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高光譜遙感監(jiān)測水華 水環(huán)境保護有新工具
2022年07月25日 09:22:09
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點擊量：4129
近日,，中國科學院南京地理與湖泊研究所研究團隊研發(fā)了一款陸基高光譜遙感監(jiān)測儀及原位高頻在線監(jiān)測系統(tǒng),，實現(xiàn)了藻類水華連續(xù)、精準,、實時監(jiān)測,。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】近日,，中國科學院南京地理與湖泊研究所研究團隊研發(fā)了一款陸基高光譜遙感監(jiān)測儀及原位高頻在線監(jiān)測系統(tǒng),，實現(xiàn)了藻類水華連續(xù),、精準、實時監(jiān)測,。研究成果發(fā)表于Journal of Hazardous Materials雜志,。
水華是發(fā)生在淡水中，由水體中氮磷含量過高導致藻類,、 細菌或浮游生物突然性過度增殖的一種自然現(xiàn)象,，同時也是一種二次污染。水華會導致水質(zhì)下降發(fā)臭,，威脅飲用水源安全,，破壞水體生態(tài)平衡，還會產(chǎn)生藻類毒素影響人體健康,。在污水排放和氣候變暖的影響下,，各地湖泊、水庫等水體水華頻發(fā),。太湖藍藻暴發(fā)前幾年更是多次見諸報端,，受到廣泛關(guān)注。
藍藻水華防控工作是水污染防控的重點內(nèi)容,。由于藍藻水華生消過程快,，出現(xiàn)和消失呈現(xiàn)較大的時空差異，因此精準實時監(jiān)測是水華預(yù)測,、預(yù)警和有效管控的關(guān)鍵,。目前水華監(jiān)測主要有現(xiàn)場觀測、水下自動監(jiān)測和衛(wèi)星遙感反演三種方式,。這三者各有缺陷,，現(xiàn)場觀測費時費力，且做不到連續(xù)監(jiān)測,；水下自動監(jiān)測探頭易受到水中物質(zhì)侵蝕,，且維護費用高昂；衛(wèi)星遙感的時間分辨率低且受大氣影響較大,。為彌補現(xiàn)有方法的不足,，研究團隊基于水色遙感原理，研發(fā)了一款陸基高光譜遙感監(jiān)測儀及原位高頻在線監(jiān)測系統(tǒng),。
該系統(tǒng)主要包括高光譜測量儀器,、數(shù)據(jù)處理平臺和遠程訪問控制、顯示和存儲平臺等三部分,。其運行原理為：高光譜測量儀測定的水體光譜反射率信號,，通過嵌入AI芯片處理器(數(shù)據(jù)處理平臺)的反演算法,，轉(zhuǎn)化為葉綠素a信息。光譜反射率和葉綠素a數(shù)據(jù)通過無線傳輸設(shè)備進行遠程訪問控制,、顯示和存儲,。
與現(xiàn)有的幾種監(jiān)測方法相比，該系統(tǒng)能夠低成本,、環(huán)保的方式實時,、連續(xù)地提供藻類水華的高頻數(shù)據(jù)；水體信號不受大氣影響,，不需要校正,；適用于中小型河流、湖泊的藻類水華動態(tài)監(jiān)測,；嵌入的AI芯片支持算法快速替換和升級以及遠程控制和數(shù)據(jù)訪問,。
在實地監(jiān)測中，太湖2021年8月發(fā)生的兩次藻類水華形成過程都被系統(tǒng)清晰捕捉,。目前該系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于廣東,、四川、江蘇,、浙江,、北京等地的重要水體水質(zhì)監(jiān)測中。據(jù)了解,，該系統(tǒng)不僅能監(jiān)測水華的形成過程,，還可以同時獲取水體透明度、懸浮物,、總氮,、總磷、高錳酸鹽指數(shù),、營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù),、藻密度等多個水生態(tài)環(huán)境參數(shù)，可以為研究水華的發(fā)生與控制提供詳細數(shù)據(jù),。
(資料來源： 南京地理與湖泊研究所)
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