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用AV和EXO多参数水质仪测绘石油泄漏

更新时间:2024-01-18 浏览次数:364

AVEXO多参数水质仪测绘石油泄漏

布雷顿角位于马萨诸塞州西南海岸的芒特霍普湾,与福尔里弗及其90,000名居民隔河相望。这里以前是新英格兰最大的燃煤发电厂所在地。运营50多年后,这座发电厂退役并停用了两年,直到2019年被拆除。从那时起,它一直用作废金属作业的深水港。

20215月,一艘前来装卸废金属的大型船舶将燃油泄漏到海湾。最初,为了控制泄漏,安装了围油栏,但后来拆除了围油栏,并决定采取措施将燃油驱散到海湾的其余区域。一艘小船在其周围开着,帮助驱散燃油。

我们的系统与服务产品经理Tom Goucher和我们的航行器专家Shawn Sneddon在位于福尔里弗的赛莱默办公室工作。他们决定把YSI水上航行器的最新成员rQPOD带到海湾进行调查,看是否能检测到燃油泄漏。部署的rQPOD配备了EXO2s多参数水质仪和EXO手持式显示器,带有以下传感器:

电导率/温度

总藻PE(叶绿素和藻红蛋白)

fDOM(荧光溶解有机物)

pHORP

他们试图回答这样一个问题:fDOM传感器能否能检测到燃油泄漏?
但首先,我们应回答为什么rQPOD是执行这项工作的最佳工具?

YSI的航行器专家 Shawn Sneddon正在为rQPOD制定任务计划。

为什么选择rQPOD

rQPOD是一款模块化的水面航行器系统,轻巧、便携、易于使用,并可以自主或远程操作。它允许用户在几分钟内收集大的空间区域的数据,其较小尺寸,允许其轻松访问其他无法进入的区域。它具有实时数据可视化选项,使用户能够在现场更改任务并做出决策。

Shawn为航行器设定了自主运行任务的程序,并将其设置成每隔一秒采集一次样本。自主任务允许rQPOD以精确的间隔直线运行。这项任务的间距设定为25米,但对于使用侧扫声纳或进行水深测量的任何应用,间距应收紧到10米。在穿越海湾的自主任务之后,Shawn通过远程手动操作rQPOD穿越海湾附近的浅水河口。

收集的数据可以实时查看或者在调查完成后下载。实时数据有助于在调查过程中识别感兴趣的区域或热点,然后您可以重新按排航行器任务,使其返回该位置更详细查看它。凭借实时数据,您能够立即看到正在发生的事情,并在有任何问题时立即做出决定。

为什么选择fDOM传感器?

地球上的大部分碳以溶解有机碳(DOC)的形式大量储存在海洋中,其中大部分是已储存亿万年的惰性DOC。然而,河流不断地向沿海水域输送碳。这是碳通量的一个重要来源,包括我们所说的cDOM(有色溶解有机物)。有一部分cDOM具有荧光特性,称为fDOM(荧光溶解有机物)。

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因此,根据所处的环境,20-70% DOC可能是fDOM。这就提出了一个问题:在我们几乎没有能力实时检测的某些环境中,能否使用fDOM作为溶解有机碳的替代测量方法?南卡罗莱纳大学海洋科学项目的一个小组进行了一项研究,以评估EXO的原位fDOM测量作为DOC测量的可靠和稳健替代方法的有效性。

fDOM传感器是众多可以测量激发和发射光谱的荧光的技术之一。荧光包括激发波长,对于EXO传感器,波长为365纳米,但发射波长为480纳米。因此,这种光谱可展示的是,这些不同的峰代表在光谱上发荧光的不同类型物质。

A和峰C代表腐殖酸和富里酸的陆地来源。峰C通常包含高度着色的腐殖质,通常是与fDOM传感器关系最密切的部分(见下图中的白星)。我们知道原油的荧光范围也大致相同(见下图中的红星),这是我们假设的基础,即如果您处在环境中没有很多其他溶解有机物,fDOM传感器可能是原油的很好的替代测量。

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发射和激发光谱

fDOM传感器是否检测到泄露?

当你看布雷顿角的这个例子,情况似乎确实如此。您可以清楚地看到,在泄漏附近区域的fDOM升高,但需要指出的是,您在河口也看到大量fDOM。如果您处在已经有大量fDOM的环境中,这种方法可能不起作用。但是,如果您在不会看到很多fDOM的沿海或海洋环境中,这可能是一个寻找石油泄漏的有用工具。即使对于这种应用之外,fDOM传感器也是观察DOC整体情况的优秀工具。

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海湾和河口(左图)和仅海湾(右图)的fDOM测绘图。

我们了解到,在这种应用中,fDOM传感器肯定可以检测原油,但无法区分原油和水中真正的fDOM物质。因此,这是一种有效的大范围测量工具,特别是与这些航行器结合使用时。但是,我们会建议也可以使用随机采集的样本或另一个传感器对其进行真值"测试。



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