水质自动监测传感器、气象参数监测传感器及水质化学参数监测设备,共可监测16类数据,并且可以分别区分表层水与深层水两套数据。  这就是烟台海诚高科技有限公司、中国科学院烟台海岸带研究所、国家海洋局烟台海洋环境监测中心站三方共同从海域水体的监测着手,在借鉴国外先进监测手段的基础上,针对渤海海域特定的实际情况研发出的海洋环境多参数在线监测系统(smartocean,意为“智慧的海洋”),有专家形象地称之为“海洋听诊器”。  “听诊器”利用一个个在监测现场的传感单元组成整个物联网监控运行体系,监测中心配备有强大的数据库及服务器,可以进行长期的全面的历史数据追踪、分析与统计,并可通过WEB服务器实时发布信息,真实客观地反映海洋水体的“健康”状况,以达到监测与预警的目的。  “听诊器”刚呱呱坠地,有人就开始盯上了。今年6月16日,第三届亚洲沙滩运动会将在中国烟台举行。在最近的两个星期里,烟台市政府官员频繁约见海诚公司的人员,希望他们能够为运动会提供气候、水流、水质等各方面的预测保障,并长期固化为烟台周边海域的生态信息服务。  来自2009年《渤海海洋环境公报》的数据显示:渤海沿岸实时监测的陆源入海排污口共有100个,工业排污口32个,占据1/3。这些沿岸排污口超标排放现象严重,75%的监测排污口存在超标排放现象,40%的重点排污口邻近海域水质劣于第四类海水水质标准,27%的重点排污口邻近海域生态环境有所恶化。1/4以上的渤海海域海水环境受到不同程度污染。  显然,渤海湾的海洋环境确实需要有人来“诊脉”,探究其污染体征,并提出可行的控制和治理建议。  其实,整个中国乃至世界的海洋,都需要一种“听诊器”。  我国海洋环境监测的前世今生  科技部发布的一篇科普文章曾提到,海洋以坦荡的胸怀给于我们恩赐,为我们提供丰富的食物和矿产,沿海区域拥有丰富的陆海自然资源,是我国经济最发达地带。21世纪,人类将揭开开发利用海洋新时代的序幕,可持续发展是人类开发利用海洋的主题,科学、合理、有序地利用海洋可以解决人类社会面临的“人口剧增、资源匿乏、环境恶化”三大问题。  但是,海洋给我们巨大恩惠的同时,也不断地以各种方式威胁到人类的生活与发展。环境污染、赤潮、风暴潮等海洋环境的变化越来越多地影响着海洋生物的栖息与繁衍,有时在特定区域内,对某些生命甚至是毁灭性的打击。  在水产养殖上,海洋污染、赤潮及剧烈的天气变化直接关系到水产的质量与产量,影响到蓝色经济的发展甚至是人类的生命健康;在生活上,海啸、风暴等严重威胁沿海人民的生命财产安全;在军事上,海洋环境还会直接影响到潜艇、鱼雷等武器装备的安全。  我国拥有18000多公里的海岸线、300万平方公里的管辖海域,为了保证经济可持续发展,国家对海洋生态环境保护越来越重视,而海洋生态环境监测数据的获取和分析,了解海洋生态环境现状及动态变化趋势并能够对海洋突发事件进行预警预测,是进行海洋生态环境保护的基础和前提。  为此,我国政府把“海洋监测技术”列入国家863计划中,使我国的海洋监测技术发生了巨大的变化。  在海洋监测体系中,最重要的是各种探测技术可以满足应用的要求。在“九五”期间,我国已研制出一些具有世界先进水平的探测设备,也掌握了一些仅有少数国家才拥有的尖端技术,比如可用于深水流场测量和潜艇深水远程导航的声相关海流剖面测量仪,可用于水雷探测、海底沉积物打捞、海难救援、海底矿产勘探、地貌测绘等方面的合成孔径声纳,获取海表面动力要素及低速移动目标的高频地波雷达,它能够为海上工程建设、灾害预报等提供远距离、大面积、超视距与全天候的基础数据,以及温盐深剖面仪等。  2000年建成的海洋环境立体监测和信息服务系统上海示范区,是国家863计划“九五”期间的重大项目,由科学技术部、国家海洋局和上海市人民政府共同投资建设。它是我国第一个实现海洋立体监测的业务化运行系统,采用海洋监测高新技术的最新成果,将近海环境监测技术、高频地波雷达、海洋卫星遥感应用技术等集成为一个从天空、海面到水下的立体监测和信息服务网络。它所涉及的仪器和传感器,全部处于国内同类研究的领先地位,使我国的海洋环境立体自动监测技术与世界发达国家先进水平的差距缩短了10至15年。  这一系统的业务化运行,为上海和浙江海域的海洋综合管理、开发利用、环境保护、减灾防灾、军事建设和科学研究提供了准确、可靠、及时的信息,为建立我国整个管辖海域的海洋环境监测服务系统奠定了坚实的基础。  追赶世界先进水平  虽然与国外先进国家广泛部署的监测系统网络相比,仍然有一定的差距,但以烟台三方力量为代表的我国海洋自动监测技术,已迈出追赶世界先进水平的步伐。  与发达国家建立的一套可适应于恶劣海洋环境、能够进行连续不断监测、广泛部署的监测系统网络相比,目前我国的海洋监测仍然普遍采用传统的现场取样、实验室检测的手段,取样成本大、检测时间长,而且检测结果只能体现单一时间点的海洋状况,不能进行有效的、持续的监测,以及方便准确地对历史数据进行分析与处理。  但是,烟台的这套监测系统具有自己的特点。它取样成本极小,检测周期短,而且可以远程自动控制,因此可以提供实时连续的数据(比如每小时提供一次现场状态的信息);而且可以利用软件对历史数据进行比对和分析,借以掌握海洋的活动规律。  2011年3月11日,日本发生了震惊世界的巨大海啸,给日本人民的生命财产安全带来巨大破坏,我国也第一时间组织救援力量前往现场。在此次事件的过程中,日本对灾难预警的重视程度,包括其监测到地震后,能够第一时间利用早已建立起来的通报系统向全社会发出海啸警报,以敏捷的反应速度将灾难损失降至最低,这种技术对我国产生了很大影响,也为全球海洋监测技术体系的发展带来了一种机遇。  我国烟台出现的这种可无人值守的海洋环境远程监测系统,绝不仅仅应用于对海啸等的预警。系统更多的是提供一个平台,可同时搭载多组监测设备,可对海洋进行立体的多种参数的同时监测,这就意味着它可支持多部门不同用途的数据采集与分析工作,为海洋相关产业及科研工作服务。  例如,可监控海洋环境的污染,像溢油、化学物质泄漏、污水排放等;可监控海洋生态的风险,像赤潮、营养盐等;可监控渔业养殖环境的变化,像溶解氧、温度、营养盐、富营养化等;可监控潮汐、水流、风浪、水质、温度等对海上航运、港口管理、水上运动及旅游的影响;还可预警重大灾难的发生,像地震、核辐射、海啸等。  去年的渤海湾漏油事件,再一次为我们海洋生态敲响了警钟。渤海作为一个半封闭内海,海水更新周期长达15年,自净能力差,污染物承载力十分有限,如此脆弱的水体环境,需要我们进行长期有效不间断的监测,随时掌握各类参数的变化,以做到遇到问题及时发现及时处理。  多方合力共建海洋监测体系  据专家介绍,烟台海诚高科技有限公司、中国科学院烟台海岸带研究所、国家海洋局烟台海洋环境监测中心站共同研发的、安装于烟台港码头的这套海洋环境多参数在线监测系统,具备三大特色:  第一,监测范围广,参数多。该系统为同时集成有多个参数的海水水质自动监测装备。主要测量参数包括气象参数4项、水质物理参数8项、水质化学参数4项,并且可同时监测海洋表层水和底层水(近岸)。其水质监测参数包括PH值、溶解氧、盐度、叶绿素、蓝绿藻等8种,化学参数包括硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、氨氮4种,气象参数包括气温、湿度、降雨量、太阳辐射4种,同时系统预留有国际标准接口,可方便添加其他的传感器。这些参数中,既包括了严重污染海域环境、影响鱼虾等海洋生物生长的油类(包括成品油与原油),又有密切关系赤潮成因的理化参数,如营养盐和溶解氧、pH等。同时,还有影响参数浮动的气温、湿度、太阳辐射度等外围环境参数,从而能够客观真实地反映海洋水体的“健康状况”。  第二,适于多点联动,搭建海洋环境监测网络。自动监测设备采用太阳能供电,可以在任何有太阳的地方搭建平台。另外,自动监测设备可以设置为自动监测模式,测量时间间隔可以根据需要设置,如每小时读数一次,测量数据自动上传至系统服务器,并可通过远程无线通讯数据传输技术,实时地把表征海洋状况的参数发送到需要的地方。同时,通过与地方海洋监测网络合作与统筹协调,搭建区域性的长期立体观测系统,以期达到显著改善海洋观测能力的目标。  第三,操作简单,易于维护。系统采用太阳能供电,也可采用风力及波浪振动等自然能源。设备在手动、自动监测模式下,全部参数的测定可以在一小时内完成。整个测量过程,多数参数不需要预处理以及相关试剂的使用,即使少量的试剂使用产生废液,也会在测量结束后完成废液回收。另外,远程无线通讯技术的使用,可以实现在远程控制端对监测系统的“监控”,这有助于及时发现仪器探测中的异常,并在第一时间判定问题原因,拿出解决方案。  据有关方面介绍,目前安装于烟台港码头的这套装置只是其计划的第一个站点,该系统可以将多个站点的状况及数据集成到一张站点地图中,并可以相互之间进行数据比对与分析。  经过半年多的持续运行,专家认为,该系统的监测水平、稳定性、安全性,都已经达到国际先进水平,若成功综合部署,将完全可达到环加拿大多点海洋监测系统的水平。  据专家介绍,部署在烟台港码头的是架设在岸边的站点,今后,应用更多的将是部署在海洋里的浮标系统。烟台三方力量目前已经完成海洋监测浮标系统的设计和实验,将很快在周围海域铺开。  海洋环境监测浮标是获取海洋环境资料的重要工具之一。它具有定点、连续测量的特点。海洋环境资料的获取对海洋环境监测和灾害预警预报的作用举足轻重。利用浮标进行海洋环境参数的测量,是岸基监测系统向海洋方向的延伸,直接处于海-气交换界面对海洋环境进行长期测量,所采集的数据能够更直接、更迅速地反映海洋环境的变化。小型多参数海洋环境监测浮标是海洋动力环境长期定点实时立体监测的基本手段,具有机动灵活、实时、准确度高、测量参数多、代表性好、全天候、动态、连续测量等优点。  但浮标系统离岸边较远,面临的挑战更加复杂,它必须经受严酷多变的海洋环境的考验,耐高低温、强风、强腐蚀及不间断波浪振动的影响,同时还要能够应对突发的碰撞与丢失,因此它的设计也必须首先立足于稳定与安全。  烟台海诚高科技有限公司的技术人员透露,再过几个月,山东蓬莱海面上将出现若干海洋监测的浮标。这些浮标将与烟台岸基监测系统形成一个较完整的监控网络,为烟台的海洋生态监控和整个渤海湾的污染防治提供可靠依据。  诊断渤海湾诊断中国海洋  从渤海卫星图上看渤海,口袋状海区的渤海湾,静静地躺在祖国怀抱之中。这里曾经鱼虾成群,风景旖旎,多少年来,渤海湾有着“天然鱼仓”和“海洋公园”的美誉。  然而,当“康菲漏油”事件让我们再次聚焦这片海域的时候,我们才发现曾经最美的渤海湾早已面目全非:过度开发、化工企业超标排放、溢油污染等原因导致渤海湾生态持续恶化,整个渤海近岸,除了河北秦皇岛南、北戴河和大连附近少量海岸线,其余海岸线完全被污染线圈住,水体污染比例超过1/5以上。更糟糕的是,渤海作为一个半封闭内海,海水更新周期长达15年,自净能力差,污染物承载力十分有限。  目前的渤海湾,在呼唤经济转型的风口浪尖,海洋生态的保护已经到了悬崖边上:向前走是碧海,向后退是死海。积极有效地开展海洋环境监测与预警、海水污染控制与治理,迫在眉睫。  自始至终,中国科学院烟台海岸带研究所、国家海洋局烟台海洋环境监测中心站、烟台海诚高科技有限公司三方对海洋环境多参数在线监测系统设备的顺利投入使用非常重视,显示了极大的决心。他们力求通过该系统设备的运行,能够为海洋污染控制提出针对性、可操作性强的科学建议和安全性对策。尽管该设备还处于调试阶段,尽管在调试阶段可能会有意想不到的这样那样的困难和瓶颈,但其在海洋监测与预警上显示出的强大的生命力不容小觑。更值得一提的是,这一在典型的滨海地区开展海洋环境监测的举措,能够更好地满足对海域水体实时监测与提前预警的紧迫需求;如果能够实现整个海岸线的实时监测联动,将对展开针对海洋环境的多参数监测、水质评估以及污染预警,产生深刻的影响。  鉴于中国对海洋环境前所未有的关注,与目前监测手段相对落后之间的矛盾,这套系统无疑提供了一个完整的、可行的、便捷的解决方案。按设想,届时中国沿海地区将遍布监测浮标或岸基系统,中国将建立一套完整的中国海洋信息地图,并匹配庞大的数据库,实现历史数据的共享与比对。  国家海洋局烟台海洋环境监测中心站  位于烟台市区,下辖石岛、成山头、芝罘岛、蓬莱、北隍城、龙口等6个直属海洋环境监测站和滨州、东营、寿光3个共建站,下设环境监测科、环境评价科、污染控制科、海洋预报室等4个业务科室。作为国家海洋局派出机构,不但履行保护海洋环境、保护海洋资源、维护海洋权益的职责,还为辖区的水产养殖、海水淡化、污水排海工程、港口建设和油气田开发等海洋经济建设项目中提供大量的技术服务和科技保障。  中科院烟台海岸带研究所  是中国科学院与山东省、烟台市三方共建的创新性国家研究机构,2006年正式开始建设。主要围绕海岸带经济社会可持续发展国家战略科技需求,瞄准海岸带研究世界科技前沿,针对区域创新体系建设和地方经济社会发展需要,研究开发海岸带资源利用、环境治理、可持续发展决策的科技理论体系和关键应用技术,重点开展环境友好型海岸带资源化学与化工技术、海岸带环境与生态过程与退化环境的修复、海岸带信息集成与综合管理等领域的基础性、战略性、前瞻性创新研究。  烟台海诚高科技有限公司  创建于2002年5月,公司注册资本4000万元人民币,是中国山东省高新技术企业、国家火炬计划企业。自成立以来,先后获得过国家火炬计划基金、国家科技部颁发的科技型中小企业创新基金、山东省中小企业扶持基金和山东省高新技术发展计划资金,连续多年被评为AAA级信用企业、重合同守信誉单位和供货保证优秀企业。  2009年,公司成功实现产业转型,致力于海洋和环境监测技术的研发与产业化,以现代信息科学技术为核心,提供世界领先的物联网技术及应用解决方案,属于国家大力扶持和发展的高科技新兴产业。

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