Исследование и разработка метода и аппаратно-программного комплекса для дистанционной оценки загрязнения индикаторных видов растительности тяжелыми металлами

• Автор: Тимофеев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СПЕКТРАЛЬНАЯ АППАРАТУРА ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПО ОПТИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ
1Л. Методы оценки экологического состояния растительности по оптическим характеристикам
1.2. Физические основы применения спектральной аппаратуры в дистанционном зондировании
1.2Л. Отражательная способность в дистанционном зондировании
1.3. Приборы дистанционного зондирования для спектральных измерений в полевых условиях 34 ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ ОПТИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ ИНДИКАТОРНЫХ ВИДОВ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
2.1. Взаимодействие света с листом
2.2. Влияние внешних факторов на спектральные характеристики растений
2.3. Пигменты листьев и их спектральные характеристики
2.4. Оптическое зондирование и оценка экологического состояния растений
2.5. Цветообразующие факторы листа в различных диапазонах
спектра
2.6. Индикаторные виды городской растительности для диагностики загрязнения тяжелыми металлами: СИ, Си, Ъп, N1, Ге, Мп, РЬ
ГЛАВА 3. СПЕКТРАЛЬНАЯ АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. Полевой фотоэлектрический спектрометр
3.2. Аппаратно-программный комплекс «Радуга»

3.3. Методика проведения полевых и лабораторных экспериментов
3.4. Статистический анализ экспериментальных данных 74 ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В УСЛОВИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СПЕКТРАЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ
4.1. Исследование спектров отражения индикаторных видов растительности в полевых условиях
4.2. Исследование фонового спектра отражения индикаторных видов городской растительности
4.3. Исследование влияния тяжелых металлов на спектры отражения растений в контролируемых условиях
4.4. Метод дистанционной оценки загрязнения индикаторных видов растительности тяжелыми металлами
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время Россия активно развивается, что влечет за собой расширение жилищного и производственного комплекса, развитие инфраструктуры. Особенно активно ведется строительство в крупных городах и на территориях, прилегающих к ним, так как рынок ориентирован на потребителей, наибольший процент которых сосредоточен в мегаполисах. Интенсивное строительство и стремительное увеличение количества автотранспорта влекут за собой динамичное изменение экологической обстановки, которая выходит за пределы норм, допустимых для безопасной жизни и деятельности человека и окружающей среды. Чтобы контролировать экологическую обстановку, необходимы недорогие и простые в использовании экспресс-методы оценки состояния окружающей среды, которые позволят своевременно реагировать и устранять загрязнения превышающие допустимые уровни и представляющие опасность.
Загрязнение одного региона влияет на экологическое состояние соседних территорий. Поэтому, эта проблема имеет международный характер, так как все большее значение приобретает отслеживание и оценка трансграничного переноса загрязнений [1, 2, 23, 92, 93].
Переход на путь устойчивого развития общества, провозглашенный ООН и принятый Россией в 1996г. [3], предусматривает применение дистанционных методов исследования, на основе которых может проводиться диагностика состояния природных экосистем на больших территориях. Стратегия устойчивого развития предполагает проведение оценки состояния биосферы, определение степени ее изменчивости и прогноз состояния, как следствие вмешательства человека в биосферный круговорот вещества и энергии. В этой связи актуальным является установление и изучение признаков, характеризующих состояние экосистем, и разработка

Рассмотрим три различных типа полевых спектральных приборов. Все они являются спектрорадиометрами, поскольку источником излучения для них является Солнце, а не внутренние источники излучения. Три основных типа приборов: интерферометр, спектрорадиометр с диспергирующей призмой или дифракционной решеткой и спектрорадиометр со сменными фильтрами. В основном эти приборы отличаются способом дисперсии входного излучения на спектральные компоненты.
На рис. 1.3 схематически изображено устройство детектора и диспергирующих элементов интерферометра. Обычно интерферометры используются в спектроскопии высокой точности, требующей спектра с очень высоким разрешением.
Фиксированное зеркало
Рис. 1.3. Ход луча в интерферометре Однако этап Фурье-анализа усложняет использование данных интерферометра в прикладных дистанционных исследованиях. К тому же требования к механической прочности прибора сильно затрудняют его использование. Интерферометры требуют бережного обращения и большой осторожности при калибровке и использовании в полевых условиях.
Второй тип полевых приборов, часто используемых в дистанционном исследовании, — приборы, в которых в качестве основных диспергирующих