用AV和EXO多參數水質儀(yi) 測繪石油泄漏

布雷頓角位於(yu) 馬薩諸塞州西南海岸的芒特霍普灣，與(yu) 福爾裏弗及其90,000名居民隔河相望。這裏以前是新英格蘭(lan) 最大的燃煤發電廠所在地。運營50多年後，這座發電廠退役並停用了兩(liang) 年，直到2019年被拆除。從(cong) 那時起，它一直用作廢金屬作業(ye) 的深水港。

2021年5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(wei) 了控製泄漏，安裝了圍油欄，但後來拆除了圍油欄，並決(jue) 定采取措施將燃油驅散到海灣的其餘(yu) 區域。一艘小船在其周圍開著，幫助驅散燃油。

我們(men) 的係統與(yu) 服務產(chan) 品經理Tom Goucher和我們(men) 的航行器專(zhuan) 家Shawn Sneddon在位於(yu) 福爾裏弗的賽萊默辦公室工作。他們(men) 決(jue) 定把YSI水上航行器的最新成員rQPOD帶到海灣進行調查，看是否能檢測到燃油泄漏。部署的rQPOD配備了EXO2s多參數水質儀(yi) 和EXO手持式顯示器，帶有以下傳(chuan) 感器：

電導率/溫度

總藻PE（葉綠素和藻紅蛋白）

fDOM（熒光溶解有機物）

pH和ORP

他們(men) 試圖回答這樣一個(ge) 問題：fDOM傳(chuan) 感器能否能檢測到燃油泄漏？
但首先，我們(men) 應回答為(wei) 什麽(me) rQPOD是執行這項工作的最佳工具？

YSI的航行器專(zhuan) 家 Shawn Sneddon正在為(wei) rQPOD製定任務計劃。

為(wei) 什麽(me) 選擇rQPOD？

rQPOD是一款模塊化的水麵航行器係統，輕巧、便攜、易於(yu) 使用，並可以自主或遠程操作。它允許用戶在幾分鍾內(nei) 收集大的空間區域的數據，其較小尺寸，允許其輕鬆訪問其他無法進入的區域。它具有實時數據可視化選項，使用戶能夠在現場更改任務並做出決(jue) 策。

Shawn為(wei) 航行器設定了自主運行任務的程序，並將其設置成每隔一秒采集一次樣本。自主任務允許rQPOD以精確的間隔直線運行。這項任務的間距設定為(wei) 25米，但對於(yu) 使用側(ce) 掃聲納或進行水深測量的任何應用，間距應收緊到10米。在穿越海灣的自主任務之後，Shawn通過遠程手動操作rQPOD穿越海灣附近的淺水河口。

收集的數據可以實時查看或者在調查完成後下載。實時數據有助於(yu) 在調查過程中識別感興(xing) 趣的區域或熱點，然後您可以重新按排航行器任務，使其返回該位置更詳細查看它。憑借實時數據，您能夠立即看到正在發生的事情，並在有任何問題時立即做出決(jue) 定。

為(wei) 什麽(me) 選擇fDOM傳(chuan) 感器？

地球上的大部分碳以溶解有機碳（DOC）的形式大量儲(chu) 存在海洋中，其中大部分是已儲(chu) 存億(yi) 萬(wan) 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(ge) 重要來源，包括我們(men) 所說的cDOM（有色溶解有機物）。有一部分cDOM具有熒光特性，稱為(wei) fDOM（熒光溶解有機物）。

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

fDOM傳(chuan) 感器是眾(zhong) 多可以測量激發和發射光譜的熒光的技術之一。熒光包括激發波長，對於(yu) EXO傳(chuan) 感器，波長為(wei) 365納米，但發射波長為(wei) 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熒光的不同類型物質。

峰A和峰C代表腐殖酸和富裏酸的陸地來源。峰C通常包含高度著色的腐殖質，通常是與(yu) fDOM傳(chuan) 感器關(guan) 係最密切的部分（見下圖中的白星）。我們(men) 知道原油的熒光範圍也大致相同（見下圖中的紅星），這是我們(men) 假設的基礎，即如果您處在環境中沒有很多其他溶解有機物，fDOM傳(chuan) 感器可能是原油的很好的替代測量。

發射和激發光譜

fDOM傳(chuan) 感器是否檢測到泄露？

當你看布雷頓角的這個(ge) 例子，情況似乎確實如此。您可以清楚地看到，在泄漏附近區域的fDOM升高，但需要指出的是，您在河口也看到大量fDOM。如果您處在已經有大量fDOM的環境中，這種方法可能不起作用。但是，如果您在不會(hui) 看到很多fDOM的沿海或海洋環境中，這可能是一個(ge) 尋找石油泄漏的有用工具。即使對於(yu) 這種應用之外，fDOM傳(chuan) 感器也是觀察DOC整體(ti) 情況的優(you) 秀工具。

海灣和河口（左圖）和僅(jin) 海灣（右圖）的fDOM測繪圖。

我們(men) 了解到，在這種應用中，fDOM傳(chuan) 感器肯定可以檢測原油，但無法區分原油和水中真正的fDOM物質。因此，這是一種有效的大範圍測量工具，特別是與(yu) 這些航行器結合使用時。但是，我們(men) 會(hui) 建議也可以使用隨機采集的樣本或另一個(ge) 傳(chuan) 感器對其進行“真值"測試。