[发明专利]一种海洋表层水体悬浮颗粒物中多环芳烃的遥感监测方法

说明书

本发明公开一种海洋表层水体悬浮颗粒物中多环芳烃的遥感监测方法。该方法是通过建立河口海湾水色参数TSM定量表征颗粒态PAHs含量算法，并应用到世界上首颗地球静止气象卫星传感器GOCI影像上，获取河口海湾颗粒态PAHs的遥感反演浓度分布情况。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，可以大面积、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海域表层水体悬浮颗粒物中PAHs的遥感模型，并应用到GOCI卫星数据，借助海洋水体中相对成熟的水色参数TSM遥感反演技术，从而实现海洋环境中PAHs大面积、高频次的遥感监测。

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、海洋生态监测、海洋水色遥感、水质遥感等领域。该方法将已经相对成熟的水体悬浮颗粒物浓度(theTotalSuspended matter，简称TSM)卫星遥感反演技术拓展到海洋环境中多环芳烃(Polycyclicaromatic 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

持久性有机污染物是一类具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性的特殊污染物。一旦进入环境中，就很难在自然条件下进行讲解，存留时间久，给人类和生态系统带来长久的危害。多环芳烃(PAHs)是一类典型的持久性有机污染物，具有典型的三致特征(致畸、致癌、致突变)效应，由于广泛存在、种类繁多以及强烈致癌性而备受关注。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。绝大多数的多环芳烃具有较强的毒性，是环境中致癌化学物质中最大的一类。20世纪80年代，美国环境保护署(US EPA)选定毒性显著的16种PAHs列入优先控制污染物名单，多环芳烃的海洋环境污染问题已经受到了国际社会的普遍重视，成为各国科学界和政府广泛关注的焦点。

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，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。由于海洋面积广阔，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。