记我国赤潮快速监测处置技术研究与应用 监测“上云” 预警“下海”

　　我国海洋赤潮灾害频发，对海洋渔业、水产养殖业造成严重危害。近年来，随着海洋预警监测工作要求不断提升，在船舶和卫星等传统监测技术手段的基础上，国家海洋技术中心借鉴和吸收国内外相关研究，创新性地将自主研发的小型化、无人化、智能化的海洋监测新技术手段应用于赤潮监测和治理，形成了海洋赤潮快速监测和处置新模式，为海洋预警监测、防灾减灾等工作提供重要技术支撑。

　　科学论证，快速监测赤潮

　　赤潮是海洋中某些浮游藻类、原生动物或细菌，在一定的环境条件下暴发性繁殖（增殖）或聚集而引起水体变色的一种有害的生物异常现象。

　　目前赤潮监测主要利用“岸海空天”立体化手段，采用常规监测和应急监测两种方式获取相关海洋水文、气象、生物、化学要素及赤潮分布范围等。

　　常规监测一般利用岸基海洋站（点）、浮标、有人船舶等，定期采样和检测海水、底泥和生物样品。应急监测一般通过卫星遥感获取水色等信息，在发生海域利用浮标和船舶等进行水质和生物加密采样和分析。赤潮处置方法主要有物理方法和化学方法，物理方法包括围隔栅法、超声波法、紫外线法等，化学方法包括直接灭杀法、凝聚剂沉淀法、天然矿物絮凝法等。当前赤潮的大面处置手段以黏土法为主，即将改性黏土投入赤潮发生海域，通过黏土与赤潮生物共沉淀的方式消除赤潮。

　　随着国家海洋预警监测工作要求不断提升，传统海洋赤潮的监测和处置技术手段面临时效性、经济性、智能化等多方面挑战。首先，常规赤潮监测手段的周期较长（通常每半月或每月一次），难以及时发现赤潮的发生并迅速响应。其次，虽然多型海洋专用装备应用于赤潮预警监测，但是因固定站位和数据分析等多方面的条件约束，难以在赤潮高发或敏感海域实现水质突发变化的快速监测以及赤潮发生早期的跟踪预警。再次，赤潮应急监测虽然能够及时响应赤潮事件，但由于实施周期短，监测覆盖范围有限，所需的人力、物力等综合成本较高，难以满足对赤潮的全面有效监测需求。最后，当前的赤潮处置手段较为单一，在面对不同类型、规模的赤潮灾害处置效果存在差异，小型化、无人化、快速智能化程度不够。因此，亟须研发赤潮快速监测与处置手段，以便在赤潮发生前、增殖期和发生早期实现快速监测和有效处置。

　　科技攻关，突破关键技术

　　为解决赤潮灾害从早期发现到应急处置时效性关键技术难题，国家海洋技术中心以“模块化、智能化、绿色化”为设计原则，将自主作业的无人船、实时运行的水质监测仪器、无二次污染的处置装置、自动采样的采水器等“多元一体”有机融合、优势互补。其中，无人船具备可自主避障、自动规划路径等能力；海洋水质监测设备可实时监测海水温度、电导率、溶解氧、浊度、叶绿素 a等水质要素；采用物理法的赤潮处置装置可基本消除对海洋生态环境的不利影响；采水器可定时、定点进行水体采样，多型装备联合使用可实现海洋赤潮灾害的“监视-监测-预警-处置”一体化作业。

　　为攻克从传统单一手段到多技术手段的有序衔接、智能共享的难题，国家海洋技术中心引入装备体系设计思路，无人船在赤潮发生前以及发生早期即进入水质实时监测状态，结合光学传感器和多参数水质仪传回的数据综合分析，在线判定赤潮发生的可能性。依据数据分析结果，无人船智能跟踪赤潮漂移路径，赤潮处置装置快速开展赤潮早期处理和小规模赤潮应急处置工作。同时，将无人船作为搭载平台，发挥光学、水质监测、在线采样和赤潮处置等多种手段在特定条件下的能效和作用，实现根据监测结果同步开展赤潮早期处置。

　　应用示范，提升海洋预警

　　经过多年技术积累和突破，国家海洋技术中心已将生态浮标、无人船、无人机组合式的赤潮快速监测新技术手段，会同河北省自然资源厅在河北省赤潮高风险区开展了应用示范，验证了移动加固定组合式监测手段的有效性，弥补了单一监测平台的不足。下一步，双方将继续开展基于无人船的赤潮监测与处置手段的智能化组合应用，以有效提高赤潮监测与处置的有效性、及时性和经济性，为海洋预警监测能力提升提供技术支撑。