结合高光谱数据反演吉林石头口门水库悬浮物含量和透明度

水中悬浮物含量是评价水环境质量的一个重要参数,它可影响水体透明度、混浊度、水色等光学性质,决定太阳光照在水下的分布和浮游植物对光照的利用,并最终影响水体的初级生产力.本文利用长春市石头口门水库的高光谱实测数据和水质采样分析数据,尝试通过一阶微分法建立悬浮物估测模型,再用估测结果反演透明度信息.结果表明:用590nm处的一阶微分光谱值建立的悬浮物估测模型的决定系数R2和均方根误差(RMSE)分别为0.76、9.09 mg/L,验证模型的R2和RMSE分别为0.79、7.15 mg/L;石头口门水库上游严重的水土流失导致透明度受悬浮物含量影响较大,两者存在明显的指数关系,相关系数r为-0.80,用悬浮物含量建立的透明度估测模型的R2和RMSE分别为0.79和0.12 m,验证模型的R2和RMSE分别为0.82、0.11 m.显著水平均为p＜0.01.研究结果表明,该方法用于石头口门水库悬浮物含量和透明度的定量遥感结果较理想.     

兴凯湖春季水体悬浮颗粒物和CDOM吸收特性

为了分析兴凯湖水体光学活性物质的吸收特性、来源和空间分布以及对400~700 nm范围内总吸收的贡献,于2013年5月对该水体进行野外实验,对水体中浮游藻类、非藻类颗粒物和有色可溶性有机物的吸收特性和水质参数进行测定.结果表明:总悬浮颗粒物的吸收光谱与非藻类颗粒物相似,色素颗粒物含量较少且单一,非藻类颗粒物在总悬浮颗粒物吸收中占主导地位,其贡献率始终在50%以上.CDOM吸收曲线的拟合函数斜率值Sg均高于其它水体.440 nm处总悬浮颗粒物和非藻类颗粒物的吸收系数ap(440)、ad(440)与总悬浮颗粒物、无机悬浮颗粒物和有机悬浮颗粒物浓度相关性均较好,与叶绿素a(Chl.a)浓度的相关性较差.兴凯湖与其它Ⅱ类水体的差异性表现在440 nm处CDOM吸收系数ag(440)与Chl.a浓度、溶解性有机碳(DOC)浓度均无显著相关性,说明DOC以无色部分为主.总体上,大兴凯湖各吸收系数和水质参数均值均低于小兴凯湖,后者水质受农耕区退水及周围渔业、旅游业的影响较大.     

官厅水库秋季悬浮颗粒物和CDOM吸收特性

利用2012年9月5日在官厅水库采集的水体吸收系数数据,对总悬浮颗粒物、浮游植物色素颗粒物、非色素颗粒物和有色可溶性有机物的吸收特性进行研究.结果表明:秋季官厅水库的颗粒物吸收以浮游植物色素吸收为主,总颗粒物吸收光谱与浮游藻类吸收光谱相似;非色素颗粒物和有色可溶性有机物的吸收系数随波长的增大接近指数规律衰减;a_d(440)、a_d(675)与C_Chl.a呈显著相关,表明官厅水库秋季的非色素颗粒物主要来源于浮游藻类降解产物,陆源性输入较少;a ph(440)、a ph(675)与C_Chl.a存在显著线性关系,但其比吸收系数较为恒定,与C_Chl.a基本无关;不同采样点的不同组分吸收系数对总吸收系数的贡献不同,大致有4种表现类型.在富营养程度较高的妫库区,浮游植物色素是水体光谱吸收的主导因子;在富营养程度较低的中库区,颗粒物与有色可溶性有机物共同主导水体光谱吸收.     

太湖流域昆承湖春季颗粒物和有色可溶性有机物吸收特性

利用2010年4月23日在昆承湖采集的水体吸收系数数据,对总悬浮物颗粒物、浮游植物色素颗粒物、非色素颗粒物和有色可溶性有机物的吸收特征进行研究.结果表明,春季昆承湖水体除675 nm附近具有叶绿素吸收峰的红光波段外,非色素颗粒物吸收系数大于浮游植物色素颗粒物吸收系数,总颗粒物吸收系数光谱分布与非色素颗粒物的吸收光谱类似...     

夏季新安江水库(千岛湖)颗粒物吸收光谱特征分析

通过对2013年夏季新安江水库(千岛湖)53个站点悬浮颗粒物的吸收光谱进行研究,系统分析了总颗粒物吸收系数ap(λ)、非藻类颗粒物吸收系数ad(λ)和浮游藻类光谱吸收系数aph(λ)的变化规律以及影响因素.结果表明:总颗粒物吸收除西北河流区上游段外,其他各站点均呈现出明显的浮游藻类吸收特性,反映新安江水库总颗粒物中浮游藻类贡献较高.全库ap(440)在0.068 ～0.629 m-1之间变化,西北河流区总颗粒物吸收系数显著大于其他水域,而湖泊区与西南河流区则显著小于其他水域.非藻类颗粒物吸收光谱随着波长增加大致呈现出指数函数衰减的规律,其光谱斜率Sd均值为8.52±1.62μm-1,存在显著的空间差异,但整体偏低,与新安江水库无机颗粒物含量低有关.ad (440)与浮游藻类色素浓度存在显著的线性相关,表明夏季新安江水库非藻类颗粒物可能主要来源于浮游藻类降解.浮游藻类的光谱吸收在440和675 nm附近有明显的吸收峰.aph(440)和aph(675)存在显著的空间差异,其与浮游藻类色素浓度存在极显著的正线性关系,而与总悬浮颗粒物浓度相关性较弱.     

云南高原湖泊有色可溶性有机物和颗粒物光谱吸收特性

云南高原湖泊是我国湖泊分布最密集的五大湖群之一,不但湖泊数量众多而且类型多样.由于湖泊所处位置海拔较高,容易受只益增强UV-B辐射影响.通过对云南高原34个湖泊有色可溶性有机物和颗粒物吸收测定,分析其光谱吸收特性及对总吸收的贡献,有利于深刻理解紫外辐射在高原湖泊内衰减.不同湖泊间CDOM吸收差异明显,其大小与水体营养盐状况相关,CDOM吸收系数与水体总氮存在显著正相关.增加背景项的指数函数模型能最好模拟CDOM光谱吸收.除在浮游植物浓度非常高的杞麓湖、听湖、星云湖,颗粒物吸收系数在675nm附近存在一个吸收蜂外,其它湖泊总颗粒物光谱吸收大致随波长的增加吸收系数逐渐降低,呈现非色素颗粒物光谱吸收特征,整体上颗粒物吸收以非色素颗粒物为主.CDOM对总吸收的贡献主要集中在600nm以下波长,尤其是400nm以下的紫外波段,其在紫外波段(350-400nm)的贡献明显要大于光合有效辐射波段(400-700nm)(ANOVA,P<0.001).特别对于透明度SD≥1.0的清澈型湖泊,CDOM吸收对紫外辐射衰减的贡献更大,其吸收很大程度上决定了紫外辐射的影响深度.     

基于CDOM吸收特性的东北地区水库DOC浓度遥感估算

有色溶解性有机物(CDOM)广泛存在于水体中,占溶解有机碳(DOC)10%～90%,其浓度影响水环境碳循环过程、污染物质迁移以及水生生物群落的结构和功能。为分析东北地区水库DOC碳循环情况,本文于2015—2020年对第二松花江流域典型水库白山水库和丰满水库进行5次现场观测和室内实验,在分析CDOM吸收特性的基础上,基于Landsat系列卫星利用波段比值法建立CDOM浓度反演模型(R²=0.82),根据实测值CDOM与DOC的强相关性(R²=0.78),进而估算水库DOC浓度。结果表明：(1)利用野外实测数据和Landsat系列卫星能够对东北内陆水库CDOM浓度进行良好反演,(2)2000—2020年白山水库和丰满水库年际CDOM和DOC浓度变化不大,在2010年之后表现出轻微上升趋势,CDOM浓度从支流和干流的汇入到主库区呈现逐渐减少趋势,(3)白山水库和丰满水库M值(CDOM在250和365 nm处吸收系数比值)和S_275～295(CDOM在275～295 nm波段处的吸收光谱的斜率)较小、SUVA_254<...     

太湖水体吸收分解(Ⅰ):悬浮颗粒与浮游植物色素的分离

以2008年10月太湖实测数据为基础,用改进的指数函数和线性法拟合非色素颗粒物吸收和浮游植物色素吸收,根据二者的加和关系,建立总悬浮颗粒物吸收分解模型,依据参量的不同,分别构建了两个分解模型(Mod-4和Mod-5),两者都可以较好的分解出太湖水体浮游植物色素吸收和非色素颗粒物吸收,但Mod-5的拟合精度稍高于Mod-4.研究结果对于进一步探索和建立太湖区域生物光学模型,精确反演水质参数具有一定意义.     

青藏高原典型湖库光学吸收特性与光合有效辐射衰减系数初步研究

青藏高原地区分布的湖泊数量众多、面积较大、分布范围广泛.受制于恶劣的自然条件,对该地区湖泊的光学吸收特性以及光合有效辐射衰减系数(Kd(PAR))的研究鲜有成果.本文依据2014和2015年间采集的13个典型高海拔、湖泊面积较大的湖库的现场实测数据和实验室测定数据,分析了采样湖库各个采样点的Kd(PAR)特征以及有色可溶性有机物(CDOM)、藻类颗粒物吸收及非色素颗粒物吸收特性,计算并分析了Kd(PAR)与透明度以及光学活性物质的关系.研究结果表明:青藏高原地区各湖库平均各项颗粒物吸收系数均较低,总颗粒物吸收系数在400~700 nm波段内不超过0.14 m~(-1)、CDOM吸收系数在355 nm波长处最高,为1.23 m~(-1)、最低接近于0、藻类颗粒物吸收特性不明显;实验数据完整的巴木错、格仁错和班公错的主导吸收组分各异,其中巴木错为CDOM吸收主导,格仁错与班公错为非色素颗粒物吸收主导;青藏高原采样湖泊总体Kd(PAR)平均值较小,仅为0.26 m~(-1),样点最大值出现在可鲁克湖(1.17 m~(-1)),最小值出现在普莫雍错(0.10 m~(-1));在采样湖泊中Kd(PAR)与透明度呈显著相关;Kd(PAR)与CDOM的相关性最强,叶绿素a浓度次之,与总悬浮颗粒物浓度的相关性最不显著.     

长江中下游浅水湖泊悬浮颗粒物吸收系数测定方法探讨

对两种水体悬浮颗粒物吸收系数测定方法及相关计算进行对比研究.通过长江中下游湖泊典型藻类的实验室培养,利用T方法和T-R方法分别对藻类颗粒物、藻类泥沙混合悬浊液进行吸收系数测定.通过颗粒物光谱吸收系数与叶绿素a之间的相关性关系,对比了两种方法的测量稳定性.通过对不同比例的藻类和无机悬浮颗粒物(ISS)的混合悬浊液进行分析,获得了不同浊度水体悬浮物吸收光谱的变化情况.结果表明,在纯藻或者泥沙含量较少的水体进行颗粒物吸收系数光谱测定时,T方法和T-R方法均可以采用,并且均具有较高的测定精度.然而,在泥沙含量相对较高的浑浊水体,应尽量选取T-R方法进行颗粒物吸收光谱的测定,以提高测定精度.长江中下游浅水湖泊由于底泥易受风浪影响发生再悬浮,因此在颗粒物吸收系数光谱测定中,当水体中ISS含量超过30 mg/L时,应选择T-R方法.     

基于功能群对比分析黔中普定水库和桂家湖水库浮游植物群落结构特征

为了解黔中地区浮游植物群落结构特征,同时为了研究功能群对水环境的指示,选取黔中2座典型水库——普定水库和桂家湖水库,分别于2015年的枯水期(1月)和丰水期(8月)进行浮游植物采样分析.结果表明:(1)2座水库营养盐无显著性差异,水动力学参数(水温、混合层深度、透明度、真光层深度、水柱相对稳定性、光的可获得性)存在显著性差异.(2)普定水库共归类出18个功能类群,桂家湖水库共归类出15个功能类群.普定水库优势功能群水期分布特征:枯水期LO→丰水期B+P;桂家湖水库优势功能群水期分布特征:枯水期B+J+Y→丰水期B+J.垂直层面上,普定水库枯水期以甲藻组成的优势功能群LO在三岔街采样点表层藻类生物量达到峰值(18529μg/L),远高于中层和底层水体以及其他采样点,与该点水文特性以及组成LO的甲藻特征有关.丰水期以硅藻组成的功能群P在小河采样点的中层藻类生物量最大(2741μg/L),远高于该点的表层水体及其他采样点,与P类群耐受低光有关.而桂家湖水库由于面积小、水位浅且少有人为干扰,故样点间环境因子差异小,整个水体优势功能群分布高度一致.(3)经RDA分析,水动力学参数、营养盐、p H和电导率是影响普定水库浮游植物群落分布的主要环境因子;桂家湖水库仅水动力学参数(水温和水柱相对稳定性)是主要因子.(4)从浮游植物功能群适宜生境来看,普定水库为富营养水体,桂家湖水库为中到富营养水体.由分析得出隶属于不同水域的2座水库浮游植物群落结构及水环境均存在显著性差异.     

三峡水库童庄河浮游植物及其与水质的关系

通过对三峡水库支流童庄河库区的浮游植物进行调查,共检出浮游植物132种,其中蓝藻门23种,隐藻门2种,甲藻门3种,硅藻门55种,裸藻门3种,绿藻门46种.其中硅藻门的种类居首位,甲藻和隐藻则在数量上占优势.主要优势种为飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella)和隐藻一种(Cryptomonas sp.).浮游植物的种类和数量随季节和水域不同而呈现差异.应用水质理化指标、污染指示种和污染指示群落评价童庄河水质,显示其水质为Ⅴ类,为β-中污型水体.     

三峡库区浮游植物群落结构特征及水生态评价

2020年是长江禁渔开局之年,三峡库区作为长江的重要生态屏障,其水生态环境健康对长江大保护的实施具有重要意义。本文于2020年8月、11月及2021年1月、4月在三峡库区干支流共设置19个断面探究浮游植物群落结构特征,并利用生物量、多样性指数、综合营养状态指数和浮游植物Q指数等多种评价方法评价三峡库区水生态健康并分析其影响因素。结果表明:(1)三峡库区共鉴定出浮游植物8门105属266种,年平均丰度为6.4×10⁴ cells/L,年平均生物量为0.038 mg/L。不同季节优势种组成不同,变异直链藻(Melosira varians Agardh)、骨条藻(Sheletonema spp.)、脆杆藻(Fragilaria spp.)为全年优势种。(2)三峡库区共划分24个功能群,B、D、MP、S1、P、Y为优势功能群。RDA分析表明,电导率、总氮、化学需氧量、总磷、pH、总溶解性固体与三峡库区四季功能群呈现显著关系。(3)相较于丰度、生物量和多样性水质评价结果,浮游植物Q指数更适用于三峡库区水生态评价,显示三峡库区干流水生态环境总体较好,但春、夏两季支流浮游植物...     

暴雨事件对千岛湖CDOM及颗粒物吸收光谱特征的影响

为了研究暴雨事件对千岛湖有色可溶性有机物(CDOM)和颗粒物吸收光谱的影响,利用2016年暴雨前(3月1-6日)和暴雨后(4月6-11日)采集的水样,对暴雨前、后千岛湖水体CDOM、浮游藻类和非藻类颗粒物的吸收光谱特征进行分析,探讨暴雨事件对其造成的影响.结果表明:千岛湖作为典型的深水型内陆湖泊,其CDOM、浮游藻类颗粒物和非藻类颗粒物的吸收强度较太湖等浅水型湖泊弱.暴雨前,CDOM光谱吸收系数aCDOM(λ)值在0~0.6 m-1范围内变化,其光谱拟合系数SCDOM的均值为0.0158±0.00145 nm-1.暴雨前浮游藻类光谱吸收在总颗粒物中占主导,aph(λ)在0~0.35m-1范围内变化,非藻类颗粒物光谱吸收系数aNAP(λ)在0~0.15 m-1范围内变化,其光谱拟合系数SNAP均值为5.62±0.57μm-1;暴雨后CDOM光谱吸收系数aCDOM(λ)值在0~1.6 m-1范围内变化,其光谱拟合系数SCDOM的均值为0.0157±0.00101 nm-1.暴雨后浮游藻类光谱吸收系数aph(λ)在0~2.5 m-1范围内变化,非藻类颗粒物光谱吸收在部分区域已占据主导地位,aNAP(λ)在0~0.8 m-1范围内变化,其光谱拟合系数SNAP均值为5.72±0.68μm-1.由CDOM吸收特征值相对分子质量M值得出,暴雨前、后千岛湖不同区域CDOM组成都以富里酸为主,且暴雨前M值分布较均匀,暴雨后M值呈现从新安江向缓冲区、东南区递增的趋势,这说明西北区随暴雨输入的腐殖酸增加了CDOM的相对分子质量.暴雨对SNAP值影响较大的区域为西北区、西南区、东北区,对西南区影响最小.本研究为使用光学手段深入探讨暴雨事件对千岛湖水环境的影响提供重要依据.     

湖北浮桥河水库悬浮物的季节变化

1998-1999年按季度对湖北浮桥河水库悬浮物进行采样和分析.浮桥河水库悬浮物现存量干重平均为9.991mg/L,有机碎屑是水库悬浮物的主要组成部分,占93.22%,浮游生物仅占6.78%.悬浮物的无灰重为3.45mg/L,其中有机碎屑无灰重的比例占85.54%,浮游生物无灰重占14.46%.悬浮物碳为1.539mg/L,其中有机碎屑碳占81.46%,浮游生物碳占18.54%.浮桥河水库悬浮物氮、磷含量分别为0.257mg/L和0.0143mg/L,其中有机碎屑氮、磷分别为0.200mg/L和0.0072mg/L;浮游生物氮、磷分别为0.057mg/L和0.0071mg/L.悬浮物可作为判断水库营养类型的指标,同时也可用来估算水库滤食性鱼类的鱼产潜力.