应用高光谱数据定量反演查干湖水质参数研究

湖泊水质下降和富营养化问题日益严重,传统监测方法已经日益不能满足水质监测的需要。该文通过野外高光谱仪器测定查干湖水体反射光谱,分析研究水体反射光谱特征与水质参数叶绿素a含量、透明度和浊度之间的关系,运用多种半经验算法建立反演模型。结果表明:单波段光谱反射率与叶绿素a和浊度的相关系数较小,但与透明度相关系数较高;光谱反射率通过对数、比值转换,可以有效的提高叶绿素a和浊度估测模型的精度,却对透明度作用不大。总体来说,叶绿素a和浊度估测模型效果较好,透明度高光谱估测模型相对较差,需进一步研究。     

轮虫培育池不同粒级藻类对浮游植物生物量和生产量的贡献

研究了流水轮虫培育池(14^#)、静水轮虫培育池(15^#)和轮虫饵料培养池(11^#)中不同粒级浮游植物，特别是超微藻类对浮游植物叶绿素和初级生产力的贡献。结果表明，在14^#池中，超微藻类、微型藻类和小型藻类的叶绿素a含量分别占总叶绿素a含量的3．7％、82．9％和13．4％。各粒级浮游植物初级生产力分别占总生产力的13．6％、66．0％和20．4％。在11^#池中，超微藻类、微型藻类和小型藻类的叶绿素a含量分别占总叶绿素a含量的4．5％、16．1％和79．4％。各粒级浮游植物初级生产力分别占总生产力的9．0％、78．9％和12．1％。在15^#池超微藻类、微型藻类和小型藻类的叶绿素a含量分别占总叶绿素a含量的4．7％、22．3％和73．0％。各粒级浮游植物初级生产力分别占总生产力的12．4％、60．8％和27．8％。水体中的初级生产力主要是由微型藻类提供，占总量的60．8％～78．9％，在轮虫培育池生态系统中微型藻类是主要生产者。     

影响香溪河库湾不同时期叶绿素a浓度的相关因子分析

三峡上游梯级水库蓄水发电后,三峡水库支流库湾水华情势有显著不同。为弄清新情势下影响三峡水库支流库湾水华的影响因素,于2015年对香溪河库湾开展了为期一年的跟踪监测研究。结果表明：叶绿素a浓度季节性变化显著,夏季最高,春秋季次之,冬季最低,全年平均值为14.38μg/L,变化范围为0.36μg/L ~108.00μg/L；春季,叶绿素a浓度与水温、pH、混合层深度表现为正相关,与浊度总氮、总氮溶解性硅、真光层深度表现为负相关；夏季,叶绿素a浓度与水温、pH、滞留时间、混合层深度表现正相关,而与总氮表现为负相关；秋季,叶绿素a浓度与水温、混合层深度表现正相关,与浊度、溶解性硅、真光层深度表现负相关；冬季,叶绿素a与溶解性硅表现为负相关,与其他环境因子具有一定的相关性,但相关性不显著。总氮、总磷和叶绿素a的浓度水平均指示香溪河水体处于富营养化状态。     

刺参养殖池塘不同粒级浮游生物呼吸率和初级生产率的研究

于2008年1—6月对大连壹桥海洋苗业股份有限公司4个刺参Apostichopus japonicus养殖池塘不同粒级浮游生物的呼吸率和初级生产率进行了测定。结果表明:(1)小型、微型及超微型浮游生物的呼吸率平均值分别为0.31、0.63、0.80 mg/(L.d)(以O2计,下同),分别占各粒级浮游生物总呼吸率的17.88%、36.10%和46.02%;小型、微型及超微型浮游植物生产率平均值分别为0.27、0.59、0.64mg/(L.d),占各粒级浮游植物总生产率的18.18%、38.98%和42.84%;小型、微型及超微型浮游生物呼吸率占相应粒级浮游植物生产率的比例分别为113.90%、107.24%、124.39%。(2)>200μm、20~200μm、2~20μm和<2μm的4个粒级浮游植物叶绿素a含量的平均值分别为0.75、0.65、3.08、1.26μg/L,分别占总叶绿素a含量的13.15%、11.30%、53.63%和21.92%。     

基于人工神经网络的CHRIS数据内陆水体叶绿素浓度反演研究

利用BP神经网络和CHRIS高光谱数据反演了富营养化非常严重的太湖梅梁湾地区叶绿素A浓度。首先计算了CHRIS模式2的18个波段与叶绿素A浓度的皮尔森相关系数,选择CHRIS的前5个波段和第13波段的反射率值作为神经网络的输入,以野外测量的叶绿素A浓度为神经网络的输出。实验表明,BP神经网络具有很好的非线性拟合能力,叶绿素A浓度的反演精度相对误差仅为22%,明显优于传统的多项式模型,显示BP神经网络与CHRIS高光谱数据结合的方法在内陆水体水质参数反演领域的应用具有相当的优势。     

人工浅水湖泊高含沙补水过程中叶绿素a浓度的变化

在2012年4月23日至26日高含沙的黄河水向东昌湖补水期间,分别对湖面12个监测点及从入湖口到出湖口的纵断面 5个监测点同步取样、测流和测沙,从整体到局部分析了悬浮泥沙与叶绿素a浓度的变化。结果表明：补水前,湖区叶绿素a平均浓度为4.07 μg·L-1,补水后达到7.74 μg·L-1,其中黄河补水贡献了21.1%。在从入湖口到出湖口的纵断面中,入湖口附近监测点A、B叶绿素a浓度增幅由大变小,流速、悬浮泥沙均出现明显高峰,监测点C、D、E依次呈现递减趋势。补水期间,5个纵断面监测点叶绿素a浓度与悬浮泥沙含量呈现极显著负相关,相关系数达-0.81,而补水前后其相关系数仅在-0.43左右。湖面细颗粒悬浮泥沙占主导的监测点,叶绿素a浓度增幅大,反之,粗颗粒占主导的监测点,叶绿素a浓度增幅小,故可推断悬浮泥沙对叶绿素a的影响表现为“高浓度粗颗粒悬浮泥沙抑制叶绿素a浓度的增加,细颗粒或胶粒悬浮泥沙促进叶绿素a浓度的增加”,但这种影响只在补水短期内显著。因此,悬浮泥沙在黄河补水期间是影响叶绿素a浓度变化的主要水环境因素之一。     

复合氨基酸对小球藻的生长、叶绿素a含量及光合放氧量的影响

研究了液体和固体复合氨基酸对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoides)生长和生理活性的影响。结果表明,两种复合氨基酸对小球藻生长、叶绿素a含量和光合放氧量均有显著促进作用,液体复合氨基酸和固体复合氨基酸对小球藻促生长的最佳浓度分别为40 mg/L和11.12 mg/L。当液体复合氨基酸浓度为40 mg/L,相对生长率(RGR)较对照组增加了81.58%,平均倍增时间(G)缩短了45.08%,叶绿素a含量和光合放氧量比对照组分别增加了(72.25±1.69)%和(38.05±2.58)%;当固体复合氨基酸浓度为11.12 mg/L,相对生长率较对照组增加了17.31%,平均倍增时间缩短了14.48%,叶绿素a含量和光合放氧量比对照组分别增加了(119.03±4.72)%和(34.49±1.98)%。     

基于高光谱数据的水体叶绿素a指数反演模型的建立

水体叶绿素a含量是反映水体质量的重要指标之一,利用遥感技术监测其含量具有众多优势。该研究利用2012年7月在广西壮族自治区桂林市漓江流域实地采集的水体高光谱数据和实验室化验分析数据,借鉴陆表植被叶绿素a的遥感反演模型,发展了一种新的水体叶绿素a提取指数(water chlorophyll-a index,WCI)。通过与反射率敏感波段法、波段比值法和半分析方法对比分析发现,新提出的WCI指数使用650、685、696 nm波段,波段稳定,决定系数R2可达0.58,均方根误差最小为0.24,受水体悬浮物影响小,在天津海河区域的验证效果也表明了该模型可以有效地提取水体叶绿素a含量。该方法扩展了水体叶绿素a监测的建模思路,对水体叶绿素a监测建模有一定的指导作用。     

淀山湖水体叶绿素a与水质因子的多元分析

根据2004年1月-2006年12月逐月对淀山湖水体叶绿素a含量及水质理化因子的测定结果,分析了叶绿素a的时空分布,评价了淀山湖水体营养状态,找出与叶绿素a显著相关的环境因子,并建立了多元逐步回归方程.3年期间,淀山湖叶绿素a含量均值为29.98 mg/m3,变幅3.48～141.63 mg/m3;每年分别在4-5月和7-9月出现峰值;水平分布上,Ⅱ站点金家庄附近叶绿素a含量最高,Ⅴ站点进水口和I站点出水口含量较低.基于叶绿素a、透明度和总磷等参数,依据修正的卡尔森营养状态指数公式,计算得出淀山湖TSI平均值为71.6(＞53),全湖处于富营养化状态.应用SPSSWin和DPS等统计分析软件进行相关性分析结果表明叶绿素a与水温、pH、高锰酸盐指数、BOD5、硝酸氮呈极显著相关,而与磷酸盐呈极显著负相关;与氨氮、亚硝酸氮呈显著相关,而与总磷呈显著负相关.综合逐步回归方程表明,影响淀山湖叶绿素a的主要环境因子有高锰酸盐指数、BOD5、硝酸氮、溶氧、透明度和水温.