城市黑臭水體吸收特性分析

城市黑臭水體吸收特性分析城市水體的黑臭現(xiàn)象是人們通過視覺和嗅覺對(duì)水體的一種綜合感觀,通常是指散發(fā)出刺鼻、惡心的氣味,呈現(xiàn)黑色或灰黑色,生態(tài)功能喪失的水體.隨著我國城市化進(jìn)程的加快,城市河流的生態(tài)系統(tǒng)也面臨著重大的挑戰(zhàn)。由于工業(yè)廢水和生活污水的排放,許多水體發(fā)黑發(fā)臭,嚴(yán)重影響了人們的生活環(huán)境。目前已有許多學(xué)者開展了城市黑臭水體形成機(jī)制的研究,認(rèn)為當(dāng)水體遭受嚴(yán)重有機(jī)污染時(shí),有機(jī)物的好氧分解使水體中耗氧速率大于復(fù)氧速率,造成水體缺氧,致使有機(jī)物降解不完全、速度減緩,厭氧生物降解過程生成硫化氫、胺、氨、硫醇等發(fā)臭物質(zhì),同時(shí)形成FeS、MnS等黑色物質(zhì),致使水體發(fā)黑發(fā)臭.此外,水體有機(jī)負(fù)荷、Fe和Mn等金屬污染、底泥污染和水動(dòng)力條件等環(huán)境因素的復(fù)雜性,影響了黑臭水體形成的生物化學(xué)過程,導(dǎo)致黑臭水體的水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)、顏色、氣味等具有差異性。因此,有學(xué)者嘗試建立黑臭水體的評(píng)價(jià)模型,如劉成等對(duì)目前國內(nèi)外各類河道黑臭評(píng)價(jià)模型進(jìn)行比較,篩選出多個(gè)模型進(jìn)行分析,比較后認(rèn)為值得推廣研究的評(píng)價(jià)模型有多元線性回歸模型和綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法.阮仁良等在水質(zhì)評(píng)價(jià)方法里篩選出污染指數(shù)法、有機(jī)污染綜合評(píng)價(jià)法、溶解氧值法進(jìn)行比較,并提出有機(jī)污染綜合評(píng)價(jià)法是水質(zhì)黑臭評(píng)價(jià)的最佳方法。上述研究主要從致黑致臭的水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)研究黑臭水體的形成和識(shí)別,并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)全區(qū)域黑臭水體的識(shí)別和監(jiān)測,因此,有學(xué)者嘗試?yán)眠b感技術(shù),從水色指標(biāo)變化的角度開展對(duì)黑臭水體識(shí)別的研究.這方面最早的研究是關(guān)于“黑水團(tuán)”的研究。黑水團(tuán)(在內(nèi)陸湖泊中也被稱為湖泛)是指在適當(dāng)?shù)臍庀髼l件下,由于藻類的高度聚積使得水體突然發(fā)黑發(fā)臭的水污染現(xiàn)象.黑水團(tuán)現(xiàn)象的發(fā)生,可以看作是湖泊環(huán)境諸多要素對(duì)重度湖泊富營養(yǎng)化的一種劇烈響應(yīng).黑水團(tuán)具有水體發(fā)黑發(fā)臭,水生生物大量死亡,水體含氧量低、高營養(yǎng)鹽負(fù)荷等一些顯著的特征.Duan等分析了太湖黑水團(tuán)的吸收特性,認(rèn)為浮游植物和有色可溶性有機(jī)物的高吸收,以及較低的后向散射,使水體呈現(xiàn)黑色.張思敏等對(duì)比分析了太湖黑水團(tuán)區(qū)與其他區(qū)域的吸收特性,認(rèn)為黑水團(tuán)的顆粒物吸收系數(shù)和有色可溶性有機(jī)物(CDOM)吸收系數(shù)均高于正常水體.此外,溫爽等構(gòu)建了基于GF-2影像的城市黑臭水體遙感識(shí)別算法,并分析了南京市主城區(qū)黑臭水體的空間分布和環(huán)境特點(diǎn).靳海霞等基于水體岸線提取結(jié)果和反演的各類水質(zhì)參數(shù)的指數(shù)分布,結(jié)合水體黑臭程度遙感判別指標(biāo),對(duì)北京市9處河段進(jìn)行判別,其黑臭水體識(shí)別與官方公布的結(jié)果基本一致。由于遙感技術(shù)宏觀性的特點(diǎn),使其可以同步對(duì)城鎮(zhèn)河網(wǎng)黑臭水體進(jìn)行監(jiān)測,因此,研發(fā)黑臭水體遙感識(shí)別模型,必將在城鎮(zhèn)黑臭水體監(jiān)管中發(fā)揮重要的作用。然而,目前對(duì)黑臭水體遙感監(jiān)測的研究才剛剛起步,對(duì)黑臭水體光學(xué)特征的研究還不夠深入,對(duì)水質(zhì)參數(shù)和固有光學(xué)特性對(duì)遙感信息的影響機(jī)制的研究還開展得很少,研究主要集中在遙感反射率對(duì)黑臭水體的分類識(shí)別,算法缺少機(jī)制性的支持。本研究擬通過對(duì)長沙、南京、無錫這3個(gè)城市的河流進(jìn)行現(xiàn)場采樣和室內(nèi)分析,探討城市黑臭水體中色素顆粒物、非色素顆粒物、有色可溶性有機(jī)物的吸收特性,通過水體組分吸收特征的變化,揭示黑臭水體與其它水體的差異性,尋找黑臭水體與其它水體的識(shí)別指標(biāo),以期為構(gòu)建黑臭水體遙感識(shí)別模型提供理論依據(jù)。材料與方法1.1 研究區(qū)與樣點(diǎn)分布2016~2017年在長沙、南京、無錫進(jìn)行地面遙感實(shí)驗(yàn),采集水樣并進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)和水體吸收系數(shù)測量.樣點(diǎn)分布見圖1,采樣時(shí)間與采樣數(shù)量見表1。1圖 1 采樣點(diǎn)分布示意表 1 采樣時(shí)間與采樣點(diǎn)數(shù)量長沙市位于中國中南部的長江以南地區(qū)(東經(jīng)111°53′~114°5′,北緯27°51′~28°40′),城市中主要河流有湘江、瀏陽河、撈刀河、靳江等.2016年6月19日在長沙市建成區(qū)進(jìn)行采樣,共計(jì)34個(gè)樣點(diǎn),屬于黑臭水體的有15個(gè)。南京市位于長江下游中部地區(qū),江蘇省西南部(東經(jīng)118°22′~119°14′,北緯31°14′~32°37′),有秦淮河、金川河、玄武湖等大小河流湖泊,境內(nèi)共有大小河道120條.2016年1月19日起至2017年5月10日止,共計(jì)采集85個(gè)樣點(diǎn),屬于黑臭水體的有61個(gè)。無錫市位于江蘇南部,地處長江三角洲平原(東經(jīng)119°31′~120°36′,北緯31°07′~32°02′).無錫水網(wǎng)密集,市區(qū)以京杭大運(yùn)河為中軸構(gòu)成河網(wǎng)水系,并通達(dá)江湖,共計(jì)采集46個(gè)樣點(diǎn),屬于黑臭水體的有9個(gè)。1.2 數(shù)據(jù)采集本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集主要包括室外實(shí)驗(yàn)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)兩部分.室外實(shí)驗(yàn)主要包括水樣的采集,同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)點(diǎn)位的pH、溶解氧、氧化還原電位等信息.室內(nèi)實(shí)驗(yàn)包括葉綠素濃度等水質(zhì)參數(shù)和水體組分吸收系數(shù)的測量。1.2.1 黑臭水體判別在實(shí)際采樣過程中,根據(jù)住建部2015年發(fā)布的《城市黑臭水體整治工作指南》,同時(shí)結(jié)合感官(嗅覺上為惡臭,視覺上呈現(xiàn)黑色)對(duì)河段進(jìn)行分類,將城市河段區(qū)分為黑臭水體和正常水體?！吨改稀芬酝该鞫?、溶解氧、氧化還原電位和氨氮為指標(biāo),將黑臭水體細(xì)分為“輕度黑臭”和“重度黑臭”,其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)指標(biāo)測定方法見表2.本研究中輕度黑臭與重度黑臭的數(shù)據(jù)量差異較大,重度黑臭水體僅有5個(gè)樣本,因而將輕度黑臭與重度黑臭統(tǒng)一歸為黑臭水體進(jìn)行研究。表2城市黑臭水體污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)1.2.2 水質(zhì)參數(shù)測量水質(zhì)參數(shù)包括現(xiàn)場測量和實(shí)驗(yàn)室分析測量兩部分,其中,現(xiàn)場測量的參數(shù)包括透明度、溶解氧和氧化還原電位。實(shí)驗(yàn)室分析測量的水質(zhì)參數(shù)主要包括總懸浮物(TSM)、無機(jī)懸浮物(ISM)、有機(jī)懸浮物(OSM)、葉綠a(Chla)、溶解性有機(jī)碳(DOC)、總磷(TP)、總氮(TN)。懸浮物濃度測量使用煅燒法.用直徑為47mm玻璃纖維濾膜(WhatmanGF/F)在450℃的高溫下煅燒4~6h,將膜冷卻并進(jìn)行稱量,過濾一定體積的水樣后在恒溫烘干箱中以110℃烘4~6h.烘干稱重得到質(zhì)量,減去空白膜的質(zhì)量,即為總懸浮物的質(zhì)量.高溫煅燒烘干后的膜,稱重減去空白膜的質(zhì)量得到無機(jī)懸浮物的質(zhì)量.最后計(jì)算得到總懸浮物(TSM)、無機(jī)懸浮物(ISM)、有機(jī)懸浮物濃度(OSM)。葉綠素a濃度測量使用“熱乙醇法”.用47mm玻璃纖維濾膜(WhatmanGF/F)過濾水樣,并將濾膜冷凍48h以上.用90%的熱乙醇萃取并使用分光光度計(jì)測量665nm、750nm處的吸光度,加入一滴1mol·L-1的稀鹽酸酸化1min,測定酸化后的消光度,從而計(jì)算葉綠素a濃度。溶解性有機(jī)碳采用總有機(jī)碳分析儀測量.首先用直徑為47mm玻璃纖維濾膜(WhatmanGF/F)過濾一定的水樣,然后利用島津總有機(jī)碳分析儀測量溶解性有機(jī)碳。總氮采用過硫酸鉀高壓消解法測定.加入過硫酸鉀和氫氧化鈉的混合溶液到一定體積的水樣中,在120℃下加熱分解30min,冷卻至室溫,水樣中的氨氮、亞硝酸鹽、有機(jī)氮被氧化成硝酸鹽.配置不同濃度梯度的氮標(biāo),測量其吸光度.取上清液,用紫外分光光度計(jì)測量210nm處的吸光度,根據(jù)氮標(biāo)的濃度與吸光度之間的線性關(guān)系計(jì)算得出總氮的濃度?？偭撞捎勉f銻抗分光光度法.在酸性條件下,水樣中的正磷酸鹽與鉬酸銨、酒石酸銻鉀反應(yīng),生成磷鉬雜多酸.將消解的水樣冷卻至一定溫度后,取部分樣品,加入抗壞血酸溶液,充分混勻,生成磷鉬藍(lán)(藍(lán)色絡(luò)合物),然后測量700nm處的吸光度值,以超純水做參比,進(jìn)而計(jì)算水中的總磷濃度值。1.2.3 水體組分吸收系數(shù)的測量水體組分的吸收系數(shù)包括總顆粒物吸收系數(shù)(ap)、色素顆粒物吸收系數(shù)(aph)、非色素顆粒物吸收系數(shù)(ad)和有色可溶性有機(jī)物(coloreddissolvedorganicmatter,CDOM)的吸收系數(shù)(ag)?？傤w粒物的吸收系數(shù)使用定量濾膜技術(shù)(QFT)測定.用直徑為25mm玻璃纖維濾膜(WhatmanGF/F)過濾水樣,用同樣濕潤程度的空白濾膜作為參比,在紫外分光光度計(jì)下測量濾膜上顆粒物的吸光度,并且以750nm處吸光度為零值校正,得到總顆粒物的吸收系數(shù)。用一定體積的次氯酸鈉溶液漂白濾膜上的色素顆粒物質(zhì),漂白15min后用超純水淋洗.使用紫外分光光度計(jì)測定非色素顆粒物的吸收系數(shù).總顆粒物吸收系數(shù)減去非色素顆粒物的吸收系數(shù)即為色素顆粒物的吸收系數(shù)。CDOM吸收系數(shù)采用0.22μm的Millipore濾膜對(duì)濾液進(jìn)行二次過濾,以超純水做參比,用紫外分光光度計(jì)測定其吸光度,并且以700nm處的吸光度為零值進(jìn)行散射效應(yīng)的校正,計(jì)算得到CDOM的吸收系數(shù)。結(jié)果與討論2.1 城市黑臭水體水質(zhì)參數(shù)特征2016~2017年采集了長沙、南京和無錫的城市黑臭水體共計(jì)85個(gè)樣點(diǎn),非黑臭水體共計(jì)80個(gè)樣點(diǎn)。3為實(shí)驗(yàn)采集水體的水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù).從表中看出,黑臭水體與非黑臭水體的Chla濃度變化范圍都較大,分別為1.23~272.15μg·L-1和0.02~343.05μg·L-1,二者的Chla均值分別為(28.56±28.88)μg·L-1與(29.22±51.36)μg·L-1。表3實(shí)驗(yàn)觀測的城市黑臭與非黑臭水體的水質(zhì)參數(shù)黑臭水體與非黑臭水體的總懸浮物濃度差異不大,但黑臭水體中的有機(jī)懸浮物濃度較高.黑臭水體中的有機(jī)懸浮物濃度高達(dá)57%,而非黑臭水體中有機(jī)懸浮物濃度則僅占總懸浮物濃度的32%。黑臭水體與非黑臭水體均值差異較大的水質(zhì)參數(shù)是溶解性有機(jī)碳和總氮總磷。其中,黑臭水體中的溶解性有機(jī)碳濃度均值是非黑臭水體均值的兩倍,這表明水體中含有更高的生物降解的碎屑物質(zhì)。推測其產(chǎn)生的原因是城市水體中的富營養(yǎng)化現(xiàn)象導(dǎo)致藻類等浮游植物大量繁殖,在藻類的降解過程中消耗了大量的氧氣,使水體表層處于厭氧狀態(tài),同時(shí)釋放大量的溶解性有機(jī)碳;黑臭水體的總氮濃度均值(21.53±13.00)mg·L-1比非黑臭水體高3倍.類似地,黑臭水體的總磷濃度均值(1.63±1.11)mg·L-1也比非黑臭水體高出3倍多。正是由于黑臭水體中具有相對(duì)較高的氮磷濃度,使得氮磷物質(zhì)與一般的碳水化合物一起參與耗氧過程,而含氮有機(jī)物降解的耗氧量遠(yuǎn)大于含碳有機(jī)物的耗氧量,這使得水體中的溶解氧快速降低,導(dǎo)致水質(zhì)惡化,發(fā)黑發(fā)臭。4為2016~2017長沙、南京和無錫這3個(gè)城市實(shí)測的黑臭水體的水質(zhì)參數(shù)。不同城市黑臭水體的Chla濃度也略有差異。無錫黑臭水體的Chla濃度均值最高[(80.61±90.13)μg·L-1],變化范圍較大.可能的原因是無錫的多條河流與太湖相連通,而采樣時(shí)間處于夏季,該季節(jié)太湖的浮游藻類較多導(dǎo)致河道中Chla濃度增大。長沙、南京和無錫市黑臭水體中的DOC濃度與懸浮物濃度較為接近。其中,南京黑臭水體的有機(jī)懸浮物占比最高,達(dá)到62%,無錫黑臭水體的有機(jī)懸浮物占比最低,僅為36%.南京市黑臭水體中的總氮濃度最高,均值達(dá)到(26.00±12.60)mg·L-1,明顯高于長沙市[(14.08±7.89)mg·L-1]和無錫市[(9.69±5.27)mg·L-1]的總氮濃度均值.3個(gè)城市黑臭水體的水質(zhì)參數(shù)存在一定的差異,但并無明顯的區(qū)域性特點(diǎn)。2.2.1 總顆粒物吸收特征總顆粒物吸收系數(shù)近似等于非色素顆粒物吸收系數(shù)與色素顆粒物吸收系數(shù)之和。圖2為黑臭水體與非黑臭水體的總顆粒物吸收系數(shù)光譜曲線,加粗的曲線是總顆粒物平均吸收系數(shù)光譜曲線.城市水體大多樣點(diǎn)在675nm有一個(gè)吸收峰,而在400~500nm隨波長增加呈現(xiàn)指數(shù)衰減,少數(shù)幾個(gè)樣點(diǎn)則在440nm、675nm附近有吸收峰,表現(xiàn)出明顯的藻類吸收特征,而這些樣點(diǎn)較多位于無錫市(圖2)。黑臭水體與非黑臭水體在440nm處的范圍是0.81~25.62m-1、0.60~18.60m-1,平均值分別為(4.88±4.08)m-1、(3.98±2.96)m-1.此外,圖2(a)中有3條曲線明顯高于其他黑臭水體的曲線,將這3條曲線對(duì)應(yīng)的樣點(diǎn)分別編號(hào)為G1、G2和G3,其中,G1、G2是5月10日在南京市采集的樣點(diǎn),G3是8月5日在無錫市采集的樣點(diǎn),這3個(gè)點(diǎn)現(xiàn)場判別均為重度黑臭。G1和G2號(hào)點(diǎn)均含有較高濃度的懸浮物(分別為297.50mg·L-1127.27mg·L-1)?？傤w粒物吸收系數(shù)曲線隨波長增加呈指數(shù)衰減,說明非色素懸浮物質(zhì)對(duì)吸收系數(shù)有著更大的影響.而G3號(hào)點(diǎn)DOC濃度為19.55mg·L-1,與黑臭水體的均值相比明顯偏高.考慮到采樣的河流位于無錫,且與太湖相連通,采樣時(shí)間在8月,推測G3號(hào)點(diǎn)產(chǎn)生黑臭與藻華的產(chǎn)生與降解有一定關(guān)系。2(a)黑臭水體,G1、G2分別是5月10日在南京市采集的重度黑臭水體,G3是8月5日在無錫市采集的重度黑臭水體;(b)非黑臭水體圖2黑臭與非黑臭水體總顆粒物吸收系數(shù)光譜曲線。黑臭水體的總顆粒物吸收系數(shù)均值稍高于非黑臭水體,但是二者的吸收系數(shù)取值范圍存在較大程度的交叉。非黑臭水體中也存在總顆粒物吸收系數(shù)較高的樣點(diǎn),這說明城市水體的情況較為復(fù)雜,顆粒物吸收系數(shù)并非兩者最主要的區(qū)別。2.2.2色素顆粒物吸收特征圖3為黑臭水體與非黑臭水體的色素顆粒物吸收系數(shù)光譜曲線,加粗的曲線是色素顆粒物平均吸收系數(shù)光譜曲線.色素顆粒物吸收曲線由葉綠素a和其他輔助色素濃度決定.在450~550nm范圍內(nèi),吸收系數(shù)隨著波長的增加而降低。與非黑臭水體相比,黑臭水體在400~550nm范圍內(nèi)的變化趨勢更為平緩,其色素顆粒物吸收系數(shù)均值較低.黑臭水體與非黑臭水體在675nm處的范圍是0.01~8.45m-1、0.01~7.25m-1,平均值分別為(0.77±1.16)m-1、(1.96±1.16)m-1.圖2中吸收系數(shù)偏高的G3號(hào)點(diǎn)在圖3中同樣表現(xiàn)突出,其值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它黑臭水體的吸收系數(shù).此外,圖2中呈現(xiàn)較明顯的雙峰(440nm和675nm)吸收特征的樣點(diǎn),說明采樣區(qū)水體含有較多藻類顆粒物。3(a)黑臭水體,G3是8月5日在無錫市采集的重度黑臭水體;(b)非黑臭水體圖3黑臭與非黑臭水體色素顆粒物吸收系數(shù)光譜曲線2.2.3非色素顆粒物吸收特征4為黑臭水體與非黑臭水體的非色素顆粒物吸收系數(shù)光譜曲線,加粗的曲線是非色素顆粒物平均吸收系數(shù)光譜曲線。非色素顆粒物的吸收系數(shù)隨著波長的增加而減小,其光譜特征大致遵循指數(shù)衰減的規(guī)律。城市黑臭水體與非黑臭水體的非色素顆粒物平均吸收系數(shù)在量級(jí)上有所差異.黑臭水體與非黑臭水體440nm處的吸收系數(shù)的平均值分別為(5.68±4.19)m-1、(4.44±2.95)m-1,分布范圍為0.55~13.94m-1、0.23~9.06m-1.黑臭水體與非黑臭水體在675nm處的吸收系數(shù)的平均值分別為(0.67±0.53)m-1、(0.48±0.37)m-1,分布范圍為0.67~3.16m-1、0.07~2.10m-1.在短波區(qū)域,黑臭水體與非黑臭水體的吸收系數(shù)差異更大.黑臭水體中有兩條曲線出現(xiàn)高值,分別對(duì)應(yīng)于圖2中的G1和G2號(hào)樣點(diǎn),結(jié)合圖2~4分析可知,黑臭水體的高吸收可能由于水體中高懸浮顆粒濃度導(dǎo)致(如南京的樣點(diǎn)G1和G2),而在高藻類濃度的水體,也可能由色素顆粒物的高吸收所引起(如無錫的樣點(diǎn)G3)。此外,從圖2~4可以看出,黑臭水體相對(duì)較高的顆粒物吸收主要是由于非色素顆粒物的高吸收所導(dǎo)致的,本研究所采集的數(shù)據(jù)中,多數(shù)黑臭水體的非色素顆粒物的吸收占總顆粒物吸收的50%以上。4(a)黑臭水體,G1、G2是5月10日在南京市采集的重度黑臭水體;(b)非黑臭水體圖4黑臭與非黑臭水體非色素顆粒物吸收系數(shù)光譜曲線2.2.4CDOM吸收特征CDOM主要由陸源有機(jī)物質(zhì)的輸入和內(nèi)源浮游植物的降解形成,在紫外和藍(lán)光波段有較強(qiáng)的吸收,隨著波長增大,吸收迅速減小.不同水體的CDOM吸收系數(shù)在短波處的差異較大,通常用440nm處的吸收系數(shù)來表征CDOM濃度。圖5為240~600nm波段范圍內(nèi)的黑臭水體與非黑臭水體的CDOM吸收光譜曲線,黑色加粗的曲線是CDOM平均吸收系數(shù)光譜曲線。CDOM的吸收光譜曲線隨波長增加呈現(xiàn)指數(shù)衰減的規(guī)律.黑臭和非黑臭水體在440nm處的CDOM吸收系數(shù)ag(440)范圍分別在0.18~2.94m-1和0.04~2.21m-1,均值分別是(1.72±0.63)m-1和(1.00±0.39)m-1.比較440nm處的吸收系數(shù)的平均值可以看出,黑臭水體的CDOM吸收系數(shù)比非黑臭水體的吸收系數(shù)高出1.7倍左右。5圖5黑臭與非黑臭水體CDOM吸收系數(shù)光譜曲線2.3吸收特征對(duì)城市黑臭水體的可分性分析2.3.1基于吸收系數(shù)曲線的黑臭水體可分性分析2.2節(jié)的分析可知,黑臭水體與非黑臭水體的水體組分吸收系數(shù)總體上存在差異,但是其取值范圍并沒有明顯的分界。因此,為了考察是否可利用吸收特征對(duì)黑臭水體進(jìn)行區(qū)分,需對(duì)特征波段處的吸收系數(shù)進(jìn)一步分析(圖6)。非黑臭水體與黑臭水體在顆粒物吸收系數(shù)上區(qū)別稍小,數(shù)值范圍有50%以上的重合度,因此,僅僅依靠顆粒物吸收系數(shù)的曲線難以將黑臭與非黑臭水體進(jìn)行有效地區(qū)分。而CDOM吸收系數(shù)則表現(xiàn)出顯著的差異:黑臭水體與非黑臭水體在440nm處的CDOM吸收系數(shù)的中位數(shù)分別為1.78m-1與0.97m-1,二者相差接近兩倍。因此,有可能利用CDOM吸收特征對(duì)黑臭水體進(jìn)行識(shí)別。61、2分別對(duì)應(yīng)非黑臭水體與黑臭水體在440nm處的總顆粒物吸收系數(shù),3、4對(duì)應(yīng)色素顆粒物吸收系數(shù),5、6對(duì)應(yīng)非色素顆粒物吸收系數(shù),7、8對(duì)應(yīng)CDOM吸收系數(shù)圖6顆粒物吸收系數(shù)與CDOM吸收系數(shù)在nm處的箱型圖2.3.2基于CDOM吸收系數(shù)參數(shù)化模型的黑臭水體可分性分析黑臭與非黑臭水體的CDOM吸收系數(shù)在440nm處取值范圍有一定的差異,但是,對(duì)比其吸收系數(shù)曲線發(fā)現(xiàn),僅利用CDOM吸收系數(shù)的絕對(duì)數(shù)值依然難以將黑臭與非黑臭水體區(qū)分開來.考慮到CDOM吸收系數(shù)通常采用形如公式(2)的參數(shù)化模型表示。(2)式中,下標(biāo)g代表CDOM;ag(λ)為波長λ處的吸收系數(shù)(m-1);λ0為參考波長,取440nm;ag(λ0)為參考波長處的吸收系數(shù)(m-1);S為指數(shù)函數(shù)斜率.S值的大小與CDOM的相對(duì)分子質(zhì)量相關(guān),是反映不同區(qū)域水質(zhì)的間接指標(biāo)[25]。因此,嘗試建立CDOM吸收系數(shù)的參數(shù)化模型,并分析利用S值進(jìn)行黑臭水體識(shí)別的可行性。CDOM吸收系數(shù)參數(shù)化模型的研究中,有學(xué)者通過分段建立參數(shù)化模型,提高了模型擬合的精度。本研究參照前人的經(jīng)驗(yàn),將波段劃分為275~295、350~400以及400~600nm,分別擬合CDOM吸收系數(shù)光譜斜率S值.表6為黑臭與非黑臭水體CDOM參數(shù)化模型的S值。表6黑臭與非黑臭水體CDOM參數(shù)化模型的S值1)圖7是黑臭與非黑臭水體斜率值和ag(440)的散點(diǎn)圖。對(duì)于圖7(a),以S1=0.0165為閾值劃線時(shí),165個(gè)樣點(diǎn)數(shù)據(jù)中,非黑臭水體有81%的樣點(diǎn)位于直線上方,黑臭水體中有78%的樣點(diǎn)位于直線下方,由此說明,當(dāng)以0.0165為閾值進(jìn)行區(qū)分時(shí),正確識(shí)別非黑臭水體65個(gè)、黑臭水體66個(gè),區(qū)分的正確率可達(dá)79.39%;對(duì)于圖7(b),以S2=0.016為閾值劃線時(shí),165個(gè)樣點(diǎn)數(shù)據(jù)中,非黑臭水體有66%的樣點(diǎn)位于直線上方,黑臭水體中有78%的樣點(diǎn)位于直線下方,由此說明,當(dāng)以0.016為閾值進(jìn)行區(qū)分時(shí),正確識(shí)別非黑臭水體53個(gè)、黑臭水體66個(gè),區(qū)分的正確率可達(dá)72.12%;對(duì)于圖7(c),以S3=0.01