海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)海洋監(jiān)測技術(shù)方法課件

2海洋監(jiān)測項(xiàng)目與分析技術(shù)方法

12.1海區(qū)監(jiān)測項(xiàng)目與分析方法2.1.1水文氣象水文氣象監(jiān)測包括氣溫、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、簡易天氣現(xiàn)象、水溫、水深、水色、透明度、海況。2.1.2水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目與分析方法水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目包括pH值、無機(jī)物和有機(jī)物等。主要分析項(xiàng)目和分析方法見表2.1。2.1.3海洋沉積物監(jiān)測項(xiàng)目及分析技術(shù)方法

海洋沉積物監(jiān)測項(xiàng)目及分析方法見表2.2所示。2表2.1水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目與分析方法序號項(xiàng)目分析方法1PH值PH計(jì)法2鹽度鹽度計(jì)法3溶解氧碘量分析法4化學(xué)需氧量堿性高錳酸鉀法5活性磷酸鹽磷鉬鹽分光光度法6亞硝酸鹽-氮鹽酸萘乙二胺比色法7硝酸鹽-氮鎘柱還原比色法或鋅鎘還原法8銨-氮靛酚藍(lán)分光光度法、納氏試劑比色法9總汞冷原子吸收法10銅原子吸法、極譜法11鉛原子吸法、極譜法12鎘原子吸法、極譜法13油類紫外分光光度法、熒光分光光度法14多氯聯(lián)苯氣相色譜法15懸浮物重量法16砷無火焰原子吸收分光光度法17總有機(jī)碳過硫酸鉀氧化法、總有機(jī)碳測定儀法18葉綠素a熒光分光光度法19類大腸菌群與異養(yǎng)群發(fā)酵法20有毒藻類顯微鏡形態(tài)鑒定直接計(jì)數(shù)法21總磷過硫酸鉀氧化法22其他難降解有機(jī)化合物色-質(zhì)譜聯(lián)用法3表2.2海洋沉積物監(jiān)測項(xiàng)目與分析方法序號項(xiàng)目分析方法1總汞冷原子吸收法2銅原子吸收法3鉛原子吸收法4鎘原子吸收法5六六六氣相色譜法6DDT氣相色譜法7多氯聯(lián)苯氣相色譜法8油類紫外分光光度法、熒光分光光度法9有機(jī)質(zhì)重鉻酸鉀氧化-還原容量法10硫化物碘量法11粒度粒度計(jì)法、沉積法、篩析法12砷砷鉬酸-結(jié)晶紫外分光光度法42.1.4海洋生物殘毒測定項(xiàng)目與分析技術(shù)方法生物殘毒測定項(xiàng)目與分析方法見表2.3所示。表2.3生物殘毒測定項(xiàng)目與分析方法序號項(xiàng)目分析方法1總汞冷原子吸收法2銅原子吸收法3鉛原子吸收法4鎘原子吸收法5六六六氣相色譜法6DDT氣相色譜法7多氯聯(lián)苯氣相色譜法52.1.5大氣監(jiān)測項(xiàng)目及分析技術(shù)方法大氣監(jiān)測項(xiàng)目及分析方法見表2.4所示。表2.4大氣監(jiān)測項(xiàng)目與分析方法序號項(xiàng)目分析方法1總懸浮顆粒物重量法2銅原子吸收法3鉛原子吸收法4鎘原子吸收法62.2港口、入海河口、排污口監(jiān)測項(xiàng)目2.2.1入海河口監(jiān)測項(xiàng)目與分析方法入海河口監(jiān)測項(xiàng)目及分析技術(shù)方法見表2.5所示。7表2.5入海河口監(jiān)測項(xiàng)目與分析方法序號項(xiàng)目分析方法1pH值pH計(jì)法2氯化物鹽度計(jì)法或銀量滴定法3溶解氧碘量法4化學(xué)需氧量堿性高錳酸鉀法、酸性高錳酸鉀法5活性磷酸鹽磷鉬藍(lán)分光光度法6銨-氮納氏試劑比色法、靛酚藍(lán)分光光度法7總汞冷原子吸收法8銅原子吸收法、極譜法9鉛原子吸收法、極譜法10鎘原子吸收法、極譜法11油類紫外分光光度法、熒光分光光度法12多氯聯(lián)苯棲息色譜法13懸浮物重量法14入海徑流量82.2.2直接入海排污口直接入海排污口監(jiān)測項(xiàng)目及分析方法見表2.6所示。表2.6直接入海排污口序號項(xiàng)目分析方法1污水流量2PH值PH計(jì)法3化學(xué)耗氧量重鉻酸鉀法4油類紫外分光光度法5懸浮物重量法92.3監(jiān)測頻率和監(jiān)測時(shí)間近岸區(qū)（含港口、入海河口、排污口）水質(zhì)監(jiān)測每年3次，近海區(qū)每年1次，海域沉積物每2年1次；生物殘毒監(jiān)測每年1次（生物成熟期）；大氣監(jiān)測每年3次，各海區(qū)監(jiān)測時(shí)間為：渤黃海：5、8、10月東海：4-5月、8月、12月南海：3、7、10月注：近海監(jiān)測及沉積物監(jiān)測于8月進(jìn)行。102.4監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征和表示方法。2.4.1海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征有：數(shù)據(jù)中心趨向、變異性、分布形狀、季節(jié)性和序列相關(guān)等。11表2.7數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征數(shù)據(jù)特征方法備注中心趨向樣本平均、中位數(shù)、算數(shù)平均、方塊圖正態(tài)分布用樣本平均，對數(shù)正態(tài)分布用樣本算術(shù)平均，其他用樣本中位數(shù)分散程度樣品標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍四分位數(shù)間距估計(jì)數(shù)據(jù)組分布的離散程度最大值和最小值的區(qū)間為樣本統(tǒng)計(jì)量分布形狀方塊圖直方圖可解決位置和分散問題是表達(dá)分布形狀的直觀方式季節(jié)（或某時(shí)間內(nèi)）變異可進(jìn)行各種檢驗(yàn)，以時(shí)間序列作圖季節(jié)性是一種有規(guī)律、可預(yù)測的環(huán)境變化參數(shù)，是海水?dāng)?shù)據(jù)分析考慮的重要參數(shù)序列相關(guān)樣本之間存在相關(guān)找出某些規(guī)律122.4.2監(jiān)測數(shù)據(jù)的表示方法

（1）平均值包括算術(shù)平均值和幾何平均值。（2）對數(shù)量的均值表示法（3）超標(biāo)倍數(shù)和超標(biāo)率。超標(biāo)是指監(jiān)測值劣與海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)而言（或其他質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)）。超標(biāo)倍數(shù)指監(jiān)測值超出標(biāo)準(zhǔn)值的倍數(shù)。因海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分4個(gè)級別，應(yīng)注明超第幾級標(biāo)準(zhǔn)。超標(biāo)倍數(shù)=式中：C:超波監(jiān)測數(shù)值；超標(biāo)率=13（4）統(tǒng)計(jì)表。（5）統(tǒng)計(jì)圖。曲線圖、直方圖等方式表示時(shí)空的變化。如監(jiān)測區(qū)域環(huán)境質(zhì)量狀況直方圖、環(huán)境質(zhì)量隨時(shí)間變化曲線圖、沉積物中污染物含量垂直分布圖等。2.4.3監(jiān)測資料的分析（1）資料分析以海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，同時(shí)引用翔實(shí)可靠的環(huán)境管理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和社會調(diào)查資料進(jìn)行分析。14（2）根據(jù)海洋監(jiān)測平均值、范圍值、超標(biāo)率等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，按環(huán)境要素和時(shí)空質(zhì)量變化進(jìn)行全面、系統(tǒng)分析和定量描述。（3）污染趨勢分析，根據(jù)歷年海洋監(jiān)測結(jié)果，統(tǒng)計(jì)處理后與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行分析對比，找出時(shí)間（年、月等）、空間（站位或不同層次）的污染變化規(guī)律和發(fā)展趨勢。（4）污染原因分析，進(jìn)行環(huán)境污染對生態(tài)破壞、海域環(huán)境污染對海岸帶綜合管理與發(fā)展沿岸經(jīng)濟(jì)的影響分析，探討海洋污染的突發(fā)性（污染事故等）和漸變性（如城鎮(zhèn)建設(shè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展、人口的增長等）因素，闡明污染特征。在進(jìn)行監(jiān)測資料分析時(shí)，可采用多元回歸、多因子相關(guān)分析和模糊聚類評價(jià)等方法。152.5海洋環(huán)境質(zhì)量評價(jià)2.5.1海洋環(huán)境質(zhì)量評價(jià)的內(nèi)容由于評價(jià)目的和要求的不同、評價(jià)的區(qū)域環(huán)境條件和主要環(huán)境問題的差異，海洋環(huán)境質(zhì)量評價(jià)的內(nèi)容也不相同。一般說來，海洋環(huán)境質(zhì)量評價(jià)工作的基本內(nèi)容應(yīng)包括以下幾點(diǎn)：（1）污染源的調(diào)查與評價(jià)。找出主要污染源和主要污染物，污染物排放方式、途徑、特點(diǎn)和規(guī)律，為海洋環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。（2）海洋環(huán)境現(xiàn)狀評價(jià)。確定海洋環(huán)境污染的現(xiàn)狀、污染程序、污染物的時(shí)空變化規(guī)律。16（3）環(huán)境質(zhì)量預(yù)測評價(jià)。根據(jù)不同的規(guī)劃方案或建設(shè)項(xiàng)目，進(jìn)行海洋環(huán)境質(zhì)量預(yù)測，為海洋規(guī)劃或建設(shè)項(xiàng)目提供科學(xué)依據(jù)。（4）海域環(huán)境自凈能力的研究。研究主要污染物在海域環(huán)境中的污染狀況、平衡、形態(tài)、價(jià)態(tài)等遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，確定環(huán)境容量，建立海域環(huán)境自凈模式。（5）環(huán)境污染綜合防治的研究。從實(shí)際出發(fā)，防治結(jié)合，立足于海岸環(huán)境問題的區(qū)域性、系統(tǒng)性和整體性，堅(jiān)持海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，為實(shí)現(xiàn)海岸帶綜合管理和海洋環(huán)境的多目標(biāo)規(guī)劃、多方案防治技術(shù)和全方位管理系統(tǒng)的技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性和實(shí)施可能性與適應(yīng)性等優(yōu)化研究。172.5.2海洋環(huán)境質(zhì)量評價(jià)方法海洋環(huán)境質(zhì)量評價(jià)方法主要有：環(huán)境質(zhì)量指數(shù)法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)評價(jià)方法、模式與模擬法和綜合評價(jià)法。2.5.2.1建立海洋環(huán)境質(zhì)量評價(jià)方法的主要環(huán)節(jié)（1）評價(jià)參數(shù)的選擇。評價(jià)參數(shù)是指能反映評價(jià)對象，即環(huán)境要素現(xiàn)狀變化特征的某些污染因子和特征值。（2）參數(shù)的不可比性和分指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。為使其在同一基準(zhǔn)上相互比較，就需要將參數(shù)等標(biāo)化，即將所有參數(shù)與其評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)換成具有相同環(huán)境意義的定量數(shù)值。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的選用多為各參數(shù)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，無標(biāo)準(zhǔn)的可采用其基準(zhǔn)或背景值。18（3）確定評價(jià)參數(shù)生物權(quán)系數(shù)。因各評價(jià)參數(shù)對海洋環(huán)境質(zhì)量的影響，對生物和人體健康的危害并不等同，不同的評價(jià)參數(shù)可賦予不同的權(quán)系數(shù)。確定權(quán)系數(shù)的計(jì)算方法有特爾非法、模糊數(shù)學(xué)法和序列綜合法。（4）環(huán)境質(zhì)量評價(jià)數(shù)學(xué)模式的建立。根據(jù)單元污染狀況，運(yùn)用適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法，建立完善的、科學(xué)的反映環(huán)境質(zhì)量狀況的數(shù)學(xué)模式。（5）環(huán)境質(zhì)量的分析，在采用環(huán)境質(zhì)量評價(jià)方法時(shí)，一般按計(jì)算數(shù)值大小劃分幾個(gè)范圍或級別來表示其質(zhì)量的優(yōu)劣。192.5.2.2海水水質(zhì)評價(jià)1）海水水質(zhì)指數(shù)評價(jià)法

（1）單項(xiàng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)PI=

式中：PI：某點(diǎn)j污染物i的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)；

Cij：某點(diǎn)j污染物i的實(shí)測濃度，（mg/L）；

Sij：污染物i的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，（mg/L）。

20（1(2)

多項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)綜合指數(shù)①

算術(shù)平均型：某點(diǎn)j的幾種污染物綜合評價(jià)指數(shù)PI可表示為：①

加權(quán)平均型式中：Wi：第i種污染物的權(quán)值21①

向量模（平方和平方根）型當(dāng)PIij>1時(shí)，PIij2越大；當(dāng)PIij<1時(shí)，PIij2越小，故可突出大于1的各項(xiàng)污染指數(shù)的影響。①

冪指數(shù)型b<PIij≤1

而①

①

①

22①

均方根型（6）內(nèi)梅羅指數(shù)式中：

——各單因子指數(shù)中的最大者；——各單因子指數(shù)平均值。

232）海水水質(zhì)的生物學(xué)評價(jià)法水質(zhì)評價(jià)的生物學(xué)指標(biāo)有以下幾種：（1）生物群指標(biāo)。將整個(gè)水生生物群落作為反映水體水質(zhì)狀況的指標(biāo)，水質(zhì)分類與生物群指標(biāo)內(nèi)容為：強(qiáng)污類、強(qiáng)中污類、中污類、輕污類。（2）優(yōu)勢種指標(biāo)。是以優(yōu)勢種的發(fā)現(xiàn)來判斷水質(zhì)污染狀況的。（3）生物化學(xué)指標(biāo)。從水中污染物對水生生物的組織、器官和細(xì)胞與非細(xì)胞制劑的反應(yīng)，來判斷水質(zhì)的好壞。（4）生物指數(shù)。水質(zhì)生物指數(shù)法是采用指數(shù)形式表示其中物種類數(shù)和多度等參數(shù)，得以定量化評價(jià)水生生物群落結(jié)構(gòu)。3）加權(quán)均值型指數(shù)水質(zhì)分級水質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)見表2.8。24表2.8加權(quán)均值型指數(shù)水質(zhì)分級表水質(zhì)指數(shù)污染等級分類依據(jù)<0.2清潔多數(shù)項(xiàng)目未檢出，個(gè)別檢出項(xiàng)目在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)0.2-.0.4尚清潔檢出值均在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，個(gè)別值接近標(biāo)準(zhǔn)0.4-0.7輕污染有1項(xiàng)檢出值超過標(biāo)準(zhǔn)0.7-1.0中污染有12項(xiàng)檢出值超過標(biāo)準(zhǔn)1.0-2.0重污染相當(dāng)部分監(jiān)測項(xiàng)目檢出值超過標(biāo)準(zhǔn)>2.0嚴(yán)重污染相當(dāng)部分監(jiān)測項(xiàng)目檢出值超過標(biāo)準(zhǔn)1倍252.5.2.3海洋底質(zhì)評價(jià)底質(zhì)質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是以底質(zhì)對底棲生物的危害程序和底質(zhì)再次污染水體水質(zhì)的程序?yàn)橐罁?jù)的。一般應(yīng)考慮水域地球化學(xué)背景條件和污染物的毒理性質(zhì)。

海域底質(zhì)評價(jià)采用下列指數(shù)公式：

式中：PI：總指數(shù)

Ci：污染物i實(shí)測值

Si：污染物i標(biāo)準(zhǔn)值

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表2.9底質(zhì)評價(jià)質(zhì)量分級PI<0.40.4-0.70.7-1.0>1.0污染程度微污染輕污染中污染重污染要求未超標(biāo)均值未超標(biāo)，最高值有兩項(xiàng)超標(biāo)實(shí)測均值二項(xiàng)超標(biāo)，最高值有一半超標(biāo)均值均超標(biāo)，最高值超標(biāo)1.5-2.5倍272.5.2.4海洋生物評價(jià)同理，海洋生物評價(jià)指數(shù)按下式計(jì)算：282.5.2.5多環(huán)境要素的綜合評價(jià)（1）均值法。水質(zhì)、底質(zhì)和生物三要素綜合評價(jià)指數(shù)按下式計(jì)算：式中PI水和PI底按下式求出：

PI生物則由各參數(shù)的分指數(shù)選加而成：

綜合評價(jià)指數(shù)大于0.9為中污染，大于0.5為輕污染，小于0.5為微污染。29（2）加權(quán)法。從人體健康出發(fā)，需突出海洋生物，對海洋生物加權(quán)40%，對水質(zhì)和底質(zhì)各加權(quán)30%。環(huán)境質(zhì)量綜合評價(jià)指數(shù)按下式計(jì)算：PIm=PI水×30%+PI底×30%+PI生物×40%

水質(zhì)、底質(zhì)和生物指數(shù)公式為：

其分級如表2.10所示。30表2.10水質(zhì)、底質(zhì)和生物指數(shù)分析等級綜合指數(shù)PI水質(zhì)指數(shù)PI底質(zhì)指數(shù)PI生物指數(shù)PI評語1<0.4<0.2<0.4<0.4清潔20.4-0.60.2-0.40.4-0.60.4-0.6微污染30.6-0.80.4-0.70.6-0.80.6-0.8輕污染40.8-1.00.7-1.00.8-1.00.8-1.0中污染5>1.0>1.0>1.0>1.0重污染312.5.3污染源評價(jià)2.5.3.1污染物入海通量預(yù)測法：按區(qū)域排放量

式中：：i種污染物入海率（）：基準(zhǔn)年時(shí)i