湛江港湾有色溶解有机物的遥感监测及时空特征

发布时间：2020-05-30 19:29

【摘要】：有色溶解有机物(CDOM)是水体水色三要素之一,是水色遥感重要的研究对象,近海典型二类水体CDOM的遥感监测以及如何构建适合特定区域的近海二类水体CDOM反演模型一直是国内外研究热点和难点。湛江港湾是天然的深水港湾,受港口运输业、近海钢铁工业、石化工业、城市生活及工业污水排放的影响,近年湾内水体富营养化严重,港湾水质常呈四类甚至劣四类,研究该海域水体CDOM光学特性对于研究海洋区域生态环境变化、近海水质监测及二类水体固有光学特性均有重要意义。本文基于2016~2018年湛江港湾四个航次的调查资料,分析了湛江湾CDOM的光学特性,探讨了该海域CDOM时空变化及来源问题。结果表明:湾内表层水体CDOM吸收系数a_g(355)和光谱斜率S_(275~295)呈现出秋季夏季春季冬季的变化特征。在空间分布方面,春季、夏季和冬季港湾内表层和底层的a_g(355)则基本呈现由北向南、由西向东递减的趋势,而光谱斜率S_(275~295)在水平空间上大致呈现斑点状的分布。对a_g(355)与光谱斜率、叶绿素a、溶解氧(DO)、浊度进行深入分析发现,春季、夏季和秋季水体中CDOM来源主要有浮游植物现场生产和陆源所携带,春季和秋季底层沉积物的再悬浮对有色溶解有机物来源有一定的贡献。春季、夏季和秋季三个季节有色溶解有机物浓度与DO负相关性较好,表明它对水体的污染和富营养化具有一定的指示作用。同时湾内海水对流与扩散、地形和湾内余流等影响水体交换能力,从而会影响CDOM空间分布特征,降雨量和风速大小可能是造成CDOM季节性差异的原因之一。对Landsat-8 OLI影像各波段及其波段组合与CDOM浓度a_g(440)进行相关性分析发现,在秋季航次中,与CDOM浓度相关性最大的是波段组合(B1+B2)/2,在冬季航次中,与CDOM浓度相关性最大的是波段组合(B1+B3)/2,选择这两个波段组合分别建立秋季和冬季反演模型,春季和夏季遥感影像质量不佳,未对这两个季节进行遥感反演,最后将模型运用到影像进行反演得到遥感反演专题图。利用2017年5月航次对湛江湾20个站位采集的水样和测量的光谱资料,建立了CDOM神经网络模型,结果发现:BP和RBF神经网络模型的平均相对误差和均方根误差均远小于多元线性回归模型和其他算法模型,神经网络模型的预测值与实测值拟合效果要优于多元线性回归模型。研究表明神经网络模型更适合于湛江湾有色溶解有机物的遥感估算。
【图文】：

分布图,站位,分布图,棕色玻璃瓶

图 2-1 研究区域及站位设置分布图Fig.2-1 Study area and distribution of sampling stations2.2 海水样品采集及处理方法(1) CDOM 样品及水质参数现场采集每个站位的表层和底层均采集 500ml 的 CDOM 海水样品于棕色玻璃瓶中并用该站位的海水润洗 2-3 遍，最大限度减小容器本身所带来的污染。仅 2016 年 9 月采集了表层水样，其他三个航次均采集了表层和底层水样。所有的棕色玻璃采样瓶均用体积分数为 10%的盐酸进行浸泡和超纯水进行充分清洗，并烘干，才能进行使用。将水样置于 120～140mmHg 负压下的过滤装置，用 10%的盐酸浸泡（至少 15 分钟）和超纯水充分清洗处理过的 0.22μm 的聚碳酸酯滤膜进行过滤，将滤液置于棕色玻璃瓶中（预先使用体积分数为 10%的盐酸浸泡 24h，烘干后于 450℃灼烧 6h），再放置于-20℃的冰箱中避光保存，，待回实验室后在进行测量分析，测量分析过程按照国家海洋局908 专项办公室编制的海洋光学调查技术规程来执行。利用 RBRmaestro 多参数水质仪对叶绿素 a、溶解氧、浊度等水质参数进行同步

光学密度,纯水,参比,多参数

图 2-2 RBRmaestro 多参数水质仪Rmaestro Multi-Parameter Water Quality D据处理的仪器是岛津 UV-2550 分光光度计，个数据，狭缝宽为 2nm，1cm 比色皿水，然后对水样进行扫描，得到不同水），其测定具体步骤参见国家海洋局水空白相对于参比纯水的光学密度，lsbsnull2.303[(OD()OD())OD()]/ 光程，ODs(λ)为 CDOM 样品相对于参参比纯水的光学密度，ODnull(λ)为在可为零的波段的表观残余光学密度，一m 的平均值，近岸二类水体可采用 69
【学位授予单位】：广东海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X55;X87

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