基于高光谱数据藻类水华重要参数——叶绿素a的定量反演模型研究

水库富营养化导致的水华问题严重影响了饮用水的利用和保护,而水体叶绿素a在营养化水体中比例稳定,可以在很大程度上反映水体的营养状况,是水华监测的重要参数。目前,大多数研究集中在较为典型的富营养化水体,对中/贫营养化水体的研究较少。以莆田东圳水库为研究区,随机选取112组叶绿素a浓度数据和高光谱数据中的72组数据进行模型构建,剩余40组数据用于模型验证。在对叶绿素a浓度和光谱反射率曲线进行相关分析的基础上,通过对水体光学特性的分析和统计分析,筛选出单波段、波段比值、三波段、四波段、荧光峰高度、荧光峰位置、峰谷距离等特征参数建立反演模型。通过模型精度验证的对比分析,确定了最优叶绿素a浓度的反模型。结果表明,经过900 nm处归零化预处理的单波段模型和四波段模型对东圳水库水体叶绿素a浓度的反演效果最佳,其决定系数R²均为0.91,平均绝对误差MAE分别为1.82μg/L和2.81μg/L,MAPE分别为22.53%和21.53%。对于叶绿素a浓度较低、跨度较小的库区水域,波段算法类模型建模精度优于荧光算法类模型。该研究结果可以为后续东圳水库的常规水质监测和水华预警提供一定...     

基于MODIS的烟台近海水体叶绿素浓度分布

利用实测光谱数据及水体叶绿素浓度数据建立了基于MODIS数据的叶绿素反演模型,并利用MODIS L1B数据对研究区的叶绿素浓度进行了反演。通过分析烟台近海水体叶绿素浓度分布得出,烟台近海水体叶绿素浓度由沿岸向海延伸,叶绿素的浓度逐渐增加;通过不同月份的叶绿素浓度分布状况发现,夏季水体叶绿素浓度含量最高,冬季最低。     

水体中藻类叶绿素a提取方法的比较

考察超声波法、反复冻融法、热乙醇法对小球藻和微囊藻中叶绿素a的提取效果,并与标准方法作比对。结果表明,4种提取方法中,标准方法对藻类提取效果稍逊,热乙醇法对小球藻的提取效果好,而超声波法和反复冻融法对微囊藻的提取效果好。建议针对不同水体中的优势藻类,标准方法可结合热乙醇法和超声波法,用乙醇替换丙酮作为叶绿素a的提取溶剂,并增加超声波破碎步骤,以提高叶绿素a的提取效率。     

升钟湖水体叶绿素a动态特征及其影响因子分析

2011—2015年每月监测升钟湖湖区的4个代表性断面的水质指标,分析水体中叶绿素a时空分布特征、变化规律及影响水体水质状况的其他要素。结果表明:升钟湖的叶绿素a具有显著性的年际差异,表现为夏季高、冬季低且呈现逐年下降的变化趋势,总磷、总氮、氨氮、溶解氧、透明度监测指标同样表现为夏季高、冬季低的变化趋势,除溶解氧和透明度的监测指标逐年上升外,其他监测指标均逐年下降。构建了叶绿素a与总氮、总磷的多元回归方程模型,该模型可根据水体营养盐状态准确预测升钟湖叶绿素a的变化趋势。     

导数同步荧光法测定绿藻叶绿素a浓度

建立了绿藻中叶绿素a的导数同步荧光检测法。该方法快速、简便,不需要复杂的前处理。叶绿素a的线性范围为0.02～125μg/L,检出限为0.25μg/L,回收率为97.0%～103.8%。     

温度对现场荧光法测定水体中叶绿素a的影响

基于高温条件下叶绿素a易降解的性质,分别以纯品叶绿素a和活体藻为实验对象探讨了温度对荧光法测定叶绿素a的影响程度及影响机理。结果显示,温度升高会提高叶绿素a的降解率,在一定温度范围内叶绿素a的相对荧光强度与温度呈良好的负线性相关;首次计算导出了叶绿素a、斜生栅藻、蛋白核小球藻及铜绿微囊藻的温度系数分别为0.30%、1.09%、1.17%及1.14%;此外,验证了在现场测定中当环境温度为15~35℃时温度对水体叶绿素现场检测仪的影响甚微,测定结果在可接受范围内。     

网络版摘要

白洋淀夏季叶绿素a与环境因子的相关性研究 白洋淀 草型湖泊 叶绿素a 环境因子 相关性 采用回归统计方法分析白洋淀水产养殖区水质监测数据,研究白洋淀浅水草型湖泊夏季水体叶绿素a与环境因子的相关性,建立相应的回归方程。研究表明,白洋淀浅水草型湖泊水体叶绿素a含量与水温、pH、DO、COD、高锰酸盐指数呈显著正相关;叶绿素a与NH4^＋-N、NO3^-／-N呈负相关,与NO2／-N无明显相关,与TN无显著正相关;而叶绿素a与TP呈一定的正相关,白洋淀浅水草型湖泊可能是磷限制性湖泊。     

运用MODIS数据反演洪湖叶绿素a含量业务可行性分析

洪湖是湖北省最大的湖泊,具有调蓄、灌溉、供水、渔业、物种保护、航运、旅游等多种功能,是长江中下游典型的大型浅水型湖泊。传统的设点监测费力、费时,随着遥感技术和手段的进步,遥感反演洪湖叶绿素a浓度成为技术上可能。利用2005年至2010年6年监测数据与同期MODIS数据进行统计分析,研究业务上进行洪湖叶绿素a含量反演的可能性,结果表明：当叶绿素a含量比较高时,它成为影响湖中NDVI指数的主要因素,当浓度较低时,它与NDVI指数相关性差,表明它不是主要要素;通过分析不同时段两者统计关系结果为：12～2月因藻类浓度比较小,叶绿素a浓度低,加上其它要素干扰湖中NDVI指数,监测数据与同期MODIS数据中NDVI指数相关性比较低（也是极显著相关）,其它时间都有较好的相关性（相关系数都高于085）,研究表明：运用MODIS数据中的NDVI指数能准确监测洪湖叶绿素a含量。并提出相应的业务处理流程与方法     

长春南湖营养盐与叶绿素a的分布与富营养化评价

在研究长春南湖水体中TP、TN和叶绿素a的时空分布及相关性的基础上,采用综合富营养化指数法对南湖水体进行评价。结果表明:(1)常温期,TP、TN和叶绿素a含量均为9月5月;9月的TP、TN为表层底层,叶绿素a含量为底层表层;5月的TP、TN和叶绿素a的含量均为底层表层;TP为渔场保护区人为活动区荷花池区,TN和叶绿素a含量均为渔场保护区荷花池区人为活动区。(2)冰封期,TP、TN和叶绿素a含量为水层冰层;TP、叶绿素a含量为渔场保护区人为活动区,TN为人为活动区渔场保护区。与常温期相比,TP、TN和叶绿素a含量总体上均为9月5月2月;各区水体中TP和叶绿素a含量的分布与常温期保持一致,而TN的分布有一定的变化。(3)相对于氮,磷含量的高低是控制藻类及浮游生物生长更为关键的因子。(4)9月的营养级别是中度富营养,2月的营养级别是中营养,5月的营养级别是轻度富营养。综合营养状态指数大小依次为9月5月2月。常温期不同功能区的营养级别均属轻度富营养。     

淀山湖浮游植物叶绿素a粒径组成及其与水质因子相关性

于2005年6月至2006年5月对淀山湖小型(20～200μm)、微型(2～20μm)和微微型(<2μm)浮游植物叶绿素a和水质因子进行逐月调查研究。结果表明:小型和微型浮游植物是淀山湖水体年均叶绿素a的主要贡献者,二者贡献率之和为74.79%。淀山湖叶绿素a粒径组成百分比的季节变动与水体浮游植物群落结构季节演替密切相关:小型浮游植物叶绿素a浓度所占百分比春季最高,而微型、微微型的则分别在秋、冬季最高。相关性分析显示,小型、微型浮游植物叶绿素a浓度百分比与NH3-N含量分别呈显著正、负相关,微微型浮游植物叶绿素a百分比与BOD5呈极显著负相关。对应滤食性鱼类等水生动物的食性粒级,探讨了运用非经典生物操纵技术防治淀山湖富营养化的可行性。