2-海洋环境监测技术课件海洋监测技术方法

2海洋监测项目与分析技术方法2.1海区监测项目与分析方法2.1.1水文气象水文气象监测包括气温、气压、风向、风速、简易天气现象、水温、水深、水色、透明度、海况。2.1.2水质监测项目与分析方法水质监测项目包括pH值、无机物和有机物等。主要分析项目和分析方法见表2.1。2.1.3海洋沉积物监测项目及分析技术方法海洋沉积物监测项目及分析方法见表2.2所示。表2.1水质监测项目与分析方法序号项目分析方法1PH值PH计法2盐度盐度计法3溶解氧碘量分析法4化学需氧量碱性高锰酸钾法5活性磷酸盐磷钼盐分光光度法6亚硝酸盐-氮盐酸萘乙二胺比色法7硝酸盐-氮镉柱还原比色法或锌镉还原法8铵-氮靛酚蓝分光光度法、纳氏试剂比色法9总汞冷原子吸收法10铜原子吸法、极谱法11铅原子吸法、极谱法12镉原子吸法、极谱法13油类紫外分光光度法、荧光分光光度法14多氯联苯气相色谱法15悬浮物重量法16砷无火焰原子吸收分光光度法17总有机碳过硫酸钾氧化法、总有机碳测定仪法18叶绿素a荧光分光光度法19类大肠菌群与异养群发酵法20有毒藻类显微镜形态鉴定直接计数法21总磷过硫酸钾氧化法22其他难降解有机化合物色-质谱联用法表2.2海洋沉积物监测项目与分析方法序号项目分析方法1总汞冷原子吸收法2铜原子吸收法3铅原子吸收法4镉原子吸收法5六六六气相色谱法6DDT气相色谱法7多氯联苯气相色谱法8油类紫外分光光度法、荧光分光光度法9有机质重铬酸钾氧化-还原容量法10硫化物碘量法11粒度粒度计法、沉积法、筛析法12砷砷钼酸-结晶紫外分光光度法2.1.4海洋生物残毒测定项目与分析技术方法生物残毒测定项目与分析方法见表2.3所示。表2.3生物残毒测定项目与分析方法序号项目分析方法1总汞冷原子吸收法2铜原子吸收法3铅原子吸收法4镉原子吸收法5六六六气相色谱法6DDT气相色谱法7多氯联苯气相色谱法2.1.5大气监测项目及分析技术方法大气监测项目及分析方法见表2.4所示。表2.4大气监测项目与分析方法序号项目分析方法1总悬浮颗粒物重量法2铜原子吸收法3铅原子吸收法4镉原子吸收法2.2港口、入海河口、排污口监测项目2.2.1入海河口监测项目与分析方法入海河口监测项目及分析技术方法见表2.5所示。表2.5入海河口监测项目与分析方法序号项目分析方法1pH值pH计法2氯化物盐度计法或银量滴定法3溶解氧碘量法4化学需氧量碱性高锰酸钾法、酸性高锰酸钾法5活性磷酸盐磷钼蓝分光光度法6铵-氮纳氏试剂比色法、靛酚蓝分光光度法7总汞冷原子吸收法8铜原子吸收法、极谱法9铅原子吸收法、极谱法10镉原子吸收法、极谱法11油类紫外分光光度法、荧光分光光度法12多氯联苯栖息色谱法13悬浮物重量法14入海径流量2.2.2直接入海排污口直接入海排污口监测项目及分析方法见表2.6所示。表2.6直接入海排污口序号项目分析方法1污水流量2PH值PH计法3化学耗氧量重铬酸钾法4油类紫外分光光度法5悬浮物重量法2.3监测频率和监测时间•近岸区（含港口、入海河口、排污口）水质监测每年3次，近海区每年1次，海域沉积物每2年1次；生物残毒监测每年1次（生物成熟期）；大气监测每年3次，各海区监测时间为：•渤黄海：5、8、10月•东海：4-5月、8月、12月•南海：3、7、10月注：近海监测及沉积物监测于8月进行。2.4监测数据的统计特征和表示方法。2.4.1海洋环境监测数据的统计特征监测数据的统计特征有：数据中心趋向、变异性、分布形状、季节性和序列相关等。表2.7数据的统计特征数据特征方法备注中心趋向样本平均、中位数、算数平均、方块图正态分布用样本平均，对数正态分布用样本算术平均，其他用样本中位数分散程度样品标准偏差范围四分位数间距估计数据组分布的离散程度最大值和最小值的区间为样本统计量分布形状方块图直方图可解决位置和分散问题是表达分布形状的直观方式季节（或某时间内）变异可进行各种检验，以时间序列作图季节性是一种有规律、可预测的环境变化参数，是海水数据分析考虑的重要参数序列相关样本之间存在相关找出某些规律02.4.2监测数据的表示方法（1）平均值包括算术平均值和几何平均值。（2）对数量的均值表示法（3）超标倍数和超标率。超标是指监测值劣与海水水质标准而言（或其他质量标准）。超标倍数指监测值超出标准值的倍数。因海水水质标准分4个级别，应注明超第几级标准。超标倍数=00CCC式中：C:超波监测数值；超标率=%100总监测数据个数超标数据个数（4）统计表。（5）统计图。曲线图、直方图等方式表示时空的变化。如监测区域环境质量状况直方图、环境质量随时间变化曲线图、沉积物中污染物含量垂直分布图等。2.4.3监测资料的分析（1）资料分析以海洋监测数据为依据，同时引用翔实可靠的环境管理统计数据和社会调查资料进行分析。（2）根据海洋监测平均值、范围值、超标率等统计指标，按环境要素和时空质量变化进行全面、系统分析和定量描述。（3）污染趋势分析，根据历年海洋监测结果，统计处理后与标准值进行分析对比，找出时间（年、月等）、空间（站位或不同层次）的污染变化规律和发展趋势。（4）污染原因分析，进行环境污染对生态破坏、海域环境污染对海岸带综合管理与发展沿岸经济的影响分析，探讨海洋污染的突发性（污染事故等）和渐变性（如城镇建设、乡镇企业的发展、人口的增长等）因素，阐明污染特征。在进行监测资料分析时，可采用多元回归、多因子相关分析和模糊聚类评价等方法。2.5海洋环境质量评价2.5.1海洋环境质量评价的内容由于评价目的和要求的不同、评价的区域环境条件和主要环境问题的差异，海洋环境质量评价的内容也不相同。一般说来，海洋环境质量评价工作的基本内容应包括以下几点：（1）污染源的调查与评价。找出主要污染源和主要污染物，污染物排放方式、途径、特点和规律，为海洋环境质量现状评价提供科学依据。（2）海洋环境现状评价。确定海洋环境污染的现状、污染程序、污染物的时空变化规律。（3）环境质量预测评价。根据不同的规划方案或建设项目，进行海洋环境质量预测，为海洋规划或建设项目提供科学依据。（4）海域环境自净能力的研究。研究主要污染物在海域环境中的污染状况、平衡、形态、价态等迁移转化规律，确定环境容量，建立海域环境自净模式。（5）环境污染综合防治的研究。从实际出发，防治结合，立足于海岸环境问题的区域性、系统性和整体性，坚持海洋经济可持续发展战略，为实现海岸带综合管理和海洋环境的多目标规划、多方案防治技术和全方位管理系统的技术可行性、经济合理性和实施可能性与适应性等优化研究。2.5.2海洋环境质量评价方法海洋环境质量评价方法主要有：环境质量指数法、数理统计评价方法、模式与模拟法和综合评价法。2.5.2.1建立海洋环境质量评价方法的主要环节（1）评价参数的选择。评价参数是指能反映评价对象，即环境要素现状变化特征的某些污染因子和特征值。（2）参数的不可比性和分指数的标准化。为使其在同一基准上相互比较，就需要将参数等标化，即将所有参数与其评价标准进行比较，转换成具有相同环境意义的定量数值。评价标准的选用多为各参数的环境标准，无标准的可采用其基准或背景值。（3）确定评价参数生物权系数。因各评价参数对海洋环境质量的影响，对生物和人体健康的危害并不等同，不同的评价参数可赋予不同的权系数。确定权系数的计算方法有特尔非法、模糊数学法和序列综合法。（4）环境质量评价数学模式的建立。根据单元污染状况，运用适当的计算方法，建立完善的、科学的反映环境质量状况的数学模式。（5）环境质量的分析，在采用环境质量评价方法时，一般按计算数值大小划分几个范围或级别来表示其质量的优劣。2.5.2.2海水水质评价1）海水水质指数评价法（1）单项水质标准指数PI=ijijSC式中：PI：某点j污染物i的标准指数；Cij：某点j污染物i的实测浓度，（mg/L）；Sij：污染物i的评价标准，（mg/L）。（1(2)多项水质参数综合指数①算术平均型：某点j的几种污染物综合评价指数PI可表示为：jn1i1ijPInPI①加权平均型ijijPIWnPIn1i1式中：Wi：第i种污染物的权值①向量模（平方和平方根）型n1i2ijPIPIj当PIij1时，PIij2越大；当PIij1时，PIij2越小，故可突出大于1的各项污染指数的影响。①幂指数型bPIij≤1n1iijijPIWPI而n1i1iW①①①①均方根型n1i2ijn1PIPIj（6）内梅罗指数2)()(max22ijijjavePIPIPI式中：jiPImax——各单因子指数中的最大者；ijavePI——各单因子指数平均值。ij2）海水水质的生物学评价法水质评价的生物学指标有以下几种：（1）生物群指标。将整个水生生物群落作为反映水体水质状况的指标，水质分类与生物群指标内容为：强污类、强中污类、中污类、轻污类。（2）优势种指标。是以优势种的发现来判断水质污染状况的。（3）生物化学指标。从水中污染物对水生生物的组织、器官和细胞与非细胞制剂的反应，来判断水质的好坏。（4）生物指数。水质生物指数法是采用指数形式表示其中物种类数和多度等参数，得以定量化评价水生生物群落结构。3）加权均值型指数水质分级水质分级标准见表2.8。表2.8加权均值型指数水质分级表水质指数污染等级分类依据0.2清洁多数项目未检出，个别检出项目在标准内0.2-.0.4尚清洁检出值均在标准内，个别值接近标准0.4-0.7轻污染有1项检出值超过标准0.7-1.0中污染有12项检出值超过标准1.0-2.0重污染相当部分监测项目检出值超过标准2.0严重污染相当部分监测项目检出值超过标准1倍2.5.2.3海洋底质评价底质质量评价标准是以底质对底栖生物的危害程序和底质再次污染水体水质的程序为依据的。一般应考虑水域地球化学背景条件和污染物的毒理性质。海域底质评价采用下列指数公式：n1iiin1SCPI式中：PI：总指数Ci：污染物i实测值Si：污染物i标准值表2.9底质评价质量分级PI0.40.4-0.70.7-1.01.0污染程度微污染轻污染中污染重污染要求未超标均值未超标，最高值有两项超标实测均值二项超标，最高值有一半超标均值均超标，最高值超标1.5-2.5倍2.5.2.4海洋生物评价同理，海洋生物评价指数按下式计算：n1iiin1SCPI2.5.2.5多环境要素的综合评价（1）均值法。水质、底质和生物三要素综合评价指数按下式计算：）生物底水PIPIPIPIm(31式中PI水和PI底按下式求出：222（最大值）（平均值）jPIPI生物则由各参数的分指数选加而成：n1iijiPIW生物PI综合评价指数大于0.9为中污染，大于0.5为轻污染，小于0.5为微污染。（2）加权法。从人体健康出发，需突出海洋生物，对海洋生物加权40%，对水质和底质各加权30%。环境质量综合评价指数按下式计算：PIm=PI水×30%+PI底×30%+PI生物×40%m水底生物水质、底质和生物指数公式为：n1iijimPIWPI其分级如表2.10所示。表2.10水质、底质和生物指数分析m水底生物等级综合指数PI水质指数PI底质指数PI生物指数PI评语10.40.20.40.4清洁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轻污染40.8-1.00.7-1.00.8-1.00.8-1.0中污染51.01.01.01.0重污染2.5.3污染源评价2.5.3.1污染物入海通量预测法：按区域排放量排放入海iniWWin式中：ii：i种污染物入海率（排放入海ininWWi）：基准年时i种污染物入海量（t/a）入海inW排放inW：基准年时i种污染物排放量（t/a）2.5.3.2评价标准选用环境标准系列通常以污染物排放标准或环境质量标准为准则。（1）污染物等标排放量EijSMPijPij：等标排放量（i=1，……，n指污染源；j=1，……，m指污染物）；Mij：第i种污