本發(fā)明屬于海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于海洋生物行為反應(yīng)的海洋污染預(yù)警方法。

背景技術(shù)：

判斷一種物質(zhì)是否有毒，最有效的方法就是使用生物進(jìn)行監(jiān)測，這就是生物毒性監(jiān)測。水生生物易于辨認(rèn)，對水體環(huán)境變化敏感，隨著環(huán)境污染物濃度的不同，生物體內(nèi)會(huì)隨之產(chǎn)生不同的生理生化變化，據(jù)此變化可以對水體環(huán)境進(jìn)行評價(jià)。水體生物毒性監(jiān)測基于水體生態(tài)系統(tǒng)中水生生物特征與水體環(huán)境變化的相互相應(yīng)，直接把污染物與它們的毒性聯(lián)系，其中既包括了理化參數(shù)，也包括了那些未測定因子以及未知因子共同作用的后果，反映了污染物和環(huán)境因子的連續(xù)影響和積累，可以預(yù)測污染對環(huán)境的綜合效應(yīng)以及污染綜合效應(yīng)對生物的影響。同時(shí)，生物毒性監(jiān)測克服了理化檢測的局限性和連續(xù)取樣的繁瑣性，可以實(shí)現(xiàn)原位、實(shí)時(shí)、在線的長期監(jiān)測。生物毒性監(jiān)測具有較好的靈敏性，一些低濃度甚至痕量的污染物進(jìn)入環(huán)境后，在能夠直接檢測或人類直接感受到以前，生物即可做出迅速的反應(yīng)顯示出癥狀，可以在早期發(fā)現(xiàn)污染，及時(shí)預(yù)報(bào)預(yù)警，可以提升環(huán)境監(jiān)管能力，提高環(huán)境安全保證。因此，水體生物毒性監(jiān)測預(yù)警技術(shù)已經(jīng)成為評價(jià)水質(zhì)安全的必需手段之一。但目前尚無有效可行的海洋污染預(yù)警方法，因此提供一種基于海洋生物行為反應(yīng)構(gòu)建的海洋污染預(yù)警方法是很有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種基于海洋生物行為反應(yīng)的海洋污染預(yù)警方法是基于海洋環(huán)境參數(shù)及海洋生物行為反應(yīng)進(jìn)行的，在多種海洋環(huán)境監(jiān)測傳感器、海洋生物傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)的支持下實(shí)現(xiàn)，具體包括以下步驟：

(1)選定海洋環(huán)境參數(shù)，確定生物學(xué)指標(biāo)，設(shè)定預(yù)警閾值；

(2)建立預(yù)警模型；

根據(jù)海洋生物行為反應(yīng)易受海洋環(huán)境中溫度、鹽度、流速、ph、溶解氧的影響而產(chǎn)生變化，因此海洋環(huán)境參數(shù)選定相關(guān)性較強(qiáng)的溫度、鹽度、流速、ph、溶解氧，海洋生物的行為變化為生物學(xué)指標(biāo)。通過海洋水文環(huán)境監(jiān)測傳感器和生物傳感器裝置實(shí)時(shí)采集海洋水文參數(shù)和海洋生物行為反應(yīng)的數(shù)據(jù)；通過計(jì)算機(jī)對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，設(shè)置海洋環(huán)境參數(shù)的三級(jí)預(yù)警閾值，建立基于海洋生物行為反應(yīng)的海洋污染預(yù)警模型；所設(shè)置的預(yù)警閾值結(jié)合國家海水等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和所監(jiān)測海域的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀。

(3)采集海洋環(huán)境參數(shù)值及生物行為反應(yīng)數(shù)據(jù)；

通過多種海洋環(huán)境監(jiān)測傳感器和海洋生物傳感器采集海水溫度、鹽度、流速、ph、溶解氧和生物行為反應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

(4)計(jì)算機(jī)接收步驟(3)的參數(shù)值及數(shù)據(jù)；

(5)計(jì)算機(jī)比較步驟(4)的參數(shù)值與步驟(1)設(shè)定閾值的大小；

(6)如果步驟(4)的參數(shù)值在步驟(1)閾值范圍內(nèi)，則計(jì)算機(jī)反饋輸出“海水環(huán)境正?！?；如果步驟(4)的參數(shù)值超出步驟(1)閾值范圍，則計(jì)算機(jī)反饋輸出“污染”，確定污染程度；

(7)若步驟(6)計(jì)算機(jī)反饋輸出“海水環(huán)境正?！保?jì)算機(jī)對比步驟(4)的數(shù)據(jù)與步驟(1)設(shè)定的預(yù)警閾值，如果在閾值范圍內(nèi)，則計(jì)算機(jī)反饋輸出“生物學(xué)指標(biāo)正?！?，如果不在閾值范圍內(nèi)，則計(jì)算機(jī)反饋輸出“污染”，確定污染程度。

優(yōu)選地，預(yù)警閾值包括三個(gè)預(yù)警等級(jí)，從低到高分為第一級(jí)輕度污染、第二級(jí)中度污染和第三級(jí)嚴(yán)重污染，步驟(6)和步驟(7)所述的確定污染程度對應(yīng)三個(gè)預(yù)警等級(jí)中的一個(gè)。

計(jì)算機(jī)將獲得的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)和生物學(xué)指標(biāo)與預(yù)警閾值庫進(jìn)行對比分析，通過計(jì)算機(jī)將海洋環(huán)境參數(shù)值預(yù)警模型的海洋環(huán)境參數(shù)閾值相對比，如果在閾值范圍內(nèi)則是其為正常數(shù)據(jù)，若參數(shù)超出所述閾值，則視為超標(biāo)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析超標(biāo)的海洋環(huán)境參數(shù)值的超標(biāo)范圍，超出第三級(jí)閾值則給出第三級(jí)預(yù)警，即嚴(yán)重污染；超出第二級(jí)閾值則給出第二級(jí)預(yù)警，即中度污染；如果超出第一級(jí)預(yù)警閾值則給出第一級(jí)預(yù)警，即輕度污染。

如果海洋環(huán)境參數(shù)正常，通過海洋污染預(yù)警模型進(jìn)行生物學(xué)指標(biāo)對比，如果獲取的生物學(xué)指標(biāo)有異常，則結(jié)合海洋污染預(yù)警模型，進(jìn)行異常數(shù)據(jù)挖掘，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行分級(jí)預(yù)警。

優(yōu)選地，海洋環(huán)境參數(shù)包括溫度、鹽度、流速、ph、溶解氧含量。

優(yōu)選地，生物學(xué)指標(biāo)包括活動(dòng)速率和代謝速率。

優(yōu)選地，計(jì)算機(jī)將參數(shù)值、數(shù)據(jù)和預(yù)警等級(jí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，并提供查詢功能以便隨時(shí)調(diào)用。

本發(fā)明所提供的基于海洋生物行為反應(yīng)的海洋污染預(yù)警方法，建立了海洋環(huán)境參數(shù)超標(biāo)和生物行為反應(yīng)異常兩種類別，三個(gè)等級(jí)的預(yù)警結(jié)構(gòu)；在異常數(shù)據(jù)挖掘環(huán)境，利用數(shù)據(jù)對潛在的生物行為數(shù)據(jù)異常進(jìn)行分析，該預(yù)警方法層次分明，高效全面，效率高，準(zhǔn)確性強(qiáng)，可操作性好。

附圖說明

圖1：本發(fā)明一種基于海洋生物行為反應(yīng)的海洋污染預(yù)警方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1:選定黃海某海域，依據(jù)歷史數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的海洋環(huán)境參數(shù)三級(jí)預(yù)警閾值和基于海洋生物的海洋污染預(yù)警模型。

選擇海洋環(huán)境參數(shù)為：溫度、溶解氧、ph；選擇紫貽貝的代謝速率作為生物行為反應(yīng)生物學(xué)指標(biāo)；其中根據(jù)海洋環(huán)境參數(shù)擬定的三級(jí)預(yù)警閾值范圍主要為：一級(jí)預(yù)警范圍：溫度變化±0.5℃，溶解氧>6mg/l，ph變化±0.2；二級(jí)預(yù)警范圍為：溫度變化±0.5-1.0℃，溶解氧>5mg/l，ph變化±0.2-0.5；三級(jí)預(yù)警主要體現(xiàn)在溫度變化>1.0℃，溶解氧<5mg/l，ph變化>0.5。

如圖1所示步驟，通過海洋環(huán)境傳感器監(jiān)測獲得當(dāng)前海域海洋環(huán)境參數(shù)相比監(jiān)測模型中數(shù)據(jù)，溫度降低,低于該海域該季節(jié)平均溫度0.6℃，溶解氧過飽和大于>6mg/l，ph下降0.3，屬于海洋環(huán)境參數(shù)超標(biāo)狀況，分析確定為二級(jí)預(yù)警。預(yù)警發(fā)出后，通過采集水質(zhì)進(jìn)一步分析，確認(rèn)為海洋赤潮前期特征。

實(shí)施例2：

選定某黃海近海海域，依據(jù)歷史數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的海洋環(huán)境參數(shù)三級(jí)預(yù)警閾值和基于海洋生物的海洋污染預(yù)警模型。

選擇海洋環(huán)境參數(shù)為：溫度、溶解氧、ph；選擇紫貽貝的代謝速率作為生物行為反應(yīng)生物學(xué)指標(biāo)；其中按照海洋生物學(xué)指標(biāo)所擬定的三級(jí)預(yù)警閾值為：生物代謝率下降至正常代謝率的80-70％范圍內(nèi)即為一級(jí)預(yù)警；生物代謝率下降至正常代謝率的70-50％范圍內(nèi)即為二級(jí)預(yù)警；生物代謝率下降低于正常代謝率的50％以內(nèi)即為三級(jí)預(yù)警。

如圖1所示步驟實(shí)施，通過海洋環(huán)境傳感器監(jiān)測獲得當(dāng)前海域海洋環(huán)境參數(shù)相比海洋環(huán)境參數(shù)均為正常，通過生物傳感器采集海洋生物行為反應(yīng)，通過異常數(shù)據(jù)挖掘分析，得到海洋生物的活動(dòng)速率嚴(yán)重降低，代謝速率嚴(yán)重降低至正常代謝速率的35％，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析確認(rèn)為三級(jí)預(yù)警，即海洋污染嚴(yán)重。預(yù)警發(fā)出后，通過采集水質(zhì)進(jìn)一步分析，確認(rèn)為近海海域有危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏，為海洋嚴(yán)重污染。

實(shí)施例僅說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其進(jìn)行任何限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。