高光谱遥感监测水华 水环境保护有新工具

　　近日，中国科学院南京地理与湖泊研究所研究团队研发了一款陆基高光谱遥感监测仪及原位高频在线监测系统，实现了藻类水华连续、精准、实时监测。研究成果发表于Journal of Hazardous Materials杂志。
 

　　水华是发生在淡水中，由水体中氮磷含量过高导致藻类、 细菌或浮游生物突然性过度增殖的一种自然现象，同时也是一种二次污染。水华会导致水质下降发臭，威胁饮用水源安全，破坏水体生态平衡，还会产生藻类毒素影响人体健康。在污水排放和气候变暖的影响下，各地湖泊、水库等水体水华频发。太湖蓝藻暴发前几年更是多次见诸报端，受到广泛关注。
 

　　蓝藻水华防控工作是水污染防控的重点内容。由于蓝藻水华生消过程快，出现和消失呈现较大的时空差异，因此精准实时监测是水华预测、预警和有效管控的关键。目前水华监测主要有现场观测、水下自动监测和卫星遥感反演三种方式。这三者各有缺陷，现场观测费时费力，且做不到连续监测；水下自动监测探头易受到水中物质侵蚀，且维护费用高昂；卫星遥感的时间分辨率低且受大气影响较大。为弥补现有方法的不足，研究团队基于水色遥感原理，研发了一款陆基高光谱遥感监测仪及原位高频在线监测系统。
 

　　该系统主要包括高光谱测量仪器、数据处理平台和远程访问控制、显示和存储平台等三部分。其运行原理为：高光谱测量仪测定的水体光谱反射率信号，通过嵌入AI芯片处理器(数据处理平台)的反演算法，转化为叶绿素a信息。光谱反射率和叶绿素a数据通过无线传输设备进行远程访问控制、显示和存储。
 

　　与现有的几种监测方法相比，该系统能够低成本、环保的方式实时、连续地提供藻类水华的高频数据；水体信号不受大气影响，不需要校正；适用于中小型河流、湖泊的藻类水华动态监测；嵌入的AI芯片支持算法快速替换和升级以及远程控制和数据访问。
 

　　在实地监测中，太湖2021年8月发生的两次藻类水华形成过程都被系统清晰捕捉。目前该系统已广泛应用于广东、四川、江苏、浙江、北京等地的重要水体水质监测中。据了解，该系统不仅能监测水华的形成过程，还可以同时获取水体透明度、悬浮物、总氮、总磷、高锰酸盐指数、营养状态指数、藻密度等多个水生态环境参数，可以为研究水华的发生与控制提供详细数据。
 

　　(资料来源： 南京地理与湖泊研究所)
 

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