《海洋生态在线监测仪器及生态安全预警系统的研制与应用》

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该项目属于海洋环境监测技术领域。中国是世界上海洋生态灾害最严重的国家之一,据海洋公报显示每年赤潮及溢油等海洋灾害造成经济损失数百亿元。但目前中国海洋生态监测仍以现场采样和实验室分析为主,无法对生态环境进行及时有效的监测,更无法实现生态灾害预警。加强海洋生态环境要素监测,提升海洋生态灾害预警能力迫在眉睫。该项目依托国家863、国际合作和国家海洋公益等项目,针对海洋生态要素传统分析过程繁杂、持续时间长、需要人工添加试剂和存在二次污染的缺点,研制了拥有自主知识产权的海水化学需氧量(COD)、总有机碳(TOC)、叶绿素、油类、营养盐、高精度pH和溶解氧的海洋生态在线监测仪器,实现了海洋多生态要素的实时、连续测量。结合水文、气象监测仪器,以浮标为载体研制建设了海洋生态安全监测系统,利用研究建立的海洋生态灾害预警模型,实现了海洋生态环境的长期自动监测和赤潮、绿潮、溢油等多种海洋生态灾害的早期预警,提高了海洋生态环境保护和防灾减灾决策的科学性、时效性。项目创新性成果如下:(1)建立基于臭氧氧化化学发光原理的海水化学需氧量(COD)和总有机碳(TOC)的在线检测方法;突破了海水油类、叶绿素、营养盐、高精度pH和溶解氧的原位监测关键技术,成功研制了海水COD、TOC、叶绿素、油类、营养盐、高精度pH和溶解氧在线测量仪,实现了系列海洋生态要素的现场、快速、连续测量,改变了目前现场采样、实验室分析的海洋生态参数监测现状,填补了国内产品空白,打破国外仪器的市场垄断。(2)突破了海洋生态监测信息采集、控制和通讯接口通用化、标准化及信息处理智能化的关键技术,构建了具有良好扩展性的海洋生态监测系统平台,实现了海洋生态监测仪器的组网能力。(3)采用Apriori关联规则的数据挖掘算法和基于时间序列的神经网络信号处理方法,研究建立了具有自学习能力的海洋生态灾害预警模型,构建了海洋生态安全预警系统,实现了多种海洋生态灾害的早期预警。通过上述研究,形成一支实干、创新的海洋生态环境监测仪器研究团队,承担国家重点研发计划项目1项,课题6项,国家自然科学基金9项,国家、省、市级科研项目数十项,突破多项核心关键技术,授权发明专利40余项。该项目授权发明专利17项,软件著作权6项,发表SCI/EI论文10篇,核心期刊论文17篇,验收/鉴定科研成果4项。项目建成的“国际海洋生态安全黄海监测示范站”搭载系列项目成果进行示范应用,获取的大量实验数据进行国际数据共享,深入推进了海洋领域的国际合作。著名海洋学家、中科院院士、山东省科学技术最高奖获得者胡敦欣院士评估认为,项目成果已在多家涉海单位推广应用,获取了黄渤海、东海大量可靠的海洋生态环境监测数据,多次完成中国近海赤潮和绿潮的灾害预警,挽回经济损失数十亿元,在区域性海洋生态灾害预报预警中起到了关键的支撑作用,成果整体达到国际先进水平。海洋业务单位使用后普遍认为:该系统技术先进、性能稳定,社会效益显著,具有非常高的推广应用价值。

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