“岸-海-空-天”立体化赤潮快速监测与处置系统

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，随着海洋经济发展对海洋生态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基础上，国家海洋技术中心借鉴国内外相关研究，通过多年探索，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。

科学论证|海洋赤潮亟需“快速”监测与处置手段

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爆发性繁殖（增殖）或聚集而引起水体变色的一种有害的生物异常现象。赤潮监测方式主要有常规监测和应急监测两种，主要监测相关海域的水文、气象、生物、化学等海洋环境要素数据及赤潮分布范围。常规监测中，一般使用岸基海洋站（点）、浮标、有人船舶开展定期采样并检测海水、底泥和生物样品；应急监测中，一般使用卫星遥感获取水色等信息，并在赤潮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。赤潮处置方法主要分为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。

随着国家海洋经济发展对海洋预警监测工作要求不断提升，传统海洋赤潮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，常规赤潮监测手段周期较长（通常每半月或每月监测一次），难以及时发现赤潮的发生并迅速做出响应。其次，虽然多型专用装备已应用于赤潮预警监测，但受站位固定和数据分析能力弱等多方面条件约束，难以在赤潮高发或敏感海域实现水质突发变化快速监测，以及赤潮发生早期的跟踪预警。再次，现有赤潮应急监测虽然能够及时响应赤潮事件，但实施周期短，监测覆盖范围有限，所需人力、物力等综合成本较高，难以满足全面有效监测需求。最后，当前赤潮处置手段不够丰富，小型化、无人化、快速智能化程度不够，难以实现赤潮发生早期快速处置。因此，亟需研发赤潮“快速”监测与处置手段，以在赤潮发生前、增殖期和发生早期实现快速监测和处置。

科技攻关|突破智能化赤潮灾害监测预警关键技术

为解决现有监测手段对赤潮灾害从早期发现到应急处置各阶段的时效性都不够高这一关键技术难题，国家海洋技术中心科研团队以“模块化、智能化、绿色化”为设计原则，运用具备可自主避障、自动规划路径能力的无人船为平台，搭载具备实时监测能力的水质监测仪器、基于物理法对海洋生态环境不利影响小的赤潮处置装置、可定时定点自动进行水体采样的采水器、光学传感器等多型装备，以多装备联合作业方式，实现海洋赤潮灾害的“监视—监测—预警—处置”一体化作业。

为攻克多技术手段有效融合难题，科研团队引入体系化设计思路。无人船在赤潮发生前以及发生早期即进入水质实时监测工作状态，结合光学传感器和水质检测仪器测量数据综合分析，在线判定赤潮发生可能性。依据分析结果和卫星遥感识别，使用无人船和无人机智能跟踪赤潮漂移路径，并使用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。

应用示范|推动河北省海洋生态监测预警工作高质量发展

经过多年技术积累和突破，国家海洋技术中心已掌握基于生态浮标、无人船和无人机的组合式赤潮快速监测新技术，并会同河北省自然资源厅在河北省赤潮高风险区成功开展应用示范，提高了该省赤潮监测能力。下一步，中心将继续开展基于无人船的赤潮监测与处置手段智能化组合应用研究，持续提高赤潮监测与处置的有效性、及时性和经济性，大力推广赤潮快速监测技术应用，为河北省乃至全国海洋生态监测预警能力的提升提供技术支撑。