NASA通過太空技術(shù)監(jiān)測五大湖區(qū)藍(lán)藻污染
http://m.007sbw.cn 2007-09-13 10:13 來源:新京報
最近,一架經(jīng)過改裝的鷹眼(Learjet)飛機被投入五大湖藍(lán)藻生長監(jiān)控活動。位于克萊溫島的美國宇航局(NASA)葛蘭(Glenn)研究中心是這架飛機的制造者。該研究所的研究人員正通過飛機上的攝像頭監(jiān)視五大湖表層藻類污染情況。其中,被盯得最緊的是伊利湖(Lake Erie)和休倫湖(Lake Huron)的薩吉納灣。NASA人員為什么要參與監(jiān)視藍(lán)藻預(yù)防呢?原來,他們是被美國海洋和大氣局(NOAA)請出來的。這是一次環(huán)保和太空技術(shù)的合作。
這架飛機觀測藍(lán)藻污染的設(shè)備相當(dāng)先進。觀測設(shè)備與圖像系統(tǒng)由葛蘭研究中心的工程師設(shè)計。這個圖像系統(tǒng)原本用于研究火星塵埃,安裝有一個名叫“高光譜”的超高清晰度科學(xué)攝像頭,通過這個攝像頭,科學(xué)家可以看到五大湖藍(lán)藻水華的細(xì)致圖像。
五大湖也有藍(lán)藻
生態(tài)系統(tǒng)中大部分的藍(lán)藻都是無害的。但當(dāng)藍(lán)藻過度生長,形成水華時就煩人無比了。中國太湖、巢湖、滇池等湖泊出現(xiàn)的藍(lán)藻暴發(fā)事件就是眼前的例證。藍(lán)藻產(chǎn)生的水華可能會導(dǎo)致飲用水惡臭。更糟的是,有些藻類水華可能產(chǎn)生毒素,在人體和動物體內(nèi)積聚進而影響其健康。
早在上世紀(jì)60年代,那些試圖在五大湖區(qū)域游泳或滑冰的人就受到了藍(lán)藻水華的影響。直到美國政府下令禁止在清潔劑和化肥中存有磷光體后,這一情況才得到改善。遺憾的是,在過去幾十年內(nèi),大湖領(lǐng)域還是出現(xiàn)了藍(lán)藻中最危險的銅銹微囊藻。這種藻里含有的特殊毒素可能損害人類的肝臟。不過到目前為止,還是沒有人能準(zhǔn)確說出到底為什么五大湖出現(xiàn)了藍(lán)藻。但科學(xué)家開列的“疑犯”名單包括城市垃圾、湖邊農(nóng)田化肥、化糞池溢出物、斑馬貽貝(zebra mussels)以及水源邊的家畜飼養(yǎng)行為。
該現(xiàn)象一度讓當(dāng)?shù)卣蜕虡I(yè)領(lǐng)袖相當(dāng)緊張,因為美國大湖區(qū)給4千萬的居民提供飲用水,湖邊還設(shè)有超過500個休閑沙灘。
船太小,衛(wèi)星太遠(yuǎn)
多年來,NOAA位于密歇根州的實驗室一直負(fù)責(zé)調(diào)查五大湖藍(lán)藻水華問題。研究人員通過收集藍(lán)綠藻樣品,測量伊利湖和休倫湖薩吉納灣的藍(lán)藻毒素含量。當(dāng)藍(lán)藻毒素含量超過了世界衛(wèi)生組織建議的標(biāo)準(zhǔn)之后,他們就會通知當(dāng)?shù)匦l(wèi)生部門。
五大湖是美國乃至全世界最大的湖泊,面積非常廣闊。如果只靠船只檢測,相當(dāng)費時費力。2000年,葛蘭研究中心開始介入大湖區(qū)研究。來自俄亥俄州托萊多大學(xué)和博林格林州立大學(xué)的科學(xué)家開始用衛(wèi)星圖像來監(jiān)視藍(lán)藻。通過NASA的德拉(Terra)衛(wèi)星和亞夸(Aqua)衛(wèi)星發(fā)來的圖像,研究者分析湖面漂浮物的種類,并推測其毒素含量,結(jié)果與水樣品里測出的毒素含量一致。從那以后,NOAA更進一步地信任了衛(wèi)星技術(shù)在水藻檢測方面的運用,他們開始使用裝備了更加精確的圖像系統(tǒng)的Landsat地球檢測衛(wèi)星來檢測水華。[page_break]
但是,衛(wèi)星檢測藻類水華也有一定的局限。葛蘭研究中心的視覺研究工程師里基(John Lekki)介紹,Landsat衛(wèi)星每隔8天才繞過大湖區(qū)一次,而在陰天的時候,衛(wèi)星可能什么圖像都拍不到。
而飛行器攜帶的衛(wèi)星裝置檢測系統(tǒng)就可以在條件許可的情況下很快讓研究員捕捉到需要的圖像。
邊飛行邊檢測的另一個好處是快捷。當(dāng)飛行員發(fā)現(xiàn)了一處可疑水華時,他們馬上報告給研究員,后者就可以立即收集水樣?!拔覀兙拖窈Q蠛痛髿饩值目罩兄邸!崩锘f,“這么大的區(qū)域要用船來檢測實在困難,所以我們就先告訴他們哪兒發(fā)現(xiàn)了水華,這樣他們的工作就輕了很多。接下來,他們就可以乘船直奔水華而去?!?
暴露每種物質(zhì)的光譜
NASA的成員在去年夏天駕駛著T-24號飛機第一次檢測五大湖。今年初秋他們又檢測了一次。里基和一組工程師親自改裝了飛機,在上面增加了一個附帶“高光譜”成像器的圖像系統(tǒng)。里基表示:“沒有任何機器能夠和它拍到圖像的具體程度相比?!?
高光譜成像器是由葛蘭研究中心的工程師制作而成,這個成像器可以將圖片切割成250種各種不同顏色構(gòu)成的圖像,從紫外線到紅外線的光譜都有。每張圖片都代表了一種特殊的光譜。如同每個人都有不同的指紋一樣,大湖里的物質(zhì)也都有著各不一樣的分譜特性。高光譜成像器就可以將所有的物質(zhì)暴露無疑地展示出來。
NOAA目前正在分析成像器收集來的數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)和水樣品及衛(wèi)星拍攝所得的數(shù)據(jù)進行比較。這么做是為了更精確地遠(yuǎn)程控制。不久的將來,人們就可以遠(yuǎn)距離監(jiān)測有害藻類水華的暴發(fā)前兆,及早通知當(dāng)?shù)厮畯S、海灘、船只、飛行員、滑雪者及任何想到大湖區(qū)來玩的人。
“我們的工作能給地球提供一些幫助總是好的,尤其是這些幫助還是發(fā)生在我們的后院里?!崩锘f。