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幸运28:太湖水体蓝藻爆发期藻毒素遥感监测研究取得进展

太湖水体蓝藻爆发期藻毒素遥感监测研究取得进展

  微囊藻毒素(MicrocystinsMCs)是一种在蓝藻水华中出现频率最高、产量最大和危害最严重的藻毒素,它是一种强烈的肝脏肿瘤促进剂,能引起家畜和家禽中毒死亡,并严重危及人类的健康。MCs对水环境和人群健康的危害已成为全球关注的重大环境问题之一,如2014年美国伊利湖(Lake Erie)湖水中的微囊藻素含量超过安全标准,造成俄亥俄州托莱多市40万居民饮用水供水危机,因此对MCs的监测显得至关重要。MCs的常用化学检测方法耗时耗力,且只能代表监测点附近水域的状况。遥感技术自身的优势使其成为快速获取MCs时空变化信息强有力的工具。幸运28

    在国家杰出青年基金等项目联合资助下,中国科学院南京地理与湖泊研究所张运林研究小组在太湖水体蓝藻爆发期MCs遥感估算算法构建和长期动态演化规律等方面取得新进展。相关成果发表在最新出版的环境期刊Environmental Science & Technology上(Environmental Science & Technology, 2015, 49: 6448?6456)。

  论文基于大量的野外叶绿素、MCs和遥感反射率实测数据,首先剖析了叶绿素与MCs的内在联系与相互作用机制,结果表明叶绿素能够很好指示太湖水体蓝藻爆发期MCs的含量。其次,研究利用经瑞利散射校正的MODIS数据产品和野外同步叶绿素数据,构建了能够反映叶绿素含量的光谱指数。结合该光谱指数和野外实测MCs,以叶绿素为媒介,研究构建并校验了基于MODIS数据的太湖水体蓝藻爆发期MCs遥感估算模型。基于此模型结合太湖2003-2013年蓝藻爆发期MODIS幸运28瑞利散射校正产品获得太湖MCs时空分布格局,发现太湖MCs存在明显时空异质性;2003-2013年蓝藻爆发期太湖MCs浓度在1.01-7.86 μg/L之间变化,平均值为2.97μg/L,显著高于世界卫生组织(WHO)推荐的饮水中1 μg/L的藻毒素标准;空间上,竺山湾MCs浓度最高,而湖心区最低。研究发现MCs与温度、光照以及风速等显著相关,表明太湖MCs的时空分布主要受到以上三种因素的影响。该研究为MCs监测提供新的技术手段,同时进一步拓展了水环境遥感参数,对推动遥感在水环境监测中的应用以及水源地水质预警和保护具有重要的指导意义。

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太湖MCs空间分布 

 

太湖MCs长时间变化及其与温度的关系