概 况

鉴于沙特阿拉伯海岸出现了大规模的都市化、工业化和石油输出，其沿岸海域就容易受到生活废物、工业废物和溢油的污染，事实上，最近对于沙特阿拉伯东部海域的研究已经证实了这个假设。因为用常规方法监测和评价污染情况耗时多、花费大。因而遥感技术就成为一个有吸引力的代替办法。本文概述了目前用来监测和评价海洋污染问题的遥感技术，这种技术特别适用于像沙恃阿拉伯这样的荒凉地区。

综观目前传感器性能可以看出：多光谱扫描仪（可见光和近红外波段）与安装在航空器上的微波辐射仪配合使用将能得到监测海洋废物（包括溢油）所需要的分辨率。

1引言

Mellanby（1972）对“污染”定义为：“由于废物或某种物质的排放、散发或淤积直接或间接地引起环境中物理、热力、生物或电磁辐射性质的变化，以致不利于有益的利用，引起对大众健康、安全或福利，或者对于动物、鸟类和水生植物产生危险或潜在的危险。”在不久以前，上述各种性质的变化已经在波斯湾周围的许多国家（包括沙特阿拉伯）的海域观测到。近期的研究指出（Siddiqi和Farag1981）这种趋势在将来很可能继续下去。通常，波斯湾国家特别是沙特阿拉伯王国，其海岸线每公里平均投资介于7亿5千万到14亿里亚尔（沙特货币）。这表明他们是世界上经济发展最迅速的国家，当然这些具有漫长海岸线的国家将不得不关心海洋污染问题，为了提出预防措施，因而设计有效的探测系统以供迅速监测和评价海洋污染是极其重要的。

2海洋污染问题

沿海地区的水体吸收和分散污染物的能力有限，又一直被用作垃圾堆放场所，其净化污染物的能力会很快地消失。常常由于工业化，废水中含有变形毒物如农药、?金属和不能为水中天然生物系统分解或吸收的物质，这就进一步加重了污染问题。此外，水栖生物体的组织富集了一些污染物，假如这些生物体作为食物被吃掉的话，可能达到使人中毒的程度。这导致危害公众健康而进一步减少水域的有益用途。为此，监测和评价海洋污染的问题变得极为重要。不仅是因为娱乐活动和渔业生产而且是为了防止破坏海洋生态体系。一些作者（Hood1971 Goldberg 1976 1979和Dalmer和Gross 1979）已经发表了具有世界水平的综合考察和评价文献。他们提供了近海污染扩散到各大洋的广泛背景。近来，Siddiqui和Farag（1981）已经进行波斯湾污染的研究。这些作者断定：对海洋废物进行适当的环境管理，其成功的关键是对海洋污染物的释放、散布和演变的监视能力。

2.1海洋污染源

在沙特阿拉伯王国通常有三种主要的海洋污染源即1. 污水沉积物2. 工业废物3. 石油溢出。简单论述这些污染源物质对于确定必要的监测是有用的。

2.1.1污水沉积物

污水沉积物是由管道输送和驳船运载排入沿海水域的。污水处理过程中产生两大部分。一部分是水，通常占其总量的99%由管道排出。另一部分是残留的固体（污泥），通常用作填埋废渣、土壤团粒结构促进剂。或者它们被焚化掉和倾入海中。

2.1.2工业废物

流入海洋的工业废水成分容易随沿海地带工业的类型变化。通常数量不详的工业废物通过江河和海岸排水口流入海洋。Gold Berg（1979）曾经指出：工业废物由驳船载运到海中垃圾处理地点。其中以铁一酸为主的废物数量相当于倾入海中垃圾的50%以上。由于沙特阿拉伯没有终年存在的河流。江河排泄致使海洋污染的问题在沙特阿拉伯不存在。

2.1.3石油溢出

资料表明全世界范围的石油污染源。每年有5.8×10⁹升石油溢入海中。在运输过程中损失的石油仅仅14%是由于油船搁浅和碰撞灾难性原因引起的，较多的石油是在油船洗舱、装卸石油和排放船底污水等操作中溢入海中的。显然，波斯湾产油国家的沿海水域肯定受到这类问题的威胁。

近来，世界情报系统（1981）已进行关于“波斯湾油污染的研究”。这项“研究”指出从1980到1989年将有1500000公吨以上石油污染波斯湾水域。它也指出在1980年大约有144000吨石油污染波斯湾水域。通过研究一系列因素，这些判断已经得到证实。这些因素是自然渗漏、运载损失（包括意外事故排放和油港、沿海炼油厂输油操作排放）、大气层散落物、市政废物和非炼油厂工业废物、城市废水和河流排泄等。

1979年石油运输造成的油污染占全部油污染总量的58%以上。而近海石油勘探和开采占22%。根据这些估计，波斯湾油污染相当于世界油污染总量的3%。波斯湾国家出口的石油占世界出口量的60%。在1979年每天大约有100条船通过赫木兹海峡，根据“研究”知道本地区油井的产油率在世界上是最高的。

据称在1980年包括石油溢出和火灾等事故所损失的石油超过20，000加仑。“研究”指出在1979年全世界损失的石油较1978年增加56%。波斯湾地区1980年8月和10月曾发生两次严重溢油事故。

该“研究”指出，海湾地区各国科学家、领导人和应急反应组织都把这些溢油事故作为实例进行研究。同时他们也阐明必须掌握监测和追踪溢油的技术、赔偿受害者损失的方案、保证对意外事故迅速反应的方法以及评价和监测环境影响的科学计划。

1980年8月下旬，一片25平方公里面积大的油膜到达巴林岛的北侧和西侧海域，粘稠的黑色原油油膜沿着75公里长的海岸线拥向包括一些公用水域的滩涂，造成捕鱼设施、网具和渔船的毁坏。一直到10月，受污染影响的海面才清理干净。第二次严重事故是离沙特阿拉伯海岸大约100米远的Habash第六号油井发生井喷。从1980年10月2日到10日每天溢出了5000—10000桶重原油。这次溢油是越过边界的污染事件。沙特阿拉伯、巴林、卡塔尔、伊朗和阿拉伯联合酋长国等溢油清理人员都介入这次事件。为此海湾国家认识到他们之间需要一系列条约，使之有能力对这样严重的污染事故迅速作出反应。

该“研究”指出为使各国政府了解关于溢油事故的信息、掌握在溢油事故高发区域进行控制和精确定位的能力迫切需要有效的报告系统。

也许遥感是能够迅速监测和评价海洋油污染唯一的技术手段，油溢范围、油膜厚度、油的种类、分散动力学和分散剂效果等变量在油污染评价方面是极为重要的。

3海洋遥感的基础

遥感可以定义为一种不直接接触物体，就测出一个物体的物理和化学性质的技术。遥感成功的基础是掌握物体的电磁光谱反射特性以及选择合适的传感器 · 一些作者（Harriss等人1980 Hovis1980和White1981）已介绍了监测海洋污染的各种类型传感器的用途 · 供监测海洋污染的遥感技术需要三个基本功能 ① 为侦察和确定污染物的数量必须掌握污染物独特的光谱“标记”② 能消除电磁波信号自海面向飞机或卫星传播过程中的大气干扰 ③ 监测系统的发展方向是必须把传感器与遥感平台适当配合起来以满足时间与空间的取样需要。

水体遥感常用的三个电磁波波段是：可见光和近红外（0.4 μm-3 μm）热红外，（8 μm-14 μm）和微波（0.1 cm-100 cm）。

4海洋污染遥感

4.1污水沉积物

—些作者（Johnson等人（1977），Alfoldi和Munday（1978）和Fxton和Houghton（1981））已通过遥感进行了海洋污水沉积物的调查，其所使用的仪器包括摄影机、光学扫描器和激光传感器。人们大都将悬浮固体作为沉积物浓度的指示物。Johnson等人使用了航空器多光谱扫描器采集的海洋垃圾数据并排除了进入场景的背景资料。他们的标准光谱曲线表示近红外有峰值，红光波段最强。人们发现遥感测量的定量值与海上实际测值偏差20—30%，Alfoldi和Munday（1978）使用陆地卫星资料来估计范德湾（The Bay of fnndy）悬浮体获得很大成功。据称Exton和Hovghton（1981）已经在试验室使用激光感应拉曼后向散射系统遥测海洋沉积物数量。就悬浮体的浓度而言，只有当污染物质保持一定浓度时，对污染物移动的间接测量才是有效的。这些作者的研究成果可以概括如下：监测海洋污水沉积物处理情况的任务最好由机载多光谱系统承担。与沉积物本身相联系的悬浮体为侦察和监测沉积物的处理和消散提供最好的参量。此外，同一航空器上的微波辐射仪可以进行补充测量，测出废物羽状体与周围水域在盐度与温度上的差别。这些差别可为人提供扩散区内水体环流模式的信息。人造卫星遥测海洋污染的能力，随着将来空间多光谱扫描器分辨率和辐射仪灵敏度的改进而改进。

4.2工业废物

也许遥感器应用在探测非酸性工业废物方面最有潜力。光学上来看，铁 - 酸废物主要由氢氧化铁沉积物构成的。它是酸性物质受海水缓冲而形成的。一些工作者lewis（1977）和Johnson（1980）对铁 - 酸废物羽状体中的氢氧化铁沉积物进行遥感探测，所用资料是从航空器上收集的。而Bowkar和Witte（1977）Schmidt（1978）和Philpot和Klemas（1979a）利用人造卫星收集的数据（大部分来自陆地卫星多光谱扫描仪）进行调查。

4.3溢油和油膜

在海水表面，油可能以膜的形式存在。它也可能在水中以一种乳化沉积物的形式存在或者溶解于水中。当油以膜的形式存在于海水表面时，它们能够被遥测到。然而，目前还不能用遥感技术监测溶解或弥散于水中的油。

卫星上被动红外和可见光传感器已经用来监测海上溢油。被动图像系统既采用油的可见光光谱的辐射（反射）与周围水体的反差又采用油的热辐射与周围水体的反差。这些被动遥感技术主要缺点是受云层遮挡的限制。而另外还存在涉及到太阳的角度、遥感平台和运行轨道等等技术问题。被动红外和可见光这两种遥感技术仅仅能够测量油膜的范围而不能测量溢油的厚度和体积，概言之，可以说航空器上的光学多光谱扫描器、微波扫描器和激光荧光传感器等遥感系统结合起来，在定性和定量监测海洋溢油方面呈现出最大的潜力。卫星数据在大范围溢油及其相邻区域概况方面补充航空器采集的数据。

5结论

根据以上关于海洋污染遥感的现状的例证，可以得出以下结论。

（1）肯定地说人们将继续往海中处理废物。废物很可能在沙特阿拉伯沿海水域增加。大部分废物处理场所是位于沿岸水域，从而需要对环境保护和资源管理加强监督。

（2）流入沙特阿拉伯海域的油将继续是主要海洋污染源，还有污水沉积物和工业化学废物等别的污染物。海水里，一些包含各种成分的废物具有独特的光谱特征，因此运用遥感技术进行探测和监视是可行的。

（3）包括电磁波谱不同波段的各种传感器能够装在航空器、航天器上或者用在海洋废物处理、溢油的场所和用于环境基准监测。可见光波段的多光谱图像对探测和监视污染物是有效的。这些污染物具有与海洋正常成分不同的光散射和吸收性质。本文详细介绍了定量监测水中颗粒的遥感技术。水中颗粒与污水沉积物和铁 - 酸废物有关。遥感测出的海面温度和盐度概略图常有助于探测和监视海中垃圾堆的扩散。

（4）为了有效地探测和监视海洋废物和溢油的扩散过程，需要把各种遥感技术与现场的传感器和遥感平台结合起来，使用航空器可得到传感器最宽的视域和具有进行调查的能力，人造卫星基本效能是综观的天气观测、海洋环流信息和探测大规模的不同地区的意外事故以及不易置于常规航空器监视之下的情况。一个综合监测方案需要用船或浮标定点取样以得到一些关于污染物水下分布状态的数据。

[International Confererce on Coastal of Port Engineering in Developing Ctxitrlries,1983年3月]