浅谈水质遥感监测.doc

宁波大学硕士研究生 2008 / 2009 学年第 1 学期期末考试卷 考试科目： 实验生态学 课程编号： 07G13104A 姓名： 苏小玲 学号： 0911071159 阅卷教师： 陆开宏 成绩： 85 浅谈水质遥感监测 苏小玲 （宁波大学 海洋生物工程重点实验室，浙江 宁波 315211） 摘要：不同水质具有不同的光谱特征,可以利用遥感技术对水质进行监测。水质监测结果是水质评价与水污染防治的主要依据,随着水体污染问题的日渐严重,水质监测成为社会经济可持续发展必须解决的重大问题，准确、快捷的水质监测显得很重要。水质遥感监测具有监测范围广、 速度快、 成本低和便于进行长期动态监测的特殊优势,在水体水质监测中具有巨大的应用潜力。本文就水质遥感监测技术的原理、方法、优点和应用等进行了初步介绍，同时，综述了其应用及国内外的应用研究状况，以期对此技术有一基本的了解。 关键字：生物监测；遥感监测；水污染 生物监测 生物监测指利用群落、种群或生物个体对环境污染产生的反应，通过生物学的方法，从生物学角度对环境污染状况进行监测和评价的一种技术[1]。生物监测的目的是希望在有害物质还未达到受纳系统之前，在工厂或现场就以最快的速度把它检测出来，以免破坏受纳系统的生态平衡，或是能侦察出潜在的毒性，以免酿成更大的公害[2]。 生物监测的特点 生物监测与理化监测相比较，有许多自身的特点，主要包括：(1) 反映长期的污染效果。理化监测只能代表取样期间的污染情况，而生活于一定区域内的生物，却可以将长期的污染状况反映出来[3]。(2) 效果更加敏感可靠。某些监测生物对一些污染物非常敏感，它们能够对这些连精密仪器都无法检测的微量污染物产生反应，并表现出相应的受损伤的效应[4]。(3) 易于富集污染物。生物处于生态系统中，通过食物链可以把环境中的微量有毒物质予以富集，当到达该食物链末梢时，可将污染物浓度提高达数万倍。(4) 监测功能更加多样化。与理化监测相比，生物监测更具多功能性，因为一种生物可以对多种污染物产生反应而表现出不同症状[5]。(5) 便于综合评价。理化监测只能检测特定条件下水环境中污染的类别和含量等，而生物监测可以生物监测的方法反映出多种污染物在自然条件下对生物的综合影响, 从而可以更加客观、全面地评价水环境。 生物监测的方法 利用水生生物来监测研究水体污染状况的方法较多，归结起来有两类，即主动方式和被动方式。主动监测中包括人造或被修改种群的反应、物种行为方式、器官特殊功能及细胞和亚细胞水平上的事件都在毒性物质胁迫下进行。被动法监测中，生态系统的退化、敏感物种的消失和生物密度的降低都可看作在种群水平上环境污染表现的反面作用，并且在个体水平及组织、器官水平上所集聚的环境污染物也能被检测到[6]。具体的方法有如生物群落法、生物指数法、生产力测定法、残留测定法、急性毒性试验、细菌学检验以及较新的在线生物监测法等[7]。这些不同的生物监测方法各有特点，可以在不同情况下，依据不同的监测要求而选择或者结合使用。随着研究的深入和技术的改进，新的监测方法正在不断地出现，而根据已有的方法也可以延伸出许许多多更高效的方法。 水质遥感监测 水质遥感监测是通过研究水体反射光谱特征与水质指标浓度之间的关系,建立水质指标反演算法[8],它具有快速、大范围、低成本和周期性的特点,可以有效地监测水体表面水质参数在空间和时间上的变化状况,还能发现一些常规方法难以揭示的污染源和污染物迁移特征,具有不可替代的优越性[9]。 水质遥感监测的基本原理 对水体来说 ,水的光谱特征主要是由水本身的物质组成决定 ,同时又受到各种水状态的影响[10]。水体的反射主要在蓝绿光波段 ,其它波段吸收都很强 ,特别到了近红外波段 ,吸收就更强。水体可见光反射包含三部分:水表面反射、 水体底部物质反射和水中悬浮物质(浮游生物或叶绿素、 泥沙及其它物质)的反射。当水中含有其它物质时 ,反射光谱曲线 会发生变化。水中含泥沙时 ,由于泥沙的散射 ,可见光波段反射率会增加 ,峰值出现在黄红区[11]。水中含叶绿素时 ,近红外波段明显抬升。水中的分子对光的散射使光改变方向 ,其中的后向散射光与水底的反射光一起返回水面 ,通过水 — 气界面回到大气中 ,这是可以遥测的部分。这一部分光既反映了水体内部的吸收特征 ,也与不同物质的散射相关 ,可以反映水体的组分特征。 影响水质的主要因子有水中悬浮物(浑浊度) 、藻类(如叶绿素、类胡萝卜素) 、化学物质(如营养物质、杀虫剂、金属) 、溶解有机物(DOM) 、热释放物、病原体和油类物质等[12 ]。应用遥感科技来监测水质 ,就是依靠监测光谱信号的改变 ,再通过经验或分析模型把这些光谱