2016年2月26日

美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）“瑪麗蘭·德斯泰納號”科考船在舊金山北部河口短暫停留開展研究工作。USGS科學(xué)家Bryan Downing正在對船載實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。

圖片由de Ropp媒體公司Stephen de Ropp提供。

如需獲取更大版本圖片，請查看：http://www.jpl.nasa.gov/images/earth/20160225/usgs20160225b.jpg。

　　淡水供給水質(zhì)監(jiān)測受到全球關(guān)注，舊金山灣三角洲河口及其流域地區(qū)作為加州干旱地區(qū)主要淡水來源，水質(zhì)監(jiān)測尤為重要。位于加州帕薩迪納市的美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）和加州門洛帕克市和薩克拉門托市的美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的科學(xué)家們成功地展示了NASA研發(fā)的機(jī)載環(huán)境監(jiān)測儀器不僅能夠幫助水資源管理者監(jiān)測舊金山灣水質(zhì)，而且還可能應(yīng)用于世界其他地區(qū)的內(nèi)陸和沿海水體監(jiān)測。

　　在發(fā)表于最新一期《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》期刊的研究成果中，研究人員將同一時(shí)期USGS科學(xué)家在科考快船上采集的舊金山灣北部水樣本測量結(jié)果與JPL科學(xué)家“雙獺”飛機(jī)上的機(jī)載數(shù)據(jù)相結(jié)合。

　　飛機(jī)搭載JPL研發(fā)的便攜式遠(yuǎn)程成像光譜儀（PRISM），此儀器可對可見光波長和從水面反射向儀器的近紅外輻射值進(jìn)行測量。PRISM數(shù)據(jù)使得研究人員監(jiān)測到通常被用作水質(zhì)指標(biāo)的一些水成分的獨(dú)特光譜特征。在實(shí)驗(yàn)室完成兩組數(shù)據(jù)的分析與對比，PRISM數(shù)據(jù)與船載水質(zhì)數(shù)據(jù)嚴(yán)密匹配。

　　PRISM的優(yōu)點(diǎn)在于可以在水質(zhì)監(jiān)測方面極大地?cái)U(kuò)展傳統(tǒng)船載和固定監(jiān)測、監(jiān)測站點(diǎn)監(jiān)測的空間覆蓋范圍。例如，一次PRISM機(jī)載單程飛行能夠評價(jià)整個(gè)舊金山灣三角洲河口的水質(zhì)，接近于科考船用數(shù)周時(shí)間完成的測量范圍。

　　在此研究中，研究人員分析了濁度（水體渾濁程度）、葉綠素-a（一種水中浮游植物指標(biāo)）、溶解性有機(jī)碳（一種消毒飲用水時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)物）和懸浮在水中的沉積物。

　　溶解性有機(jī)碳也是一個(gè)測量溶解甲基汞量的有用指標(biāo)，一種在舊金山灣三角洲河口能夠積聚在魚類和其他野生動物體內(nèi)的強(qiáng)力神經(jīng)毒素。此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)展示了一幅PRISM影像如何能夠?qū)σ粋€(gè)龐大而多樣化水體重要水質(zhì)指標(biāo)即時(shí)提供詳細(xì)快照的能力。

　　類似PRISM的新型成像光譜儀能夠?qū)ΜF(xiàn)有衛(wèi)星傳感器難以測量的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行有效和準(zhǔn)確的測量。科學(xué)家們希望將PRISM技術(shù)應(yīng)用于提供持續(xù)全球監(jiān)測的未來在軌地球衛(wèi)星傳感器中。

　　此論文主要作者，JPL博士后Cedric G. Fichot指出，此研究成功展示了遙感對舊金山灣三角洲河口水質(zhì)指標(biāo)及其變異性的監(jiān)測潛力，該地區(qū)是加州最重要水資源供給之一，這里的濕地恢復(fù)、人類活動和氣候變化會影響水質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力?；诳臻g高分辨率和良好的精度，遙感對廣大地區(qū)有效地收集水質(zhì)信息擁有更大潛力。Fichot牽頭這項(xiàng)通過NASA、USGS和三角洲科學(xué)研究組共同合作的項(xiàng)目研究。

　　舊金山灣三角洲河口及其流域的生態(tài)系統(tǒng)在過去的150年里發(fā)生了顯著變化。水質(zhì)監(jiān)測對這一重要水資源管理和生態(tài)系統(tǒng)健康評估至關(guān)重要。USGS持續(xù)對舊金山灣水質(zhì)監(jiān)測將近50年。但是，基于船體的水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目既浪費(fèi)時(shí)間，又消耗勞力。

　　研究人員指出，受限于采樣精度和/或技術(shù)成本，有些指標(biāo)在實(shí)驗(yàn)室中很難測量。所以，通過機(jī)載傳感器成功地、精確地監(jiān)測水質(zhì)指標(biāo)是很重要的。

　　USGS生態(tài)學(xué)家，論文聯(lián)合作者Lisamarie Windham-Myers提到，雖然衛(wèi)星遙感測量水體濁度已經(jīng)有許多年，這次研究人員能夠?qū)λ疂岫戎兄T如懸浮沉積物、溶解有機(jī)碳和葉綠素-a的單個(gè)要素進(jìn)行評估。

　　USGS微生物學(xué)家，論文聯(lián)合作者M(jìn)ark Marvin-DiPasquale指出，此研究中的一個(gè)亮點(diǎn)是展示了在一英里高度對一個(gè)復(fù)合濕地和開放水源地區(qū)的甲基汞濃度監(jiān)測的能力。這是第一次基于這個(gè)分辨率和空間尺度對這種有毒物質(zhì)進(jìn)行成像。

　　Fichot補(bǔ)充指出，考慮到通過抽樣對甲基汞測量的難度和成本升高，這個(gè)新型遙感技術(shù)表明在濕地污染物監(jiān)測熱點(diǎn)方面能力的一個(gè)重大飛躍。

　　USGS生物地球化學(xué)家，論文聯(lián)合作者Brian Bergamaschi提出，基于潮汐導(dǎo)致的分鐘時(shí)間尺度和英尺空間尺度的水質(zhì)變化觀測，船載和機(jī)載并行測量方法也能夠成功地捕捉到河口地區(qū)發(fā)生的快速變化。這種方法結(jié)合在廣泛區(qū)域的船載水體監(jiān)測，同時(shí)結(jié)合空中機(jī)載傳感器的收集數(shù)據(jù)可產(chǎn)生很好的效果。實(shí)驗(yàn)室方法測量也能夠直接與機(jī)載傳感器數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。Bergamaschi又補(bǔ)充，為了擴(kuò)大觀測角度，研究團(tuán)隊(duì)正在使用此項(xiàng)技術(shù)對衛(wèi)星觀測結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　原文題目：NASA Demonstrates Airborne Water Quality Sensor

　　資料來源：http://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-demonstrates-airborne-water-quality-sensor

　（王化、劉岳明編譯，殷永元審核）