用AV和EXO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。

2021年5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）

pH和ORP

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）。

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。

峰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。

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。

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。