[发明专利]一种表层海水中多环芳烃的遥感监测方法

说明书

本发明公开一种表层海水中多环芳烃的遥感监测方法。本发明通过建立河口海湾水色参数CDOM浓度定量表征海洋溶解态PAHs的含量算法模型，并应用到世界上首颗地球静止气象卫星传感器GOCI影像上，获取河口海湾表层海水中溶解态PAHs的遥感反演浓度大面积分布情况。本发明能够实现使用遥感手段监测近海水域PAHs的污染状况，发明主要是为了大面积、高频次地监测海洋污染物的分布特征，提出基于实测数据分析的河口海湾表层水体中PAHs的分布状况遥感监测模型，并应用到GOCI卫星数据，借助海洋水体中可遥组分CDOM实现PAHs浓度的遥感监测。

技术领域

本发明属于海洋环境遥感领域，具体涉及海洋污染物、海洋生态环境监测、海洋水色遥感、水质遥感等领域。该方法将海洋水色参数有色溶解有机物(Colored dissolvedorganic material，CDOM，或称黄色物质Yellow Substance)的卫星遥感反演技术拓展到海洋表层水体中多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons，简称PAHs)的监测系统中，使用遥感手段实现海洋环境中持久性有机污染物的大范围、周期性监测。

背景技术

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是指分子中含有两个或以上苯环的芳香族碳氢化合物，是一类普遍存在于环境中的持久性有机污染物(PersistentOrganic Pollutants，POPs)中的一种，具有强烈的致癌、致畸、致突变作用，由于广泛存在、种类繁多以及强烈致癌性而备受关注。目前已发现200多种PAHs同系物，是环境中致癌化学物质中最大的一类，在环境中虽然含量较少，但广泛存在于各种环境介质中，主要来源于煤、石油、木材的不完全燃烧和石油产品以及在石油开采、使用过程中产生的泄露和排放，严重危害生态环境和人类健康。20世纪80年代，美国环境保护署(US EPA)选定毒性显著的16种列入优先控制污染物名单。

目前对于海洋环境中PAHs的监测方式主要采用现场采样和实验室定量分析相结合的方式进行，传统的测量方法需要派遣大量工作人员出海逐个站点进行样品采集，并对样品进行一系列的有机分析预处理工作，再对PAHs的含量进行检测，从样品采集、样品处理到样品测定，由于海水中PAHs浓度极低，对测量技术要求较高，整个流程耗费相当长的时间，需要投入大量的人力、财力、物力。海洋面积广阔，自然条件恶劣，加之测量费用过高，传统的监测方法效率低，成本高，只能做到点、线监测，无法实现对海洋环境中的PAHs大面积监测。同时海洋环境中的PAHs随着运动的水体具有明显的动态变化特征，传统的监测方法无法做到短周期、高频率地监测。无论从采样广度还是采样周期，传统的监测方法都无法满足大范围、短周期的监测需求。

遥感具有大尺度、周期性、快速同步获取水体信息、成本相对低廉等优点，随着技术的发展，运用遥感手段可以高效地监测海洋水体中各种组分含量的分布和动态变化，从而克服传统现场观测方法的不足，在水环境检测中的应用越来越广泛，海洋是时刻处于运动变化中的水体，对传感器在时间和空间分辨率上具有更高的要求。地球静止海洋水色成像仪GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)是世界上第一个为海洋水色观测而设计的静止轨道卫星传感器，搭载在首颗地球静止气象卫星COMS(Communication，Ocean，Meteorological Satellite)上，主要任务是观测以朝鲜半岛为中心的一定范围内的海洋环境的变化，对该区域的海洋生态系统进行长期的和短期的监测。每天8景成像的时间分辨率为水色遥感动态监测提供了良好的契机。GOCI共设置了8个波段，中心波长分别为412nm、443nm、490nm、555nm、660nm、680nm、745nm、865nm。GOCI的精度非常高，其辐射校正误差小于3.8％，空间分辨率为500m，时间分辨率为1h，可以较好地捕捉水体的空间、光谱特征。