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关键词：
MTBE,生物降解,睾酮丛毛单胞菌(Comamonas testosterone),降解动力学
发表时间：
2012-08-08 11:00:08
基于生物光学模型的二类水体光学活性物质估算_以晋江下游河段为例
王雪诗 | -> | 611| 2| 0.321609MB |光学活性物质,吸收系数,后向散射系数,水面下反射率
摘要: 水体中各组分对光谱的吸收和散射构成了水体的固有光学特性, 是生物光学模型的重要参数, 是建立水质遥感半分析模型的基础. 目前该方法多应用于湖泊水质监测, 很少用于河流. 因此, 本研究以福建晋江下游河段为例, 探讨水面下反射率R( 0- ) 与光学活性物质之间的关系, 并建立了光学活性物质的估算模型. 结果表明, 利用R ( 0- ) 753 与总悬浮物浓度、R( 0- ) 702PR( 0- ) 680 与浮游植物色素浓度、R( 0- ) 670PR( 0- ) 423 与CDOM 吸收系数分别建立的估算模型能取得理想的效果, 其决定系数分别是01 953、01820 5和01621 3, 对应的相对误差分别是611%、211 87%和22118%. 三者中以悬浮物浓度的反演精度最高, 然后依次为浮游植物色素浓度和CDOM. 主要原因在于浮游植物色素的浓度相对较低, 光谱信号较弱; CDOM 的特征光谱波段很窄,而且该波段内的R( 0- ) 受到其它2 种物质存在的影响.
当前, 我国流域水资源问题日益严峻, 水资源总量匮乏和水质性缺水等问题普遍存在, 水资源的短缺成为制约城市发展的一个因素. 利用先进的科学手段获得水资源的信息, 特别是水质分布特征,对于水资源管理的意义重大. 长期以来, 水质监测采用水质采样分析的方法, 是一种典型的/ 以点代面0 的监测方法, 它用有限的监测点进行水质分析, 得到的结果无法代表整个水体的水质分布特征, 因此必须采用能全面、宏观地反映水质特征的监测方法.
遥感对地观测技术具有宏观、实时性强等特点,应用到水体的光学活性物质中具有不可替代的优
势. 水体中含有4 种光学活性物质, 即纯水、非色素颗粒物( 或称为非藻类颗粒物) 、浮游植物色素和有色可溶性有机物等( coloured dissolved organic matter,CDOM) [1] . 不同的水体由于光学活性物质的组成种类和浓度的差异, 使水体表现出不同的水色, 而具有不同的光谱反射特征. 利用这个原理, 水质遥感得到了日益广泛的应用. 国内水质遥感研究经历了定性-半定量-定量的过程, 虽然已经发展到定量化的阶段, 但是所建立的水质遥感模型目前仍然是以半经验模型为主, 它通过同步的水质监测数据和卫星影像数据或者现场光谱数据建立基于统计关系的模型[ 2~ 4] . 而从遥感的机制着手, 对水中光学活性物质如何影响水下光场分布, 如何影响水体遥感反射率的整个过程还未进行深入透彻的探究, 其模型在时空上的应用范围仍受到较大的限制. 因此近年来水质遥感关注的焦点转向基于水体生物光学特性的生物光学模型上, 它既能摆脱同步数据建模的客观限制, 又可以提高模型的精度, 使模型具有坚实可靠的物理基础和更强的适用性[ 5] . 但国内外在这方面的研究主要集中于湖泊和海洋, 而针对河流的研究十分少见. 因此, 本实验重点对河流水中的光学活性物质的光学特性进行分析, 旨在揭示河流水体的生物光学模型特点, 为生物光学模型在河流水体的应用提供有参考价值的案例研究. 本研究通过对福建晋江下游河段水体的吸收系数、散射系数等固有光学特性和光学活性物质浓度的测定, 建立了该河段总悬浮物、浮游植物色素和CDOM 的生物光学模型, 以期为晋江流域水资源保护提供科学依据.
遥感对地观测技术具有宏观、实时性强等特点,应用到水体的光学活性物质中具有不可替代的优
势. 水体中含有4 种光学活性物质, 即纯水、非色素颗粒物( 或称为非藻类颗粒物) 、浮游植物色素和有色可溶性有机物等( coloured dissolved organic matter,CDOM) [1] . 不同的水体由于光学活性物质的组成种类和浓度的差异, 使水体表现出不同的水色, 而具有不同的光谱反射特征. 利用这个原理, 水质遥感得到了日益广泛的应用. 国内水质遥感研究经历了定性-半定量-定量的过程, 虽然已经发展到定量化的阶段, 但是所建立的水质遥感模型目前仍然是以半经验模型为主, 它通过同步的水质监测数据和卫星影像数据或者现场光谱数据建立基于统计关系的模型[ 2~ 4] . 而从遥感的机制着手, 对水中光学活性物质如何影响水下光场分布, 如何影响水体遥感反射率的整个过程还未进行深入透彻的探究, 其模型在时空上的应用范围仍受到较大的限制. 因此近年来水质遥感关注的焦点转向基于水体生物光学特性的生物光学模型上, 它既能摆脱同步数据建模的客观限制, 又可以提高模型的精度, 使模型具有坚实可靠的物理基础和更强的适用性[ 5] . 但国内外在这方面的研究主要集中于湖泊和海洋, 而针对河流的研究十分少见. 因此, 本实验重点对河流水中的光学活性物质的光学特性进行分析, 旨在揭示河流水体的生物光学模型特点, 为生物光学模型在河流水体的应用提供有参考价值的案例研究. 本研究通过对福建晋江下游河段水体的吸收系数、散射系数等固有光学特性和光学活性物质浓度的测定, 建立了该河段总悬浮物、浮游植物色素和CDOM 的生物光学模型, 以期为晋江流域水资源保护提供科学依据.
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