對於關注水環境的人們來說,對 2007 年江蘇太湖爆發的嚴重水危機事件想必還記憶猶新,那次的藍藻水華造成無錫全城自來水汙染,生活用水和飲用水嚴重短缺,超市、商店內的桶裝水被搶購一空。十多年過去了,多年的治理讓太湖水質呈現持續向好的態勢,但受奪湖造陸、工業入侵、人為阻水、酷捕濫撈和農村汙染等因素影響,我國多地湖泊富營養化等問題仍痼疾難除,面臨著嚴峻局面。
從藍藻爆發看水體富營養化湖泊富營養化,是一種氮、磷等營養物質含量過多所引起的水質汙染現象。富營養化的發展過程會伴隨藻類及其他浮遊生物異常快速繁殖,這就是人們通常見到的水華現象。富營養化會影響水體的水質,造成水的透明度降低,使得陽光難以穿透水層,從而影響水中植物的光合作用,可能造成溶解氧的過飽和狀態。同時,因為水體富營養化,水體表面生長著以藍藻、綠藻為主的大量水藻,形成一層 「綠色浮渣」,致使底層堆積的有機物質在厭氧條件分解產生有害氣體和一些浮遊生物產生的生物毒素。
實時動態的監測湖泊富營養化水平,不但可以及時了解湖泊等水體汙染狀況,更能為預防和控制湖泊營養化的發生和發展提供必要的依據。傳統上對於水體富營養化狀態的監測一般是利用定點水質監測站以及實地測量配合採集水樣帶回實驗室分析等方法來進行,這種監測 方式能夠較為準確地測定當時所測位置的水質情況,但是無法同步獲取整個水域的宏觀狀況,並且需要耗費大量的人力物力。
衛星遙感技術在水環境中的應用
衛星遙感技術作為一種大範圍、高效的對地觀測手段,能夠對研究區域的水環境狀況進行大範圍的常態化監測,在水環境質量監測中體現了強大的優勢。通過衛星遙感技術,大地量子分析特定波段內水體的輻射值並獲得其光譜特性,進而建立相應的水質參數反演算法來監測各項水質參數。以下是大地量子對重慶長壽湖的水質的監測結果,該結果呈現出該水域在 2020 年的葉綠素 a 濃度、懸浮物濃度和水體透明度等水質參數。
2020 年 5 月 17 日重慶長壽湖葉綠素 a 濃度監測
2020 年 5 月 2 日重慶長壽湖懸浮物濃度監測
2020 年 5 月 2 日 重慶長壽湖水體透明度監測
大地量子水環境監測業務立足於常態化監測服務,為各級環保、水利主管部門提供大範圍高頻次水質監測底圖,輔助上述部門充分了解轄區內水域水質基本面,及時確定水體富營養化嚴重程度並劃定範圍。配合自動化監測站等其他監測手段,形成由點到面的全局化水質監測體系。
小結
水體富營養化是一種複雜的生態學現象,想改善整體的水質環境,不是一朝一夕的事。因此,應建立可靠、靈敏和快速早期預警系統,實現科學預測、預報、預警,為流域水資源的節約保護、優化配置、高效利用和水生態保護決策提供智能化信息支持。