海洋环境监测篇1

　　关键词：海洋环境监测；实验室污染；防治

　　1引言

　　海洋环境监测实验室的样品包含海水、生物体、沉积物等，组成复杂，检测项目多。在样品的分析检测过程中，会大量使用化学药品，实验过程中发生的化学反应会产生废水、废气、固体废物，对环境造成污染，其在监测海洋环境状况的同时，本身也成为了一个典型的污染源。随着人们环保意识和法律意识的增强，实验室的污染问题备受关注。本文分析了海洋环境监测实验室的主要污染来源，并提出了相应的防治措施。

　　2污染来源及危害

　　2.1废液污染

　　海洋环境监测实验室产生的废液分为三类，即实验原废液、一般实验废水、生活废水，来源于多余的样品、标准曲线及样品分析残液、失效的贮藏液和洗液、大量的洗涤水等。几乎所有的常规分析项目都不同程度存在着废液污染问题。这些废液成分复杂，包括最常见的有机物、强酸碱废液、重金属离子和有害微生物及相对少见的氰化物、细菌、药残等[1]。目前，我国部分海洋环境监测实验室未具备良好的废液处理条件，甚至有直接排放的现象，对环境造成污染。

　　2.2废气污染

　　海洋环境监测实验室产生的废气主要集中在样品试剂、分析过程中产生的中间产物、有机溶剂的挥发及标气的泄漏等。室内空气污染物的种类较多，成分复杂，排放具间歇性，主要有有机气体和无机气体两大类，如酸雾、甲烷、正己烷、乙醚、卤化氢等有害气体。这些气体若直接排放到大气当中，会对人体健康和环境质量造成危害。

　　2.3固体废弃物污染

　　海洋环境监测实验室产生的固体废物主要来自多余样品、分析产物、残留失效的化学试剂、消耗或破损的实验用品等。这些固体废物成分复杂，涵盖各类化学、生物污染物，尤其是不少过期失效的化学试剂，处理稍有不慎，即容易危害土壤以及地下水环境，导致较严重的污染事故。

　　3防治措施

　　3.1建设污染防治设施

　　《环境保护法》规定：“建设项目中防治污染的设施，应当与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。”为了降低实验室对环境的污染，应把实验室环境保护系统纳入实验室设计与建设中，使之成为实验室建设必不可少的一部分，从而有利于贯彻落实各项实验室环境污染的防治措施[2]。建设废水处理系统，一般实验废水和生活废水应综合运用物理、化学、生物等方法，通过酸碱中和、混凝沉淀、次氯酸钠氧化处理、生物接触氧化等工艺措施处理后达标排放。建设实验室废气处理系统，具体根据实验室废气的特点来选择处理方法，如建设酸雾净化塔，采用湿法处理实验过程中产生的酸性废气，建设活性炭吸附装置，采用干法处理实验过程中产生的有机气体。建设专门分类存放点，用于贮存、管理固体废弃物。

　　3.2妥善收集、贮存、处置实验室废弃化学品

　　实验过程中产生的原废液、固体及可收集的气体等废弃化学品应遵循科学的收集技术规范[3]。实验过程中产生的废弃化学品分为无机浓酸溶液及其相关化合物、有机酸、有机碱、自燃物质、遇水反应的物质等19类。执行废弃化学品分类的人员应熟悉其物理、化学、毒害等特性，并做好分类。实验室应在合适位置明示《实验室废弃化学品分类表》，以方便相关操作人员正确分类识别和弃置废弃化学品，并做好标识。如需对废弃化学品进行混合收集，收集前应明确其成分，以确保它们之间的相容性，使当两种以上废弃化学品混合，或与收集容器、材料接触时不会发生放热、着火、爆炸、有毒有害物质产生等反应。在进行相关操作时，应做好个体防护。盛装废弃化学品的包装容器应张贴规范的标签，贮存设施或区域应设立醒目的警告标志。若无妥善处理的技术设施，应将废弃化学品收集交给具有相应处理资质的经营者进行转运、处理处置，对不明废弃化学品不得擅自处理，严禁擅自倾倒、排放或交未取得经营资格的单位进行处理处置。

　　3.3推行清洁实验

　　将清洁生产的先进理念引入实验室检验检测过程中，以综合预防的环境保护策略，实现实验室废弃物减量化，以期减少对环境的风险。一般一个项目的检测方法有多种，在保证监测质量的前提下，适当减少和调整化学药品的用量，选择污染较小的分析方法，优先选择无毒害、无污染或低毒害、低污染的试剂，保证好用药的顺序，对于其中即将过期的一些化学试剂，必须优先使用。积极采用先进的检验检测技术和仪器设备，替代传统的化学试剂法，减少化学试剂的用量[4]。在满足检测需求的前提下，合理安排采样，控制多余样品的废弃量。

　　3.4强化监管力度

　　将实验室的污染防治工作纳入实验室管体体系，形成《环境保护管理程序文件》和制度，将该项工作贯穿实验室整个管理过程，以对检测活动中产生的废弃物处理进行控制，保障实验室安全、卫生、整洁有序，保证废弃物处理符合环保和安全要求。对实验室废弃物的处理情况要详细记录，废弃物处理过程要填写设计好的《实验室废弃物处理记录表》，做好台账，使每批废弃物从产生、收集、转运、处置情况可追溯。

　　3.5提高环保意识，培养良好的工作习惯

　　应使实验室全体工作人员牢固树立自己是环境保护工作的践行者，不是环境的破坏者的意识，在工作中自觉地按相关规定适量取用药品和试剂，规范操作，不随意倾倒实验废液，不随意丢弃固体废弃物，及时妥善的处置好实验废弃物，养成良好的实验作风和工作习惯。充分考虑实验室工作中的各个环节是否实现了资源的合理利用，是否对环境的危害降到最低，杜绝对环境造成二次污染。

　　4结语

　　海洋环境监测实验室作为保护海洋环境的重要技术支撑机构，其不应该反而成为一个典型的环境污染源。采取积极措施，妥善处理好实验过程中产生的“三废”污染，减排控污，最大限度的减小对环境的破坏，是其贯穿海洋环境监测工作的基本要求。

　　参考文献：

　　[1]廖京勇.环境监测实验室的环境污染分析及防治探讨[J].广东化工,2015(42):194～195.

　　[2]黄家声,谭锦春.实验室设计与建设指南[M].北京:中国水利水电出版社,2011:102～105.

　　[3]GB/T31190-2014.实验室废弃化学品收集技术规范[S].

　　[4]何佳,李详和.环境监测实验室的污染及防治对策研究[J].环境科学与管理,2014(39):67～69.

　　海洋环境监测篇2

　　关键词：海洋环境；监测技术；发展

　　中图分类号：X834 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0015-01

　　近些年来，过渡捕捞、近海养殖、船舶游艇、海洋石油钻探以及陆地污染物的海洋排放等等行为的发生，使得海洋的污染日益严重。海洋污染造成的赤潮，海岸侵蚀等问题日益多发，及时对海洋环境进行监测，能对发生的污染问题尽快采取有效措施进行制止污染和修复损害，另一方面，对海洋环境进行检测，对于厄尔尼诺现象、海平面上升、海啸等气候灾害也能起到提前发现、及时规避的作用，因此海洋环境监测技术具有重要意义。

　　1 海洋环境监测分类

　　（1）常规监测。作为一种例行监测，它是最基本的海洋环境监测工作之一。（2）调查性监测。这种监测工作是由国家，也可以是地方的组织根据需要进行专项或者综合调查，以达到对海洋环境污染或者海洋环境质量的情况进行监测的目的。（3）有的时候榱瞬槊魑廴疚锏奈廴痉段А⑶慷群统潭鹊榷院Q蠡肪车挠跋斓奈侍猓需要开展一系列的研究性监测工作。（4）应急监测。应急监测是指海洋环境在遭遇漏油、海洋生物集体中毒、赤潮等环境突发事件时，采取的监测内容，主要是为了收集海洋污染资料，为以后环境污染的治理提供依据[1]。

　　2 海洋环境监测技术发展概况

　　2.1 国外发展概况

　　国外在上世纪60年代相继展开对海洋环境监测技术研究开发。美国的CMAN技术（海岸海洋自动观测网）就出现在上世纪80年代初期，而到了80年代末，SEAWATCH系统和MERMAID系统也被挪威和德国开发出来并推向市场。在之后的时间里，海洋水质监测浮标被法国研制出来，在此技术基础上，美国、挪威和俄罗斯又将传感器用于浮标上，开发出EB52、TOBIS、ACK-3000等型号的海洋水质监测浮标[2]。

　　2.2 国内发展概况

　　近几十年来，在我国相关人员的努力下，海洋环境监测技术与发达国家的差距逐渐变小，取得了相当不错的发展。尤其近几年来，海洋监测技术被纳入国家863计划，更是取得了迅猛的发展。

　　3 海洋环境监测技术分析

　　3.1 水下GPS定位技术

　　作为水声通讯设备重要技术的水声高速率数据传输技术，具有信息传递的重要功能，是实现指挥船与水下载体、或者水下载体之间的信息传递关键手段。而与数据高速传输技术相配合发展的是水下GPS定位技术，它通过联合卫星定位、水声定位、浮标技术和水声通讯等技术，能够实现对水下载体和设备的更为精确的定位。水下GPS定位技术相比于水声定位精确度更高，它的应用能够实现对水面船只的定位，而且对于水中的目标，还能得到它的大地坐标系数据，另一方面，GPS的使用更为方便、灵活。

　　3.2 遥感监测技术

　　近几年来，伴随着计算机信息技术的快速发展和传感器技术的逐渐开发，现代化的遥感监测技术也逐渐被开发和应用，这是一种新型的，以航空器、无人机、卫星等设备做为主要载体的综合性监测技术。由于遥感技术采用的是高空监测，因此监测的范围极大扩展，能够实现监测信息的全面收集，获取的内容和数据也空前丰富。这项技术的应用可以实现宏观的分析和研究海洋质量状况。当前，可以用海洋遥感监测的项目有：海洋表面温度和盐度、海洋叶绿素和悬浮物浓度。作为实行卫星遥感监测的海洋遥感监测，不仅能够实现大范围的遥感监测，同时还能够长时间、不间断的同步近实时监测。

　　3.3 船载快速监测技术

　　与传统技术相同的一点是：船载快速监测技术取样也是采用船舶，但与传统技术不同的是，船载快速监测技术进行现场取样后样品检测和数据分析直接进行，然后通过卫星通信网络将得到的数据实时发送给数据中心。然后数据中心根据相应程序，综合分析处理收集得到的数据，从中找出影响当地海洋环境较大的因素，通过分析这些因素的变化情况，最终得到环境质量现状情况。船载快速检测技术的优点有：获取的数据准确、反映的情况全面、具有非常高的可用性。

　　4 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，逐步提升我国的海洋监测技术在世界上的影响力。

　　5 结语

　　海洋环境监测技术对于我国发展海洋经济、保护海洋环境具有重要意义，海洋环境监测技术的发展对于海洋经济效益的提高和海洋环境的持续发展贡献重大，因此，我们要采取多种手段，发展海洋环境监测技术，以期更为合理的开发利用海洋资源，保护海洋生态环境。

　　参考文献

　　[1]刘岩，王昭正.海洋环境监测技术综述[J].山东科学，2014（03）：30-35.

　　海洋环境监测篇3

　　以往基层海洋站的建设主要集中在海洋水文、气象要素的监测能力方面，缺乏基本的海洋环境监测仪器和设备。目前，北海区95％的基层海洋站不具备海洋环境监测能力，海洋环境监测体系存在着比较大的缺陷。面对日益加重的海洋资源环境监测需求和日益频发的海洋生态灾害，现有的海洋站只能开展部分监视工作，中心站能够承担部分监测工作，海区中心承担了大部分海洋监测工作，基层监测机构受能力限制无法发挥地域优势。因此，亟须填补基层海洋站监测能力的空白，完善增强海洋站海洋监测能力，使之能够承担海洋资源环境监测和应对海洋生态灾害。

　　2基层海洋站缺少应急监测能力，影响北海区应急监测时效性

　　目前，北海区海洋环境突发事件应急监测业务由中心站和海区中心承担，应急监测队伍抵达现场的航渡时间较长等问题，成为影响应急监测时效性的重要制约因素。同时，由于中心站和海区中心的海洋环境监测业务工作繁重，近年北海区绿潮、赤潮、水母等海洋生态灾害和溢油事故发生频率居高不下，应急监测工作对日常业务工作的冲击较大。亟须完善基层海洋站的应急监测能力，发挥其区位优势，就近开展对突发环境事件的应急监测，以提高监测的时效性，实现3h内海洋监测技术平台达到海洋生态灾害现场并开展工作。

　　3基层海洋环境监测站职能定位

　　3.1外业样品采集职能定位

　　外业样品采集是海洋环境监测工作的重要组成部分，目前海洋环境监测机构一般是由本单位自己完成外业样品采集。外业样品采集人力资源占用量大、耗时长、易受海况和天气影响，是影响海洋环境监测工作效率的主要环节。基层海洋站承担海洋环境监测的外业样品采集任务，能发挥各海洋站的区位优势和人员优势，由海洋站承担就近沿岸浅海的监测站点采样工作，可大幅度减轻中心站、海区中心的现场监测采样工作压力，降低监测成本，提高监测效率。由于海洋环境监测外业样品采集工作相对独立，采样操作有《海洋监测规范》（GB17378—2007）和《海洋调查规范》（GB12763—2007）可依据，工作流程和技术要求明确。监测单位采用外包的形式完成海洋环境监测的样品采集工作也符合计量认证的要求。因此，基层海洋站承担其他单位的海洋环境样品采集工作在监测质量控制方面也是可行的。美国、加拿大等国有志愿者采集养殖区水样，邮寄至检测单位分析的环境监测方式。根据目前的海洋环境监测业务需求和海洋站人员、装备条件，添置采水器、采泥器、浮游生物调查网具等样品采集仪器，配备手持GPS、绞车、样品箱等采样配套器材，形成海水、沉积物、浮游生物和底栖生物等生态监测样品采集能力，可开展海洋环境趋势性监测、海洋功能区环境监测、海洋环境监管监测等业务的样品采集工作。

　　3.2内业样品分析及现场监测职能定位

　　部分海水监测指标的样品不易保存，需要进行现场分析。针对此类样品，可采用现场监测仪器和室内分析相结合的工作方式。目前多参数水质分析仪等现场监测设备在pH、溶解氧、叶绿素a、浊度等指标的监测方面技术较成熟，设备性能稳定，易于使用和保养，且仪器购置费用较低。配备多参数水质分析仪，海洋站可完成pH、溶解氧、叶绿素a、浊度、盐度等水质要素的现场监测。海水硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、磷酸盐、硅酸盐等营养盐监测指标，《海洋监测规范》要求其样品保存时间不大于24h，而目前在线监测技术不能满足规范质量要求，需要进行现场样品分析。如果由于中心站或海区中心不在一地，则采样工作完成后当天需要样品运输和交接耗时较长。配备常规水质项目采样、预处理设备、分析仪器和多参数水质分析仪等现场监测设备，形成常规水质监测能力，满足水文气象、海水水质常规监测、资源与环境承载力监测的基本需求。近期需要具备的监测项目有海水pH、溶解氧、化学需氧量、叶绿素a、盐度、水色和透明度等。

　　3.3应急监视监测职能定位

　　近年来，北海区赤潮、绿潮及溢油灾害等突发环境事件频发，应急监测工作繁重。以2013年为例，北海区发生赤潮14次；绿潮灾害影响到山东日照、青岛、威海和烟台市沿海［3］，影响海域岸线近1000km；青岛东黄输油管线发生爆燃事故，造成胶州湾溢油污染。每年北海区海洋环境监测机构承担的应急监测都在100航次以上。大量的应急监测任务给日常监测，业务工作量已近饱和的海区中心和中心站造成较大的压力，有时不得不推迟日常监测，以完成应急监测任务。有些环境事件发生海域距海区中心或中心站较远，监测队伍抵达现场路途远，航渡时间长，降低应急反应效率。当前的海洋环境保护形势亟须基层海洋站承担起海洋环境应急监测职能。目前影响基层海洋站开展环境应急监测任务的主要限制因素有两方面：一是缺乏应急监视监测的技术设备，二是缺乏从事海洋环境监测方面的专业技术人员。根据海洋站现有技术条件，通过配备采水器、赤潮生物采样网具和油指纹样品采集器材、样品瓶及GPS等相关配套设备，即能满足赤潮、绿潮应急观测和样品采集能力的需要。专业人员可通过短期培训和中心站技术指导等方式，解决应急监测技术人员缺乏的问题。海洋站应急监视监测能力的建设目标应是具备就近应对1个环境突发事件的现场应急监视任务，具备独立开展溢油、绿潮、赤潮等环境突发事件的现场监视监测的能力，为形成北海区3h应急监测圈，提升海区环境监测覆盖能力奠定基础。

　　3.4基层监测机构辅助监测业务职能定位

　　建设通用实验室，为中心站、海区中心提供通用实验分析平台，提高北海区海洋环境监测体系的整体业务能力。发挥基于海洋站现有基础设施优势，开展海洋环境监测实验室改造，打造专业化通用实验室。每个海洋站完成通用实验室改造面积不小于150m2，以满足海洋站开展监测工作的需求，并为海区中心、中心站就近开展常规项目现场样品分析提供实验条件，将海洋站实验室打造成北海区海洋环境监测现场分析的通用实验室。建设远程生物鉴定信息采集终端，配备光学显微镜和显微照相系统等相关技术器材，具备海洋生物样品鉴定信息采集录入及远程传输能力。发挥中心站、海区中心的技术优势和基层海洋站区位优势，解决目前海洋环境突发事件应急监测中生物种类鉴定的技术困难，提高北海区监测体系生物样品的鉴定能力。

　　4小结

　　依托海区中心、中心站的海洋环境监测能力，发挥海洋站区位优势，避免重复建设，优化北海区海洋环境监测机构总体布局，监测机构资源形成互补，迅速提高全海区环境监测能力。目前基层海洋站业务能力建设重点是提升应急监视监测能力、常规水质项目监测能力、海洋生态样品采集能力和远程海洋生物鉴定信息采集能力，同时完成实验室改造，将海洋站实验室打造成北海区海洋环境监测现场分析的通用实验室，夯实基层海洋环境监测站业务基础，完善北海区局属海洋生态环境三级监测体系。

　　海洋环境监测篇4

　　广阔的监测范围和复杂多变的海洋情况给海洋监测工作带来了巨大的困难。海洋监测工作是一项长期性工作，其监测质量与监测技术手段密切相关，受当时科技发展水平和生产力水平限制。建国六十多年来，我国在海洋监测技术上已经取得了长足的发展。除了传统监测技术，已经发展出船载快速监测、航空遥感应用、水下无人自动监测、生态浮标监测、无人机遥感等多种监测技术，这些技术经过实践检验，效果明显，能够对海洋生态环境状况与动态变化予以实时监测，彼此功能互补，形成一个具有高度综合的信息处理能力的监测信息网络，为海洋生态环境的管理和保护提供基础信息支持。下面就对当前主要海洋环境监测技术逐一进行分析讨论。

　　1.1常规监测技术

　　常规监测技术是应用时间最长、应用范围最为广泛的海洋监测技术。通过对监测人员在指定海域现场取得的样品进行实验分析，取得相关数据信息的方法来实现对目标海域海洋环境情况的认知。该方法以船舶为运输工具，由专业人员到目标海域采集实际样本，取得的数据具有定点和离散的特征，就数据本身而言，和实际情况一致性高，监测要素更为全面，因此是目前海洋环境研究的主要的数据获取手段。其缺点是数据采集以点带面，信息的全面性受取样范围和数量影响，对取样现场天候因素影响较大，实时性和连续性有所不足。

　　1.2遥感监测技术

　　遥感检测技术是在信息技术、计算机技术和传感器技术高度发展的基础上形成的现代化综合性监测技术。该技术以航空器、卫星、无人机等设备为载体，从高空对地面进行监测，极大地扩展了监测范围，监测信息收集更加全面，内容更加丰富，有助于宏观角度海洋环境质量状况的分析与研究。当前海洋遥感监测一般包括海表面温度、海表面盐度、悬浮物浓度、叶绿素浓度等项目。遥感监测，由其是卫星遥感监测能够长时间不间断地对大范围海域进行基本同步的近实时监测，其所提供的信息、数据规模大、种类多，对于海洋环境研究、海洋气象分析与预警的贡献和支持都是十分突出的。限于当前技术水平，遥感监测技术也存在着一些缺陷，比如遥感监测成像比例尺小，分辨率低，受目标海域自然气候因素影响显著等。这些问题都对遥感监测技术的推广和应用造成了一定负面影响。同时，遥感监测技术的获取的数据质量依赖于数据的提取和解译技术水平，这在某种程度上也限制了遥感监测技术的应用。当前遥感监测技术主要还是应用于海洋应急监测中。

　　1.3船载快速监测技术

　　船载快速监测与传统监测技术存在一定共同点，都是使用船舶进行现场取样。所不同的是船载快速监测技术是在取样后直接进行样品检测、数据分析，取得的数据通过Inmarsat-C卫星通信网络实时发送给数据中心。由数据中心按照相应程序，对收集的数据进行综合分析处理，从中找出对当地海洋环境影响较大的因素，通过对这些因素变化情况的分析，实现对行业环境质量状况的把握。船载快速检测技术具有数据准确、反映全面、可用性高的优点，对于海洋环境状况的分析评价数据支持能力较高。其缺点是成本昂贵、工作周期长，对于紧急时间难以作出有效反应，同时，船载监测受船舶航行范围影响，监测面积有限，对于取样时当地海域的天气和海况的影响也比较敏感。

　　1.4浮标监测技术

　　浮标监测技术的本质是传感器技术在海洋监测领域的应用。该项技术通过化学传感器、光学传感器、生物传感器等多种类型的传感器对现场海水进行取样并自动分析，并将数据经网络发送到数据中心，从而实现海洋环境状况的收集与分析。处理传感器技术外，浮标监测技术还综合了自动采样分析技术、电脑数据采集处理技术、数据通讯和定位技术、浮标设计和制造技术及防生物附着技术等多项现代先进技术，功能性极强，是今后海洋监测技术的主要发展趋势。

　　1.5水下无人站自动监测技术

　　水下无人站自动监测技术是通过建立水下无人值守海洋生态与动力要素自动观测站，对海水中所含物质、理化指标、水文特性等要素进行不间断的全水层自动监测，并将取得数据实时发送给数据中心，由数据中心负责数据分析处理的方法。

　　2海洋监测技术集成情况简述

　　海洋环境情况极为复杂，变化多端。单纯依靠某几种监测技术难以满足现代化海洋管理与资源开发的需求。这就需要将多种海洋监测技术集成一个整体，彼此互补，并结合现代化网络技术，构建成一个更为完善、全面的海洋环境监测网络，使海洋监测工作在实效性上、数据质量水平上、监测覆盖范围上等多个方面实现大幅度提升。当前海洋监测技术集成主要体现在两个方面，一是数据传输网络集成，通过将多种监测手段的数据传输集成到一个数据传输平台中，实现对多种监测手段的调度、控制，极大提高了监测工作开展效率。二是数据集成，既建立海洋监测数据库，通过对各类数据的集中存储和管理，实现数据的共享和高效利用。

　　3结束语

　　随着经济发展水平和综合国力的提升，我国的发展方针也在不断作出调整。在新的历史时期下，海洋资源在我国国民经济建设、国防安全体系中所占据的比重越加突出。海洋监测承担着收集海洋环境信息的重要职能，是海洋资源综合利用的基础措施。海洋监测技术工作开展的好坏，很大程度上反映了我国海洋资源利用开发水平。有关部门要高度重视海洋监测技术的研究和开发，以更高效、更全面、更准确的监测手段收集海洋环境信息，为我国海洋环境的管理保护、资源利用、灾害防范等工作提供坚实的数据支持。

　　海洋环境监测篇5

　　【关键词】 地波雷达 海洋环境监测 电磁波

　　一、发展历史

　　上世纪四、五十年代人们发现在海岸担任探测和警戒任务的雷达总是受到来自海面不明原因的“干扰”。有研究人员发现“数十米波长的电磁波与海洋表面的相互作用，将产生Bragg绕射现象”。原来那些干扰是波长等于无线电波波长一半、传播方向平行于（接近或远离）雷达发射波束方向的海浪与无线电波“谐振”散射所产生的回波。研究揭示了上述“干扰”的物理来源，使地波雷达超视距探测海面状态成为可能。1968～1972年，在NOAA工作的D.E.Barrick定量解释了海面对无线电波的一阶散射和二阶散射的形成机制，为高频雷达探测海洋表面状态建立了坚实的理论基础。Barrick创造性地运用一组交叉环/单极子天线（三个接收通道）即可获取大面积海流的分布信息。他的紧凑式雷达天线技术大大降低了地波雷达购置和安装成本，直接导致了高频地波雷达的规模化推广应用，为海洋学家和沿岸防灾减灾及环境保护提供了新型观测手段。

　　二、工作原理

　　无线电波朝海面发射时，在海水表面会存在一种电磁波传播模式，称为地波（Ground Wave）是一种表面波（Surface Wave），因此高频地波雷达也叫做高频表面波雷达（HF Surface Wave Radar）。在中波和短波段海水表面的地波传播衰减很小，而且地波在一定程度上会沿着弯曲的地球表面传播，到达地平线以下很远的地方，即实现超视距传播。因此利用地波超视距传播特性进行探测的高频地波雷达也称为地波超视距雷达（Over-The-Horizon Radar），探测距离根据发射功率和频率的不同通常可达到200～500km。另外两种类型的超视距雷达分别是天波超视距雷达和利用大气波导特征的微波雷达，前者通过电离层对高频无线电波的反射实现对数千公里外目标的探测，后者可以对一两百公里外的目标进行探测。

　　地波雷达海况探测的基础类似于晶格对X射线的Bragg散射，入射的两条射线（相同波源）被原子散射，在特定的观察方向上，如果两条射线的波长差为2的整数倍，那么将会观察到亮条纹；如果波长差比2的整数倍多，那么两射线能量相消，观察到的是暗条纹。

　　真实的海面不会是简单正弦波列，但是可以用类似于Fourier变换的方式把一个真实的海面分解成为千千万万简单正弦波列成分的叠加，这些正弦波列有不同幅度、周期、初相和传播方向。那么这无数列正弦海浪成分是否都对电磁波产生散射呢？当然都会！但是并非所有的成分都产生相同的贡献，贡献最大的海浪成分还是图1所示的那类正弦波列，即满足，并且波矢量方向位于电磁波入射平面内的正弦海浪。对于岸基雷达探测，即L=/ 2，也就是波长等于雷达电波波长一半的海浪会对电波产生最强的后向散射（图1）。

　　综上所述，虽然海面由无数的波浪组成，但岸基地波雷达主要只对特定的海浪感兴趣：

　　A. 波长等于电波波长的一半；

　　B. 传播方向要么接近雷达，要么远离雷达。

　　海面上满足上述条件的海浪总是存在，因此雷达总可以收到较强的海面回波，这也是前面所说当初人们发现海面上总是存在雷达“干扰”的原因！

　　我们知道运动的物体可以对入射波产生多普勒效应，电磁波照射到动态的海面上时，回波也会由于多普勒效应而产生相对于雷达发射频率的偏移。对回波信号进行谱分析就会发现，回波谱峰相对于雷达载频有多普勒频偏，其特点有二：

　　1. 同时存在正、负频偏，频谱图上的正、负谱峰称为左、右Bragg峰；

　　2. 左、右Bragg峰的频率偏移量基本相同，且主要只与雷达工作频率有关。

　　导致这两个特点的因素正好与上述产生主要散射的海浪特点相对应：特点1对应上述特征B，特点2对应上述特征A。在理解特点2时需要明白海洋重力波传播的一个基本结论：海面上确定波长的重力波，其传播相速度也是确定的。相速度确定的话，它对电磁波所产生的多普勒频移就是确定的了，也就有了上述特点。

　　上面所说的是没有海水流动的情形。由于各类物理、化学过程的作用，海面上总是有海流存在，海流作为海水的整体运动，会在上面所说的由波浪传播相速度所导致的较大固定频移的基础上再附加一个由流速所导致的微小频偏，这个附加频偏对左、右Bragg峰的影响是相同的：远离雷达的流速分量使左、右Bragg峰均向负频率方向偏移，接近雷达的流速分量使它们向正频率方向偏移。

　　地波雷达就是通过测量这个附加频偏从而获知海面海流速度的。当然一部雷达只能测量到海流的径向分量，要获得矢量海流，要么用两部以上的雷达从不同方向探测，要么就需要结合海洋动力学模型进行推算。

　　三、发展现状及面临问题

　　（一）发展现状。海洋动力学参数（海面风、浪、流）的探测是高频地波雷达的一种主要用途。高频地波雷达可以以十分钟的时间分辨率连续获取数万平方公里海面的海洋状态参数分布，这是任何其它探测手段无法做到的。目前国际海洋界已普遍接受高频地波雷达能有效探测流场的观点，国内外主要地波雷达的海流探测已达到可用于常规业务化海洋观测的水平。而在海浪、风场参数的探测方面，地波雷达处于研究开发阶段，距离实际应用尚有一定的距离。主要困难在于提取海浪和风场参数所依据的回波信号比较弱（比海面的主要散射回波低20～40dB），容易受噪声和干扰的影响，相应的反演理论和技术也处于研究探索阶段。通过雷达实时选频系统选择干净频率、应用噪声抑制、多频率雷达探测和抗干扰技术可以在一定程度上缓解这一问题。

　　（二）抗干扰问题。地波雷达工作在短波段，而短波段是高频通信、广播和各类大气、天电噪声等比较集中的频段，同时在高频段中低端，电离层干扰是严重影响雷达探测性能的主要干扰。对于以目标探测为主的高频地波雷达，电离层干扰常常会导致一两百公里开外的目标基本无法探测。

　　（三）雷达结果的应用规范问题。海态探测用高频地波雷达输出的是时间上连续的大面积流场、风场和浪场的分布，时间分辨率一般为十分钟到一个小时，所提供的信息在时间、空间和采样方式所对应的物理含义上与其它测量方式（如浮标、船测、航空测量以及卫星遥感等）存在很大的不同。地波雷达距离制订明确的应用规范还存在较大距离。

　　（四）小型阵列条件下的目标探测问题。由于小型阵列的方位分辨率低、民用地波雷达发射功率低以及前述的噪声和干扰（包括海洋回波的干扰）等问题，对目标尤其是小目标和机动目标的检测概率、虚警率、定位和跟踪精度等方面都存在需要克服的一系列问题。

　　参 考 文 献

　　[1] 叶春明，卢雁.高频地波雷达发展动向与分析[J].舰船电子工程，2010年01期.

　　[2] 张雅斌.高频地波雷达干扰与海杂波信号处理研究[D].西安电子科技大学，2010年.

　　海洋环境监测篇6

　　关键词：海洋；环境监测；质量控制

　　中图分类号：U469文献标识码： A

　　前言

　　海洋环境监测质量控制是海洋环境监测工作的重要组成部分，采取必要的、合适的质量控制方法是保证数据质量的重要措施之一。质量控制主要是为了达到监测质量要求所采取的作业技术和活动，是监测过程的控制方法，是质量保证的一部分，现文章就海洋环境的监测质量控制工作进行探究。

　　一、海洋环境污染的现状

　　海洋环境污染通常是指人类改变了海洋原来的状态，使海洋生态系统遭到破坏。有害物质进入海洋环境而造成的污染，会损害生物资源，危害人类健康，妨碍捕鱼和人类在海上的其他活动，损坏海水质量和环境质量等。海洋环境污染现阶段明显表现为石油污染、赤潮、有毒物质累积、塑料污染和核污染等。

　　人类的海洋活动、日益增多的海上船舶、油轮事故是造成海洋环境污染的重要来源之一。人类的海洋活动主要是航海、捕鱼和海底石油开发，据统计，目前全世界各国有近8万艘远洋商船穿梭于全球各港口，总吨位达5亿吨，它们在航行期间都要向海洋排出含有油性的机舱污水，仅这项估计向海洋排放的油污染每年可达百万吨以上。而一次的油轮突发事故会使海水大面积被油所覆盖，不但范围广而且危害时间很长，对海洋生态环境造成严重的破坏。目前海洋环境污染以陆源污染物为主的来源则包括工业废水和固体废物、生活垃圾、生活污水等。大型化工厂、造纸厂的增多直接导致大量的废水和废物排入河道，最终通过河水归入海洋，而工业废水其中则包括工业冷却水在流入海洋后会提高海洋的局部水温，使含氧量降低，影响海洋生物的繁衍生息；而工业固体废物严重的则会影响海洋生物的居住环境，直接导致生物灭绝。人口居住的密集致使生活垃圾、生活污水的排放的难度加大，尤其是滨海城市，于是海洋便成了他们倾倒生活垃圾及污水的最好去处。

　　因此，在海洋环境污染日渐加重的现状下，为防止海洋环境继续恶化，应进一步加强海洋环境监测工作，做好监测质量控制，需要从提高全员的质量意识、健全质量管理体系、监测质量控制等方面入手，才能确保监测数据的准确性和可靠性，为环境管理、环境规划、污染防治等提供科学依据。

　　二、海洋环境监测质量控制措施

　　（一）健全质量管理体系

　　监测质量的保证，需要一个科学完整的质量管理体系，以技术文件（质量手册、程序文件、作业指导书和质量记录）的形式，对各个监测环节、各个工作部门，对实验的环境和条件，对每个工作岗位和监测管理者的职责和行为进行规范。海洋环境监测的质量控制，首先要保证的就是监测质量体系的建立，监测机构严格按照本单位质量体系的要求开展监测、检测工作，在运行过程中不断完善，从而更加适用于本单位的监测、检测工作。因此，海洋环境监测机构要依据《监测和校准实验室能力的通用要求》和《实验室资质认定评审准则》建立适用于本单位要求的质量管理体系，并健全各种规章制度，保证质量管理体系的持续运行。海洋环境监测涉及监测机构的每个岗位，无论从试剂采购与管理、现场样品采集、实验室分析、数据综合评价，让每位员工从主观上意识所在岗位的质量控制要求，从源头保证监／检测质量，从而做到实时质量控制。

　　（二）提高全员的质量意识

　　从事海洋环境监测工作，需要从提高监测、检测人员的质量意识开始，海洋环境监测工作的特殊条件，在一定程度上无法和陆地实验室相比，出海人员要克服各种困难从事分析工作，加强质量意识的培训是很有必要的。在质量控制工作中，最重要的影响因子是人员，从采样、分析、计算、报表生成等环节，质量意识不能淡薄。监测人员的质量意识是开展监测工作的基础，只有主观上提高质量意识，才能保障监测结果的准确性。

　　（三）监测过程质量控制

　　我国海洋环境监测质量控制工作主要通过自控和他控两种方式开展，自控主要是监测机构内部采用的质量控制方法，内部质量控制的核心是针对监测数据质量开展的控制方法，监测数据质量控制最终体现在监测数据能否达到监测方法所对应的最佳测量不确定度。他控是指由监测机构以外的具有相关资质的机构对监测机构进行的质量控制方法，如上级主管部门或参加由中国合格评定国家认可委员会等组织的能力验证及实验室间比对，通过此类方式对实验室资质方面进行相应的考核。外控是在主要针对质量控制的监督工作中开展的，而对于实验室的质量控制管理工作主要是内部质量控制，所以应重视内控，即要重视本单位内部所采用的质量控制方法。

　　（四）监测、检测结果的质量控制

　　针对结果数据的质量控制，包括对监测仪器、方法、环境条件等备注信息进行审核，还要对准确性、一致性进行审核，重点要对数据的合理性进行审核。数据审核要有效溯源，因为监督人员无法对现场分析进行实时监督，主要通过监测数据的原始数据来体现整个分析过程数据的有效性。对提交的可疑数据并注明开展的质控措施及原因分析，若存在失误，应剔除可疑数据，在条件允许的情况下，建议重新开展监测工作。监测数据的审核涉及各个领域，审核人员要熟练掌握监测方法、仪器设备、监测频次和监测时间等信息，在保证监测结果的计算的前提下，为保证监测结果的准确可靠，需要从多个角度进行数据的合理性分析：

　　1、与执行标准相比较

　　执行标准是保证监测评价有法可依的有力保障，海洋环境质量标准中规定了对应水质等级下监测项目浓度范围，当监测结果高于执行标准数倍或者浓度较高时，此监测数据应视为可疑数值，应查找原因，对样品分析过程中的质控数据进行有效分析，确保监测数据的准确性及合理性。如某海域监测区域内的监测结果表明水质达到四类标准，超出了二类水质标准要求，应查找原因并对相应的可疑数据进行分析，必要时剔除以免影响评价工作。

　　2、站位间相比较

　　在海洋环境监测过程中，同一区域内相邻站位的监测结果相差不大，同一站位连续几天的监测结果也应相近，当变化较大时，应查找原因，分析异常值。首先要确定区域内是否存在新的污染源，其次要保证采样过程无异常，主要包括采样的规范性、采样的容器是否合格，样品固定是否需要固定等。再次要了解实验室分析过程中，是否存在不合理的操作。如某区域水质要求为一类水质要求，监测区域内某站位监测数据表明该养殖区水质达到三类时，首先应考虑站位布设的合理性，是否靠近污染源，从而进一步分析实验过程是否存在失误等。

　　3、相关性分析

　　海洋环境监测要素是互相影响的，相同水样中两个或两个以上的监测项目的含量往往存在相关性。如总氮＞溶解态总氮＞无机氮，总磷＞溶解态总磷＞活性磷酸盐，化学需氧量＞生化需氧量等，若与上述情况不一致，理论上是不合理的，需要从采样开始查找进行原因分析。根据监测区域环境特征或不同区域同类监测对象资料的统计分析, 确定不同空间位置监测要素浓度值的定性关系, 以此检验数据的合理性。下图为某海域06年9月份某排污口邻近海域中 3个站位的部分监测数据。

　　某海域9月份某排污口邻近海域中 3个站位的部分监测数据

　　4、合理性分析

　　对监测数据的合理性分析，最主要的是要参照历史资料。监测任务站位的布设考虑到与历史数据的对比，一般延用历史站位，这样在进行合理性分析时，可以针对往年的监测结果范围，对相同监测时间段、同一站位的数据进行比较，若某监测项目结果变化较大时，如由原来的一类水质变为三类，则需对该值进行合理性分析，查找原因。

　　若发现全部监测分析数据在审核后只有少量、明显的错误，质量控制人员可以在监测分析人员的确认下进行改正。若在审核过程中发现错误数据较多，或错误不易于改正，质量控质人员应把需要进行更改的内容列出列表，连同数据一同返回具体的分析测试人员，要求对错误的原因并进行修改。质控人员应对改正后提交上来的数据以及记录文件再次进行检查。同时，应将整个审核过程如实记录并形成文字材料，作为监测分析数据追溯数据的一部分。经过审核后的监测数据报表和数据审核过程记录数据要有采样人员和分析人员的签名，然后一并上报质控室。

　　结语

　　海洋环境监测数据作对海洋开展环境监测评价工作的重要手段，为确保监测结果的准确性、完整性以及合理性，就必须进一步强化对海洋环境监测质量的全过程控制，从而有利推进对海洋环境变化情况的科学分析，并有效的防治海洋环境的污染。然而因海洋环境条件具有特殊性，进行样品的采集与贮存过程中会有很多不可预知因素出现，从而增加了监测质量控制的难度。因此，应高度重视海洋环境的监测质量，进一步完善管理机制，加强专业技术的学习，同时增强全体员工的质量意识，不断提高海洋环境监测的质量，确保海洋环境管理和环境科学研究服务。

　　参考文献

　　[1]姜军成，曲琳，宁璇璇.浅谈基层海洋环境监测中的质量保证与质量控制[J].海洋开发与管理，2014，（3）.

　　海洋环境监测篇7

　　文中阐述了在海洋环境监测工作中，加强海洋环境监测的全过程质量控制的必要性，主要介绍了海洋环境监测工作常见的质量控制技术以及对监测数据审核的合理性分析方法，为环境管理和科研提供有力保障。

　　关键词：环境监测；质量控制；质控方法

　　Abstract:This paper expounds the Marine environment monitoring work, strengthening the Marine environment monitoring quality control in the whole process of the necessity, mainly introduced the Marine environment monitoring work common quality control technology, and the monitoring data of the rational analysis of the audit methods for environmental management and scientific research to provide powerful guarantee.

　　Keywords: environmental monitoring; Quality control; Control method

　　中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：

　　1 前言

　　海洋环境监测质量控制是海洋环境监测工作中的重要组成部分，而采用合适的、必要的质量控制方法是保证数据质量的主要措施之一。质量控制主要是为了达到监测质量要求所采取的技术和活动，是监/检测全过程的控制方法，是质量保证工作的一部分。从合同评审、站位布设、方案制定、现场环境监测、样品的采集、样品前处理、样品检测分析、数据审核、环境影响评价、检测报告的编制各环节，质量控制工作都要贯穿其中。依据ISO／IEC l7025：2005《检测和校准实验室能力的通用要求》、《实验室资质认定评审准则》（国认实函[ 2006]141号）等的要求，积极开展海洋环境监测的质量控制工作，全面提高监/检测人员的质量意识和业务水平，强化现场样品的采集、保存、运输及实验室分析检测和数据处理、审核的全过程质量控制，确保监/检测结果真实、准确、可靠。因此，加强海洋环境监测的全过程质量控制管理，要从提高全员的质量意识开始，建立健全质量管理体系，完善全过程的质量保证工作，加强质控工作力度等方面入手，才能确保监/检测数据的准确性和可靠性，为环境规划、环境管理、污染防治提供科学依据。

　　2 建立健全质量管理体系

　　监/检测工作的质量保证，依托于科学完整的质量管理体系，以质量体系文件(质量手册、程序文件、作业指导书和质量记录)的形式，对各个监/检测环节、各个检测部门，对实验的条件和环境，对管理者和每个检测人员的职责和行为进行规范。监/检测的质量管理，说到底就是监/检测质量体系的建立、持续改进和有效运行。因此，环境监/检测机构可以依据《实验室资质认定评审准则》建立适合本单位要求的质量管理体系，在包括监测方案制定、样品采集、原始记录、分析测试、数据处理、报告编写等各个环节都要严格按照体系文件规定要求开展工作，并进行管理体系的内部审核和管理评审，结合实际工作和质量体系运行中存在的问题，对质量体系文件及时进行修订和补充，健全一系列的规章制度，保证质量管理体系的持续有效运行。

　　3 监/检测过程质量控制

　　环境监/检测的全过程涉及到监测机构的每个工作岗位，从供应品采购到管理，从合同评审到现场采样工作，从实验室分析到数据质量的综合评价，使每位员工认识到所在岗位的工作质量要求，做到实时、实事质量控制。我们在海洋环境监测过程中通常所采用的质控方法包括：

　　3.1 现场空白样

　　现场空白是指在采样现场以人工海水作为样品，按照监测项目的采样方法和要求，与样品相同条件下装瓶、保存、运输，直至实验室分析。通过将现场空白与实验室空白测定结果进行比较，掌握采样过程和环境条件对样品质量影响的状况。

　　3.2 平行样

　　采样时由监测人员在质控站位采集平行样带回实验室，除做平行样分析外，由质控人员抽取部分平行样进行密码编号，分布在样品中。检测完毕后解密，平行样测试结果符合《海洋监测规范》（GB 17378.2-2007）中相应的容许限即为合格。若合格率较低，则需要进行复查甚至重新取样。通过平行样的测试可以对该批样品测定结果的精密度进行质量控制。

　　3.3 现场空白加标样

　　现场空白加标样是将实验室配制的一定浓度的被测物质的标准溶液，加入到已知体积的人工海水中。然后按样品要求进行处理，送实验室分析。将测定结果与现场空白样对比，掌握环境条件对标准溶液的影响状况。

　　3.4 现场加标样

　　现场加标样是取一组现场平行样，将实验室配制的一定浓度的被测物质的标准溶液，加入到其中一份已知体积的水样中，另一份不加标。然后按样品要求进行处理，送实验室分析。将测定结果与实验室加标样对比，掌握测定对象在采样、贮存和运输过程中的变化状况。

　　3.5 实验室空白样

　　以人工海水做为样品，按照监测项目分析方法进行分析，掌握实验室分析过程对样品质量影响的状况。

　　3.6 实验室加标样

　　取一组实验室平行样，将配制一定浓度的被测物质的标准溶液，加入到其中一份已知体积的水样中，另一份不加标，进行实验室分析。掌握测定对象在分析过程中的变化状况。

　　4 监测结果的质量控制

　　在对监测数据的质量控制过程中，我们除了要对监测项目、方法、仪器设备、环境条件等进行审核，还要对质控数据和监测数据计算正确性进行审核，重点要对数据的合理性进行审核。

　　4.1 与执行标准相比较

　　海洋环境监测项目均有明确的环境质量标准，监测所得的数据一般也在标准范围内，当监测数据超过执行标准数倍甚至更多时，应列为可疑数值，查找原因。如某养殖区水质要求为二类水质要求，当监测数据表明该养殖区水质达到四类或劣四类，这时，我们一定要查找原因看是否有别的污染源或实验过程是否有失误造成等。

　　4.2 与历史数据相比较

　　对监测数据进行合理性分析，首先要了解采样站点往年的监测结果范围，特别是常规监测工作，一般是定期连续的，已积累了几年或多年的数据。我们进行合理性分析时，针对同水期、同一站位的数据，如个别项目测值变化较大，如原为一类水质变为四类，则需将该值列为可疑数值，对其进行合理性分析，查找原因。

　　4.3 同断面间相比较

　　一般情况下，同一监测断面相邻站位的监测结果相差不大，同一测点连续几天的监测结果也应相近，当变化较大时，如左为一类水、中为三类水是不正常的，应查找原因，找出异常值。首先要了解是否有新的污染源介入，其次是采样全过程有无异常，包括采样是否规范、采样的容器是否达到要求，样品固定是否出差错。再次是了解实验室分析是否出问题，如是否及时分析，显示剂保存时间是否过期等。

　　4.4 监测项目间的相关性比较

　　环境要素是相互影响的，两个或两个以上的监测项目的监测数据往往存在一种固定关系。如无机氮（亚硝酸盐氮+硝酸盐氮+氨氮）

　　5 结语

　　由于海洋环境监测有其特殊性，尤其是采样、分样、样品贮存过程中存在着多种随机因素，实施海洋环境监测质量控制存在多方面的困难。我们一定要高度重视海洋环境监测质量，加强质量控制技术的学习，强化全体员工的质量意识，制定和完善质量监督与管理机制，加强日常工作的质量监督与管理，不断提高海洋环境监测质量，保证数据审核的质量，确保监测数据准确、可靠，更好地为环境管理和环境科学研究服务。

　　参考文献：

　　1 陈群英。浅谈环境监测数据审核。环境科学与管理，2010，35（1）：117～120

　　2 陈东，任松.浅谈海洋环境监测质量保证工作的有效开展.化学分析计量，2006,15(1)：47～49

　　3 曹宇峰，吴昊.浅议海洋环境监测中的内部质量控制.海洋技术，2006,25(2),121～

　　4 国家海洋局《海洋监测质量保证手册》委员会．海洋监测质量保证手册[z]．北京：海洋出版社，2000．

　　5 GB17378.2-2007 海洋监测规范第二部分：数据处理与分析质量控制

　　6 姚伟民，韩莉锋等。营养盐现场采样和实验室分析的质量控制。海洋环境科学，2009,6(1):83～

　　海洋环境监测篇8

　　[关键词]生物标志物；海洋环境；生物监测

　　中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0315-01

　　近年来，全球海洋污染状况日益严重。工农业废水和生活污水排入海洋，导致近海、港湾富营养化程度日趋严重，赤潮频繁发生。重金属、有机氯等污染物随着食物链积累，受污染的海洋食品给人们的健康带来潜在危害。生物监测是指利用生物对环境中污染物质的反应，来判断环境污染状况的一种手段，它能在一定程度上对水环境质量充分反映，占有至关重要的作用。

　　生物标志物是指由于生物体与环境因子相互作用而引起的任何可以测定的变化，包括生化、生理、免疫和遗传等多方面。将生物标志物应用于环境监测中，通过生物标志物的使用和测定，将能获得有关化学暴露、生物响应和污染效应之间的定性和定量相互关系的信息，从而对海洋环境进行预警与评价，并最终获得对环境保护、资源开发和可持续发展等具有指导意义的科学依据。

　　1 海洋环境中生物标志物种类

　　1.1基因类标志物

　　严重、长期的污染可以导致生物体核酸的损伤，部分核酸的损伤可以遗传给后代，导致物种畸形，甚至物种灭绝，常见的核酸损伤包括DNA链的断裂、加合、核仁的损伤等。Ching等通过室内暴露实验，证实苯并芘（3 ppb）对贻贝的DNA产生损害，使得部分核酸呈现不可逆断裂[1]。Wise等发现纳米银造成青鱼的染色体非整倍性增加，并对后代造成遗传损害[2]。他们推测，DNA的变异表征在某种尺度上可反应海域受持久性有机污染的严重程度。德国学者也发现，三文鱼DNA加合现象可用于莱茵河污染源的预警[3]，且认为分子水平（DNA或RNA）的指示物具有清晰、明确、特异性更强的特点，避免了后续翻译与修饰过程中的干扰。

　　1.2蛋白类标志物

　　生物标志物中，蛋白类分子报道最多，其中尤以各种酶类为甚，包括脱毒酶、抗氧化酶、激素代谢酶等。抗氧化防御体系是动物体内重要的活性氧（ROS）清除系统，主要包括抗氧化酶以及小分子抗氧化剂。抗氧化防御系统的一个重要特征是其活性或含量可随污染的胁迫而发生改变，因而其活性和含量的变化可间接反映环境胁迫的存在，是环境污染胁迫的重要指标之一。近年来关于海洋动物抗氧化防御系统的研究也是生态毒理学研究的热点，包括乙氧基异吩恶唑-脱乙基酶（EROD）、谷胱甘肽硫-转移酶（GST）、超氧化物歧化酶（SOD）等。法国海洋监测系统已将鲽鱼体内EROD作为检测EDCs的生物标志物，GST、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）是抗氧化系统中的重要酶类，起到生物转化和解毒的作用。细胞色素氧化酶（CYP450）是机体中催化外来物进行代谢的主要酶系，主要作用是通过氧化反应，清除异质类物质并将其排出体外。

　　1.3细胞类生物标志物

　　1997年，Thomulka和Lange利用海洋弧菌作为模型评价，借助其在不同水体环境下自身的发光特性，来评价硝基苯和三硝基苯的复合污染。当生物体内的污染物累积到一定程度，细胞会产生相应的代谢和毒性反应，细胞内的变化可以作为环境监测中暴露和效应的生物标志物。溶酶体膜的不稳定可被用作环境胁迫的标志物，溶酶体体积的变化是一般环境胁迫综合作用的一个良好指标。以贻贝为例，血淋巴介导的吞噬作用是清除体内异物的主要方式，在金属微粒和纳米微粒的环境中，最为活跃的生理运动由血淋巴来行使。进一步推测在非溶性污染颗粒中，血细胞的吞噬能力是一个良好的表征，它可以帮助人们鉴别环境中的污染物是处于溶解状态还是非溶解状态。

　　1.4海洋植物类标志物

　　随着生态毒理学研究的不断深入，近年来在一些非动物物种中发现了新的一些生物标志物，它们能够较好地反映某一海区重金属污染的情况。重金属通过各种途径进入水体后，一旦被藻类吸收，将引起藻类生长代谢与生理功能紊乱，抑制光合作用，减少细胞色素，导致细胞畸变、组织坏死，改变天然环境中藻类的种类组成。Hutchins等的研究发现通过测定莱茵衣藻中铜的含量，能够反向推导水体中铜的含量；由于植物相对固定的栖息环境，适合于用作长期的原位监测。海洋微藻研究中，Torres等[5]总结了前人利用藻类作为生物标志物的工作和藻细胞身上特殊的酶学标志物。通过分析水生藻类的种类和数量组成，研究其生理、生化反应及积累毒物的特点，可以准确地判断水体的污染性质和污染程度。他们认为相比于鱼类、贝类、蟹类，海藻具有更强的污染物累积和放大效应，更能反映源头的污染状况。

　　2 环境监测中生物标志物的应用

　　生物标志物的变化可以反映生物系统在环境污染物的作用下，发生在分子、细胞及个体水平上，各种生化和生理功能的变化，对分子、生化和生理水平上不同生物标志物进行测定，不仅有助于确定生物体所暴露的环境的污染状态及其潜在危害，还可为环境退化提供早期预警，对评价水体污染和水体生态系统早期预警显得非常重要[6]。

　　不同的生物标志物对化学污染物具有不同的特异性。例如氨基乙酰丙酸脱水酶（ALAD）的活性能被重金属铅特异性的抑制，即铅暴露与ALAD的活性抑制之间具有直接的因果相关关系，因此，ALAD的活性抑制就被认为是指示环境中铅污染的特异性生物标志物。

　　3 洋污染监测生物标志物现存的挑战

　　尽管生物标志物在海洋环境污染监测中的应用获得了广泛的研究，然而，生物标志物作为海洋环境监测工具的应用仍处于起步阶段，有关的理想生物标志物仍在筛选之中。由于生态系统的复杂性，获得理想的生物标志物是不容易的。在实际的监测实施过程中仍有一些需要值得重视的问题[9]。众所周知，生命是一个复杂系统，一种生理活动的响应可能不是单一原因引起的。因此，生物标志物的专一性问题就存在质疑。生物监测未能很好地克服对设备的高要求和对成本的高依赖，现行生物标志物的数据集中在有限的模式生物，要丰富和扩充标志物的数据，会给后续的建库增加了成本。因此，现行的成本压力依旧是限制生物标志物应用的一个关键因素。

　　4 展望

　　目前，在世界范围内，基于生物标志物的生态监测已在不同尺度的水体得到了应用并取得了不少进展。用适当的指标来表征这些反应，可以对污染的状况和程度进行监测和评价。生物标志物对海洋环境系统的监测能够在一定程度反映出污染的综合生物学效应，与化学和仪器监测结合起来，能较好地说明环境污染对生物产生的综合效应，将是未来环境监测中行之有效的手段之一。

　　参考文献

　　[1]Ching EW， Siu WH， Lam PK， et al. DNA adduct formation and DNA strand breaks in green-lipped mussels（Pernaviridis） exposed to benzo[a]pyrene： dose- and time-dependent relationships. Mar Pollut Bull， 2001， 42（7）： 603-10

　　[2]Wise JP Sr， Goodale BC， Wise SS， et al. Silver nanospheresare cytotoxic and genotoxic to fish cells. AquatToxicol， 2010， 97（1）： 34-41

　　[3]Wirzinger G， Weltje L， Gercken J， et al. Genotoxicdamage in field-collected three-spined sticklebacks（Gasterosteusaculeatus L.）： a suitable biomonitoringtool？ Mutat Res， 2007， 628（1）： 19-30

　　[4]Torres MA， Barros MP， Campos SC， et al. Biochemicalbiomarkers in algae and marine pollution： a review.

　　[5]计勇，陆光华.水体污染风险预警的生物标志物技术.河海大学学报：自然科学版，2010，38（3）：258-62

标签：监测海洋环境质量技术数据