NASA通過太空技術監測五大湖區藍藻污染

最近，一架經過改裝的鷹眼（Learjet）飛機被投入五大湖藍藻生長監控活動。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視藍藻預防呢？原來，他們是被美國海洋和大氣局（NOAA）請出來的。這是一次環保和太空技術的合作。 

衛星圖片顯示，伊利湖和休倫湖的部分湖面已經被藍藻造成的水華所覆蓋。
資料圖片(來源：新京報)

這架飛機觀測藍藻污染的設備相當先進。觀測設備與圖像系統由葛蘭研究中心的工程師設計。這個圖像系統原本用于研究火星塵埃，安裝有一個名叫“高光譜”的超高清晰度科學攝像頭，通過這個攝像頭，科學家可以看到五大湖藍藻水華的細致圖像。
 
五大湖也有藍藻
 
生態系統中大部分的藍藻都是無害的。但當藍藻過度生長，形成水華時就煩人無比了。中國太湖、巢湖、滇池等湖泊出現的藍藻暴發事件就是眼前的例證。藍藻產生的水華可能會導致飲用水惡臭。更糟的是，有些藻類水華可能產生毒素，在人體和動物體內積聚進而影響其健康。
 
早在上世紀60年代，那些試圖在五大湖區域游泳或滑冰的人就受到了藍藻水華的影響。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，大湖領域還是出現了藍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，還是沒有人能準確說出到底為什么五大湖出現了藍藻。但科學家開列的“疑犯”名單包括城市垃圾、湖邊農田化肥、化糞池溢出物、斑馬貽貝（zebra mussels）以及水源邊的家畜飼養行為。
 
該現象一度讓當地政府和商業領袖相當緊張，因為美國大湖區給4千萬的居民提供飲用水，湖邊還設有超過500個休閑沙灘。
 
船太小，衛星太遠
 
多年來，NOAA位于密歇根州的實驗室一直負責調查五大湖藍藻水華問題。研究人員通過收集藍綠藻樣品，測量伊利湖和休倫湖薩吉納灣的藍藻毒素含量。當藍藻毒素含量超過了世界衛生組織建議的標準之后，他們就會通知當地衛生部門。
 
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，相當費時費力。2000年，葛蘭研究中心開始介入大湖區研究。來自俄亥俄州托萊多大學和博林格林州立大學的科學家開始用衛星圖像來監視藍藻。通過NASA的德拉（Terra）衛星和亞夸（Aqua）衛星發來的圖像，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星技術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的Landsat地球檢測衛星來檢測水華。
 
但是，衛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衛星每隔8天才繞過大湖區一次，而在陰天的時候，衛星可能什么圖像都拍不到。
 
而飛行器攜帶的衛星裝置檢測系統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。當飛行員發現了一處可疑水華時，他們馬上報告給研究員，后者就可以立即收集水樣。“我們就像海洋和大氣局的空中之眼。”里基說，“這么大的區域要用船來檢測實在困難，所以我們就先告訴他們哪兒發現了水華，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。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暴露無疑地展示出來。
 
NOAA目前正在分析成像器收集來的數據，并將這些數據和水樣品及衛星拍攝所得的數據進行比較。這么做是為了更精確地遠程控制。不久的將來，人們就可以遠距離監測有害藻類水華的暴發前兆，及早通知當地水廠、海灘、船只、飛行員、滑雪者及任何想到大湖區來玩的人。
 
“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生在我們的后院里。”里基說。