第16卷 第2期海洋环境科学Vol.16,No.2 1997年5月MARIN E ENV IRONM EN TAL SCIENCE May,1997海洋环境中漂浮垃圾的监测方法范志杰(国家海洋环境监测中心,大连,116023)摘 要 本文分析和比较了海洋环境中漂浮塑料垃圾的监测方法。
目测估计法多用于宏观分析大区域漂浮塑料垃圾的数量;拖网法主要用来估计塑料颗粒物质的分布和数量;单位面积海滩调查法多用于塑料垃圾的统计计算。
关键词 海洋环境 漂浮垃圾 监测方法 统计计算随着沿海工农业生产的迅速发展和旅游业的蓬勃兴起,海洋环境中逐渐增多的漂浮垃圾对环境[1]和生物资源[2]造成一定程度的损害,成为90年代海洋环境中的主要污染现象之一。
作者1990年曾首次采用等距离观测方法,对渤海漂浮垃圾进行了调查[3]。
与其它国家的测值比较,渤海漂浮垃圾数量属中上偏高水平[4]。
由于国际社会对漂浮垃圾的监测方法尚无统一的规定[5],一些国家或地区采用各自相对独立的监测方法,致使监测结果难以相互比较。
本文将就目前国际上流行的几种监测方法进行讨论,以期设计出适合我国国情的监测方案和监测方法。
1 漂浮垃圾的主要监测方法从海洋环境监测的角度出发,漂浮垃圾的监测与常规的海洋环境质量监测相比较,前者主要侧重物理性质,后者主要强调化学组成。
一般而言,漂浮垃圾的监测一般依据垃圾的大小和组成进行分类,依次可分成鱼网、易拉罐、包装材料等[6]。
近年来的监测分类更趋于详细,如包装材料就分成几十种之多,评估漂浮垃圾的数量、种类和分布可归纳以下三种主要方法。
第一种方法是通过过往船只来估算漂浮垃圾的种类及数量。
该方法是根据船上每个人员日均抛向海洋的漂浮垃圾数量和种类,再进行相关的数理统计,进而得出一个海域或全球海域每年接纳漂浮垃圾的总量。
用这种方法进行船上人员抛向海洋垃圾的统计调查时,必须搜集足够的信息,并需要训练有素的统计人员。
由于各国生活习性、消费水平和环境意识的不同,得出的统计结论会有较大的差异性。
第二种方法是通过现场调查来确定漂浮垃圾的密度和类型。
一般通过下述几种方式进行:其一是使用飞机对某一海域漂浮垃圾进行调查观测,收集有关漂浮垃圾分布和数量的资料,该方法若在较好的海况条件下,有计划的进行,可获取较准确可信的资料。
由于飞机是在空中观测,故可以观测到所有漂浮在水面的物体和材料。
另一种简便的方法是借助其它海上监测船、游船或货船共同进行,这样可以减少投资。
由于该方法不能进行随机设站取样,只能收稿日期:1995212205根据船只的航线进行有限的观测,故不能获取有代表性的样本,其结果置信水平较低。
在开阔海域利用货船估计漂浮垃圾数量和种类的方法会出现一定的差异。
有的采用观测船舷两侧向外延伸50m 的范围,有的采用100m 的范围[7]。
因此,这两种方法的结果难以进行比较。
另外,在航行中进行观测,由于不同的观测人员、不同的航速、不同的海况,都会影响到观测值的准确性。
经验证明,合适的海况(<3级)和良好的能见度是利用船只观测漂浮垃圾的重要条件,漂浮垃圾的大小、颜色、漂浮性、形状也会影响观测的准确性。
另外,轮船的航行速度、观测高度,也都会不同程度的影响观测值[8]。
第三种方法是通过海滩观测监测漂浮垃圾的状况。
海滩上漂浮垃圾的多寡受地理位置、海况、气象条件和人为活动的影响,该方法可以从侧面反映出海洋中漂浮垃圾的数量和来源以及它们随时间的变化关系[9]。
在海滩上进行监测活动,避免了使用船只和海上作业工具,降低了费用,用较简单的设备采集较多的数据,提高了监测方法的精确度和准确度。
该方法受气象条件影响较小,能够分辨各种各样的材料。
不足之处是海洋中的部分漂浮垃圾受风向和海流的影响,不一定完全漂浮到岸边,使总估计量偏低。
从宏观上分析,海滩漂浮垃圾监测可分为两类,一类是以海滩为中心进行研究,研究重点是漂浮垃圾在某岸段上的分布状况;二是以岸段为基地研究来自海洋的漂浮垃圾,推测海洋中漂浮垃圾的来源和数量。
海滩和浴场的清理工作为研究漂浮垃圾的数量、分布和来源提供了有利条件。
美国、英国、日本等国家的海洋环保组织利用分布在全国各地的海滨浴场,定期监测漂浮垃圾的变化状况,节省了不少费用,积累了大量资料。
一些国家已建立起全国性的漂浮垃圾观测网,并向网络中的志愿人员颁发了漂浮垃圾观测指南和分类手册。
海洋漂浮垃圾被分成8类、65项。
志愿观测人员定期向网络中心报告观测数据。
从另一方面来说,由于被观测的海滨多为浴场和旅游区段,它们的地理位置和人员活动状况往往不能代表一般状况,其代表性和准确性仍有待探讨。
从1977年的第一次海滩漂浮垃圾调查工作以来,调查方法和技术发生了很大的变化,但调查范围仍限于一个国家或区域,尚没有扩展到全球范围[10]。
调查区域的选择也多受主观因素的制约,难以代表海岸的全貌。
从这些调查数据中也只能得出半定量的结论,不能作为基线研究的依据。
例如,英国曾对全国海岸进行了两次大规模的调查。
第一次为1981～1988年,这次调查把随机采样技术借用于调查工作之中,利用分布在全国各地的志愿人员收集潮间带10～20m 宽度内的漂浮垃圾,并把它们分成13种不同的垃圾,第一次获取了英国沿岸漂浮垃圾的分布状况。
在总结这次大规模的观测活动时,专家们提出了四条改进意见:一是测站选择未按随机原理进行,采样区的选择多根据难易接近程度而定,最终结果不能准确的代表整个海滩的状况;二是调查区域(经纬度)未能记录在册,记录册上只含糊的记上调查区域接近哪个城市或村庄或标识物;三是各海滩调查时间不一,前后延续4个月之久,致使数据间难以相互比较;四是采样带只有10～20m 的宽度,样本大小不够,统计中产生较严重的偏差。
在借鉴第一次全国调查工作的基础上,1989年开始了第二次全国性岸线漂浮垃圾的调查,每年一次,一直延续到今天。
这次调查的目的是建立漂浮垃圾的基线数据,研究这类污染物对岸线和海洋生物资源的危害,进而得出科学的结论,制定相应的对策。
调查活动中,方案设计人员吸取了上次的教训,在调查区域栏目中增添了一些新的内容,如海岸带区的物理状况、生态状况、污染状况、使用单位名称以及其它可能发生的潜在影响等。
漂浮垃圾分成17342期 范志杰:海洋环境中漂浮垃圾的监测方法表1 英国全国海岸漂浮垃圾调查结果(1991～1993)Tab.1 Results of the Survey of the plastic debrison the sea of U K 结 果1991年1992年1993年漂浮物数量(个)422643704227评估岸线分段(km )0.50.50.5占岸线比例(%)<1 2.2 2.2种,全部调查工作均在规定的2周内完成。
英国第二次全国岸线漂浮垃圾部分调查结果见表1。
2 监测方法的评价从近10a 来海洋漂浮垃圾的调查结果分析,不管在哪个海域、采取哪种方法,在海洋漂浮垃圾中,塑料垃圾都占有最高的比例,其次是木材、金属、玻璃以及纸制品等,它们来自不同的国家和地区。
从漂浮垃圾的调查方法来看,每种监测方法均需要调查人员在大范围内采集样本。
英国在第一次全国性的调查中,志愿人员多达6000人,因此,难免产生相应的人为误差,尤其在识别漂浮物种类时,更易发生错误。
1993年英国在全国海洋漂浮垃圾调查中,第一次引入质量保证系统,在某种程度上,克服了志愿人员调查中产生的偏差。
1994年在美国召开了第三次国际海洋漂浮垃圾学术讨论会,会议就设置海洋漂浮垃圾标准调查方法进行了热烈的讨论,未能取得一致意见。
因为各国的海洋环境条件不一,调查目的各有侧重,难以执行统一的标准。
从广义的监测方法来说,目前多数专家趋向以海滩调查为基地,长期观测陆源和海上来源的漂浮塑料垃圾。
尽管海滩环境受近岸动力学、海洋环境、气象条件、漂浮物形状、海滩清理活动、海上娱乐活动以及商业活动的影响,但其调查活动的稳定性和经济性是其它方法无可比拟的。
海滩调查法已成为全球建立漂浮垃圾基线数据库的基础,并作为评估这一污染现状和趋势的基本依据。
经过几年的努力,漂浮垃圾监测方法的质量保证体系也日趋完善,以0.5km 岸段作为一个调查单位已被国际社会广泛接受,使全球范围内的数据具有可比性;监测区域的选择也向随机化方向发展。
海洋漂浮垃圾的调查是一项大规模的科研活动,离开自愿人员的参加是根本不可能的。
从另一方面来说,公众的参与也在某种程度上有助于海洋环境保护工作的深入开展,使组织者及时发现问题,解决问题,在实际中不断完善海洋漂浮垃圾的监测方法。
我国是一个发展中的海洋大国,东部沿海地区经济发展迅速,旅游业蓬勃兴起,白色污染和漂浮垃圾正在对海洋环境造成不同程度的损害。
据预测,2000年后,白色污染对近海渔业资源的危害会逐步显示出来。
笔者建议,应充分利用全国海洋环境监测网的组织优势,建立和设置我国海洋漂浮垃圾的监测方法和规程,试验性地建立一些志愿人员观测点,为最终过渡到全国岸线漂浮垃圾观测网积累经验。
参考文献1 范志杰.海洋环境中的新污染物———塑料垃圾.海洋环境科学,1989,8(1):56～612 范志杰.塑料垃圾对海洋生物的危害.海洋环境科学,1988,4(7):55～573 范志杰.渤海漂浮废物的含量和分布.海洋通报,1990,9(1):67～694 Fan Zhijie.Floating debris in the Bohai Sea.海洋文集,1990,13(1):50～555 范志杰.略论海洋法公约对海洋中塑料垃圾的法律规定.海洋与海岸带开发,1991,7(4):52～556 Ribjc C.Marine debvris sruvey manual.NOAA Technical Report ,NMFS 108US department of commerce ,Washington ,DC ,USA ,199244 海 洋 环 境 科 学 16卷7 Day R H.Patterns in the abundance of pelagic plastic and tar in the North Pacific Ocean ,1979～1985.Mar Pollut Bull ,1987,18:311～3168 Dixon T J.Marine litter distribution and composition in the North Sea.Mar Pollut Bull ,1983,14:145～1489 G illigan M R.Rates of accumulation of marine debris in Chatham Countoy.Mar Pollut Bull ,1992,24:436～44110 Dixon T R.Discarded containers on a Kent beach.Mar Pollut Bull ,1967,3:105～109作者简介范志杰 男 1955年生。