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高光譜遙感監測水華 水環境保護有新工具
2022年07月25日 09:22:09
來源：化工儀器網 作者：宋池 點擊量：4149
近日，中國科學院南京地理與湖泊研究所研究團隊研發了一款陸基高光譜遙感監測儀及原位高頻在線監測系統，實現了藻類水華連續、精準、實時監測。
【化工儀器網 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了一款陸基高光譜遙感監測儀及原位高頻在線監測系統，實現了藻類水華連續、精準、實時監測。研究成果發表于Journal of Hazardous Materials雜志。
水華是發生在淡水中，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象，同時也是一種二次污染。水華會導致水質下降發臭，威脅飲用水源安全，破壞水體生態平衡，還會產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。太湖藍藻暴發前幾年更是多次見諸報端，受到廣泛關注。
藍藻水華防控工作是水污染防控的重點內容。由于藍藻水華生消過程快，出現和消失呈現較大的時空差異，因此精準實時監測是水華預測、預警和有效管控的關鍵。目前水華監測主要有現場觀測、水下自動監測和衛星遙感反演三種方式。這三者各有缺陷，現場觀測費時費力，且做不到連續監測；水下自動監測探頭易受到水中物質侵蝕，且維護費用高昂；衛星遙感的時間分辨率低且受大氣影響較大。為彌補現有方法的不足，研究團隊基于水色遙感原理，研發了一款陸基高光譜遙感監測儀及原位高頻在線監測系統。
該系統主要包括高光譜測量儀器、數據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(數據處理平臺)的反演算法，轉化為葉綠素a信息。光譜反射率和葉綠素a數據通過無線傳輸設備進行遠程訪問控制、顯示和存儲。
與現有的幾種監測方法相比，該系統能夠低成本、環保的方式實時、連續地提供藻類水華的高頻數據；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監測；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據訪問。
在實地監測中，太湖2021年8月發生的兩次藻類水華形成過程都被系統清晰捕捉。目前該系統已廣泛應用于廣東、四川、江蘇、浙江、北京等地的重要水體水質監測中。據了解，該系統不僅能監測水華的形成過程，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、營養狀態指數、藻密度等多個水生態環境參數，可以為研究水華的發生與控制提供詳細數據。
(資料來源： 南京地理與湖泊研究所)
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