海洋环境观测前景篇1
关键词：海洋浮标 海洋生态系统健康 动态监测 海洋管理
中图分类号：tp27
文献标识码：a
文章编号：1007-3973（2012）007-096-02
随着环境监测技术和管理需求的不断发展，海洋环境监测已经逐步从费时费力的现场观测往自动在线连续监测的方向发展，我国海洋环境的在线自动监测系统也不断得到管理部门的重视和认可。与此同时，由于海洋环境水质评价自身的缺陷以及污染物的不断增加，海洋和环境管理对于环境评价也由原来的水质评价往生态系统健康等环境综合评价方向发展。因此海洋自动监测系统如何在海洋生态系统健康监测中发挥作用，对海洋环境保护和管理有着重要的现实意义。
1我国海洋多参数在线连续监测浮标现状
海洋多参数自动在线监测系统是一个以在线海水分析仪器为核心，运用自动控制技术、计算机技术、无线传输技术以及相关的专业分析软件所组成的监测体系，该系统具有投资经济、功能强大、数据量大、响应及时、公正客观、稳定可靠、操作简单、维护量小等特点。为了实现对调查船难以做到的海洋环境长期、定点、连续、多参数的现场实时自动观测，国内外上世纪80年代开始将资料浮标作为海洋环境监测的一种常规手段。尤其是在上世纪90年代，随着现代海洋环境自动监测技术的迅猛发展，在直接毗邻经济告诉发展都市的近海港湾，针对海洋污染或生态环境的水质自动监测网络纷纷成立，据统计1992年9月一个月内,全世界通过aRGoS定位和数据传输的在用的锚碇浮标就达352个。
多参数浮标主要由仪器设备载体、能量供应系统、海水水质分析仪器、数据采集与传输系统、岸站监控中心、安全防护系统、固定锚链系统等六大部分组成。从上世纪90年代开始，我国开始引入YSi等国外多参数浮标，我国部分海域开始布设多参数自动监测浮标。“九五”和“十五”期间，依托863等科技攻关项目的支持，我国开始自行研制海洋自动监测技术取得了较大进步，如“无人自动监测站与生态浮标系统”等，涌现了一批海洋自动监测科技成果。近年来随着监测数据技术集成技术的发展，多个自动监测浮标/探头集成性越来越高，自动监测浮标所囊括的监测项目得到不断补充，项目包括气象、水文、水质以及生态等方面。多参数浮标已经发展成为集成了传感器、数据处理、数据通讯等多项高新技术的测量项目齐全的海洋自动观测系统。
单个多参数浮标只能监控一个较小区域的海洋环境变化。近岸海域环境复杂多变，因此单靠一个或少数几个浮标难以监控较大或整个海区的海洋环境变化，需要建立多个浮标组成的自动监测网络系统。2004年起，厦门市海洋与渔业环境监测站在厦门湾陆续投放了5台海洋水质连续在线自动监测浮标，被成功应用于厦门同安湾赤潮短期预报，并取得了较好的效果，为自动监测系统在海洋生态灾害防治应用积累了经验。2008年起，广西北海海洋环境监测中心站陆续在广西近岸海域投放了16台海洋生态多参数在线自动监测浮标，形成了当时国内规模最大的海洋自动监测网络系统，为较为准确的监控广西近岸海域生态环境变化提供了良好平台。
自动监测系统应用中最关键的是传感器。以目前国内常用的海洋生态监测浮标系统为例，其可以监测海水的几个方面：(1)温度、盐度、pH、溶解氧、溶解氧饱和度、浊度、电导率、氧化还原电位和光合有效辐射等基本物理参数；(2)氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等营养盐化学参数；(3)叶绿素和蓝绿藻含量等生物参数；(4)风速、风向、气压、气温、湿度、雨量、光照度等气象参数；(5)流速、流向、非方向波等水文动力学参数。此外国内外还在生态浮标上积极探索和应用CoD、BoD、硫化物、浮游生物类群以及生物传感器等，拓展生态浮标的监测项目，为多参数自动监测系统的应用拓展提供了基础。
2海湾生态系统健康动态监测发展概况
由于海洋水质评价方法的局限性以及海洋生态环境的被重视程度提高，海洋生态系统健康评价近年来不断受到科学家以及政府部门的重视，成为了海洋生态学和海洋管理的热点问题和发展趋势之一。然而由于海洋生态系统以及海洋环境本身的复杂性，海洋生态系统健康的概念一直处在争议当中，未能达成共识。祁帆等（2007）在综述了前人观点后提出了健康海洋生态系统的概念，指在特定的自然边界范围内，可维系其正常的结构和功能的海洋生态系统。
目前，海洋生态系统评估方法主要包括指示生物法和指标体系法两大类。相对而言，指示生物法比较简便，但容易遗漏重要信息，难以反映复杂的海洋生态系统；指标体系法可以更综合地反映海洋生态系统的健康状况。其中海洋生态系统健康评价尤其侧重在：(1)评估海湾富营养化状况；(2)评估入海污染物；(3)赤潮等生态系统病症等方面。
许多国家以及我国相应启动了海洋生态系统健康评价项目。随着海洋生态系统健康评价在海洋研究与管理领域中被越来越多的应用，海洋生态系统健康中关键指标的动态监测将会被逐渐重视和应用。如澳大利亚开展了“生态系统健康监测计划”，对河口生态系统健康进行评估和监测。可以遇见，在当前以及未来的一段时间里，我国将逐渐重视海洋生态系统健康评估，并对其进行动态监测。由于海洋生态系统健康评估体系囊括很广，采用船只航次调查将会较大的费时费力和费财，从经济角度上来看操作性较难。因此，从指标体系中选择部分重要指标，采用生态浮标系统进行连续动态监测，进而指示生态系统健康的变化情况，将为海洋生态系统健康动态监测提供了一个可行方向，有较大的应用前景。
3多参数浮标在海湾生态系统健康动态监测中的应用
海洋环境观测前景篇2
关键词：海洋资源；生态环境；环境保护；海洋事业；环境污染
1我国海洋概况
我国海洋面积约300万平方公里，海岸线延绵达1800公里，海岸线资源异常丰富，具有得天独厚的渔业资源、旅游资源、港口资源和辽阔发展的空间。有极其丰富的海洋生物资源，海洋生物物种多达26000多种，鱼类3000多种、浅海和滩涂生物资源2200多种，长久以来在平衡生态环境，保持社会经济快速发展发挥着极大的作用，当然我国的海域划界也存在着激烈的争端，在黄海、东海、南海与周边各国均存在着或多或少的管辖权争议。在资源日益枯竭的今天，因为科学水平的因素，被保存完好丰富的海底能源，将会为国家发展提供巨大的资源保障。目前，其他国家在清洁的可再生能源方面投入颇大，海水也是不少可再生的能源，如潮汐能、浪能、水温能、盐度差能等。随着开发的深入，我国也前所未有地污染和破坏着海洋生态环境，海水富养化、物种多样性快速减少等问题，使海洋保护工作迫在眉睫。
2海洋环境保护现状及原因分析
2.1我国海水受污染情况非常严重
2.1.1海洋环境问题的首要表现就是海洋水体遭到污染，随着近海岸海域富营养化程度的不断加剧，赤潮现象频频发生，且不断扩大规模，不断出现新的赤潮生物种，给海洋生态环境、人民群众健康和海洋经济造成了重大危害。2.1.2在经济社会的快速发展的同时，作为能源战略的石油在陆续大量建设开发，海上运输石油频繁如织，开采石油规模不断扩大，风险源更加分散分布更广，风险源强度更大，溢油的潜在风险也在不断增加，发生突发性溢油污染事故的概率也在大幅增加。近几年，我国油船溢油事故和海上开采石油的泄露与井喷事故迅速攀升，每年石油排入大海约12万吨。渤海湾“7•16”溢油事故和山东蓬莱“19-3”重大溢油事故更是给海洋生态环境以沉重打击同时给人们敲响了安全的警钟。2.1.3海运航行和作业中的船舶所产生的污染物源源不断的排入海洋，也可能发生事故，如碰撞、爆炸等，所产生有害物质排到海水中，使海水再次受到污染。2.1.4海洋环境保护的主要因素并不是这些源污染物，一半以上的污染物来自于陆地废弃物的排放。人类在日常的生产、生活中，不经处理随意排放废弃物和污水，直接进入河流系统；农事生产所用如农药、化肥等化学成分污染物，经过雨水浸泡，流入地下暗河，随着河流和地下水，最终进入大海，海洋环境受到了污染，海洋生态遭到了破坏。海水的自净能力是有限的，更需要漫长的时间消化，无限度流入污染物，海水自身净能力必然会入不敷出而导致水体污染。
2.2过度开发海洋资源，生物多样性减少
我国海域内海洋生物种类繁多，还有很多珍稀品种，过度的捕捞极大地破坏了海洋物种资源的繁殖能力，致使海洋生物极速减少，严重的甚至濒临灭绝。与此同时，环境质量下降，生态系统异常，致使鱼、虾、蟹和贝类以及有保护水环境功能的大量藻类等因无法适应环境而快速消亡。虽然采取休渔期的政策，投放鱼苗、虾苗，但在利益的驱动下，仍然出海作业的大批渔民将还未长大的鱼、虾、蟹捕捞上来，其既无法从数量上的增长形成种群，之后便出现了更加尴尬局面，原本数量不多的海洋珍惜物种濒临灭亡，而数量众多的物种将成为珍惜海洋生物。
2.3水域面积缩减、海岸侵蚀状况严重
大量海岸因受经济开发的影响，人为改造滩涂在不断增加、自然的原始景观在逐渐缩减、很多重要的海湾面积在不断缩减；大量的填海造地投入其中，更是兴建了大面积的海参、鲍鱼养殖场，疏于管理的大面积养殖场，使海滩面积和海岸湿地急剧减少，养殖场内的污染也十分严重，污染物随着潮汐进入海中，海水受到了污染。另外，开发海洋工程建设、石油、天然气的海上开采作业、海洋生物制药等化工产品的开发过程中产生的污染物，都从侧面给海洋环境以沉重打击。
2.4法律体系的不健全和缺失的管理机制
我国海洋的环境立法工作发展较晚，相关法律体系相对滞后，然而在海岸线的立法管理方面有很多漏洞。海洋环境的政府管理部门责任不清，职能重叠现象、推诿扯皮、效率低下等问题极易出现，与之相关的监测预警、监督管理机制不健全，执法队伍需要进一步提高水平，以上均严重影响着海洋生态环境保护工作的开展。《中华人民共和国环境保护法》是环境保护的基本法，明确了在保护海洋环境方面的规定，《中华人民共和国海洋环境保护法》是1983年颁布施行的，是我国专门保护海洋环境方面的法律，在海洋经济的可持续发展方面，科学合理开发利用海洋资源方面意义非常重大。法律体系中保护海洋方面的，是以《中华人民共和国环境保护法》为根本，以《海洋环境保护法》为中心，三个辅法律：（1）《防止船舶污染海域管理条例》《海洋石油勘探开发环境保护管理条例》《防治海岸工程建设项目污染损害海洋环境管理条例》《海洋倾废管理条例》《防治陆源污染物污染损害海洋环境管理条例》《防止拆船污染环境管理条例》六个相关法律法规；（2）和海洋防治法相关的法律法规，如《水污染防治法》《大气污染防治法》；（3）有具体执行标准的保护海洋环境性法规，如《海水水质标准》《渔业水质标准》等。以上法律、法规、准则构成了在保护海洋生态环境法律体系的基本框架，在保护海洋生态环境中起到了法律支撑的作用。由此不难看出海洋环境保护的法律体系并不健全，并不能适应新时期保护海洋环境的重任，且相比其他发达国家对于海洋的立法方面，还需要进一步完善。
3我国面临保护海洋生态环境的不足与对策
目前，在大力发展海洋经济之时，保护海洋近岸生态环境与前者成为了不可调和的利益矛盾点，承受着继续破坏和污染不断加重的巨大压力，有些部分重点地区海洋环境受损情况触目惊心，已无持续发展的后劲可言。所以加强产业结构性调整、优化产业部局，严控污染源，在减轻沿岸近海和流域污染现象之时，进一步加大海洋生态保护力度。提高生态系统的自我保护功能和的抵御灾害的综合能力，保持生物基因多样性、恢复海岸自净能力、逐渐提升海洋生态环境安全防卫能力，具体措施：
3.1加大建设海洋环境保护设施和机制措施力度
3.1.1要大力兴建部级保护区，各地也要以改善海洋环境，保护海岸带生态系统为目标，建立生态保护区或海岸生态隔离带，极大保护及恢复海岸生态系统，加强海岸生态建设。3.1.2恢复海洋岸线原生态景观，在沿海重点旅游区、经济开发区，加大力度修复沙滩海岸、退耕退垦还滩还海，建设原生态自然景观和廊道，让人与自然和谐相处，构建蓝色空间和愉悦、唯美的滨海景观。3.1.3加强污水处理水平，控制海洋污染，建立污水排海标准，制定统一污水、废水排放浓度标准，排放污染物要定时监测、申报登记、控制入海污染物总量等，以保证海产品质量，保护群众身体健康。3.1.4建立评估海洋生态环境风险体系，开展海洋生态环境安全风险评估体系建设，对海洋安全事故的发生、发展、消除及生态恢复都至关重要。3.1.5加强海洋环境应急处置能力。把深入开展海洋环境灾害的防治工作和应急处置管理机制有效融合，在多样性的海洋灾害频发的形势下，严重威胁了人们的日常生产生活。为了人民群众的生命财产安全，根据发生生态灾害种类如赤潮、绿潮和海洋生物病毒病害、重大海上安全生产突发事故等，有针对性地开展监测防控工作，设立监测点、完善浮标、探头，利用航拍、卫星遥感技术建立全方位立体化的监测系统，提高预警机制和应急响应能力，在发生海洋环境污染事故或生物灾害时，能够及时解决问题，最大限度地降低事故灾害造成的损失。应急工作要常备不懈，宁可备而不用，不可用而不备。
3.2建立适应新时期发展的法律体系
3.2.1应当适时出台一些法律法规来填补法律空白，又能解决新问题。在建设大量人工养殖场以用来替代和缓解渔业资源枯竭压力，而随之产生了许多问题，如生态环境被破坏、海水被污染、生物链严重失衡等，需要法律制定科学合理的标准来规范养殖行业，严格禁止养殖密度过大，坚决防治养殖疾病等，建立高标准人工养殖场；同时重视生物入侵，越来越多的生物入侵案例，惨痛的表明同样是破坏生态的重大因素，这些问题的逐渐凸现，迫切的需要用法律手段进行制约。3.2.2海洋的经济价值与海洋的生态价值相比后者更应得到重视。在取得经济价值的同时，而损害生态价值是不可估量的，应当完善、强化、细化相关法律法规，制定完善的补偿制度，海洋环境生态保护区的建设制度，所有的海洋经济行为都应在合法的前提下进行，保存好生态环境，保持物种多样性和基因品类多样性的生态环境。3.2.3持续加大海洋执法监督力度。制定的法律能否保护海洋环境，关键就是要执法必严，如执法监督力度不够，就会导致其形同虚设变成一纸空文，而且还应该有完善的处罚措施，使触碰法律的自然人、法人心生畏惧，法律所赋予的责任、义务，严格按照规定执行。
4结语
我国现已进入经济体制改革的深水区，社会发展的战略机遇期，使得资源环境的约束与发展之间的矛盾更加显现。为突破陆地资源环境短缺的瓶颈，保护海洋环境，可持续开发利用海洋资源显得极为重要，要使其具有更为广阔的前景，就要立足当前，放眼未来，不谋万世者不足以谋一时的眼光看待海洋生态环境问题。统筹兼顾，合理布局，科学谋划，构筑蓝色的海岸生态屏障，树立海洋道德意识、海洋文化意识、提高蓝色国土意识，促进文化强国、海洋强国建设。
参考文献
[1]刘伊娜．浅析我国海洋生态环境保护现状及对策[a]．中国环境资源法学研究会论文集[C]．2014．
[2]马凤媛．我国海洋强国战略视角下的海洋环境保护题研究[D]．中国海洋大学，2014．
海洋环境观测前景篇3
1．1概念
海洋环境污染损害事件发生后，对事实的认定及案件的处理往往都离不开鉴定意见。根据全国人大常务委员会《关于司法鉴定管理问题的决定》及有关学理解释，可将海洋环境污染损害鉴定界定为具有资质的鉴定机构和鉴定人根据相关专业知识，运用海洋学、经济学、法学等学科的理论与方法，采用现代海洋调查分析仪器，并运用必要的检测、分析手段，对海洋环境污染造成的损害进行因果关系认定，并对海洋环境损害范围、程度进行量化，评估其损害数额，并提供鉴定意见的活动。本文所称的海洋环境污染损害司法鉴定主要是针对因污染海洋环境导致的海洋环境损害而进行的鉴定，对因污染海洋环境而引起的其他损害(如可能出现的人身损害、直接财产损害等)所进行的鉴定，可依据我国现行法律法规委托法医司法鉴定机构等机构进行。
1．2特点
海洋环境污染案件在法律意义上属于侵权案件，但相较一般侵权案件，其还具有隐蔽性、间接性、复杂性及广泛性等特点。除个别大型突发污染事故在发生之时即被发现以外，多数海洋环境污染事件的发生具有渐进性，且污染物可长期存在于海水和沉积物中。同时，由于污染物质是通过海水、沉积物和海洋生物等或进入食物链而间接作用于人身或财产，这使得传统侵权法上“直接的和必然的”因果关系认定要求难以得到满足，且增加了对损害事实和因果关系的判断难度。此外，海洋环境污染事故的发生往往存在多种污染因子的复合作用，且各污染因子存在物理化学转化，区分并判断某一或某些污染因子是主要致害因子存在技术上的难度。污染物质会随着海水的流动而不断扩散并远距离输送，因此污染事故发生地和损害结果发生地往往存在空间上的距离，由此导致受害者可以是相当地区范围内不特定的多数人，这也使得国家行政机关代表国家作为海洋环境损害赔偿诉讼的权利主体有了法理上的依据。海洋环境污染所具有的上述特点，增加了海洋环境污染损害司法鉴定的难度，也使得海洋环境污染损害司法鉴定具有如下特点:第一，鉴定证据的易逝性。由于海洋的流动性和污染的隐蔽性、间接性，对第一手污染证据的提取地点和时间有着严格的要求，一旦错过，则无法再收集到证据或证据不具有证明力。污染事故发生后，受害方一般需要经过一段时间才能发现损害事实，此时由于污染事故的第一现场已经发生改变，因而会出现证据提取方面的困难。第二，鉴定的专业性。由于海洋环境污染损害案件的复杂性和隐蔽性，受害方一般无法做出判断，因此鉴定证据的采集、固定、检测必须由专业机构在特定的时间内按照特定规程完成。提交司法过程的证据材料需要具备客观性、合法性和关联性，这就要求鉴定人员不仅要有专业技术背景，而且必须了解相关法律知识，特别是诉讼程序方面的法律知识。第三，鉴定结果存在科学上的限度。海洋环境污染损害司法鉴定包括查找并确定污染源、确定损害范围及程度、进行损害价值评估等多方面，受制于现有科学发展水平、仪器设备条件和海洋污染损害事件的复杂性，在海洋环境污染损害价值评估等方面，尚无完备的损害界定与量化的技术标准体系，使得海洋污染损害的事实判断和价值评估都存在科学上的不确定性。因此，在运用科学技术手段对海洋环境污染损害进行分析、判断的过程中，不同专家对相同问题会存在意见分歧。
1．3应用
由于海洋污染损害情况复杂，在对污染损害事件进行调查和认定时，对鉴定具有较强的技术依赖性。在海洋污染案件中，既有对单个项目进行鉴定，如溢油污染中对溢油源所进行的油指纹鉴定，也有对整个污染事件的系统鉴定与评估。从全球性、区域性和各国关于防止海洋环境污染的立法来看，海洋环境污染可以根据污染物质种类划分为油类污染、油类以外化学物质的污染和放射性污染，其中最为常见的是油类污染，本文即以油类污染为例简述鉴定在污染损害事件中的应用。
1．3．1污染源诊断
海洋环境污染事故发生后，确定责任者是追究损害赔偿责任的前提。在某些大型污染事故中，责任者明晰且未拒绝承担赔偿责任，对污染事故责任者的判断较为简单，如2010年美国墨西哥湾溢油事故及2013年中石化东黄输油管道泄漏爆炸所导致的溢油事故等。但在多数海洋溢油污染事故中，尤其是移动溢油源的污染事故，如2006年长岛溢油污染事件，对污染源的追查诊断是关键的一环。污染源诊断可通过溢油鉴别、遥感、溢油漂移数值模拟等技术等进行。目前我国已通过建设较为完备的油指纹库和溢油鉴别技术体系、溢油数值模拟技术体系等，有效实现对油指纹的分析、检索、鉴别和数值模拟溯源，在无主溢油溯源及溢油鉴定工作中起到关键作用。污染源诊断还包括溢油量、扩散区域及油的物理归宿确定等，在一些复杂的溢油事故中，需采用多种技术手段相互结合进行确定。
1．3．2影响范围、损害对象、污染程度确定
溢油对海洋环境损害的对象包括海洋生态系统服务功能损害、环境容量损害、生境损害、生物种群损害，其表现为海水质量、海洋沉积物环境、岸滩环境、海洋生物等受到损害。其中，环境容量损害表现为海水可容纳石油类物质剩余容量损失，生境损害表现为岸滩和沉积物损害;生物种群损害表现为受损生态位的生物损害以及数量减少。以海水为例，以现场调查和历史调查资料为基础，全面、详细地分析溢油事故前、后的水质状况，将海面油污(油膜)监测数据及石油类监测数据与背景值进行对比，分析对海水质量可能产生的影响。根据现场监测结果并结合数值模拟、遥感技术及其他相关技术，海水石油类浓度显著高于背景值的范围，为溢油影响范围。海水环境的受损程度根据影响范围和海水污染物基本恢复至背景值的持续时间等综合分析确定。
1．3．3污染损害价值评估
根据《侵权行为法》的相关规定，海洋环境污染案件的责任承担方式包括停止侵害、排除妨碍、消除危险、恢复原状、赔偿损失等。赔偿损失作为司法实践中一种主要的责任承担方式，其关键点在于对污染损害所导致损失的价值评估。我国现行海洋环境保护法规在污染损害价值评估方面仅规定了原则性的标准，即对环境造成的损害，除直接损失外，赔偿的范围限于已经采取的或者将要采取的恢复措施的合理费用。直接损失包括海洋生态系统服务功能损失和海洋环境容量损失，海洋环境损害评估费应包括海洋生态系统服务功能损失、海洋环境容量损失、生境修复费、生物种群恢复费和调查评估费等全部费用或部分费用。由于我国现行法律法规对于海洋污染损害赔偿没有量化的标准，海洋环境损害的评估较为复杂，实践中对于恢复措施及合理费用的认定往往存在争议。
2鉴定意见的证据效力分析
在2012年之前，作为证据类型的司法鉴定是以“鉴定结论”的形式出现在民事诉讼法律制度中，在2012年的《民事诉讼法》修改中，“鉴定意见”取代了“鉴定结论”。毋庸置疑，上述民事诉讼法条文的变动显然不仅是简单的两字之差，而是意味着，即便是鉴定人利用科学手段经过严格程序所做出的判断，在法官认证采信之前，也存在不能作为定案依据的可能性。因此，作为海洋环境损害案件证据的司法鉴定意见，对其证据效力的分析审查显得尤为重要。证据能力和证明力作为证据的两大特性也应为海洋环境损害司法鉴定意见所具备，前者是判断鉴定意见作为一种符合形式要件，且可用于证明案件事实的证据的适格性;后者则是裁定这样一份证据对于案件事实有无证明作用及证明作用的大小。
2．1鉴定意见的证据能力
证据能力作为任何一种证据能够被用于案件审理的门槛，其表明了鉴定意见能够用于司法证明的能力或资格，是其得到采信的前提。在海洋环境损害司法鉴定中，对鉴定意见证据能力的审查需要涵括鉴定主体的适格性、鉴定事项的必要性、鉴定程序的规范性、鉴定内容的关联性、样品来源的合法性等要素。
2．1．1鉴定主体的适格性
根据我国现行法律及相关规定，在我国从事司法鉴定的机构首先必须是能够独立承担民事责任的法人或者其他组织，此外对不同执业类别的鉴定机构在所属鉴定人工作水平与能力、实验室管理与建设、仪器设备投入、内部管理制度建设等方面有不同的要求。由于海洋环境污染损害司法鉴定的专业性，在我国从事该领域鉴定的鉴定机构主要分为两类:一类是取得由司法行政部门颁发的鉴定机构许可证并专门从事该类鉴定业务的鉴定机构，如中国海洋大学出资设立的山东海事司法鉴定中心等，这类机构以从事相关鉴定活动为主业。另一类是可以胜任相应鉴定业务、持有行业主管部门颁发的相关专业资质证书，但并未在司法行政部门注册的鉴定机构，以海洋环境监测部门、科研院所等为主，如国家海洋局北海环境监测中心经青岛市海事法院对其资质进行全面审查后，被列为该院对外委托司法鉴定机构。这些机构由于专业实力较强，且已通过国家和省级计量认证，部分还通过国家实验室认可，海事法院在诉讼中遇到有关需要鉴定的事项时，经常委托这些机构进行鉴定。上述两类鉴定机构都属于适格的鉴定主体。随着司法鉴定在海洋环境污染案件中作用的日益重要，对鉴定机构和鉴定人的中立性的关注度也越来越高。近年来，在国家作为索赔主体的海洋环境污染案件中，出现了对海洋环境监测单位作为司法鉴定机构的质疑，认为海洋环境监测机构和海洋行政主管部门存在隶属关系，违背司法鉴定的中立性原则。但显而易见的是，在国家作为索赔主体的海洋环境污染案件中，每个公民可谓都与案件结果存在一定的利害关系，并不能因此否认海洋环境监测机构的中立性。同时，海洋环境监测机构作为具有独立法人资格的公益性事业单位，不易受到外界的干扰，且在海洋环境监测领域具有显著地专业优势，熟悉海洋环境状况，在污染发生后，能够较为准确地做出预判。当然，在对预防和清污费用、调查评估费用进行计算时，若责任方存在异议，可由第三方评估机构(如具有资质的会计师事务所)出具审核意见。
2．1．2鉴定的实体要件
鉴定意见具有证据能力的实体要件可以概括为鉴定事项的必要性、鉴定内容的客观性及关联性、鉴定意见的事实性等。首先，鉴定意见是因为法官缺乏专门性知识而引入司法程序的，其目的在于以其科学的判断帮助法官认识案件事实。倘若该事实问题能够通过逻辑推理或正常经验进行判断，则就不具有鉴定的必要性。譬如在船舶碰撞溢油事故中，在某些较为简单的情况下可直接通过装载油量、轮机日志中记载的耗油量和剩余油量估算出溢油量范围，而不需要再根据监测数据和《波恩协议》估算方法对溢油量进行鉴定。诚然在每一起案件中，对鉴定必要性的判断都是需要根据案件的具体情况综合评估，不能一概而论。其次，作为证据的一种，鉴定意见的内容必须与对案件事实的判断具有关联性，即需要鉴定的问题为法官认定事实及适用法律所需。同时，鉴定内容还须具有客观性，因为鉴定所依据的科学原理是对客观规律的正确反映，据以鉴定的样品是客观的，而监测、检验、实验、观察的对象也是客观的。鉴定过程中必然有主观活动的参与，但主观判断不能代替客观事实，如在海洋溢油污染案件中，对油膜漂移扩散的数值模拟结果虽具有一定参考价值，但不能作为判断污染范围的证据。第三，鉴定意见只是对案件事实中的某些专门性问题做出的科学判断，而不涉及法律评价，不能代替法官对法律问题发表意见。例如，在油指纹鉴定中，鉴定意见只对检测的油样负责，因而结论只能用“××油污样品与××油指纹基本一致”等表述，而不能下判断“××为污染事故责任者”。
2．1．3鉴定的程序要件
鉴定的程序要件主要包括鉴定的启动程序、回避程序及出庭质证程序等。根据我国现行法律法规，海洋环境污染损害司法鉴定的启动包括当事人自行委托和海事法院决定或委托两种方式。鉴定机构接受委托后，按照委托事项中的要求开展鉴定，并出具鉴定意见。在海洋环境污染损害案件中，由于调查取样及鉴定成本较高，重大污染事故往往涉及国家利益和社会公共利益，因此启动程序时常具有较强的行政性，即委托人为具有法定职权的海洋行政主管部门、海事行政主管部门等。同时，鉴定意见须经质证程序才能作为案件判断的依据，除非在证据交换中，双方当事人对鉴定意见均无异议，否则鉴定人应出庭接受当事人或其委托人的质询，以保证鉴定意见的真实性、客观性。
2．1．4鉴定意见的形式要件
鉴定意见应在形式上符合法律规定的要件，才能具有证据能力。根据相关规定，鉴定人出具的鉴定书，应当具有下列内容:委托人姓名或者名称、委托鉴定的内容;委托鉴定的材料;鉴定的依据及使用的科学技术手段;对鉴定过程的说明;明确的鉴定结论;对鉴定人鉴定资格的说明;鉴定人员及鉴定机构签名盖章等。
2．2鉴定意见的证明力鉴定意见的证明力是指具有证据能力的鉴定意见是否能够，以及能够在多大程度上证明待证事实。因此，证明力包括有无证明力和证明力强弱两个方面。
2．2．1鉴定意见证明力的有无
海洋环境污染损害司法鉴定过程的规范性、鉴定方法的可靠性及是否构成证据链决定了鉴定意见证明力的有无。鉴定过程的规范性是衡量鉴定意见证明力的重要标准，贯穿从样品的采集、储运、保存、实验室样品处理、分析、数据处理及记录、综合鉴定等的全过程，操作过程及仪器设备的使用都必须严格遵守相关操作规范和技术规程。在海洋环境污染损害司法鉴定中，应当遵循《海洋调查规范》、《海洋监测规范》、《海滨观测规范》、《海面溢油鉴别系统规范》、《海洋溢油生态损害评估技术导则》等相关技术规程及实验室质量管理的相关标准。未按相关技术规程操作又没有合理抗辩理由的，则可以否定其证明力。鉴定方法的可靠性也直接决定鉴定意见的证明力。由于鉴定方法涉及的专业性较强，在尚存争议的许多领域很难直接作出判断，以美国为代表的外国法学界也出现了判断标准的演进过程。“普遍接受标准”(generalacceptancestandard)曾经是许多国家在判断鉴定方法时所采用的基本原则，按照这种标准，鉴定所依据的原理和方法的科学可靠性必须已经在该学科领域内得到了普遍的承认。随着科学技术的日益发展，学科划分错综复杂，在某些领域内，人们对一些新的理论方法往往众说纷纭，而在某些交叉学科或边缘学科中，一些理论和方法又鲜为人知，致使该标准至今已很难满足实践需要。有的学者继而提出了“实质性证明标准”(substantialevidencestandard)，按照这种标准，一种新的理论或方法只要得到实质性证明即可采用。证明的方式可以是公开发表的学术论文或专著，也可以是来源可靠的实例。但该标准也存在过于宽泛的问题，因为找到能够证明或反对某种观点的论文或实例并非难事。笔者认为，就海洋环境污染损害司法鉴定而言，在实践中可以从以下几方面把握:首先，鉴定的技术方法应优先选择国家标准和技术规范，若无国家标准再行选择海洋行业标准或技术规范;其次，在没有国标和行标的情况下，采用的方法应存在可控制的操作标准，并按照该标准进行;第三，利用该技术方法得出的结果存在可验证性，以往运用该方法得出的结论未出现已知或潜在的错误;最后，该方法已被同行评估认可并公开出版过。鉴定结果构成证据链也是鉴定意见具有证明力的重要方面，首先，在污染事件发生后，鉴定意见并不是唯一的证据，还可能存在大量其他的证据，因此鉴定意见应与全案其他证据共同构成证据链，彼此不存在矛盾，能够相互印证。其次，由于海洋环境污染损害案件涉及的鉴定内容和项目较为复杂，鉴定意见本身各项鉴定数据及结果之间应具有内在逻辑，彼此不存在矛盾，如溢油量与影响范围之间应能够前后一致，彼此印证。
2．2．2鉴定意见证明力的强弱
鉴定意见证明力的强弱在海洋污染损害司法鉴定中主要涉及样品的代表性、鉴定方法的权威性及鉴定结论的充分性3个方面内容。在司法实践中，对证明力强弱的判断主要由法官自由心证来进行，同时由于民事诉讼与刑事诉讼的诉讼目的和价值取向不同，同一证据在民事诉讼中的证明力可能强于刑事诉讼中的证明力。鉴定样品是鉴定的基础性要件，对鉴定意见证明力的强弱有着重要影响。在海洋环境污染损害案件中，样品采集站位能够根据污染区域、自然地理条件及动力场等方面的状况进行设置，具有代表性，同时合理设置对照点，在项目、频率等方面能反映调查海域的污染状况。同时，样品的数量和质量应具有可靠性，数量应在考虑经济成本的前提下尽可能丰富，以消除偶然性、特殊性等因素，在采样和储运过程中应注意采样器具、样品容器免受沾污。所有采集的样品应至少有两位采样人签名，并详细记录样品信息。若样品非鉴定机构工作人员采集，则应在鉴定意见中注明“仅对来样负责”。涉及多个鉴定意见证明力强弱的比较时常涉及对鉴定方法权威性的判断。在其他条件都相同的情况下，通常认为在理论上得到领域内多数专业人士认可，且经受多次实践检验的鉴定方法相对而言具有更强的权威性，运用权威方法出具的鉴定意见也就具有较强的证明力。鉴定意见中所得结论的充分性主要涉及的结论的论证过程是否做到充分合理、逻辑严谨。鉴定样品及相关记录应真实、完整、充分，因果关系推理应合理有效。鉴定意见应对所需鉴定的各项事由逐一做出明确回答，能用通俗准确的文字概括性地反映得出结论的过程，对调查、分析、鉴别、推理和判断的过程进行阐述和释明。
3结语
海洋环境观测前景篇4
以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以n－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面，可应用Bi—CGStaB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能
够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的n—S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于n一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善piV和LiF的浓度场、速度场同步测量系统，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策
为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。转随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展，城平建设中的污水深海排放技术，感潮水域污水多点排放漂移扩散研究，天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力，人工沙滩的保护措施，滩涂围垦对水域环境的影响等，都将是需要认真解决的问题。
鉴于黄河三角洲海岸线不断依退所带来的国土面积减少、陆上设施受到威胁甚至破坏、对黄河三角洲湿地自然条件的毁灭性破坏等一系列问题，也是非常迫切需要研究的课题。此外，长江三角洲、珠江口及珠江三角洲的海岸开发、滩涂围垦和岸滩保护及整治工程对水域影响所引起的环境问题及其对策，也切枰?重点研究的课题??BR>以主要经济发达的河口和海岸带地区以及主要海域的经济发展为背景，建立一个数字化的区域经济发展模拟系统。与防灾、抗灾和减灾决策支持系统一样，将环境工程、水利工程、土木工程与网络技术、计算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立模型，通过多媒体技术，形象化地针对经济发展规划，预测由于发展经济带来的海域环境水污染的恶化、海洋自然灾害（台风、巨浪、风暴潮、地震、冰害、地质灾害）频发的情况。人类活动特别是大规模工程建设所引起的海洋环境的变迁和海岸演变，以及它们之间的相互作用，用数字手段统一地加以处理，建立智能化的决策支持系统，以促进国民经济持续、健康地发展，将会是决策部门进行宏观决策和具体规划时的一个十分有
效的手段。
三、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。
在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
海洋环境观测前景篇5
关键词: 全球定位系统;地理信息系统;遥感;海洋资源;海洋环境;可持续发展
资源和环境问题已成为当今世界各国共同关注的焦点。陆地资源过度开采日益枯竭,整个人类的生存与发展迫切需要寻找新资源。《
2． 2．6与海洋精细渔业
海洋精细渔业指将3s、计算机、通讯、网络及自动化技术等高科技与地理学、渔业、生态学、沉积学等基础学科有机地结合,对鱼群、水质、底质进行从宏观到微观的实时监测,以实现对鱼苗生长、发育、营养状况、灾害以及相应的环境进行定期信息获取和动态分析。通过诊断和决策制定计划,并在gps和gis集成系统支持下发展信息化现代海洋渔业。海洋精细渔业具有新型现代渔业生产模式,综合应用了3s等空间信息技术,将促进人类合理利用渔业资源,降低成本,提高产品产量和质量,改善生态环境。海洋精细渔业是未来渔业可持续发展的方向,也是“数字海洋”战略中的一项重要内容。
3 海洋资源、环境领域中亟待应用3s技术的重大课题
美国前副总统戈尔曾提出“数字地球”战略,我国的《21世纪议程》和“数字城市”工程均包括3s方面的内容[19220]。作为“数字地球”的一部分,“数字海洋”、“数字港湾”等名称已被相应地提出,建立了一些行业性、地区性地理信息系统(如渔业gis、黄河口gis)。我国各有关部门对海洋资源与环境进行了大规模的调查研究,全国沿海66个海洋站、200多个验潮站和3个海洋资料浮标网的长期观测[21],加之陆地/气象/国土卫星资料及航片资料,积累了大量的数据。所以运用gis技术建立海洋立体监测管理系统在我国已经具备了一定的基础,海洋综合管理系统有广阔的应用空间。但总体上讲,3s应用范围窄程度低,海洋资源与环境可持续发展任重道远[22]。在海洋领域利用gis,首先要建立开放式的、具有先进体系结构的计算机网络平台;然后利用优良的gis工具和数据库管理系统,构成一个集成化的环境,以满足海洋立体监测管理系统功能的需要;再利用海洋综合管理分析与决策子系统对各种信息进行分析、模拟,为海洋资源开发、环境和气候监测、防灾减灾及维护国家海洋权益服务。根据我国海洋资源与海洋环境现状,结合海洋可持续发展的目标,当前,应尽快发挥3s的优势,深入研究以下领域。
3.1数字海底系统
海底地形信息对于海岸带的演变研究具有重要意义。近年来gps技术与海底测深技术相结合,提高了水下地形测量精度,但费用高且无法经常测量,对大面积水域也难以得到连续的全景水深信息。gis与rs图像处理系统结合应用能在一定程度上解决这些问题。rs数据是地理信息系统的重要信息源,且大多数gis已拥有独立模块进行图像处理。以gis为平台,利用各种海底探测技术所取得的资料,建立数字海底数据库,应用自动成图技术,集成由海底地形地貌、地质构造等相关参数组成的数字海底系统。数字海底系统是多学科海底数据和海洋地质模型支撑的信息化海底系统。其关键技术包括海底地学专业模型技术、地学数据技术、与数字地球间的集成技术;其主要目标是使海底领域与数字地球接轨,促进海底资源的开发和海洋环境的治理。
与3s具有紧密联系的海洋环境下矿产资源的原位实时探测技术、海底电视观测系统及水下可视化定点采样技术、先进的海底矿产资源现场测试技术是国外正在发展的高新海洋资源探查技术,在大洋矿产资源探查与评价中占有极其重要的地位。我国目前对上述技术的掌握程度很低,这无疑严重阻碍了我国对大洋矿产资源的分布、储量、开发潜力和开采方法的正确判断。尽快开发大洋矿产资源探查技术显得异常必要和迫切。
3.2海岸带系统
海岸带是地球四大圈层交汇的地带,物理过程、化学过程、生物过程及地质过程交织耦合,陆海相互作用强烈。全世界河流入海悬浮物质、生源要素及污染物的75%～90%归宿于海岸带,全世界60%的人口和2/3的大中城市集中在沿海地区,海岸带环境演化直接关系到人类的生存空间、生存质量和社会的可持续发展。因此,海岸带陆海相互作用(loicz)研究成为国际地圈-生物圈计划(igbp)的核心计划之一,旨在研究未来气候变化、土地利用、海平面变化及人类活动等对全球海岸带生态系统功能和可持续利用的影响,提高对于未来变化的认识和预测能力。河口-近海系统位处沿海经济带,是陆海相互作用最为活跃的地带。就我国的国情而言,占我国陆域国土13%的沿海经济带承载着全国42%的人口,创造着全国60%以上的国民经济产值。我国沿海经济带的快速发展对海岸带资源与环境有着极大的依赖性,同时也赋予海岸带沉重的环境压力。
海岸带系统是海岸带综合管理必不可少的手段,尤其在海岸带功能区划、海域划界、海域资源有偿使用管理等信息管理中,是目前迫切需要进行的工作[23]。通过rs与gis技术集成方法,结合海岸带综合管理所需的元数据(metadata)技术和网络地理信息系统技术,充分利用多源卫星资料和已有的实地调查资料,构建海岸带信息系统是具有较高技术含量同时又具有巨大管理效益的研究项目。它将帮助研究者从海岸带环境场及其动态变化规律探索的角度来进行海岸带动态变化研究,进而开展陆海相互作用的研究。
3.3海洋灾害监测与预报
3.3.1海水入浸实时监测
当前,全球气候变暖,海平面上涨,且海水入侵面积仍有扩大的趋势。我国海岸线长,沿海地区面积大、海拔低,海平面单位高度的上涨会对沿海地区的工农业生产和人民生活造成巨大危害。国内这方面的研究开展比较晚,应运用3s动态、实时监测海水入浸,分析、预报灾情,提供有效的措施及建议。
3.3.2重大自然灾害监测预报
东部沿海地区为海洋灾害多发区,其中最为严重的是台风、海流、风暴潮、海浪、赤潮等灾害[24]。因此,如何准确预报重大灾害,提高区域综合减灾能力,已构成可持续发展中亟待解决的重大科学问题。采用以飞机和卫星平台相结合的遥感成像技术实时地获取灾害蔓延范围信息,用gps测定灾区的准确地理位置,结合gis中已存储的灾区地形、交通等信息,即可对灾害进行评估、预测,并能对不同决策方案的效果进行模拟、对比,向各级决策部门提供救灾、减灾的辅助决策方案。
3.3.3海洋生态环境动态监测
海上溢油事故频繁发生、沿海工业废水排放量日益增多、海水养殖业趋向于高密度大面积的产业化、工厂化养殖,造成环境质量下降、近海营养盐过剩,赤潮频发,严重危害着海洋生态平衡。因此,运用3s建立海洋环境动态监测系统及海洋生态变化监测系统,对合理管理海域、分析环境变化和预测海洋生态状况具有重大而深远的意义。
3.3.4海洋工程安全立体监测与预报
近海资源与环境的开发依赖于海洋工程构筑物,工程安全状况直接影响开发工作的经济、环境效益,甚至决定开发工作的成败。海洋工程安全性既取决于工程结构本身状况,也取决于周围的环境荷载,如风、浪、冰、地震荷载等。建立对海洋工程构筑物状况及其环境影响的监测体系意义重大。
4 结语
海洋环境观测前景篇6
1.海洋生态红线区。
2012年，国家海洋局启动了渤海海洋生态红线划定工作，印发了《关于建立渤海海洋生态红线制度的若干意见》，提出要将渤海海洋保护区、重要滨海湿地、重要河口、特殊保护海岛和沙源保护海域、重要砂质岸线、自然景观与文化历史遗迹、重要旅游区和重要渔业海域等区域划定为海洋生态红线区，并进一步细分为禁止开发区和限制开发区，依据生态特点和管理需求，分区分类制定红线管控措施。渤海海洋生态红线的控制指标，包括面积、自然岸线保有率、水质控制以及陆源江河入海污染物减排等。2014年，渤海3省1市已完成各自的海洋生态红线区划定工作，2015年，全国沿海省市将陆续开展各自海洋生态红线区的划定工作。
2.海洋功能区概况。
《海域使用管理法》明确规定，海域使用必须符合海洋功能区划。2012年3月，国务院批准了《全国海洋功能区划（2011-2020）》（以下简称《区划》），强调海洋功能区划是合理开发利用海洋资源、有效保护海洋生态环境的法定依据，必须严格执行。《区划》是我国海洋空间开发，以及控制和综合管理的整体性、基础性、约束性文件，是编制地方各级海洋功能区划及各级各类涉海政策、规划，开展海域管理、海洋环境保护等海洋管理工作的重要依据。根据海域的地理位置、自然资源状况、自然环境条件和社会需求等因素，我国海洋功能区划分为农渔业、港口航运、工业与城镇用海、矿产与能源、旅游休闲娱乐、海洋保护、特殊利用、保留区等8类。至今，我国沿海11个省区市的海洋功能区划（2011～2020年）已全部获批，共划分出了329个一级类海洋功能区。
二、海洋生态红线区与功能区的关系
1.法律地位。
《区划》是根据《海域使用管理法》、《海洋环境保护法》等有关法律法规开展的，具有强制，是编制涉海规划的重要依据。海洋生态红线区，是作为生态文明制度建设的一个重要组成部分提出并规定的。目前，海洋生态红线还没有明确的法律地位与管理依据。根据《海洋功能区划管理办法》，海洋功能区划批准实施两年后，县级以上海洋行政主管部门对本级海洋功能区划可开展区划实施情况评估，对海洋功能区划提出一般修改或重大修改的建议。海洋生态红线的时效性以及是否能够调整，目前还没有具体规定。海洋生态红线制度需有稳定且长效的制度保障，避免频繁调整可能带来的政策失灵。生态文明制度是一个系统性的生态环境与资源保护和预防性制度。海洋生态红线应是对现行海洋功能区划制度的补充和强化，是在局部区域执行最严格的海洋环境保护政策，而不是代替海洋功能区划的管理要求。
2.空间布局。
从渤海海洋生态红线区的划定情况看，要求分析当地海洋生态功能区、海洋生态敏感区和脆弱区的分布情况，有重点地对重要生态系统进行海洋生态红线区识别，并要求与功能区划和其他相关规划衔接。从海洋红线区域与功能区重叠的情况看，红线区基本集中在海洋保护区、农渔业区、旅游休闲娱乐区的3个功能区类型中。海洋生态红线区的选划余地是有限的，往往局限于受开发力度较小的区域。
3.管控制度。目前，渤海海洋生态红线区的管控措施是基于生态系统分类而设置的，如海洋保护区、重要河口湿地、自然景观与历史遗迹、滨海旅游区、渔业海域等生态系统，并按类别编制了管控措施。相比之下，海洋功能区划旨在实现各区逐一管理的要求。同时，海洋生态红线区与海洋功能区对某些相同生态系统类型的管理要求也基本相似，对海洋功能区划并未形成补充和加强。考虑到目前海洋生态红线区法律地位尚不明确，生态红线划定效果难以彰显。此外，海洋生态红线区管控制度的落实缺乏评估制度支撑。目前，尚无针对海洋生态红线实施情况建立配套的监测体系，没有针对红线管理定制监测要素和评价标准，评估指标体系与方法亟待建立。
三、制度衔接的实施建议
1.构建完善的海洋生态红线制度体系。
首先，在管控措施方面，应将具体管理要求落实到红线单元区中，综合考虑海洋功能区管理要求和相关法律法规，体现各单元区具体问题和改善方向，采取最严格的环保政策，对功能区划形成补充和强化。同时，将生态红线管理制度作为功能区划修编和调整的约束性依据。其次，构建适用于海洋生态红线的监测、评估制度，使监测站点能够对各红线区实现全覆盖，并能完整体现相关功能区的海洋环境质量达标情况，从而建立全面、科学的生态红线区评价基础。再次，建立管理考核体系，构建红线区管理考核指标体系，量化体现红线区划定后的管理工作、开发管控情况、建设成果以及生态环境的变化。
2.完善海洋生态红线区的选划技术方法。
海洋功能区的划定主要依据《海洋功能区划技术导则》，参照海洋功能区划技术体系，海洋生态红线区的选划应制定成熟的技术方法标准。海洋生态红线区划定的过程，应遵循系统性，协调已有区（规）划边界，按照省级划定、强制执行等原则。海洋生态红线区划定的技术流程应包括：海洋生态红线区评价单元确定；评价单元的敏感性和重要性分析；海洋生态区空间识别与确定；海洋生态红线区管控措施制定；海洋生态红线区划定成果集成。同时，在红线区选划时，应完善相邻省市生态红线区协调机制问题，确定如何划定沿海省市管辖之外的海域红线区。
3.提升海洋生态红线区的管控能力。
海洋功能区侧重区域功能定位和用海审批，而海洋生态红线区侧重生态保护和开发活动的限制管理。应充分利用法律、行政和技术等手段提升海洋生态红线区管控能力。首先，借助海洋功能区划在法律上的权威性、约束性以及对海洋开发利用的整体控制作用，从顶层科学规划全国海洋生态红线区及其管控资源的空间布局与部门、地域分配，构建分类分级的红线区项目准入制度，形成红线管控全国“一盘棋”的总格局。其次，建立健全生态红线区基层行政管理体系，形成公众参与的红线区管控模式。社区在当地具有资源利用和保护双重主体的作用，如果能够把社区转变为红线区管控的主体，让社区居民参与保护区管理，对实现红线区的有效管控及可持续发展具有重要意义。最后，注重技术支撑体系建设，提升红线区管控科学化水平。通过科学研究，提升管理水平，最大限度地发挥红线区的生态、社会、经济效益。
4.加强涉海多部门沟通，推进公众参与和宣传教育。
海洋环境观测前景篇7
关键词:海洋生态文明;绿色发展;在线监测;海洋浮标;海洋遥感
1引言
我国沿海海域面积只占全国陆域总面积的13%,但却贡献了60%的GDp[1]。海洋通过海水养殖、渔业捕捞、港口航运、滨海旅游、石油矿藏、潮汐风电、海洋药物等多种方式为我国的经济社会发展做出了巨大贡献。然而随着经济的快速发展,沿海自然岸线、滨海滩涂湿地不断减少[1],红树林、珊瑚礁面积大幅减少[2],海洋生态环境污染状况日趋严重,海水富营养化不断加剧,褐潮、绿潮、赤潮等海洋生态灾害频发,迁徙水鸟及海洋生物多样性面临严重威胁。十把“生态文明建设”纳入中国特色社会主义事业“五位一体”的总布局,指出要“保护海洋生态环境”“建设海洋强国”。海洋生态文明是生态文明的重要组成部分,也是建设海洋强国的重要意识保障。海洋经济又被称为“蓝色经济”,是以健康的海洋向人类提供可持续的物资和服务。要保持海洋的健康,就要走低能耗、低排放、少污染、可持续的绿色发展之路。绿色发展是十八届五中全会提出的指导我国“十三五”时期发展甚至是更为长远发展的新型发展模式。海洋经济的绿色发展是建立在关心海洋、认知海洋的基础之上的,海洋环境监测是认知海洋的重要技术手段。随着海洋强国战略的全面实施,海洋生态文明建设和绿色发展模式的深入推进,“水清、岸绿、滩净、湾美、岛丽”的健康美丽海洋建设目标,需要进一步细化落实到海洋生态环境监测网络布局[3],需要不断拓展包括在线监测在内的海洋生态环境监测业务体系。
2海洋生态文明
2.1海洋生态文明的内涵人类社会的发展经过了原始文明、农业文明、工业文明,以及到现在的后工业文明时代,人类的社会生产力得到了巨大的发展,科技进步神速。人类在利用生产力和科技实力肆意改造大自然的同时,也受到了大自然的惩罚。这使得生态文明成为人类社会发展进步的必然选择,是人类与自然协调发展和可持续发展的必经途径[4]。谢平[5]指出生态文明的本原是要维持好地球生命系统在一定平衡域附近震荡的良性循环,其自然基础是一系列生态系统的良性循环。ZHanG等[6]指出生态文明是以尊重和保护自然为基础,以实现人与人、人与自然、人与社会的和谐共生为目的,以建立可持续生产和消费为内容,强调人类的和谐、可持续发展。归根结底,生态文明是处理经济发展和环境保护的一种意识形态。海洋生态文明是生态文明的重要组成部分,是建立以海洋资源环境承载力为基础,以自然规律为准则,以可持续发展为目标的海洋开发、利用、保护等理念和活动方式,实现人与海洋和谐相处、协调发展[7]。建设海洋生态文明,一方面海洋经济发展应以维护海洋生态系统平衡为前提;另一方面以海洋生态系统的良性循环促进海洋经济的更大发展[8],即采取不同政策和市场手段调节不同空间和时间的人类(陆-海、海-海、当代与下一代)公平正义地共享海洋资源环境[9],实现海洋资源开发利用与海洋环境保护的协调统一。
2.2海洋生态文明建设的载体海洋生态文明建设主要包括海洋生态意识、行为、道德、制度和海洋生态产业文明等方面[10]。可以通过海洋自然保护区、海洋特别保护区、海洋公园、海洋风景名胜区、海洋生态文明示范区、海洋生态红线区、海洋牧场示范区七大载体来开展海洋生态文明建设研究。本研究只对海洋生态文明示范区和海洋生态红线区两大载体进行介绍。2.2.1海洋生态文明示范区(试验区)示范区即先行先试、引领示范。2012年2月国家海洋局下发了《关于开展“海洋生态文明示范区”建设工作的意见》,推动海洋生态文明建设进入一个新阶段。2013年2月和2015年12月,国家海洋局公布了两批24个部级海洋生态文明建设示范区名单[11]。2016年8月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于设立统一规范的国家生态文明试验区的意见》和《国家生态文明试验区(福建)实施方案》指出目前仅在福建、江西、贵州3省开展试验区试点,并且下发了福建方案。通过实验探索,到2020年,试验区率先建成较为完善的生态文明制度体系,形成一批可在全国复制推广的重大制度成果,资源利用水平大幅提高,生态环境质量持续改善,发展质量和效益明显提升,实现经济社会发展和生态环境保护双赢,形成人与自然和谐发展的现代化建设新格局。2.2.2海洋生态红线区海洋生态红线是生态红线的重要组成部分,目前其研究尚处于起步阶段,国内相关报道仅见于海洋生态红线的概念及其组成体系研究[12]。例如,黄伟等[2]以海南省为例,研究了海洋生态红线区划,并给出了海洋生态红线区的概念:是指依据海洋自然属性以及资源、环境特点,划定对维护国家和区域生态安全及经济社会可持续发展具有关键作用的重要海洋生态功能区、海洋生态敏感区和脆弱区并实施严格保护,旨在为区域海洋生态保护与生态建设、优化区域开发与产业布局提供合理边界,实现人口、经济、资源、环境协调发展的海洋管理制度。许妍等[13]从“生态功能重要性、生态环境敏感性、环境灾害危险性”3个方面建立了渤海生态红线划定指标体系。曾江宁等[12]对中国海洋保护区进行了系统研究,指出了从海洋保护区走向海洋生态红线区的必然性,同时认为海洋生态红线区划指标体系可以参照海洋保护区绩效评估、保护区选划与评估指标。
3海洋经济绿色发展
海洋经济是开发利用海洋的各类海洋产业及相关经济活动的总和,它的发展是一个不断向前的过程,这个过程以获取经济利益、满足人类各项需求为目的,其必然伴随着对海洋资源的开发利用、对海洋生态环境的污染破坏。绿色发展是建立在环境容量和资源承载力约束条件的基础上,将生态环境保护作为实现可持续发展重要支柱的一种新型发展模式[14],强调发展要低能耗、低排放、少污染、可持续。海洋经济绿色发展就是在获取经济利益的同时,兼顾海洋资源的开发利用与海洋生态环境的保护,在开发中保护,在保护中开发,保护是为了更好的开发,最终实现资源、环境、经济、社会协调发展。2012年6月,联合国可持续发展大会提出以发展绿色经济为主题,明确了全球经济向绿色转型的发展方向,由此绿色经济和绿色发展成为全球广泛共识[15]。近年来,江苏、浙江、福建、广东等省在海洋经济绿色发展方面进行了一定的探索,相关报道见诸于绿色发展的内涵、发展模式、政策制度、指标体系、存在问题及对策建议等方面[14,16-18]。长期以来,为了实现经济利益的最大化,海洋经济的发展很大程度上属于高消耗、高污染的粗放型发展模式,由此造成了渔业资源的大幅减少和海洋生态环境的严重破坏。实施绿色发展必须强调海洋渔业经济转型升级和海洋生态修复治理。
3.1海洋渔业经济转型升级传统的海洋渔业以海水养殖和捕捞为主。海水养殖主要集中在近岸和海岛周边海域,有围塘养殖、筏式养殖、网箱(鱼排)养殖等方式。圈滩围塘养殖对沿海滩涂的自然岸线造成了很大破坏,筏式和网箱养殖中的不合理投饵和用药对海洋环境造成污染,是水体富营养化的主要因素之一[19]。渔业捕捞以近海捕捞为主,存在违规捕捞、过度捕捞、采用资源破坏型渔具进行违法捕捞以及对“三无”渔船治理难度大等问题。走海洋经济绿色发展之路,必须实施海洋渔业经济转型升级,由近岸养殖向深海远海养殖转变,由近海捕捞向远海远洋捕捞转变,提高科技含量在养殖、捕捞中的比重,发展环境友好型海水养殖模式,发展远洋捕捞装备、冷冻、海产品加工、物流、渔船补给等关键技术[20];实施增殖放流、用海养海、耕海牧渔,积极发展海洋牧场;倡导渔民转产转业,开发滨海、海岛生态旅游,开办渔家乐。
3.2海洋生态修复治理健康的海洋生态环境是实施海洋经济绿色发展的基础和保障。2015年6月国家海洋局印发的《国家海洋局海洋生态文明建设实施方案》(2015-2020年)中指出要“加强海洋生态保护与修复,体现生态保护与修复整治并重,既注重加强海洋生物多样性保护,又注重实施生态修复重大工程”,以“蓝色海湾”“银色海滩”“南红北柳”“生态海岛”为载体开展海洋生态环境治理修复。“蓝色海湾”综合治理工程着重利用污染防治、生态修复等多种手段改善污染严重的重点海湾和沿海城市毗邻重点小海湾的生态环境质量。“银色海滩”岸滩修复工程主要通过人工补砂、植被固沙、退养还滩(湿)等手段,修复受损岸滩,打造公众亲水岸线。“南红北柳”湿地修复工程计划通过在南方种植红树林,在北方种植柽柳、芦苇、碱蓬,有效恢复滨海湿地生态系统。“生态海岛”保护修复工程将采取制定海岛保护名录、实施物种登记、开展整治修复等手段保护修复海岛。
4海洋环境实时监测海洋生态文明建设
作为海洋经济发展的一种新的认知理念和意识提升已经上升为国家战略,绿色发展强调转变传统海洋经济发展方式,注重海洋资源保护和生态环境修复治理,是实现经济、社会、资源、环境协调发展、可持续发展的新型发展模式。海洋环境监测是认知海洋环境现状、保障海洋生态文明建设和海洋经济绿色发展的重要技术手段。
4.1在线监测海洋环境监测是海洋经济发展、海洋资源开发利用和海洋生态环境保护的重要技术保障。传统的海洋监测以网格化布点、船舶走航式监测为主,已经难以满足现代海洋发展的需要。区别于依靠船舶外出定点采样、带回陆上实验室进行分析测定的离线监测,在线监测是指监测载体(如,浮标)在远程指令控制下自动开展现场采样、现场分析测定,测定结果直接传输至岸站接收平台的一种自动化监测方式;在线监测具有自动、长期、连续、实时收集海洋环境资料的能力,且不受恶劣海况的影响。我国的海洋浮标在线监测研究起步于20世纪60年代,但直到1996年完成了FZF2-2型海洋资料浮标的技术改造,成功应用了inmarsat-C卫星通信,才实现了浮标监测数据的实时在线传输[21]。2002年初我国正式加入国际argo计划,并成立中国argo实时资料中心,承担中国argo浮标的布放、实时资料的接收和处理、资料质量控制技术/方法的研究与开发等[22]。自2004年起,厦门市海洋与渔业环境监测站在厦门附近海域陆续投放了5台海洋水质在线监测浮标,成为国内首批由海洋部门建设的在线监测系统。2006年,罗续业等[23]提出了区域性海洋环境立体监测系统的设计原则和设计方法。近年来,山东、广西、海南、浙江、广东、河北等地先后开展了近岸海域水质浮标在线监测系统建设。海洋水质浮标、海洋水文气象浮标、波浪浮标、潮位站(验潮井)、高频地波雷达和argo浮标等构成了当前海洋环境在线监测的主体,此外,还有潜标、无人船、波浪滑翔器等辅助及新兴在线监测手段。
4.1.1海洋水质浮标由浮标体及传感器、供电及防护系统、通信系统、锚系和接收站等部分组成,监测要素包括水温、水深、盐度、电导率、pH值、溶解氧及其饱和度、叶绿素、浊度、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、碳氢化合物等,可自动完成数据实时采集、处理、存储及传输。浮标上还可以加载风向、风速、气温、气压、湿度、降水、光照度、紫外线等常规气象参数。浙江省自于2011年正式启动“浙江省近岸海域浮标实时监测系统建设”项目,计划在5年内基本建成能覆盖浙江省近岸海域海水增养殖区、海洋保护区、赤潮高发区、滨海旅游区以及海洋生态敏感区等区域的海洋水质浮标在线监测系统,以获取常规水文、气象、水质(含营养盐)、海洋生物(叶绿素a)以及油类等参数数据,为海洋生态环境保护和防灾减灾提供决策支撑,为社会公众提供海洋生态环境状况实时信息服务,为节能减排提供环境基础资料[24]。截至2015年12月全省(含宁波市)已完成17套海洋水质浮标系统建设,并实现了所有浮标监测参数的在线监测、实时传输、接收、存储和显示[24];预计至2016年12月将完成全部计划中的18套海洋水质浮标系统建设。
4.1.2海洋水文气象浮标、波浪浮标、潮位站(验潮井)和高频地波雷达海洋水文气象浮标通常是指直径大于或等于10m,能够全天候、连续、自动采集和传输海上水文气象资料的圆盘形浮标,由浮体、各类传感器、通信、锚系和岸站接收装置组成。主要观测海洋水文气象和水动力参数,包括:风速、风向、气温、气压、降水、湿度、能见度、水温、盐度、叶绿素、浊度、波浪和海流等。波浪浮标是专用于对海面波浪的高度、波浪周期及波浪传播方向等要素进行自动观测的小型浮标,直径通常在1m以下。潮位站(验潮井)由验潮仪、井外水尺、井内水尺系统、基本水准点、校核水准点和测站潮高基准面(水尺零点)等组成[25],主要用于海水潮位观测,潮位观测数据是警戒潮位划定和防灾减灾的重要技术支撑数据。高频地波雷达(HFGwR),即高频表面波雷达(HFsurfacewaveradar),是一类利用短波(3~30mHz)电磁波沿海面绕射传播特性而工作的雷达。主要由天线和馈线、发射分机、信号分机和终端分机4个部分组成,利用垂直极化的高频电磁波沿导电海水表面的绕射传播时能量衰减较小的特性,实现对海洋环境状态和海上移动目标超视距的监测与探测定位[26-27],能够探测到300km外的目标。高频地波雷达常成对使用(如,浙江舟山的朱家尖、嵊山两站和福建的龙海、东山两站),可以全天候超视距监测海洋环境(风、浪、流)和海上移动目标(舰、船)。以上两类浮标、潮位站(验潮井)和高频地波雷达主要由国家海洋局负责建设和管理,分布于北海、东海和南海三大海区。据调查,水文气象浮标、波浪浮标、潮位站(验潮井)、地波雷达等在浙江管辖海域均有投放和建设,可实现间隔1h的数据采集传输,监测数据可用于海洋环境预报、防灾减灾(如台风、海啸预警报)、海上交通、海洋工程、海洋调查及海洋环境污染监测等。沿海风暴潮监测主要靠沿岸的验潮井进行,连续长期和准确的潮位资料对提高风暴潮预报起到了极其重要的作用。高频地波雷达对海流的探测已达到常规业务化观测水平,但对海浪、风参数的探测还有待突破[26-27]。
4.1.3argo浮标argo剖面浮标又称自持式剖面自动循环探测仪,是一种对海洋次表层温度、盐度进行剖面测量的循环探测浮标。布放后会自动潜入2000m深处,随海流保持中性漂浮,到达预定时间后自动上浮,在攀升过程进行温度、盐度剖面测量;到达水面后会再次下潜,进行下一个攀升循环测量。argo浮标主要应用于aRGo(arrayforreal-timegeostrophicoceanography)全球海洋观测试验项目,计划在全球海洋中每隔3个经纬度投放一个浮标,总共约为3000个,每年可提供10万个温度/盐度(t/S)剖面和参考层速度[28],主要采用argos卫星系统进行浮标定位和数据传输。目的在于快速、准确、大范围收集全球海洋上层的海水温度、盐度剖面资料,以提高气候预报的精度和有效防御全球日益严重的气候灾害。2002年初我国正式加入国际argo计划,截至2015年年底,我国argo计划已在太平洋、印度洋和地中海等海域布放了353个剖面浮标,已获取累计38000余条温度、盐度剖面资料[29]。argo浮标资料已经在台风、风暴潮、海洋环流、中尺度涡、湍流、海水热盐储量与输送、大洋水团以及海洋天气/气候业务化预测预报等方面发挥了巨大作用。
4.2海洋遥感监测遥感即遥远感知,是在不直接接触的情况下,对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术,通常利用电磁波获取物体的信息[30]。常用的遥感监测有航空遥感和航天遥感。航空遥感主要利用飞机(载人机/无人机)、热气球、飞艇等搭载特定传感器开展有目的的监测。航天遥感主要是利用航空飞机、卫星等搭载一定数量的传感器开展短期或长期监测。目前用于海洋遥感的国产卫星主要有“风云”系列气象卫星(FY-1、FY-2、FY-3)和海洋系列卫星(HY-1、HY-2、HY-3)。FY系列卫星在海洋领域主要应用于海洋天气预报和台风、海啸、风暴潮等海洋灾害的监测、预报预警。HY系列卫星目前在轨运行的有HY-1B、HY-2a和HY-3高分卫星。HY-1B为海洋水色卫星,于2007年4月11日发射,目前已经在轨运行超过7年,以可见光、红外探测水色水温为主,重点满足赤潮、渔场、海冰和海温的监测和预测预报需求。HY-2a为海洋动力环境卫星,于2011年8月16日发射,目前在轨运行,以主动微波探测全天候获取海面风场、海面高度和海温为主,满足海洋资源探测、海洋动力环境预报、海洋灾害预警报和国家安全保障系统的需求。HY-3为海洋监视监测卫星,于2016年8月10日发射成功,是我国首颗C频段全极化合成孔径雷达(SaR)卫星,具有全天时、全天候对地观测能力,分辨力可达1m,以探测海面目标为主,满足海洋环境监测、海洋目标监视、海域使用管理、海洋权益维护和防灾减灾等多方面全天时、全天候、近实时监视监测需求。
5展望立足
“十三五”海洋环保和海洋生态文明建设需要,推进海洋环境监测由走航监测为主向走航监测与实时立体监测相结合的转变,提升在线、遥感等技术在业务化监测中的运用[3]。(1)以物联网技术整合现有在线监测和遥感监测系统,推进岸(岛)海天(空)全方位立体化实时监测观测网络建设。为切实落实海洋生态文明建设,推动绿色发展,未来可以:以岸(岛)基、海基、天(空)基组网监测为基础,构建国家海洋环境实时在线监控系统。岸(岛)基在线监测系统,在沿岸、海岛建设高频地波雷达站,开展海面风、浪、流等海洋动力监测观测;在陆源入海排污口、江河入海口、海岛入海排污口、重点港湾、码头附近区域建设岸基站(房)、潮位站(验潮井),开展海洋环境污染状况在线监测和潮位监测。海基在线监测系统,在近岸/近海滨海旅游区、海水增养殖区、海洋保护区、赤潮高发区、重大海洋工程区等海洋生态敏感区建设桩基站、鱼排站、水质浮标、波浪浮标、水文气象浮标,在远海海域建设波浪浮标、水文气象浮标、大型海洋综合观测平台,结合海洋综合观测调查船、志愿观测船、无人船等走航式监测,开展海洋水文、气象、水质、生物、生态和海洋动力等环境状况监测观测,开展赤潮、溢油、台风、海啸、风暴潮等海洋灾害监测预报和防灾减灾;借助潜标、argo浮标、拖曳式浮标、波浪滑翔器等载体开展海水表层以下水体分层要素监测。建设近岸海底观测网,通过设置一定的海底节点,将观测仪器置于海底,通过光/电缆连接网络,向各个观测点供能、并收集信息,实现海面与海底的观测视角“从上向下看”到“从下往上看”模式的转变,随时了解海底生物及环境状况[31]。天(空)基在线监测系统,以航空飞机、航天飞机、遥感卫星为主,以无人机、热气球、飞艇等为辅开展海洋环境大面监测观测,开展大洋海流、湍流、中尺度涡等科学研究,开展台风、海啸、海冰、风暴潮等海洋灾害监测预报和防灾减灾。构建“岸-海-岛”“天空-海面-海底”“点-线-面-层”立体化、全方位、实时监测系统。(2)推进在线监测关键技术攻关及配套服务建设。推进海水水质多参数监测传感器国产化关键技术攻关,开展传感器及水下监测设备防腐、防污、防海生物附着等关键技术研究,开展以物联网为基础的浮标、岸站、船测、遥感等多源数据采集、加密、传输技术及数据质量控制研究。加强在线监测仪器设备维护技术队伍建设,建立在线监测配套服务准入制度,鼓励社会力量共同参与。
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海洋环境观测前景篇8
1沿海城市的环境概况
1.1沿海城市的环境特征
根据国际间政府气候变化专门委员会（ipCC）的研究，海岸带和江河平原地区是气候变化最脆弱的区域，这主要体现在沿海地区的自然生态系统和社会经济系统与气候变化的敏感关联。地球的地质运动不断改变地球的现状，直到今天这些运动仍然在或快或慢地继续着。使得世界上许多国家的海岸地质环境受到影响，因为地质的构造运动而发生区域性的下沉现象。其次，由于沿海地区本身土质湿润、地基松散，其上层受到一定的压力荷载后容易发生沉陷问题。
对于沿海城市来说其空间形态的发展受到了沿海特殊的河道和海岸环境的影响，同时，也表现出不同程度的受灾风险特征，城市形态受河道、海岸的影响大、接触界面多其相应的受灾可能性就增大，反之则较小。
1.2沿海城市在气候变化中面临的风险
1.2.1海平面上升。全球范围内西北太平洋与东印度洋海面的上升幅度最大，是全球平均水平的10倍；北半球的季节变化幅度要高于南半球；太平洋与大西洋的季节变化幅度要高于其他大洋。在一些太平洋和大西洋沿海地带海平面上升的峰值还与台风、飓风等自然灾害频发的季节重叠，而这些地区却是城市密集、人口稠密、经济发达的地区，因此造成更为严峻的城市安全威胁。
1.2.2海水入侵。海平面上升促使海水向内陆地下入侵影响内陆的水资源环境。在地下水位偏低的沿海区域，其淡水资源主要来源是位于咸水层以上的淡水层，海平面上升将造成海水地下入侵的速度和面积增大，淡水资源被咸化加快，加剧沿海区域水资源短缺的矛盾。世界上许多发达的城市都位于沿海或沿海地带，海平面上升不但影响了这些城市的供水系统，还对这些城市的生活和工业的排水工程带来了困难，进一步影响这些城市和地区的长久发展。
1.2.3海岸侵独。引起海岸侵烛的主要原因主要有两方面：一是海岸动力对岸线的直接破坏，二是海岸动力作用使沿岸泥沙亏损而引起岸线后退。这些原因既有自然因素也有人为影响。海岸侵烛和淹没沿海低地是海平面上升带来最直接的影响。海平面上升后，相应区域的相对水深和潮差都会变大，使海浪和潮流的作用增强，海岸侵烛加剧。
2沿海城市风景园林设计中的灾害适应性实施策略
2.1基于防御基础设施的风景园林适应性设计
城市基础设施是为城市提供基本服务，保证城市正常运行的基础。城市的基础设施包括了提供生态服务的城市绿地、农田、公园等绿色开放空间系统，同时还包含了城市的道路交通、市政管网、电力通信等保证城市日常生活和工作所必须的生产和生活服务。
防御基础设施作为城市的重要组成部分，对城市的安全起到关键性作用。通过景观防御工程设施的建设提高城市海岸的防御能力，是一种常见的景观干预手段来应对由自然灾害事件，如气候变化过程带来的风暴、洪水和侵蚀。目前，防御景观基础设施主要包括以人工为主的硬性工程设施和以自然系统为主的软性工程设施两大类。
2.2基于自然动态的风景园林适应性设计
风景园林本身就是自然界组成的一部分，1个公园、1个庭院，甚至是1颗树、1朵花的兴衰发展和变化都是自然动态过程的显现。回顾历史，无论是东方自然山水园，还是西方的几何式景观，都源于广阔的大自然背景之中。虽然，现代风景园林设计已经从过去庭院中的自然走向更加广阔的自然，从公园、风景区规划、到废弃地恢复、绿道体系、城市绿色基础设施，自然元素始终是风景园林设计发展过程不可脱离的基石。
2.3基于景观技术创新的风景园林适应性设计
对于沿海海岸环境来说，在海平面上升海岸灾害加剧的背景下，探索新的景观技术，无疑是未来海岸景观开发和利用的重要途径。由于海平面上升产生了许多不可预测灾害的可能，因此过去的景观形式和技术无法满足新的为应对复杂海岸环境条件的景观策略。这些技术能够为新的景观形式创造、新的空间利用方式提供可能。例如为了加强自然系统而建立新的人工湿地景观的技术方式，或者为了适应未来洪水灾害而加强活动场地本身的可调节功能需要的技术方式，又或者是为了增加海岸空间生产性景观功能而要求的技术支持。
海洋环境观测前景篇9
关键词海洋环境污染海洋灾害海洋工程与海洋环境相互作用
随着沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境，海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益，精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施，也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源，需要在海上进行各类工程建设，在目前科技日益发展的情况下，工程建设的规模日益巨大，这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，海洋环境的日益恶化，海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展，近海石油气田的开发，以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要，针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。
在这方面，重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究，第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究，第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究
以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础，考虑各种自然环境因素（浪、流、风、光、温度、湿度）、物理因素（扩散、挥发、沉降、吸附、释放）、化学因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律，并建立海洋水质预测预报模型。此外，近年来，在我国沿海海域，赤潮频发严重。因此，除了加强赤潮的监测和预报外，也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大，且受到许多客观条件的限制，所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用，很难将其中的单因素影响分离出来，因此，往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前，在这方面国内外已有不少水质预测预报模型，这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型：水流数学模型；波浪数学模型；液流相互作用模型；近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面，对于较大范围的海域，通常可采用深度平均的潮流教学模型，对于紊动影响不显著的海域，可不考虑湍流影响，而对于湍流效应显著的区域，如排污口近区，则应考虑湍流效应。此外，采用坐标变换，可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型，这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域，水流数学模型可以以n－S方程和通用的k－（湍流模型为基础，针对水温和盐度分层流的流动特性，考虑浮力对紊动的影响，建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k－（单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念，分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟，建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面，可应用Bi—CGStaB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组，以提高求解效率。从水波发展方程出发，可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系，可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究，可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度，并提高方程的非线性精度，可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题，通过把能有效模拟自由面形态的n—S方程和波能平衡方程的结合，可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程，用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型，可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，对于弱流情形，可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型；对于强流情形，可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来，建立一种辐射应力计算的新方法，用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面，基于n一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型，可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标，在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上，针对近海海域水污染的特点，从三维湍流模型出发，在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用；在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项，可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型，它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据；同时对确定水域环境容量，从而制定水域环境保护策略，也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出，在海洋水质预测预报模型研究方面，数学模拟无疑是一种十分有效的手段，但不论是何种数学模型，其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键，直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的，有些可以通过现场观测来得到，但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到，在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备，现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善piV和LiF的浓度场、速度场同步测量系统，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构，获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程；并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程，可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来，我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币，是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高，一旦发生破坏，将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失（如1969年渤海冰推倒“海二井”平台，1989年风暴潮损失超6亿元，1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等）。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏，面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋，每年出现的台风数目占全球的38%，其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时，都会在沿岸局部地区产生风暴潮，形成风暴潮灾害。
在我国北方海域（渤海和北黄海），冬季由于受寒潮影响，沿岸地区每年都有结冰现象，结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成，不但可给结构物以强大的冰压力，而且由于冰激引起的振动作用，也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术，至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂，断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台，为了抵抗冰害，往往建成正、倒锥体的结构型式，冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用，也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中，除进行理论分析和数值模拟外，实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中，模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行，它们各有其优缺点，发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家，海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物（海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等）发生破坏，除其直接经济损失极大外，其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升，造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明，地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理，至今国内外对此都很少研究，且由于试验条件的限制，国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的，如近海环境地震危险性分析，设计地震动参数和频谱特性，强震海底多维地震动及其空间分布规律，地震波传播特性及地震动输入机理；海域中大型海上水工建筑物在地震作用下，考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验；核电站海域工程建筑物抗地震性能，海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用，码头及护岸建筑物地震稳定性；海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化，其损伤主要来自两个方面：其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤（裂缝）、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤（低温、冻融、大气侵蚀）等；其二是设计不周或设计标准偏低，施工质量差，原材料不合格，管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
因此，发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下，对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论；结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法；结构病害治理用的新材料、新技术和新方法；海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下（风、浪、流、冰、地震等）的可靠度和优化理论研究，设计与建造新型抗灾工程结构；研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度，而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。
为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临，发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统，如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统；以主要海域和海岸带区域经济发展为背景，进行重点研究，建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构；以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统，将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合，建立数学物理模型，通过多媒体技术，形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程，建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。
三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策
为了充分利用海洋空间，现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外，正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程，估计到21世纪，可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等，日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长，60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见，随着海洋资源与空间的开发利用，各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大，保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区，但同时又是经济活动最为发达的地区，海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡，影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态，破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地，若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失，另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用，海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题，主要内容包括：航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响，深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响；破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究；大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变；海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论，如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展，城平建设中的污水深海排放技术，感潮水域污水多点排放漂移扩散研究，天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力，人工沙滩的保护措施，滩涂围垦对水域环境的影响等，都将是需要认真解决的问题。
海洋环境观测前景篇10
张龙军3，王修林1
（1.海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室，中国海洋大学化学化工学院，山东青岛266100；2.江苏省海洋环境监测预报中心，国家海洋局海涂研究中心，南京210036；3.中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛266100）
摘要：研究了江苏省北部灌河口邻近海域陆源CoD污染物分配容量，并给出了总量控制建议。基于苏北灌河口近岸海域三维CoD水质模型，采用自净过程积分方法，计算了沿岸主要入海河流的CoDmn分配容量。结果表明，苏北灌河口附近10条入海河流的CoDmn分配容量合计约为1.8×104t/a。其中，废黄河单元分配容量最大，约为8000t/a，中山河单元最低，不足2000t/a。根据现状排放量分析表明，排淡河和废黄河单元还有剩余容量，而车轴河和灌河单元需要进行大幅削减，分别相当于当前入海负荷的80%以上。
关键词：总量控制；CoD；灌河口；分配容量
中图分类号：p736.22；X55文献标识码：a文章编号：1008－9500（2015）03－0049－07
收稿日期：2014－09－10
基金项目：海域使用金使用项目（江苏省重点海域海洋环境容量研究），相关计算工作在中国海洋大学计算服务中心完成。
作者简介：张丽（1976－），女，山东招远人，硕士，副教授，主要从事海洋环境管理研究。
人类活动对近海生态系统造成了严重威胁，限制了人类社会经济的可持续发展［1］。大量污染物通过河流、排污口等进入近岸海域,使全球海洋环境持续恶化［2－3］。陆源污染物总量控制是近海环境污染防控的有效管理措施［4－5］，日益受到重大国际组织的重视。如联合国“海洋污染科学专家组”（GeSamp）［6］；联合国环境规划署负责的“保护海洋环境免受陆源污染全球行动计划”（Gpa）［7］等都指出加强陆源控制是近海环境可持续发展的重要举措。国际上也开展了众多陆源污染物总量控制方面的研究和实践。如欧盟制定了保护海洋环境的《欧盟海洋战略框架指令》［8］；美国提出了tmDL（totalmaximumDailyLoad）计划［9］；日本提出了污染物负荷总量控制（totalpollutantLoadControl，tpLC）计划，分别对波罗的海、切萨皮克湾、东京湾和濑户内海等海域实施了总量控制管理［10－12］。我国自20世纪70年末开始进行总量控制的研究，1980年制定的第一松花江CoD总量控制标准，对总量控制进行了最早的探索实践［13］。
近年来，随着江苏省北部的连云港、灌云、灌南、响水、滨海等沿海地区化工行业的快速发展，大量有毒有机物和耗氧有机物（以CoDmn计）排放入海［14－16］，造成邻近的灌河口邻近海域富营养化等环境问题突出［17－18］。加强苏北陆源CoD排放总量控制显得尤为重要，其核心在于核算入海河流和排污口最大允许排放数量。国家“十一五”和“十二五”也都把CoD列入了总量削减的指标，然而当前削减数量采用“一刀切”的等比例削减核算，没有把海域水质与削减数量联系起来，因此，对近岸海域水质的改善也就缺乏科学依据。
科学核算陆源污染物入海最大允许排放数量愈来愈受到关注，如美国在切萨皮克湾等开展了大量研究，建立了水质模拟验证的陆源最大允许排污数量核算方法［10－11］。国内也开展了大量入海污染物总量控制方面的研究，采用优化分配方法计算了渤海、胶州湾、莱州湾、廉州湾等海域的陆源CoD、氮、磷等污染物的最大允许排放数量［19－21］。在江苏近岸海域也有相关研究，有学者基于二维水量水质模型采用混合区约束的排海通量试算法估算了江苏省沿海城市CoD和氨氮的允许排放数量［22］。
上述研究推动了陆源污染物总量控制方面的研究，丰富了陆源污染物允许排放数量的计算方法，但相关研究大多在海湾或内海进行，对于开放海域的研究还比较少。由于开放海域水深变化较大，从计算模型的选择上来讲，更适合采用三维水质模型，同时在计算方法上，优化分配方法难以解决水质响应系数场的非线性叠加问题。因此，本研究选择受近岸人类活动压力较大的苏北灌河口邻近海域（旗台咀——废黄河口）为研究区域，基于FVCom海洋水质模型［23］，建立灌河口邻近海域三维水动力CoD水质模型，采用自净过程积分方法，计算了主要入海河流的CoD最大允许排放数量（即分配容量），并在此基础上，提出了苏北灌河口海域总量控制的管理对策与建议。
1研究方法
1.1研究区域概述
研究区域位于黄海中部，海州湾南缘，苏北沿海的北段，地理位置为119°29′e～120°17′e，34°18′n～34°45′n。北起连云港市的旗台咀，南至盐城市废黄河口（以下简称研究海域），位于连云港市南端，盐城市北端，涉及连云港市的连云区、灌云县、灌南县、盐城市响水县、滨海县港等5个县区。该区域2012年常驻人口接近300万，GDp约为960亿元。研究区域内主要有排淡河、烧香河、善后河、车轴河、五图河、新沂河、灌河、中山河、翻身河、废黄河10条入海河流，年径流总量约55.5×108m3。
对于同一个入海口的河流予以归并，10条河流可归并为排淡河、车轴河、灌河、中山河、废黄河等5个入海河流单元。其中，排淡河单元主要接纳了连云区的污染物，车轴河单元主要包括烧香河、善后河和车轴河等3条河流，接纳了部分连云区和灌云县的污染物，灌河单元主要包括五图河、新沂河和灌河等3条河流，同时接纳灌云、灌南和响水3个污水处理厂的排污废水，中山河单元主要接纳了响水和滨海部分地区的污染物，废黄河单元主要包括翻身河和废黄河，接纳了滨海县污水处理厂的排污废水。
研究海域入海河流、入海口归并及混合区范围见表1。
1.2现场监测和入海通量
按照海洋环境监测规范的要求［24］，分别在河流感潮段以上设置监测站位，其中新沂河和灌河分别设置3个监测站位，海上监测站位针对河口在研究海域设置6个断面。分别于2012年10月15～17日（丰水期）和2013年1月16～17日（枯水期）进行了2次陆海同步监测，监测项目主要包括河流流量，河流及海域CoD浓度等［25］。对海水和河流CoD测
定分别采用碱性和酸性高锰酸钾法［26－27］。
研究海域河流单元CoD入海污染物数量见图1。
监测结果表明，研究海域5个入海河流单元CoDmn入海总量约为48 700t/a，其中灌河单元入海数量为26 700t/a,所占比例最大，约占55%，其次是车轴河单元，入海数量为16 250t/a，约占34%，其他3个入海河流单元占比较少，仅占11%。
1.3CoD三维水质模型构建
基于三维、无结构网格、有限体积方法的水动力模型FVCom（finite-volumecoastaloceanmodel）建立灌河口邻近海域三维CoD水质模型［28］。
水质方程为：
式中，kbioc为CoD降解速率常数。
模型网格采用不规则三角网格，网格步长为500 m~3 km，垂向采用σ坐标，分6层计算，计算基面统一采用85国家高程基面。其中，自由表面忽略大气干湿沉降，取海面的净通量为零，海底边界物质通量取0，开边界给定潮位、温度、盐度和CoD浓度值，陆地边界将10个入海河流污染物入海负荷作为输入项。内模时间步长设为10 s，外模时间步长设为1s。底层相关模型参数通过模型模拟校正确定，其中，垂直涡粘系数背景值取10-6（m2/s），海底粗糙高度取值为0.001m，最小底部拖曳力系数取0.0 015。海洋开边界以潮位作为驱动力，潮位值由东中国海潮波模型预报所得，CoD降解系数根据文献确定，取值0.03 d-1［30］。
研究海域模型计算网络见图2。
1.4分配容量计算方法
污染物进入海洋后，在水动力及各种生物地球化学过程作用下，污染物从水体中去除而自净［31］，在稳态情况下，源强输入量就近似等于自净量，这样，污染物允许排海量就可通过积分自净过程计算。
式中，右边第一项为纳污海域污染物浓度积分，表示纳污海域一定时间、空间范围内的静态纳污数量。当稳态时等于零，当初始浓度为海洋本底浓度时为海洋静态环境容量；方程第二项为纳污海域内生物地球化学自净过程积分，表示生物地球化学自净量；第三项为纳污海域内水动力过程积分，表示水动力自净量。
这样，若控制排放口混合区范围，并设定混合区外海域水质控制标准，通过方程（3），采用积分方法即可计算河流入海口的分配容量。
2结果与讨论
2.1模型模拟结果
研究结果表明，研究海域海水CoD浓度模拟分布趋势和主要特征等方面与实际海上观测结果基本吻合。2012年8月，研究海域表层CoD浓度呈现由近岸向离岸方向依次递减趋势。近岸局部区域CoD浓度均超过国家一类海水水质标准（2mg/L），高值区主要集中在灌河口、车轴河口和中山河口附近，超过国家二类海水水质标准（3mg/L）。2013年1月，研究海域表层CoD浓度仍然呈现由近岸向离岸方向依次递减趋势，只是浓度数值上略超过2012年8月份，其中，近岸局部区域CoD浓度均超过国家一类海水水质标准（2mg/L）,高值区主要集中在灌河口附近，超过国家二类海水水质标准（3mg/L）。
进一步通过模拟结果与监测站位观测结果比较表明，二者相对偏差平均为30%±27%。其中，2012年8月份模拟结果偏低，平均偏低31%±27%，而2013年1月份模拟结果偏高，平均偏高27%±27%。总体上，CoD模拟结果与监测结果从变化趋势和浓度数值上基本一致。这说明研究海域所构建三维CoD水质模型基本可以满足分配容量计算的要求。
2012年8月与2013年1月研究海域CoD监测值及模拟值比较见表2。
2.2分配容量计算
分配容量计算首先要设定混合区范围，综合采用Fetterolf公式、mackenthun公式和新田公式［32］，并结合GB18486-2001有关直排口混合区的相关规定，采用中值设定混合区范围。根据河流入海口以及混合区范围大小，结合岸边界三角网格面积（0.1～0.15km2），将入海河流混合区概化为模型网格，以混合区网格相邻网格作为水质控制点。在研究海域共设置了5组水质控制点，分别对应排淡河、车轴河、灌河、中山河和废黄河5个河流排放口。水质控制标准根据国家海水水质标准和江苏省海洋功能区划确定，以相应网格中污染物浓度平均值作为水质标准控制值。河流入海通量通过给定混合区污染物浓度确定，具体数值以确保水质控制点浓度达标。CoD污染物浓度背景场通过给定开边界条件中CoD浓度模拟确定，开边界CoD浓度由监测结果确定。
河口混合区和开边界CoD污染物浓度及研究海域背景场浓度见图3。
应用所构建的三维CoD水质模型，在混合区范围和海水水质控制标准条件下，分别计算5个河流单元的CoDmn分配容量。结果表明，研究海域5个河流单元CoDmn分配容量合计为1.8×104t/a。其中，废黄河单元最大允许排海数量最大，约为8 000t/a，其次为排淡河单元和灌河单元，分别约为3 200t/a和2 700t/a左右，而中山河单元最低，约为1 700t/a。
入海河流单元CoDmn分配容量见图4。
2.3削减数量
根据入海河流CoDmn入海通量，在满足江苏省海洋功能区划海水水质标准下，废黄河和排淡河单元还有余量，分别可增加排放量约为当前入海负荷的1.5倍和4.5倍；车轴河、灌河和中山河等3个河流单元需要进行削减。其中灌河单元削减量最大，达2.4×104t/a，其次为车轴河单元，约1.4×104t/a，中山河单元消减最小，约相当于当前入海负荷的8%。研究海域河流单元CoDmn分配容量和削减量见表3。
进一步分析表明，目前研究海域车轴河、灌河和中山河等3个陆域河流单元对于CoD污染物已没有余量，废黄河单元、排淡河还有余量。这样，可探讨将车轴河、灌河和中山河等3个河流单元的部分CoD污染物通过废黄河单元和排淡河单元排放入海，但仍然需要大幅削减CoD污染物排放数量。
2.4总量控制管理对策与建议
2．4．1建立总量控制制度，加强陆源污染控制
根据江苏省“十二五”碧海行动计划的要求结合海域环境总体目标，建立基于海洋环境容量的陆源污染物排海总量控制制度，将现有“目标总量控制”逐步过渡到“容量总量控制”，以海定陆。
监测结果表明，研究海域生态环境恶化趋势长期得不到有效遏制［14］，原因之一在于缺失“容量总量控制”指标。因此，按照本研究结果，充分利用研究海域5个河流单元的最大允许排放量，对车轴河、灌河和中山河等3个陆域河流单元进行总量削减，可有效改善研究海域生态环境质量。
2．4．2利用海域自净能力，优化排污口布局
研究表明，研究海域车轴河、灌河和中山河等3个陆域河流单元对于CoD已没有余量，废黄河和排淡河单元还有较大余量。因此，理论上可将车轴河、灌河和中山河等3个陆域河流单元的污染物通过废黄河和排淡河单元排放入海，充分利用海域自净能力，但具体实施还有很多工作要做。
2.4.3建立区域协作机制，加强流域合作和统一管理
江苏省地处社会经济发达的长江三角洲地区，河网众多，因此必须加强流域合作，建立健全跨省、跨市和跨县（区）等各级区域协作机制。协调产业发展和流域环境综合治理，逐步建立流域管理与区域管理相结合的管理体制和运行机制。强化流域管理，严格执行跨行政区域河流的交接断面水质保护管理制度，促进区域社会经济和生态环境的协调发展，逐步实现区域上下游之间人与自然和谐相处。
2.4.4强化政府责任，跟进管理措施
严格海域使用管理制度，降低污染物入海量，全面实行以环境容量总量控制为基础的排污许可制度。近期控制工业污染，远期控制生活污染。实行海域使用者收费、污染物排放收费、部分产业超标排放高收费相结合的动态收费制度。合理规划布局，优化产业结构，减少结构性污染。加快城市污水处理厂及其配套管网建设，集中处理，达标排放污水。积极发展生态农业，控制农业面源污染。
2.4.5加强海洋环保意识，加大对违法的处罚力度
工业源是陆源污染的重要来源，对海洋环境污染的治理必须加大对污染企业的整治，使海洋环境保护的成本内部化，加大对海洋污染者的惩罚力度。同时积极进行海洋环境保护重要性的宣传，广泛普及海洋知识及海洋环境知识，要在全社会树立起牢固的海洋保护观念，动员广大民众自觉参与海洋环境保护。
3结论
在构建苏北灌河口邻近海域CoD三维水质模型的基础上，采用自净过程积分方法，计算了沿岸主要入海河流的CoDmn分配容量。结果表明，CoDmn分配容量合计约为1.8×104t/a，其中，废黄河单元分配容量最大，约为8000t/a，其次为灌河单元和排淡河单元，而中山河单元和车轴河单元最低。根据现状排放量和分配容量，当前，总体上除废黄河单元、排淡河还有剩余容量外，车轴河、灌河和中山河等3个河流单元需要进行削减。其中，灌河单元和车轴河单元削减量较大，分别相当于当前入海负荷的80%以上。
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（责任编辑／陈军）
应加强再生资源管理立法
再生资源回收利用对节能减排做出了巨大贡献，但同时，因管理不当，再生资源非法拆解利用所造成的区域性环境污染触目惊心，也有一些流向非法从业者，造成严重的社会治安和环境污染问题。对此，全国政协委员，农工党中央常委、广东省主委，广东省政协副秘书长马光瑜认为，应当通过立法使再生资源管理成为全社会的法定责任，促进我国再生资源产业健康发展。
广东省再生资源综合利用总量逾3500万吨。马光瑜委员查阅了大量资料，作了一番调研，由于缺乏近期类似统计资料，他以2008年统计数字为例作说明：广东再生资源综合利用总量超过3500万吨，粗钢产量40%以上来源于废钢铁，再生橡胶总量占橡胶用量40%以上，再生塑料总量占全省塑料制品总产量约60%，废纸综合利用量占全省造纸工业总产量70%以上，铜、铝产量的80%以上来自于再生铜和再生铝。再生资源回收利用的资源效益超过2280亿元。
再生资源回收利用对节能减排做出了巨大贡献。马光瑜的调研显示，2008年广东全省通过再生资源回收利用至少节省了3900万吨标煤，相当于全省能耗的18%；减少二氧化硫排放量81万吨，相当于全省二氧化硫排放总量的67%；减少化学需氧量排放量43万吨，相当于全省化学需氧量排放总量的42%。2008年再生资源回收利用的环境效益达到137亿元。“由于近年来我国再生资源产业规模不断扩大，其对节能减排工作的贡献只会增加，不会减少。”马光瑜表示。
再生资源非法拆解会造成环境污染。据了解，再生资源产业体系主要由再生资源回收（包括分拣、集运）、再生资源加工利用（包括拆解、加工和再制造）、再生产品流通等三方面。马光瑜委员发现，目前存在的问题是我国再生资源产业缺乏法律规范。“再生资源产业涉及群众生活和生产活动的各个方面，一旦管理不当，会造成严重的社会治安和环境污染问题。”马光瑜说。此外，由于缺乏准入门槛，行业自律和市场规范的作用又很弱，再生资源经营者在追逐利益时损害公共安全的行为不断发生。“例如将电子废物交售给无处理资质的拆解加工业者、参与非法购赃销赃活动、废品收购站引发火灾、违法销售报废机动车，等等。”马光瑜说，因再生资源非法拆解利用所造成的区域性环境污染触目惊心。