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用AV和EXO多參數(shù)水質(zhì)儀測繪石油泄漏

來源:廈門儀邁環(huán)??萍加邢薰?nbsp;  2024年01月18日 13:52  

AVEXO多參數(shù)水質(zhì)儀測繪石油泄漏

布雷頓角位于馬薩諸塞州西南海岸的芒特霍普灣,與福爾里弗及其90,000名居民隔河相望。這里以前是新英格蘭最大的燃煤發(fā)電廠所在地。運營50多年后,這座發(fā)電廠退役并停用了兩年,直到2019年被拆除。從那時起,它一直用作廢金屬作業(yè)的深水港。

20215月,一艘前來裝卸廢金屬的大型船舶將燃油泄漏到海灣。最初,為了控制泄漏,安裝了圍油欄,但后來拆除了圍油欄,并決定采取措施將燃油驅(qū)散到海灣的其余區(qū)域。一艘小船在其周圍開著,幫助驅(qū)散燃油。

我們的系統(tǒng)與服務(wù)產(chǎn)品經(jīng)理Tom Goucher和我們的航行器專家Shawn Sneddon在位于福爾里弗的賽萊默辦公室工作。他們決定把YSI水上航行器的最新成員rQPOD帶到海灣進行調(diào)查,看是否能檢測到燃油泄漏。部署的rQPOD配備了EXO2s多參數(shù)水質(zhì)儀和EXO手持式顯示器,帶有以下傳感器:

電導(dǎo)率/溫度

總藻PE(葉綠素和藻紅蛋白)

fDOM(熒光溶解有機物)

pHORP

他們試圖回答這樣一個問題:fDOM傳感器能否能檢測到燃油泄漏?
但首先,我們應(yīng)回答為什么rQPOD是執(zhí)行這項工作的最佳工具?

YSI的航行器專家 Shawn Sneddon正在為rQPOD制定任務(wù)計劃。

為什么選擇rQPOD?

rQPOD是一款模塊化的水面航行器系統(tǒng),輕巧、便攜、易于使用,并可以自主或遠程操作。它允許用戶在幾分鐘內(nèi)收集大的空間區(qū)域的數(shù)據(jù),其較小尺寸,允許其輕松訪問其他無法進入的區(qū)域。它具有實時數(shù)據(jù)可視化選項,使用戶能夠在現(xiàn)場更改任務(wù)并做出決策。

Shawn為航行器設(shè)定了自主運行任務(wù)的程序,并將其設(shè)置成每隔一秒采集一次樣本。自主任務(wù)允許rQPOD以精確的間隔直線運行。這項任務(wù)的間距設(shè)定為25米,但對于使用側(cè)掃聲納或進行水深測量的任何應(yīng)用,間距應(yīng)收緊到10米。在穿越海灣的自主任務(wù)之后,Shawn通過遠程手動操作rQPOD穿越海灣附近的淺水河口。

收集的數(shù)據(jù)可以實時查看或者在調(diào)查完成后下載。實時數(shù)據(jù)有助于在調(diào)查過程中識別感興趣的區(qū)域或熱點,然后您可以重新按排航行器任務(wù),使其返回該位置更詳細查看它。憑借實時數(shù)據(jù),您能夠立即看到正在發(fā)生的事情,并在有任何問題時立即做出決定。

為什么選擇fDOM傳感器?

地球上的大部分碳以溶解有機碳(DOC)的形式大量儲存在海洋中,其中大部分是已儲存億萬年的惰性DOC。然而,河流不斷地向沿海水域輸送碳。這是碳通量的一個重要來源,包括我們所說的cDOM(有色溶解有機物)。有一部分cDOM具有熒光特性,稱為fDOM(熒光溶解有機物)。

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因此,根據(jù)所處的環(huán)境,20-70% DOC可能是fDOM。這就提出了一個問題:在我們幾乎沒有能力實時檢測的某些環(huán)境中,能否使用fDOM作為溶解有機碳的替代測量方法?南卡羅萊納大學(xué)海洋科學(xué)項目的一個小組進行了一項研究,以評估EXO的原位fDOM測量作為DOC測量的可靠和穩(wěn)健替代方法的有效性。

fDOM傳感器是眾多可以測量激發(fā)和發(fā)射光譜的熒光的技術(shù)之一。熒光包括激發(fā)波長,對于EXO傳感器,波長為365納米,但發(fā)射波長為480納米。因此,這種光譜可展示的是,這些不同的峰代表在光譜上發(fā)熒光的不同類型物質(zhì)。

A和峰C代表腐殖酸和富里酸的陸地來源。峰C通常包含高度著色的腐殖質(zhì),通常是與fDOM傳感器關(guān)系最密切的部分(見下圖中的白星)。我們知道原油的熒光范圍也大致相同(見下圖中的紅星),這是我們假設(shè)的基礎(chǔ),即如果您處在環(huán)境中沒有很多其他溶解有機物,fDOM傳感器可能是原油的很好的替代測量。

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發(fā)射和激發(fā)光譜

fDOM傳感器是否檢測到泄露?

當(dāng)你看布雷頓角的這個例子,情況似乎確實如此。您可以清楚地看到,在泄漏附近區(qū)域的fDOM升高,但需要指出的是,您在河口也看到大量fDOM。如果您處在已經(jīng)有大量fDOM的環(huán)境中,這種方法可能不起作用。但是,如果您在不會看到很多fDOM的沿海或海洋環(huán)境中,這可能是一個尋找石油泄漏的有用工具。即使對于這種應(yīng)用之外,fDOM傳感器也是觀察DOC整體情況的優(yōu)秀工具。

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海灣和河口(左圖)和僅海灣(右圖)的fDOM測繪圖。

我們了解到,在這種應(yīng)用中,fDOM傳感器肯定可以檢測原油,但無法區(qū)分原油和水中真正的fDOM物質(zhì)。因此,這是一種有效的大范圍測量工具,特別是與這些航行器結(jié)合使用時。但是,我們會建議也可以使用隨機采集的樣本或另一個傳感器對其進行真值測試。



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