文章编号:1007
4619(2001)06 460 06水体污染的遥感方法及在珠江广州河段
水污染监测中的应用
王云鹏,闵育顺,傅家谟,盛国英
(中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室,广东省环境资源利用与保护重点实验室,广东广州 510640)
摘 要: 介绍了水体污染的遥感机理、方法,并探索在珠江广州河段水污染监测中的应用。研究表明:随着
水体有机污染程度的增加,水体的可见 近红外光谱反射率逐渐降低。经比较发现,先对图像数据进行对数变
换、IHS 变换和KL 变换后再进行密度分割及图像分类,可以更好地区分和识别水体污染。采用这一方法,制
成了广州地区水体污染时空分布卫星影像图,并结合地面实际分析和调查资料,初步总结了珠江广州段水体
污染的时空分布规律和污染变化趋势。通过对最新遥感数据的处理,结合区域或流域水污染的变化趋势和污
染源研究,利用GIS 技术建立区域或流域污染预警系统,为污染的宏观监测和研究以及水资源保护的决策提
供了新的信息。
关键词: 遥感;水体污染监测;污染源评价;GIS;时空分布
中图分类号: TP79 文献标识码: A
近年来,随着经济的发展,珠江三角洲流域城市
附近河段的有机污染日益严重,这不仅影响了居民
的身体健康和人民生活水平的提高,也制约了珠江
三角洲经济的持续发展。对污染监测也提出了更高
的要求,需要宏观性强、更为快速、准确和廉价的水
污染监测方法,传统采用定点定剖面采样分析的方
法,往往不能快速全面地反映污染状况,而且成本
高,速度慢。遥感技术的发展,尤其是遥感器几何与
光谱分辨率的提高,使遥感技术为水体污染监测和
研究开辟了新的途径。
水体、植被、土壤和岩石从一开始就是遥感探测
的主要目标,对于水质的研究一直是遥感的主要任
务,但由于受遥感器分辨性能的限制,利用遥感技术
定量研究水质和进行水污染监测一直没有取得突
破。近几年来,随着遥感器几何与光谱分辩率的提
高,使利用遥感技术进行水质研究和水污染的宏观
监测成为可能[1 5]。利用遥感技术进行水污染监测
的主要机理是被污染水体具有独特的有别于清洁水
体的光谱特征,这些光谱特征体现在其对特定波长
的光的吸收或反射,而且这些光谱特征能够为遥感器所捕获并在遥感图像中体现出来[6]。但是现今所广泛使用的遥感图像波段较宽,所反映的往往是综合信息,加之太阳光、大气等因素使这种差异往往在常规遥感图像中体现的不甚明显。通过计算机图像处理的技术能够突出这些信息,而且通过特定时间的图像并结合地面监测的水质分析数据,建立比较准确的水质遥感模型,并利用该模型处理遥感数据,可以取得较为准确的结果,这就是利用遥感数据进行水污染定量监测的主要方法。由于遥感图像具有直观明了,宏观性强的特点,能清楚地反映出区域或整个流域污染现状和空间分布特征。利用多时相的遥感数据可以对同一流域水体污染历史和污染趋势作出研究和预测,为水资源保护规划提供准确信息。1 水体污染的遥感监测机理遥感的主要目的在于识别地物,其识别地物的机理在于不同地物具有不同的光谱特征。地物之间光谱特征差异越大,越容易为遥感器所识别。对于
收稿日期:2000 08 16;修订日期:2000 12 22基金项目:国家自然科学基金(编号:49901014),广东省自然科学基金(编号:980757),广东省自然科学博士启动基金(编号:974189)和广州市科季科技项目(编号:95 R6 1)资助项目。
作者简介:王云鹏(1968 ),男,副研究员,1990年毕业于兰州大学,1996年在中国科学院广州地球化学研究所获博士学位,从事资源环境遥感与GIS 研究,发表论文30多篇。
第5卷第6期
遥 感 学 报Vol.5,No.62001年11月JOURNAL OF RE MOTE SENSI NG Nov.,2001
水体而言,最常用最敏感的波段为可见光波段和近红外波段。清洁水体、自然水体和污染水体在可见光 近红外波段的光谱特性将直接影响到其遥感灵敏度。为了探讨不同水质水体的可见光 近红外光谱及其与水质指标的关系,在珠江广州河段的不同地区采集了水样,进行了室内光谱测试(VI NI R)和水中总有机碳(TOC)的分析,为了比较,同时进行了纯净水和自来水的光谱测试和水质分析。其中室内可见光 近红外光谱由UV 340分光光度计(带自制水反射光谱测试装置)测定,水中总有机碳由Phoenix8000TOC分析仪测定。采样地点及TOC的分析结果见表1,水体反射光谱曲线见图版 图1。
表1 水样采集地点及TOC分析结果
Table1 Sample sites and analysis result of TOC
水样采集地点及编号TOC分析结果/(g/t)水质评价纯净水0.028超纯净
自来水0.47清洁猎德珠江水 5.46受污染江水池塘水7.14富营养化塘水
天河涌水10.28污水
可以看出在可见光 近红外波段(400 2500nm)水的反射率很低,约1% 4%,平均反射率约为2%。从可见光到近红外波段,随着波长的增大,反射率逐渐降低,在波长大于2400nm以后,反射率降至最低,几乎为零。从图版 图1还可以看出,随着水中TOC含量的增加,水在可见光 近红外波段(400 2500nm)的反射率逐渐减小,说明受有机污染的水体反射率比未受有机污染的清洁水体反射率要低。这一点因内许多学者在苏州河、马鞍山和洛阳等地都发现了同样的规律[7,8]。水体反射率的光谱反射率高低主要受水的颜色深浅的影响,受有机污染的水体一般颜色较深,呈蓝、深蓝、蓝黑或黑色,光谱反射率较低。而未受有机污染的水体颜色较浅,光谱反射率相对较高。
为了定量探讨水中有机质含量与TM各波段反射率大小之间的关系,利用图版 图1中水样的光谱反射率数值计算了TM各波段的反射率积分值,结果见表2,TM波段反射率积分光谱图见图版 图2。从表2及图版 图2可以明显看出:随着水中有机碳含量的增加,TM各波段的反射率积分值逐渐下降,反映了随着水体有机污染程度的增加,水体的可见光 近红外光谱反射率逐渐降低的趋势。这就使我们可能利用遥感技术区分和识别污染水体。
表2 不同水样TM各波段的反射率积分值
Table2 Reflectance integral in TM Bands of
different water samples
采样地点TOC/(g/t)TM1TM2TM3TM4T M5TM7
自来水0.4721.829.819.942.162.574.4猎德江水 5.4617.424.316.136.553.754
池塘水7.1417.624.616.333.944.948.3天河涌水10.2814.519.913.329.24144.2
2 水体污染的遥感监测方法
污染水体与清洁水组成之间的差别不仅反映在光谱上,也反映在遥感图像上。传统的方法多利用彩色合成方法、单波段灰度分割或多波段图像分类方法。在实用应用上取得了一定的效果。但在具体应用时,利用三波段彩色合成时,波段组合的选择至关重要。而在利用灰度分割和图像分类时,波段的选择也非常重要。在本项研究中,我们以珠江广州河段十个断面为主要采样点,结合地面水质指标,进行了TM各波段灰度值的分析和比较,选择出比较好的TM彩色图像组合,TM图像数据都进行了系统的大气辐射纠正。经过比较后发现,先对图像数据进行一些变换后再进行密度分割及图像分类对于区分和识别水体污染效果更佳。各断面水质指标和TM图像各波段灰度值如表3。
根据国家水质划分标准(GB3838 88),将这十个断面分为3类,划分结果及水质指标和TM各波段类度值如表4。
从表4可以看出:随着水中COD及BOD含量的增加,即水的有机污染程度的加重,TM各波段灰度呈总体减少趋势(这一点与光谱的分析结果一致),其中TM2和TM3波段降幅最大,这是由于有机污染对水色的影响在这两个波段响应最大。从室内光谱看,TM1波段对于水色变化也是很明显的(表2),但由于受大气散射的影响,TM1波段的灰度明显变高,在一定程度上也影响了对污染水体反映的灵敏度。对于3个近红外波段而言,TM4波段离差最大,TM5和TM7波段由于本身反射率已很低,也影响了对污染水体的识别。因此,利用彩色合成法进行污染监测时,TM2、TM3、TM4、或TM1(进行大气散射校正)为比较好的组合。图版 图3(a)为TM4(R)、TM3 (G)、TM2(B)的合成增强图像,可以看出这种组合图像色彩接近于彩红外图像,对于水体的反映也十分
第6期王云鹏等:水体污染的遥感方法及在珠江广州河段水污染监测中的应用461
清楚,清洁的水体呈浅蓝 蓝色(如1988年图像的流溪河段),受污染的水体呈深蓝 蓝黑色。
表3 珠江广州段水质断面指标与TM 波段灰度值
Table 3 Water quality index and D N value of TM bands in Guangzhou sections of Pear River
监测断面
COD BOD TM 1TM2TM3T M 4TM 5TM7流溪河
2.6 1.7115.25
3.862.929.515.8 6.4鸦岗
3.43 1.8810643.646.123.610 6.3硬颈海
4.45 2.75107.543.348.5271
5.1
6.2黄沙
5.08 3.42111.144.149.127.515.48.7猎德
6.27 4.44102.940.744.624.19.9 5.5东郎
5.5 3.62104.8414
6.324.810.5 5.8长洲
4.15 3.34100.339.842.221.89.5
5.1黄埔
3.7 3.48100.941.242.920.39.5 5.1莲花山
3.46 3.18100.440.942.128.98.3
4.1平洲 2.91 1.27106.342.847.524.110.7
5.3
表4 不同水质分类断面水质指标及TM 图像灰度统计值
Table 4 Statistics o f water quality index and D N values o f TM bands in different water quality sections
水质分类监测断面COD
BOD TM1TM2TM3TM 4TM5TM7 类水流溪河、鸦岗、黄埔、莲花山、平洲 3.22
2.3105.744.4648.325.2810.86 5.44 类水硬颈海、黄沙、东郎、长洲 4.795
3.28105.942.0546.5225.2712.65 6.45 类水猎德 6.27
4.44102.940.744.624.19.9
5.5最大差值猎德 流溪河
3.05 2.14-2.8-3.76-3.7-1.18-0.96-0.06 虽然图像彩色合成经过增强后可以反映出水体
污染的宏观特征和总体分布,但合成利用的是图像
的原始数据,由于原始数据影响因素较多,并不能准
确灵敏地反映污染特征。一方面水体反射率总体偏
低,一般合成不能很好地反映水体的光谱变化,另一
方面从上述光谱和图像灰度分析看,图像合成的3
个波段灰度与污染程度是呈同向变化的,如TM4,
TM3,TM2合成中随着污染程度增加,3个波须的灰
度都呈现递减特征。这对于多波段图像分类处理时
存在很大的信息冗余,不能灵敏反映水色的变化。
因此在本项研究中尝试先对图像数据进行变换,再进行分类处理。主要采取了3种变换,即对数变换、I HS 变换和KL 变换。采取这些变换的原因是:对数变换可以增强低亮度信息,可以增强图像对亮度较低的水体的识别能力,而I HS 变换是将图像从RGB 彩色空间变换到I HS 彩色空间,在明度(I)、色度(H)及饱和度(S)组成的彩色空间中研究由于污染而引起的水色变化。KL 变换即主成分变换是一种信息压缩及去相关图像处理技术,进行KL 变换的主要目的是想了解信息压缩和去相关处理后的图像数据是否能增强对由于污染引起的微弱的水的光谱变化。3种处理方法的不同水质断面统计值见表5。
表5 不同水质分类断面TM 图像灰度变换统计值
Table 5 Statistics of transform ation of DN values of TM bands in different water quality sections
水质分类
监测断面log(TM4)log(TM 3)log(TM 2)I H S KL1KL2K L3 类水
流溪河、鸦岗、黄埔、莲花山、平洲247961510457153177249129 类水
硬颈海、黄沙、东郎、长州24720420121612133255231131 类水
猎德2552232072241831255230192最大差值猎德 流溪河8128188120-39-12278-1963
462 遥 感 学 报第5
卷
从表5可以看出:经过对数变换后,增强了图像
对水污染的识别能力,其中尤其以TM2和TM3波段
最为明显。经过IHS 变换后,随着污染程度的增加,
在I HS 彩色空间表现为明度(I )的增加和饱和度
(S )的降低,而且降低幅度很大,分别为120和
-122。图4为TM 反射率明度 饱和度(I S )二维散
点图。可以清楚地反映出污染程度不同的水样在
I HS 彩色空间中得到更为清楚的反映。KL 变换的
因子载荷矩阵如表6。可以看出,第一主因子(KL1)
集中了所有方差的72.8%,反映3个波段的主要亮
度信息,对于较弱的水体信息主要由第二(KL2)和
第三主因子(KL3)反映,其中KL2在TM2波段为负
载荷,TM3波段为正载荷,能够反映水色在这两个波
段的光谱变化,而KL3在TM4波段有很大的正载
荷,集中了水体在该波段的微弱信息。这说明KL
变换降低了TM 波段间的相关性,提高了对水质变
化引起的光谱微弱变化的探测灵敏度。图4 不同水质断面TM 反射率明度 饱和度(I S )二维散点图Fi g. 4. Scatter plots of I S in different water quality sections 表6 KL 变换的因子载荷矩阵Table 6 Load m atrix of factors o f KL trans formation 特征值13.6(72.8%) 5.3(27.7%)0.2(1.04%)特征向量矩阵TM20.686-0.7270.038TM30.6800.621-0.389TM40.2590.2920.921为了定量了解水质的空间变化和确定水污染的不同程度,还要对图像数据进行分类处理。图像分类的依据是由在多波段图像灰度组成的多维空间中相对 距离 或相似度的大小来确定的,由于变换处理后的图像能更灵敏地反映水质变化,在本项研究中我们采用上述3种变换后的数据进行图像分类,
取得了较好的效果。分类结果见图版 图3(b)。将水体分清洁水( 类水)、轻污染水( 类水)、中污染水( 类水)和重污染水( 类水)。分类结果和地面分析资料有很好的对应。说明了这种处理方法的有效性。3 珠江广州河段水体污染的遥感监测应用 在珠江广州段,采取上述两种方法处理数据,最终生成水质分类和分级图像,并通过地面水质分析资料对比分类结果,修正处理方法,从宏观上反映了水污染的空间分布。另外利用对多时相遥感数据的处理结果监测水体污染现状、污染历史和变化趋势。由于卫星不分昼夜,时刻监测着地面,所以遥感数据不仅可以反映污染现状,而且还保存下了污染的历史记录,这些记录在自70年代Landsat 卫星发射以
来的遥感数据中,如果我们对过去几年中的遥感数
据进行同样的处理,生成特征相近的污染水体专题
图像,并进行对比,便可以清楚地反映出河流污染的
变迁。在珠江广州河段,我们就采用了这一方法,对
自1988年以来的TM 数据进行了抽样处理。一共处
理了8个时相,时相和水期分别为:1988 12 10(枯水
期),1990 10 13(秋平水期),1994 12 10(枯水期),
1995 12 31(枯水期),1996 03 10(春平水期),1997
08 29(秋平水期)和1998 12 22(枯水期)。最终制成
了广州地区水体污染时空分布卫星影像图(图版
图3)。图版 (图3(a))为TM4(R),TM3(G),TM2
(B)的近彩红外合成像片,(b)为对TM 图像经过变
换后的分类增强假彩色图像。通过对比,直观地反
映出珠江广州河段污染的变化趋势。第三是能通过
对最新遥感数据的处理,结合对区域或流域水污染
的变化趋势和对污染源的研究,利用GIS 系统建立
区域或流域污染预警系统,为污染的宏观监测研究
以及水资源保护的决策提供新的信息。在本项研究
中,通过对水体污染专题图像的分析,并结合地面实
际分析和调查资料,初步总结了珠江广州段水体污
染的时空分布规律。
3 1 污染的空间分布特征
图版 图3(a)为近彩红外图像,图中河水随着
污染程度的增加,颜色由浅变深,清楚地展现出整个
珠江广州河段水体污染的宏观分布特征;图3(b)是
经过图像灰度变换后的水质分类图像,将河水分为第6期王云鹏等:水体污染的遥感方法及在珠江广州河段水污染监测中的应用463
4级,使污染程度和分布定量化。从图版 图3中可以定量和较为准确地确定出不同河段的水体污染状况。从1998年最新的遥感图像上可以看出,珠江前航道、后航道,大石水道和佛山水道的污染都十分严重,西航道,黄埔航道和东江北干流入口处污染也比较严重,西航道上游、流溪河、白坭河和东江北干流上游污染程度相对较轻。水体污染遥感分类与水质监测分级的对应较好,二者基本吻合。
3 2 污染的历史变迁和变化趋势
通过多时相遥感数据可以监测水体污染的变化趋势。从1988年至1998年8个时相的遥感数据对比看,珠江广州段的污染基本上可以划分成3个阶段,即1994年以前,1994 1995年,1995年以后。
(1)第一阶段的污染时空分布特征:以1988 12 10的图像为例说明。从影像看,西航道的鸦岗 石门段中浅蓝色,西华海 硬颈海至罗冲围段为深蓝色,罗冲围 黄沙段为深蓝黑色。前航道呈深蓝黑色,后航道基本深蓝 蓝黑色。黄埔航道与东江基本未受污染。总之这一阶段的污染特征是污染较轻,污染分布范围较小。严重污染河段主要包括西航道的增步河 白鹅潭 和前后段道白鹅潭 丫髻沙的水体呈现污染特征外,其它河段的水体均呈现 清澈 的浅蓝色。根据广州市环境保护监测站及广州市自来水公司的监测资料,平洲水道、大石水道及西航道北段有机污染轻微(为 类水),西航道南段和前后航道有机污染程度较重(为 类水),TM图像判读结果与地面实测的有机污染指标有较好的对应。这个时期污染主要变化趋势是后航道和西航道污染的加重。
(2)第二阶段的污染时空分布特征:该阶段污染的主要特征是污染面积扩大,污染程度加重。该阶段污染的主要变化趋势是黄埔航道和东江北干流河口处污染加重,而且污染有向下游方向扩张的趋向。
(3)第三阶段的污染时空分布特征:1995年以后延续了上一阶段的特征,污染有进一步加重和扩大的趋势,前航道、后航道黄埔航道以及西航道的槎头以下到石门附近,水体呈现蓝黑色,表明水体有机污染已相当严重,地面监测资料表明,这一时期上述地区基本上属 类水。在该阶段石井河、里水涌、雅瑶水道、佛山水道、花地水道及车陂河等城镇附近和城区内部的河涌水体基本上呈深蓝黑色,表明水体的有机污染已相当严重,这与地面的调查也是基本一致的。
4 污染源与水体污染的关系及控制探讨
利用遥感图像直观明显和宏观性强的特点(见图版 图3),还可以将污染源研究和水污染遥感监测结合起来并探讨二者之间的关系。通过GIS系统与水污染相关的信息集成,从大的时空角度进行污染监测和预报,指出流域污染的变化趋势、相关污染源和治理方向,建立准实时的水污染监测及预警系统,为水资源保护提供新的信息。在本项研究中我们进行了初步探索,得出以下初步结论:
(1)老工业区和城市生活区是水体污染的主要来源,如芳村区和荔湾区、东山区、越秀区。前者是广州的老工业区,是广州市钢铁,造航、机械、化工、医药和香料的重要生产基地,后者是广州市主要的老城市居民区。应加强对这些地区污染源的控制。
(2)新的开发区对水体污染的影响日益扩大,最明显的如黄埔区与增城市及新塘工业区等。从以上3个阶段来看,污染进一步加重扩大并有向珠江上游和东江漫延的趋势。尤其体现在1994年以后。开发区面积剧增,分布在广州市周围各个方向,而且有不断增长的趋势。随着这些星罗棋布的开发区工业的发展,将对珠江水质构成严重危胁。对这些用水应做到科学管理和科学规划,不应再造成新的污染源。
(3)不能忽视农业用地包括菜地、果园、鱼塘所用农药、化肥、营养剂等地表残留物随地表径流进入河道,对珠江水质构成的严重威胁。通过遥感技术进行土地利用动态监测,对防治水体污染和水资源保护规划都有重要的意义。
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Remote Sensing Method of Water Pollution and Application on Water
Pollution Monitoring in Guangzhou Section of Pearl River
W ANG Yun peng,MI N Yu shun,FU Jia mo,SHENG Guo ying
(State Ke y Laboratory o f O rganic Geochemist ry,Guangzhou Institute o f Geochemist ry,Chinese Ac ade my o f Sciences,
Guangdong Key Labo ratory o f Environme nt Protec tion and Resources U tilization ,Guangzhou ,510640China)
Abstract: This paper introduces the remote sensing mechanism and methods of water pollution and application on water pollution monitoring in Guangzhou Section of Pearl River.The research indicates that water reflectance in VI NI R bands becomes decreasing as the increase of water pollution.Through comparison,it can be found that classification and segmentation image of remote sensing may distinguish and recognize water pollution more effectively after logarithm,IHS and KL transformation.Time spatial distribution images of water pollution are made through the above techniques,and the time spatial distribution characteristics and changing trends are summarized through c ombination to ground analytical and investigation data of water quality.A regional early warning syste m of water pollution of whole draina ge area is built up by use of GIS technology,processing of latest re mote sensing data and the research of pollution sources.This research provides new information for the large scaled monitoring of water pollution and water resources protec tion.
Key words: remote sensing;water pollution monitoring;pollution source evaluation;GIS;time spatial distribution 第6期王云鹏等:水体污染的遥感方法及在珠江广州河段水污染监测中的应用
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文章编号:1007 4619(2001)06 460 06水体污染的遥感方法及在珠江广州河段 水污染监测中的应用 王云鹏,闵育顺,傅家谟,盛国英 (中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室,广东省环境资源利用与保护重点实验室,广东广州 510640) 摘 要: 介绍了水体污染的遥感机理、方法,并探索在珠江广州河段水污染监测中的应用。研究表明:随着 水体有机污染程度的增加,水体的可见 近红外光谱反射率逐渐降低。经比较发现,先对图像数据进行对数变 换、IHS 变换和KL 变换后再进行密度分割及图像分类,可以更好地区分和识别水体污染。采用这一方法,制 成了广州地区水体污染时空分布卫星影像图,并结合地面实际分析和调查资料,初步总结了珠江广州段水体 污染的时空分布规律和污染变化趋势。通过对最新遥感数据的处理,结合区域或流域水污染的变化趋势和污 染源研究,利用GIS 技术建立区域或流域污染预警系统,为污染的宏观监测和研究以及水资源保护的决策提 供了新的信息。 关键词: 遥感;水体污染监测;污染源评价;GIS;时空分布 中图分类号: TP79 文献标识码: A 近年来,随着经济的发展,珠江三角洲流域城市 附近河段的有机污染日益严重,这不仅影响了居民 的身体健康和人民生活水平的提高,也制约了珠江 三角洲经济的持续发展。对污染监测也提出了更高 的要求,需要宏观性强、更为快速、准确和廉价的水 污染监测方法,传统采用定点定剖面采样分析的方 法,往往不能快速全面地反映污染状况,而且成本 高,速度慢。遥感技术的发展,尤其是遥感器几何与 光谱分辨率的提高,使遥感技术为水体污染监测和 研究开辟了新的途径。 水体、植被、土壤和岩石从一开始就是遥感探测 的主要目标,对于水质的研究一直是遥感的主要任 务,但由于受遥感器分辨性能的限制,利用遥感技术 定量研究水质和进行水污染监测一直没有取得突 破。近几年来,随着遥感器几何与光谱分辩率的提 高,使利用遥感技术进行水质研究和水污染的宏观 监测成为可能[1 5]。利用遥感技术进行水污染监测 的主要机理是被污染水体具有独特的有别于清洁水 体的光谱特征,这些光谱特征体现在其对特定波长 的光的吸收或反射,而且这些光谱特征能够为遥感器所捕获并在遥感图像中体现出来[6]。但是现今所广泛使用的遥感图像波段较宽,所反映的往往是综合信息,加之太阳光、大气等因素使这种差异往往在常规遥感图像中体现的不甚明显。通过计算机图像处理的技术能够突出这些信息,而且通过特定时间的图像并结合地面监测的水质分析数据,建立比较准确的水质遥感模型,并利用该模型处理遥感数据,可以取得较为准确的结果,这就是利用遥感数据进行水污染定量监测的主要方法。由于遥感图像具有直观明了,宏观性强的特点,能清楚地反映出区域或整个流域污染现状和空间分布特征。利用多时相的遥感数据可以对同一流域水体污染历史和污染趋势作出研究和预测,为水资源保护规划提供准确信息。1 水体污染的遥感监测机理遥感的主要目的在于识别地物,其识别地物的机理在于不同地物具有不同的光谱特征。地物之间光谱特征差异越大,越容易为遥感器所识别。对于 收稿日期:2000 08 16;修订日期:2000 12 22基金项目:国家自然科学基金(编号:49901014),广东省自然科学基金(编号:980757),广东省自然科学博士启动基金(编号:974189)和广州市科季科技项目(编号:95 R6 1)资助项目。 作者简介:王云鹏(1968 ),男,副研究员,1990年毕业于兰州大学,1996年在中国科学院广州地球化学研究所获博士学位,从事资源环境遥感与GIS 研究,发表论文30多篇。 第5卷第6期 遥 感 学 报Vol.5,No.62001年11月JOURNAL OF RE MOTE SENSI NG Nov.,2001
浅论水污染生物监测和检测方法 发表时间：2011-05-26T11:02:45.390Z 来源：《魅力中国》2011年4月上作者：牛秋慧[导读] 生物监测是系统地利用生物反应来评价环境的变化，并应用于环境质量控制程序中的科学。牛秋慧 （河南省西华县环境监测站河南周口 466600）中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1673-0992（2011）04-0000-01 生物监测是系统地利用生物反应来评价环境的变化，并将其信息应用于环境质量控制程序中的一门科学。生物监测的目的是希望在有害物质还未达到受纳系统之前，在工厂或现场就以最快的速度把它检测出来，以免破坏受纳系统的生态平衡；或是能侦察出潜在的毒性，以免酿成更大的公害。 生物监测是理化监测的重要补充，对于评价环境质量状况有着十分重要的作用。理化监测一般只考虑瞬时污染状况，要做到长期连续监测，在经济上往往是不合适的。要了解污染的累积效应，采用生物监测更合适。同时，仅利用污染物质的浓度值来反映污染程度及危害也是不全面的，因为某些污染物质在环境中的含量极微不等于毒性极微，反之亦然。用生物监测进行配合，充分利用指示生物对污染物毒性反应的敏感性，便能较准确地反映真实的污染状况。 在一定条件下，水生生物群落和水环境之间互相联系、互相制约，保持着自然的、暂时的相对平衡关系。水环境中进入的污染物质，必然作用于生物个体、种群和群落，影响生态系统中固有生物种群的数量、物种组成及其多样性、稳定性、生产力以及生理状况，使得一些水生生物逐渐消亡，而另一些水生生物则能继续生存下去，个体和种群的数量逐渐增加。水污染生物监测就是利用这些变化来表征水环境质量的变化。 同理化监测相比，生物监测有自己的特点：生物监测能反映各种污染物的综合影响；理化监测是定期采样，结果不能反映采样前、后的情况，而水中生物，汇集了整个生长期环境因素改变的情况；有些水生生物对污染物很敏感，有些连精密仪器都测不出的微量元素的浓度，却能通过“生物放大”作用在生物体内积累而被测出。 生物监测也有自己的不足之处：生物监测不能定性和定量地测定水质污染；检测的灵敏性和专一性方面不如理化检测；某些生物检测需时较长。 许木启利用白洋淀水体中浮游动物群落优势种的变化来判断水体的污染程度和自净程度。结果表明，府河—白洋淀水体从上游至下游，浮游动物耐污种类逐渐减少，广布型种类逐渐出现较多，在下游许多正常水体出现的种类均有分布；同时，原生动物由上游的鞭毛虫至中游出现纤毛虫，在下游则发现很多一般分布在清洁型水体的种类，表明府河—白洋淀水体从上游到下游水体的污染程度不断减轻，水体具有明显而稳定的自净功能。好奇的朋友用底栖动物的变化趋势评价湘江水质污染，结果发现湘江干流底栖大型无脊椎动物种类数和物种的多样性指数从上游到下游呈减少趋势，表明毒杀生物的有毒物质对湘江的污染较为明显，并且可根据湘江干流各断面种类数的减少程度判断出各断面的污染程度；同时也观察到，随着时间的推移，底栖大型无脊椎动物种类数和多样性指数也呈减少趋势，说明这种有毒污染仍在发展之中。水污染的生物测试是利用水生生物受到污染物质的毒害所产生的生理机能的变化，测试水质污染状况。根据鱼的呼吸变化指示有毒环境，在有污染物存在的情况下，鱼腮呼吸加快且无规律。 近几年来，应用生物监测环境技术的研究广泛开展，出现了一些新方法、新材料和新的监测物，提高了生物检测的灵敏性。以前生物监测的研究重点多放在分类和结构方面。然而，生物系统的结构变化并非总与生物系统的其它变化相关联，仅以某个种类、某个种群构成的生物反应系统的变化来评价一个水生生态系统，其偏差较大。因此，为掌握水生生态系统对环境污染的完整反应，要求我们在生物系统（细胞、组织、个体、种群、群落、生态系统）中选择超出单一种类水平即群落或生态系统来作为生物监测的生物反应系统，并对该系统的结构和功能变化均进行研究。美国Cains 创建了用聚氨酯泡沫塑料块（简写为PFU）测定微型生物群落的结构和功能参数，进而进行监测预报的新方法。中科院水生所沈韫芬研究员把PFU应用到生物监测中，并使PFU法成为我国生物监测的一种标准方法。PFU法适用于原生动物、藻类对水质的检测。此方法可以鉴别水体是有机污染还是毒性污染。由于潮汐流和环流的影响，PFU法用于海水水质监测的有效性不如在淡水中监测。Kuidong Xu等用一种改良的PFU法—瓶装聚氨酯泡沫塑料块（BPFU）法进行海水的生物监测。BPFU法是将2块聚氨酯泡沫塑料块装入1个圆柱形塑料瓶中，塑料瓶有4道裂缝，用于保护聚氨酯泡沫塑料块不受粗糙条件的干扰，同时便于微生物群落进入聚氨酯泡沫塑料块，达到平衡。BPFU法比传统的PFU法在海水生物监测中的优越性体现在：⑴取样稳定；⑵海水生物评价结构和功能的精确性；⑶定量比较时可以保持水体积的稳定性。实验结果表明，用BPFU法进行海水生物监测比PFU法更加有效。通过BPFU法聚集的物种数量随污染物强度的增大而减少，减少程度大于PFU法。由BPFU法计算出的多样性指数同样也高于PFU法。 随着社会的进步，生物技术也在不断地发展，在此基础上逐步形成了分子生态毒理学。分子生态毒理学采用现代分子生物学方法与技术，研究污染物及代谢产物与细胞内大分子，包括蛋白质、核酸、酶的相互作用，找出作用的靶位或靶分子，并揭示其作用机理，从而能对在个体、种群、群落或生态系统水平上的影响作出预报，具有很大的预测价值。目前最常用的是把腺三磷酶作为生物学标志，方法是测定体内三磷酸腺苷酶ATPase的活性，并以其活性强弱作为多种污染物胁迫的指标[15]。近年来，生物体内胆碱脂酶活性的测定已经成为海水和淡水水体污染的一种监测工具。由于环境中的有机磷农药和氨基甲酸盐杀虫剂与底物乙酰胆碱的分子形状类似，能与酶酯基的活性中心发生不可逆的键合从而抑制酶活性，因此它可以用来评价有机体在杀虫剂和毒害神经的污染物质（如重金属）中的暴露程度。Mohamed Dellali等用蛤和贻贝监测泻湖的水体污染，结果表明，蛤和贻贝体内乙酰胆碱脂酶的活性能很好地反映当地水体的污染状况。 水资源的不断短缺，水体污染的不断恶化，要求水污染监测技术不断完善。而利用水生生物监测水体，能真实地反映水环境质量状况，且具有对毒物灵敏度高、所需仪器简单等优点。目前，水污染生物监测的方法和监测物正不断更新，其灵敏度也越来越高。某些方法能够对特定某种或某几种污染物质的存在作出响应，可以实现传统生物监测方法无法实现的水体中某种物质的定性检测。由于现有的水生生物监测技术仍然难以确定水体中污染物的种类组成和含量，因此，在条件许可的情况下，应采取多种方法进行综合监测，以确保监测结果的准确性和完整性。
水体污染的主要污染物详细分类与介绍 生活污水、畜禽饲养场污水以及制革、洗毛、屠宰业和医院等排出的废水，常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫。水体受到病原体的污染会传播疾病，如血吸虫病、霍乱、伤寒、痢疾、病毒性肝炎等。历史上流行的瘟疫，有的就是水媒型传染病。如1848年和1854年英国两次霍乱流行，死亡万余人；1892年德国汉堡霍乱流行，死亡750余人，均是水污染引起的。 受病原体污染后的水体，微生物激增，其中许多是致病菌、病虫卵和病毒，它们往往与其他细菌和大肠杆菌共存，所以通常规定用细菌总数和大肠杆菌指数及菌值数为病原体污染的直接指标。病原体污染的特点是：(1)数量大；(2)分布广；(3)存活时间较长；(4)繁殖速度快；(5)易产生抗药性，很难绝灭；(6)传统的二级生化污水处理及加氯消毒后，某些病原微生物、病毒仍能大量存活。常见的混凝、沉淀、过滤、消毒处理能够去除水中99%以上病毒，如出水浊度大于0.5度时，仍会伴随病毒的穿透。病原体污染物可通过多种途径进入水体，一旦条件适合，就会引起人体疾病。 ●耗氧污染物 在生活污水、食品加工和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，可通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中需要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这种污染物可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质进一步恶化。水体中有机物成分非常复杂，耗氧有机物浓度常用单位体积水中耗氧物质生化分解过程中所消耗的氧量表示，即以生化需氧量(BOD)表示。一般用20℃时，五天生化需氧量(BOD5)表示。 ●植物营养物 植物营养物主要指氮、磷等能刺激藻类及水草生长、干扰水质净化，使BOD5升高的物质。水体中营养物质过量所造成的"富营养化"对于湖泊及流动缓慢的水体所造成的危害已成为水源保护的严重问题。 富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，后变为陆地。这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现 象，可以在短期内出现。 植物营养物质的来源广、数量大，有生活污水(有机质、洗涤剂)、农业(化肥、农家肥)、工业废水、垃圾等。每人每天带进污水中的氮约50g。生活污水中的磷主要来源于洗涤废水，而施入农田的化肥有50%～80%流入江河、湖海和地下水体中。天然水体中磷和氮(特别是磷)的含量在一定程度上是浮游生物生长的控制因素。当大量氮、磷植物营养物质排入水体后，促使某些生物(如藻类)急剧繁殖生长，生长周期变短。藻类及其他浮游生物死亡后被需
文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持. 遥感在环境检测中的应用 班级：测绘C111 姓名：郑广震 学号： 117568
文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持. 遥感在环境检测中的应用 摘要：现阶段，由于多方面因素的影响，使得我国的城市环境污染日益严重，各类突发性环 境污染事故比比皆是，从而导致生态环境失衡。环境监测作为控制环境污染的主要途径之一， 其作用得以彰显。然而，我国幅员辽阔，仅凭现有的环境监测工作站及监测技术很难实现全 方位监测，而且及时性和准确性也难以保证。遥感技术以其自身诸多优点，被广泛应用于各 个领域当中，该技术在环境监测方面的效果也比较明显。基于此点，本文就城市环境监测中 遥感技术的应用进行浅谈。 关键词：环境监测；遥感技术；红外遥感 一、遥感技术概述 遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。它是 60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的 发展而逐渐形成的综合性感测技术。任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征，并将特征记录下来， 供识别和判断。把遥感器放在高空气球、飞机等航空器上进行遥感，称为航空遥感。把遥感 器装在航天器上进行遥感，称为航天遥感。完成遥感任务的整套仪器设备称为遥感系统。航空和航天遥感能从不同高度、大范围、快速和多谱段地进行感测，获取大量信息。航天遥感还能周期性地得到实时地物信息。因此航空和航天遥感技术在国民经济和军事的很多方面获 得广泛的应用。例如应用于气象观测、资源考察、地图测绘和军事侦察等。 遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线，对目标进行探测和识别的技术。例如航空摄影就是一种遥感技术。人造地球卫星发射成功，大大推动了遥感技术的发展。现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节。完成上 述功能的全套系统称为遥感系统，其核心组成部分是获取信息的遥感器。遥感器的种类很多，主要有照相机、电视摄像机、多光谱扫描仪、成象光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等。 传输设备用于将遥感信息从远距离平台( 如卫星 ) 传回地面站。信息处理设备包括彩色合成 仪、图像判读仪和数字图像处理机等。 遥感（ RS）与地理信息系统（GIS）技术的发展及其在地理学研究中越来越广泛和深入的应用，已经导致这一学科研究方法，特别是地理学研究中空间对象的观测与信息获取方法 产生了根本性的变化，极大地提高了对地观测能力和丰富了观测内容，深化了人们对地理现 象的认识。 （一）遥感技术分类 遥感技术主要是指通过物体对电磁波的辐射或反射，不与物体进行直接接触，远距离辨识及测量目标对象的一种监测技术。按照所使用的监测波段不同，该技术可分为以下几种类型：热红外 遥感技术、可见光反射红外遥感技术和微波遥感技术。 （二）遥感技术的特点和作用 遥感技术的特点如下：监测速度快、范围广、能够进行长时间动态监测、投入成本低、回报高、无需现场采集样本、可以发现常规法无法监测到的污染源；其较为明显的作用是可 对指定区域进行跟踪测量，并且能够快速获取与污染有关的全方面信息，如污染源位置、污 染范围、污染物分布及扩散情况、大气生态效应等等。 （三 )遥感技术的优越性 探测范围大：航摄飞机高度可达 10km 左右；陆地卫星轨道高度达到 910km 左右。一张陆地卫星图像覆盖的地面范围达到 3万多平方千米，约相当于我国海南岛的面积。我国只要 600 多张左右的陆地卫星图像就可以全部覆盖。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/108523313.html, 基于遥感监测的水质污染监测可视化系统研究 作者：刘磊龚瑞昆 来源：《科技风》2018年第22期 摘要：随着我国科学技术不断发展，检测检验能力随之提升，其中水质污染监测对精度、广度、深度均有一定要求，需与之相关的监测技术不断革新，为水质污染监测事业良性发展夯实技术基石，本文通过对基于遥感监测的水质污染监测可视化系统进行分析，以期为提升我国水污染监测综合成效提供依据。 关键词：遥感监测；水质污染；监测可视化系统 水作为生命之源，是全球生态环境保护重要资源之一，然而人们在日常生活与生产过程中不仅存在浪费水资源消极现象还污染水源，影响水资源综合利用成效，同时污染水源还会侵害人们的身体健康，降低自然环境自净能力，无法落实生态环境保护目标，为此水质污染监测部门需秉持与时俱进精神，不断优化水资源监测技术，提高水质监测能效，基于此研究遥感监测背景下的水质污染可视化系统创设方略显得尤为重要。 一、遥感监测技术内涵 遥感监测技术以先进仪器为依托，以监测目标为出发点，以监测参数为基础，对待检测对象展开系统观测，同时获取监测结果，为人们更好把控监测对象提供依据。遥感技术在应用过程中无需接触监测目标，便可实现监测目的，且对监测所得数据可进行判段、整合、分析、识别，具有系统性较强、自动化程度高、监测便捷、监测结果精准等应用优势，较为符合水质污染检测客观需求，同时可缩减采样环节，提高水质污染检测效率。以摄像机等拍摄电子元件为依托的遥感装置，可依据污染监测需求，将相关装置安置在卫星、飞机、无人机等装配上，对标的物进行监测，监测对象包括水体、植被、大气、土质等，可在接收标的物电磁波反射特征过程中，用感光记录技术将所获得的反射特征转化为色调、颜色各异的照片，技术人员通过分析照片可明晰检测对象污染实况，以此为由制定污染治理决策，为提升污染治理成效奠定基础。[1] 二、研究水质污染监测可视化系统的意义 基于我国信息技术不断发展，加之互联网体系日益健全，“互联网+”技术成为助力社会建设及行业发展的重要技术形式，为推动水污染监测技术良性发展，在遥感监测技术践行过程中，融入“互联网+”技术势在必行，其中“互联网+”可视化系统，将成为助力遥感监测技术良性
2015年第24期 应用科技科技创新与应用无人机遥感系统在环境保护中的应用探索 钟林华 （广西长润环境工程有限公司，广西南宁530003） 引言 近年来，国内科学技术发展迅速，无人机遥感系统属于目前获得遥感数据的新兴途径，该技术正以不可阻挡之势实现光谱信息成像化以及雷达成像多极化和地学分析智能化等，环境研究动向和资源探究定量化更是非常关键，这样都在很大程度上提升了遥感技术实时性能以及运行可靠性，促使该技术不断呈现大尺度以及多频率和全天候等目标。 1无人机遥感系统 1.1无人机遥感技术概述 无人机可以说是经过无线电遥控装置或者是机载计算机程控体系操作不载人飞行器。根据整体系统构成以及飞行特性来讲无人机通常是分为固定式翼型无人机或者是无人驾驶直升机。遥感也就是泛指在远处探测和感知对应物体或者是事物的一种技术，通常是不直接触碰物体自身在远处经过对应仪器探测及接收物体所散发出的信息，通过信息传送和分析来有效识别物体属性或者是分布的技术。无人机遥感技术使用无人机技术以及遥感传感器技术，再加上遥测遥控技术以及通信技术等诸多技术获取地理以及资源和环境等方面的空间遥感信息，有助于完成各类遥感数据的采集、处理以及分析。 1.2无人机遥感系统作业程序 无人机遥感系统关键是经由无人机飞行平台以及遥感检测平台和数据传输系统等主要部分构成，通常是将无人机遥感系统工作程序分为前期内/外/后期内业这三大部分。前期内业关键是进行准备，比如设置对应航线以及确定起降场地和设施设备检查等方面，前期内业能够确保外业工作有序展开，因此好的前期内业是外业工作质量提升的前提。 外业工作通常是取得各类检测信息全过程，外业工作关键是设备运输到场以及无人机组装和飞行遥感等各个方面。国内无人机技术大都是人工遥控起飞且进入所设置的航线之后才开始自动飞行，运用GPS进行无人机控制，无人机在完成遥感作业之后就会改为人工式遥控降落。后期处理则是对各类所取得的信息施以分析以及整理，最终获得结果的全部过程。 2无人机遥感系统在环境保护中的应用 2.1建设项目环境保护管理中的使用 建设项目环境影响评估时相关环评企业编写环境影响评估文件中所具备的建设项目区域地形图，通常大中型城市的近郊或者是关键发展区域可以在规划以及测绘部门去找寻图件，偏远地区往往是无图可寻的，尽管有但都是绘制时间非常久远或者是图像精确度不高，这些都不能采用。若是临时性组织绘制则拖延编制时间，某些环评单位这时就会选用时效性或者是清晰程度较低的图件使用，这必定会影响环境评价工作的质量。无人机遥感系统可以充分处理这些问题，该技术可以为环评单位用极短时间而获得时效性更强且精确度更高的图件，这也在很大程度上降低了处于较远或者是危险地区现场勘查工作量及危险性，从而提升环境影响评价工作效率，最终将所获得的数据和图件等提供给环保部门。 2.2环境监测中的使用 以往传统式环境监测均是使用点监测进行总体区域环境质量的估算，这有着很大的局限性以及片面性。无人机遥感系统视域非常广泛且连续性强，能够快速查出环境现状。采用系统搭载多光谱成像仪器，从而生成多光谱图像，能够直观的监测地表水文环境质量，以便于提供水质富营养化以及水华和水体透明程度等各方面信息专题图，进而实现水质特征性污染物质监视性检测。无人机更能够搭载移动式大气自动检测平台，从而对目标区域所呈现的大气环境施以监测，自动监测平台不可以监测到污染因子，这时可以使用搭载采样器把大气样品采集之后送至实验室进行监测。 2.3恶劣环境中的使用 无人机遥感系统属于远程控制来进行信息采集，所以应该确保信号良好，无人机遥感系统就可以在人力所不能到达的环境中进行工作。比如，油轮输油时由于工作人员的某些违规操作才造成输油管出现爆炸从而产生原油泄漏，这时往往会造成海污染，并且给海域周边的居民生活带来极大影响。这时环保局就会使用无人机展开环境监测，以便于获得及时且准确的信息来分析污染情况，并且给时间应急解决提供关键性信息，降低工作人员的工作难度及确保人身安全。 2.4生态保护中的使用 自然保护区域以及饮用水源保护区域等诸多特殊性生态保护区域属于环境保护的关键，不过自然保护区域以及饮用水源保护区域等这些大多情况都是在非常偏远的地区，再加上特殊保护面积偏大，环保部门工作人员很难进行全方位保护。使用无人机遥感系统可以获得诸多生态保护区域遥感影像，并且对遥感影像施以详细分析以及整理，能够有效掌控植被覆盖面积大小及掌握植被的变化状况，使用无人机遥感系统能够清晰的辨识不同植被互相替代现象。再者就是生态保护区域相关资源被侵占时则无人机遥感系统就可以即刻发现非法人员的相关动向，这些都是生态保护执法所需要的证据。 2.5环境监察中的使用 工业发展规模持续扩大，各类污染物质排放量更是不断增多，这些都会给环境保护带来危害，环境监察人员工作强度持续增大，以至于环境部门不能及时对环境污染状况施以严密监察。使用无人机遥感系统可以对环境污染源的分布以及排放量等各个方面进行监察，以便于给环境监察方面提供重要决策依据。无人机遥感系统可以对环境污染突发情况展开全方位跟踪，并且捕捉某些非法污染源的排放，给环境监察提供依据。 3发展方向和展望 无人机遥感系统应该持续改善，以便于适应现代化社会发展。无人机遥感系统应该提升各类数据链路传送能力，以便于把飞机下方地面用较高分辨率影像或者是高清晰程度录像及时传送至地面上，并且显示及记录再进行导航或者是取景；在搭建立体遥感数字环保平台前提下，有效开发或者是使用三维景观构建软件把遥感影像做成三维可视化产品，最终输出；并且持续研发遥感信息智能化辨识技术，搭载智能化传感器进行诸多污染因子的实时监测，再研发各类后期内业软件以达到结合现存的地理信息，再依据不同用户要求及需求快速完成各类影像的拼接以及校正与翻译；确定对应评价模式以及选用评价指标；培养综合性人才，懂得环境保护方面遥感技术以及外业飞行和内业处理等各个方面。 4结束语 总而言之，无人机技术以及航空遥感技术水平持续提升，无人机遥感系统更是被运用于国土及规划或者是地质和水利等各类领域及行业。该技术是使用无人机技术以及遥感传感器技术，再加上遥测遥控技术以及通信技术等诸多技术构成，从而有效获取地理以及资源和环境等方面的空间遥感信息，有助于完成各类遥感数据的采集和处理以及分析。因此进行无人机遥感系统在环境保护中的应用分析是有着极大现实意义。 参考文献 [1]蔡丽，付博.浅谈环境保护领域内无人机遥感系统的应用[J].企业技术开发，2014（9）. [2]朱京海，徐光，刘家斌.无人机遥感系统在环境保护领域中的应用研究[J].环境保护与循环经济，2013（1）. 摘要：随着社会经济水平的持续提升，更多科学技术被广泛运用于环境保护中，无人机遥感系统可以快速获得对应地理信息及环境信息，可以说无人机遥感系统具备极强的数据采集和处理以及分析能力，将无人机遥感系统运用于环境保护中可以充分提升各类环境数据分析精确性，以便于辅助环保部门进行最优化决策。 关键词：无人机遥感系统；环境保护；技术应用 291 --
上海市水污染源在线监测设备和安装技术规范（试行）-上海环
上海市水污染源在线监测 设备和安装技术规范（试行） Technical specifications for wastewater on-line monitoring equipments and installation in Shanghai （发布稿） 2006-11-22发布2006-11-22试行上海市环境保护局发布
目次 前言................................... II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (2) 4检测项目和设备主要技术指标 (4) 5安装技术要求 (19)
前言 为了加强对上海市水污染源排放的监督管理，实施污染物排放总量控制的许可证制度，规范水污染源在线监测设备和安装，特制订本规范。 本规范规定了水污染源在线监测系统的检测项目、相关检测设备的主要技术指标、设备安装的条件和技术要求。 安装在固定污染源上的水污染源在线监测系统的技术性能须达到或高于本规范要求。所有设备须技术先进，稳定可靠，具有相应的产品认可证书，保证监测数据准确可靠。 随着技术的进步和发展，以及对水污染源排放监督管理要求的深入，本规范将根据需要进行修订。 本规范为首次发布。 本规范由上海市环境保护局提出并归口。 本规范由上海市环境监测中心负责起草。 本规范由上海市环境保护局负责解释。 本规范为首次发布，自2006年11月22日起试行。 当本规范与国家新颁布的相关标准或规范有冲突时，以国家颁布的标准或规范为准。
上海市水污染源在线监测设备和安装技术规范（试行） 1 范围 1.1 本技术规范规定了水污染源在线监测系统的检测项目、设备主要技术指标、设备安装条件和技术要求。 1.2 本技术规范适用于水污染源在线监测系统监测固定污染源排水中的化学需氧量(COD)、总有机碳(TOC)、pH值、氨氮、温度、流量等参数的测定。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 HBC6-2001 化学需氧量(COD Cr)在线监测仪器环境保护产品认定技术要求 HJ/T 104-2003 总有机碳(TOC)水质自动分析仪技术要求 HJ/T 191-2005 紫外(UV)吸收水质自动在线监测仪技术要求 HJ/T 96-2003 pH水质自动分析仪技术要求 HJ/T 101-2003 氨氮水质自动分析仪技术要求 HJ/T 15-1996 超声波明渠污水流量计 JB/T 9248-1999 电磁流量计
水污染生物监测和检测方法及其研究进展 陈鸣达良俊（华东师范大学环境科学系，上海200062） 摘要扼要介绍了生物监测的理论、方法和特点。综述了近年来水污染生物监测的发展趋势及其研究动态与方向。阐述了水污染生物监测近期研究方向。 关键词：水污染生物监测研究进展 1 引言 生物监测是系统地利用生物反应来评价环境的变化，并将其信息应用于环境质量控制程序中的一门科学。生物监测的目的是希望在有害物质还未达到受纳系统之前，在工厂或现场就以最快的速度把它检测出来，以免破坏受纳系统的生态平衡；或是能侦察出潜在的毒性，以免酿成更大的公害[1]。 生物监测是理化监测的重要补充，对于评价环境质量状况有着十分重要的作用。理化监测一般只考虑瞬时污染状况，要做到长期连续监测，在经济上往往是不合适的。要了解污染的累积效应，采用生物监测更合适。同时，仅利用污染物质的浓度值来反映污染程度及危害也是不全面的，因为某些污染物质在环境中的含量极微不等于毒性极微，反之亦然。用生物监测进行配合，充分利用指示生物对污染物毒性反应的敏感性，便能较准确地反映真实的污染状况。 2水污染的生物监测 2.1 水污染生物监测的理论依据 在一定条件下，水生生物群落和水环境之间互相联系、互相制约，保持着自然的、暂时的相对平衡关系。水环境中进入的污染物质，必然作用于生物个体、种群和群落，影响生态系统中固有生物种群的数量、物种组成及其多样性、稳定性、生产力以及生理状况，使得一些水生生物逐渐消亡，而另一些水生生物则能继续生存下去，个体和种群的数量逐渐增加。水污染生物监测就是利用这些变化来表征水环境质量的变化[2]。 2.2 水污染生物监测的特点 同理化监测相比，生物监测有自己的特点：生物监测能反映各种污染物的综合影响；理化监测是定期采样，结果不能反映采样前、后的情况，而水中生物，汇集了整个生长期环境因素改变的情况；有些水生生物对污染物很敏感，有些连精密仪器都测不出的微量元素的浓度，却能通过“生物放大”作用在生物体内积累而被测出[2]。 生物监测也有自己的不足之处：生物监测不能定性和定量地测定水质污染；检测的灵敏性和专一性方面不如理化检测；某些生物检测需时较长。 2.3 水污染生物监测的方法 2.3.1利用指示生物在水体中的出现或消失、数量的多少来监测水质 许木启[3]利用白洋淀水体中浮游动物群落优势种的变化来判断水体的污染程度和自净程度。结果表明，府河—白洋淀水体从上游至下游，浮游动物耐污种类逐渐减少，广布型种类逐渐出现较多，在下游许多正常水体出现的种类均有分布；同时，原生动物由上游的鞭毛虫至中游出现纤毛虫，在下游则发现很多一般分布在清洁型水体的种类，表明府河—白洋淀水体从上游到下游水体的污染程度不断减轻，水体具有明显而稳定的自净功能。 2.3.2利用水生生物群落结构的变化来监测水质 蒋昭凤等[4]用底栖动物的变化趋势评价湘江水质污染，结果发现湘江干流底栖大型无脊椎动物种类数和物种的多样性指数从上游到下游呈减少趋势，表明毒杀生物的有毒物质对湘江的污染较为明显，并且可根据湘江干流各断面种类数的减少程度判断出各断面的污染程度；同时也观察到，随着时间的推移，底栖大型无脊椎动物种类数和多样性指数也呈减少趋势，说明这种有毒污染仍在发展之中。 2.3.3水污染的生物测试 水污染的生物测试是利用水生生物受到污染物质的毒害所产生的生理机能的变化，测试水质污染状况。 Belding[5]根据鱼的呼吸变化指示有毒环境，在有污染物存在的情况下，鱼腮呼吸加快且无规律。德国[6]从1977年开始研究利用鱼的正趋流性开展生物监测，在下游设强光区或适度电击，控制健康鱼向下游的活动；或间歇性提高水流速度，迫使鱼反应。如果鱼不能维持在上游的位置，则表明污染产生了危害。 3国内外水污染生物监测的研究进展 近几年来，应用生物监测环境技术的研究广泛开展，出现了一些新方法、新材料和新的监测物，提高了生物检测的灵敏性。 3.1 水污染生物监测及其检测的新方法 3.1.1 利用遗传毒理学监测水体污染
水污染的主要来源 水是判断一个星球存在生命的可能性的重要依据，由此观之，水对于人类来说，是非常重要的，但是随着世界的发展，水资源越来越缺乏，这是因为水体污染的现象越来越严重了，而我们只有知道水污染的来源，才能治理它，那么水污染的主要来源是什么呢？我认为有以下几点： 一生活污水 人类生活过程中产生的污水，是水体的主要污染源之一。是来源于生活的一种水污染。其组成主要是粪便和洗涤污水。城市每人每日排出的生活污水量为150—400L，其量与生活水平有密切关系。生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高,在厌氧细菌作用下，容易产生恶臭。随着人们生活水平的提高，生活污水的排放现象越来越严重，不过我认为这个利用好了可以对农业作出很大贡献。现在农村里的沼气池就是对生活污水的利用。 二工业废水 工业废水,包括生产废水和生产污水，是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。生产过程中排出的水。在工业生产中，热交换、产品输送、产品清洗、选矿、除渣、生产反应等过程均会产生大量废水。产生工业废水的主要企业有初级金属加工、食品加工、纺织、造纸、开矿、治炼、化学工业等。据调查，我国已有38个国营企业和100多万个乡镇企业，后者设备差，废水排出量也大。其中有很多民营企业根本达不到国家废水排放标准，这样下去，眼前的利益是得到了，而我们的子孙后代却要花大量的人力物力财力来治理前人留下的环境污染。 三农业污水 农业污水是指农作物栽培、牲畜饲养、农产品加工等过程中排出的、影响人体健康和环境质量的污水或液态物质。其来源主要有农田径流、农产品加工污水、饲养场污水。（饲养场污水可作为厩肥，但是工业发达的国家往往弃置不用，造成环境问题。作为厩肥使用，大都采用面施的方法）近年来，化肥、农药等的降解反应，产生的硫化氢、吲哚和粪臭素，使水变得恶臭。生活污水的成分99%为水，固体杂质不到1%，大多为无毒物质，其中无机盐有氰化物、硫酸盐、磷酸盐、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐等；有机物质如纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质和尿素等，另外还有各种洗涤剂和微量金属。农业污水数量大、影响面广。污水中氮、磷等营养元素进入河流、湖泊、内海等水域，会引起水体的富营养化；农药、病原体和其他有毒物质能污染饮用水源，直接危害人体健康；也就是说，我们撒的过多的农药，最后会进入我们人体中，所以说，最终受害的还是我们人类本身。 当然，水污染的来源不止这三个，我的水平有限，现在水污染治理的形势刻不容缓，既然明确了方向，就要朝这个方向努力啊！
中华人民共和国环境保护行业标准 ＨＪ／Ｔ３５５２００７ 水污染源在线监测系统运行与考核技术规范（试行） Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ（ｏｎｔｒｉａｌ） ２００７０７１２发布２００７０８０１实施 国家环境保护总局发布 ＨＪ／Ｔ３５５—２００７ 中华人民共和国环境保护 行业标准 水污染源在线监测系统运行与考核技术规范（试行） ＨＪ／Ｔ３５５—２００７ 中国环境科学出版社出版发行 （１０００６２北京崇文区广渠门内大街１６号） 网址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗｃｅｓｐｃｎ 电子信箱：ｂｉａｎｊｉ４＠ｃｅｓｐｃｎ 电话：０１０－６７１１２７３８ 印刷厂印刷 版权专有违者必究 ２００７年１０月第１版开本８８０×１２３０１／１６ ２００７年１０月第１次印刷印张１ 字数４０千字 统一书号：１３８０２０９·１２３ 定价：１２００元
国家环境保护总局 公告 ２００７年第４９号 为贯彻执行《中华人民共和国环境保护法》，保护环境，保障人体健康，促进科技进步，提高污 染源自动监控管理水平，现批准《环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范》（试行）等七项标 准为国家环境保护行业标准，并予发布。 标准名称、编号如下： 一、环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范（试行）（ＨＪ／Ｔ３５２—２００７） 二、固定污染源烟气排放连续监测技术规范（试行）（ＨＪ／Ｔ７５—２００７） 三、固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法（试行）（ＨＪ／Ｔ７６—２００７） 四、水污染源在线监测系统安装技术规范（试行）（ＨＪ／Ｔ３５３—２００７） 五、水污染源在线监测系统验收技术规范（试行）（ＨＪ／Ｔ３５４—２００７） 六、水污染源在线监测系统运行与考核技术规范（试行）（ＨＪ／Ｔ３５５—２００７） 七、水污染源在线监测系统数据有效性判别技术规范（试行）（ＨＪ／Ｔ３５６—２００７） 以上标准为指导性标准，自２００７年８月１日起实施，由中国环境科学出版社出版，标准内容可 在国家环保总局网站（ｗｗｗ．ｓｅｐａ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｔｅｃｈ／ｈｊｂｚ／ｂｚｗｂ）查询。 自以上标准实施之日起，下列标准废止： 一、火电厂烟气排放连续监测技术规范（ＨＪ／Ｔ７５—２００１）
贵州大学环境监测学题目：水资源环境遥感监测姓名：颜兴奎
2011年12月12日 水资源环境遥感监测 前言 水资源是人类赖以生存和社会发展不可替代的战略资源。随着人口的急剧增加、社会经济的迅速发展，以资源匮乏和污染为主要特征的水资源安全日益成为全球性问题，亦是我国生态环境改善和社会可持深发展的主要制约因素。如何建立有效的方法，科学、准确、快速地对水资源环境进行监测，适时掌握水资源环境的变化信息，进而采取相应的措施，已成为对水资源的有效利用、合理规划及保护的关键问题。 一、水污染的现状 中国是一个水资源短缺、水灾害频繁的国家，水资源总量居世界第六位，人均占有量只有2500立方米，约为世界人均水量的1/4，在世界排第110位，已被联合国列为13个贫水国家之一。中国有82%的人饮用浅井和江河水，其中水质污染严惩细菌超过卫生标准的占75%，受到有机物污染的饮用水人口约1.6亿。据最新资料透露，目前中国主要大城市只有23%的居民饮用水符合卫生标准，小城镇和农
村饮用水合格率更低。多年来，中国水资源质量不断下降，水环境持续恶化，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，不仅使工厂停产、农业减产甚至绝收，而且造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了社会的可持续发展，威胁了人类的生存。所以，我们必须采取相应措施处理水污染，而有效的水环境监测技术就显得很有必要，因而将遥感技术运用到水环境监测中，产生了一门新技术——水环境遥感监测技术。 二、“3S”技术 “3S”是指遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）三种空间信息技术的简称。 一、遥感是一种以非直接接触方法对远距离目标性质进行探测的技术。遥感技术系统由遥感平台、传感器、遥感介质、数据处理和应用五部分组成。 二、地理信息系统是一个具有多种功能的计算机软、硬件系统，是一个具有空间数据的采集、储存、检索、分析和可视化的数据库管理系统。 三、全球定位系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。其由GPS卫星星座、地面监控系统和GPS信号接收机三部分组成。 二、水环境遥感监测技术 一、遥感监测的机理 水污染遥感监测的主要机理是被污染水体具有独特的有别于清
遥感技术在环境监测中的应用 [摘要]遥感技术比传统的环境监测技术和监测台站具有无可比拟的优越性, 遥感技术被广泛应用于环境各个方面。本文综述了遥感技术在海洋监测、大气监测和土地覆盖利用变化监测中的应用研究进展以及遥感技术存在的问题和解决对策以及展望。 [ 关键词]遥感技术; 环境监测; 应用 Application and Development Prospect of Remote Sensing Technology in Environment Monitoring Abstract: T he remote sensing technology with the incomparable superiority compared with traditional environment monitoring technology and monitoring stations has being widely applied in pollution monitoring of atmosphere, water quality and solid waste and change of land utilization type and ecological vegetation. T he paper reviews the application research progress and development prospect of remote sensing technology in the monitoring of atmosphere, water quality and ecological vegetation. Key words: remote sensing technology; environment monitoring; application 1 概述 遥感是20 世纪60 年代发展起来的对地观测综合性技术[1 ] ,是一种应用探测仪器, 不需要与探测目标直接接触, 通过记录目标物体的电磁波谱, 从而分析解释物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。遥感技术让大面积的同步观测成为现实; 可以在短时间内对同一地区进行重复探测, 实现对地物的动态监测;其数据具有很强的综合性、可比性和经济性。 1992 年, 联合国世界环境与发展大会提出并通过以可持续发展作为世界各国共同接受的发展战略, 在大会上通过的“21世纪议程”的数百个项目中, 有相当一部分涉及到卫星遥感与地理信息系统技术[2 ]。全球《21 世纪议程》中还指出, 评价可持续发展的进度的方法是利用各种指标体系衡量经济、社会与环境的改变[2 ]。20 世纪90 年代以来, 遥感技术已广泛应用于环境监测、自然资源调查和动态监测、城市规划等各方面。其应用研究涉及的领域广、类型多, 既有专题性的, 也有综合性的, 包括农业生产条件研究、作物估产、国土资源调查、土地利用与土地覆盖、水土保持、森林资源、矿产资源、草场资源、渔业资源、环境评价和监测、城市动态变化监测、水灾和火灾监测、森林和作物病虫害研究等。至今它仍以多空间分辨率、多时相的遥感图像和数据使人们能够分析环境和自然资源等的时空变化规律, 推动人类和谐进步与发展。 2 遥感技术在环境各方面的应用 2. 1 在海洋环境中的应用