海洋调查与观测实习报告

海洋调查与资料分析方法课程考核作业渤海天津海域海洋综合调查实施方案一、前言海洋调查是用各种仪器、仪表对海洋中的表征物理学、化学、生物学、地质学、地貌学、气象学及其他相关学科的特征要素进行观测和研究的科学。海洋调查的基本目的是运用各种方法和方式了解海洋中发生的各种现象及其变化。由于海洋中发生的现象是多种多样的,所以综合性的海洋调查应该包括海洋水文观测、海洋气象观测、海洋化学要素的测定、海洋地质调查、海洋生物调查等方面。它的具体任务是:探索海洋各水文现象的特性,研究它们的变化规律,阐明产生这些现象及引起它们变化的原因,为航海安全保证、海洋资源开发、海洋工程建设、海洋环境保护和科学研究提供资料。2006年初，国务院将天津滨海新区纳入国家总体发展战略，为天津沿海地区经济和社会的发展提供了难得的历史机遇。全面了解天津近岸海域状况是实现滨海新区海洋环境与资源可持续利用的重要前提因此，天津近岸海域海洋综合调查也将为天津滨海新区海洋经济发展、海域使用、海洋环境保护等提供重要的基础数据。二、调查说明1、调查海区简介渤海天津海域位于渤海西部。海区平均水深18米，水温变化受北方大陆性气候影响，夏无酷暑，冬无严寒，多年平均气温10.7，降水量500600毫米，海水盐度为30。由于辽河，滦河，海河，黄河等带来大量泥沙，海底平坦，饵料丰富，是中国大型海洋水产养殖基地。近年来，由于天津工业的迅速发展，大量氮、磷物质排入海中，使海水呈现较强的富营养化状态，致使赤潮频频发生。另外石油类和耗氧有机物、重金属等入海进一步加剧了该海域的污染。2、收集该海区已有的资料，如过去调查的计划和报告、历史观测资料、有关的论文、文献和档案等。根据收集到的资料，了解调查海域的环境特征、各海洋要素的分布规律和季节变化规律、前人研究的深入程度、新老任务的相关程度等，以便在这个基础上制定出经济、合理且又科学的调查大纲。3、调查目的通过对渤海天津海域水文要素、气象要素、化学要素、生物要素等的调查，获取海洋环境资料，揭示并阐明其时、空分布和变化规律，为海洋科学研究、海洋资源开发、海洋工程建设、航海安全保证、海洋环境保护、海洋灾害预防提供基础资料和科学依据。三、调查计划1、调查时间（均采用北京时间）2013年6月17日2013年6月18日本次调查采取单船走航方式进行，共20个站位，站位间航行半小时到一小时不等，各站位采样时间约半小时，分两天时间完成采样工作。第一天（6:0017:00）走航采样顺序如下： 20、19、15、16、17、18、14、13、12、11。第二天（6：0017:00）走航采样顺序如下：1、2、3、4、6、5、7、8、9、10. 2、站位设置在以前调查资料的基础上，确定20个调查位点。参照图一（调查站位示意图）。图一 调查站位示意图表一 调查站位设置站位编号坐标经度纬度1E11758.640N395.8212E1180.877N 392.9203E1183.285N 390.1114E1185.345N 3857.4355E1187.402N3854.7606E11810.486N 3851.8827E11813.909N3848.6688E1189.787N 3846.9389E1186.706N 3850.15010E1184.480N3853.22611E11756.584N 3850.28712E1180.702N3851.62413E1183.102N 3848.68314E11759.329N3846.94615E1185.841N 3845.60716E1181.898N 3844.00617E11756.930N 3843.07018E11750.936N 3841.72819E11745.456N3840.78320E11740.144N 3839.9663、调查船及主要设备（1）调查船：具有可靠的导航和通讯系统，具有周密、可靠、有效的航海安全、消防和救生措施及设备；可在不同航速下连续航行;具有能满足现场调查作业和现场样品处理、测试、分析与资料整理所需要的实验室等。（2）主要设备及仪器走航式CTD(MVP300)、船载ADCP、浮球式加速度型测波仪、水色计、透明度盘、手持测风仪、型浮游植物采集网、分光光度仪、底泥采集器、安全绳、救生衣、GPS导航仪、船载声纳、各种试剂（甲醛、HgCl2试剂、MnCl2、碱性碘化钾）、漏筛、相应各项目所需容器（透明玻璃瓶、塑料瓶、棕色玻璃瓶）等。4、人员分工组长一人，负责调查过程的统筹和调度;根据海洋调查项目，分成4组，每组一人，负责具体项目，其余两人根据项目需要灵活调动。5、具体实验操作：依实验项目而定6、观测资料的整理方式、方法, 计算资料所用的公式、模式和依据依具体项目而定。7、本次调查及后期处理将在9月中旬完成，成果以论文的形式展示。四、海上观测全过程（一）航次准备1、调查人员根据调查任务，确定出海人员，并根据任务要求进行分工，列出详细名单。对出海调查人员进行知识培训，包括对调查海区海洋状况的大致讲解、仪器的使用、安装、调试、维护和保养，通讯工具的使用。为了保证人身安全，要进行安全教育，学会各种逃生方法。为保证海上调查任务的有序进行，对出海调查人员进行工作的协调和配合培训。同时要进行观测方法和填写报表方面的培训。2、调查船只确认船只处于良好备用状态后，与船主签订协议，让船主明确其责任和义务。并告知出发的详细地点和时间。3、天气查询。确定好出海日期后，通过各种手段查获调查日期的天气情况。如果天气的确不适合进行出海调查，要及时修改调查计划确定新的调查日期，并及时通知所有出海相关人员，尤其是船主，避免发生不愉快的事件。4、后勤保障工作（1）保险：对所有出海人员发放救生设备，并对所有人购买人身保险；（2）劳保用品：食品、休息条件、工作服、手套、雨衣、棉衣、防滑防冻鞋、相关药品等。（3）保证必要的消耗品备用。（二）出海调查确保人员安全、仪器安全和数据安全。仪器操作要小心仔细，并做好防震、防水。1、分工按调查项目进行分组，并根据调查时间进行分班制度。值班人员必须按时交接班，保证测量工作的连续性。交班前，交班人员应将全部记录、仪器和工具整理好，并交代清楚。同时向接班人员交代观测中发现的特殊情况和仪器设备中的问题。接班后，值班人员除完成值班任务外，应检查上一班的全部工作，发现疑问或漏洞及时向原值班人询问，予以补充或改正。2、观测与记录工作人员应严格按照观测方法进行观测和记录，记录内容除测量数据外，还应包括观测站位、观测时间、水深、天气现象、工作情况等。同时填写好工作日志。记录要及时、准确、有效。记录结束后要进行校正，确认无误后进行签字。如因特殊原因无法获取所测数据时，应备注表明原因。所记录材料必须妥善保存。防止遗失或掉入水中！在调查结束后，所有观测记录要上交出海负责人，负责人进行检查和确认后再安排专门人员进行数据处理和分析。3、数据分析与处理对出海调查获取的观测数据根据相关规范进行整理、分析与计算。分析计算的方法必须合理有效。（1）数据预处理。对观测数据中明显不合理的要进行剔除。在进行物理剔除时要通过反复的论证，切忌盲目。（2）所有电子仪器观测数据要进行校验，以保证数据的准确性。如CTD要用采回的水样测盐度来校验。（3）数据预处理后，根据科研要求对各物理量进行统计分析。画出各要素剖面图、断面图和时空分布图，并分析其基本特征。4、航次报告调查报告是指现场观测后记录整个观测过程及对所得结果初步分析而形成的一个书面报告，它包括调查目的、调查计划、参加人员、使用仪器、实际执行过程、获得的数据以及初步结论等部分。撰写调查报告的一个根本目的是为以后利用这些数据时提供真实翔实的背景情况，因此调查报告应当尽量详细，特别是观测过程中的细节要仔细记录。而观测结果，比如数据，电子文件的列表也要详尽记录，有可能的话要将数据本身在单独的附录中全部列出。调查报告要及时撰写，以免遗忘观测的过程。五、调查项目(一)水文要素本次海洋水文观测是为了解海洋水文要素分布状况和变化规律进行的观测。观测的项目包括：水深、水温、盐度、海流、海浪、水色、透明度、海发光等。调查方式：大面观测 观测项目： 1、水深 water depth自海面至海底的垂直距离。(用于确定测站的深度)观测方法：走航式CTD(MVP300)。2、水温water temperature现场条件下测得的海水温度（单位为）。观测仪器：走航式CTD(MVP300)。3、盐度 salinity海水中含盐量的一个标度。观测仪器：走航式CTD(MVP300)。4、海流ocean current海水的宏观流动，以流速和流向表征。观测仪器：使用船载ADCP进行海流观测。注：流速单位为cms；流向指海水流去的方向。单位为度，正北为零，顺时针计量。5、海浪ocean wave海洋中由风产生的波浪。包括风浪及其演变而成的涌浪。观测仪器：浮球式加速度型测波仪。6、水位water level观测点处海面相对于某参照面的垂直距离。观测仪器：压力式水位计进行观测。计量单位为m。7、海水透明度sea watertransparency表征海洋水体透明程度的物理量，表征光在海水中的衰减程度。观测仪器：具有绳索标记的透明度盘。计量单位为m。8、水色water coloer位于透明度值一半的深度处，白色透明度盘上所显示的海水颜色。观测仪器：水色计。用水色计的色级号码表示。(二)气象要素：调查项目1、 能见度在海上，正常目力所能见到的最大水平距离称作能见度。雾是影响海面能见度最主要的因子。（1）当船在开阔海区时，主要是根据水平线的清晰程度，参照表2，进行能见度等级估计。（2）当船在海岸附近时，首先应借助视野内的可以从海图上量出的单独目标物，估计向岸方向的能见度，换算为能见度等级。表2 海面能见度参照表海天水平线清晰程度眼高出海面7m眼高出海面7m十分清晰-清晰20.050.050.0比较清晰10.020.020.050.0隐约可见4.010.010.020.0完全看不清4.010.02、风的观测这里所指的风是风在水平方向的分量，测风，是观测一段时间内风向、风速的平均值。观测海面上10min的平均风速及相应风向。观测仪器：手持测风仪；综合数字气象仪。注意事项：应选择在船上四周无障碍、不挡风处，风向传感器的0应与船头一致。仪器失灵或无法用仪器观测时，应根据海面状况目力测风。数据记录：风向以度（）为单位，取整数，风速以米/秒（m/s）为单位，记到一位小数。3、气压的观测观测仪器：空盒气压表。观测方法：观测前，用手轻敲气压表玻璃面，待指针静止时读数，将气压表读数经过刻度订正、温度订正、补充订正和高度订正后，填入记录表。注意事项：气压表应水平安置并固定在温度少变、没有热源、不直接通风处，应有减振装置并避免太阳光的直接照射。数据记录：以百帕（hPa）为单位，准确度1hPa。4、空气温度和湿度的观测观测仪器：干湿球水银温度表、综合数字气象仪。注意事项：干、湿球温度传感器应安装在百叶箱中，百叶箱应水平固定在空气流通、远离热源的驾驶台顶上，距甲板1.5米处，箱门方向不得与船头相同。数据记录：干球、湿球温度均以摄氏度（）为单位，准确度为0.2相对湿度以百分率（）表示，当相对湿度50，准确度5；当相对湿度50，准确度2。测湿原理：t干t湿0，空气未饱和；t干t湿0，空气饱和。（三）化学要素根据观测项目的需要，选用合适的采水器械；为避免水体扰动，到站时待船停稳后采样，采水位置应避开船上排污口。调查项目：1、 溶解氧用采样瓶采集上来的海水，依次注入1.0cm3 氯化锰溶液和1.0cm3 碱性碘化钾溶液。塞紧瓶塞，并将瓶缓慢地上下颠倒20次，允许存放24h。采用碘量法滴定。2、PH值海水的PH值是根据测定玻璃甘汞电极对的电动势而得。取少量水样冲洗水样瓶两次后，慢慢地将瓶充满，加入一滴氯化汞溶液固定，盖好瓶盖，混合均匀，允许保存24h。 3、总磷测定海水样品在酸性和110120摄氏度条件下，用过硫酸钾氧化，有机磷化合物被转化为无机磷酸盐，无机聚合态磷水解为正磷酸盐。然后再测定正磷酸盐的含量。在酸性介质中，活性磷酸盐与钼酸铵反应生成磷钼黄络合物，在酒石酸氧锑钾存在下，磷钼黄络合物被抗坏血酸还原为磷钼蓝络合物。在882nm波长处进行分光光度测定。4、总氮测定采用过硫酸钾氧化法，海水样品在110120摄氏度条件下，用过硫酸钾氧化，有机氮化合物被氧化成硝酸氮，水中的亚硝酸氮、铵态氮也被氧化为硝酸氮。然后将硝酸氮还原为亚硝酸氮测定。在pH=2条件下，水中的亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺进行重氮化反应，反应产物与1-萘替乙二胺二盐酸盐作用，生成深红色偶氮染料。在543nm波长处进行分光光度测定。5、悬浮物采用Niskin采水器采集，样品现场采用事前经过称重的0.45微米醋酸纤维滤膜过滤，低温烘干（50摄氏度），带回陆地实验室使用万分之一分析天平测定。6、石油近年来，渤海溢油事件不断出现，石油含量的测定具有重要意义。海水中油类的芳烃的组分，用石油醚萃取后，在荧光光度计上，以310nm为激发波长，测定360nm的发射波长的荧光强度，其相对荧光强度与石油醚中芳烃的浓度成正比。（四）生物要素：海洋生物是海洋有机物质的生产者，广泛参与海洋中的物质循环和能量交换，对其他海洋环境要素有着重要的影响。调查项目：1、 叶绿素和初级生产力叶绿素A的测定：叶绿素A的丙酮萃取液受蓝光激发产生红色荧光，过滤一定体积的海水所得的浮游植物用90%的丙酮提取其色素，使用荧光计测定提取液的荧光值，计算出海水中叶绿素A的浓度。 初级生产力的测定：取一定的H14CO31加入到已知二氧化碳总浓度的海水样品，测定悬浮物中有机14C的量，求出现场初级生产力的值。仪器：特纳10-005型现场荧光计，液体闪烁计数仪2、 微生物主要调查细菌总数与微生物的其他类别（放线菌，酵母菌，霉菌等）的丰度和微生物种类组成。将采集到的样品进行简单的处理后，放入冰箱保存，回陆地后尽快处理分析。仪器：QCC3-1型开式采水