Preview

Машиностроение и компьютерные технологии

Расширенный поиск

Экспериментальное исследование лазерного флуоресцентного метода обнаружения стрессовых состояний растительности, вызванных нефтяными загрязнениями

https://doi.org/10.24108/0817.0001299

Полный текст:

Аннотация

В настоящее время одной из перспективных областей использования лазерного флуоресцентного анализа в дистанционном зондировании является контроль нефтяных загрязнений на водной и земной поверхности.

Задача лазерного флуоресцентного контроля нефтяных загрязнений на земной поверхности гораздо сложнее задачи лазерного флуоресцентного контроля нефтяных загрязнений на водной поверхности. Из-за большого числа мешающих факторов (например, флуоресценции растительности) результаты лазерного флуоресцентного контроля нефтяных загрязнений могут не обладать большой надежностью (приводить к значительному количеству ложных тревог).

Однако, растительность на трассе прохождения нефтепровода может быть не только мешающим фактором, но и маркером нефтяных загрязнений. Нефтяные загрязнения приводят к нарушению нормального развития растений и вызывают стрессовые состояния растений. Такие стрессовые состояния можно обнаружить лазерными флуоресцентными методами.

Статья посвящена экспериментальным исследованиям лазерного флуоресцентного метода обнаружения стрессовых состояний растительности, вызванных нефтяными загрязнениями, для безопасной для зрения длины волны возбуждения флуоресценции 355 нм.

Для исследования спектров лазерно-индуцированной флуоресценции растений была создана лабораторная установка. В лабораторной установке в качестве источника возбуждения флуоресценции использована третья гармоника YAG:Nd лазера с безопасной для зрения длиной волны 355 нм. Измерения спектров лазерно-индуцированной флуоресценции растений проводились в спектральном диапазоне 380 – 780 нм.

Приведены результаты экспериментальных исследований для безопасной для зрения длины волны возбуждения флуоресценции 355 нм спектров лазерно-индуцированной флуоресценции растений в нормальном и стрессовых состояниях, вызванных нефтяными загрязнениями.

 Показано, что анализ регистрируемых спектров лазерно-индуцированной флуоресценции позволяет обнаружить стрессовые состояния растительности, вызванные нефтяным загрязнением. Идентифицирующим фактором, характеризующим изменение формы спектра лазерно-индуцированной флуоресценции для стрессового состояния растительности, может быть отношение интенсивностей флуоресценции в спектральных диапазонах 680…690 нм и 730…740 нм.

Об авторах

Ю. В. Федотов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


Д. А. Кравцов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


А. А. Черпакова
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


М. Л. Белов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


В. А. Городничев
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


Список литературы

1. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2016 год. М.:РОСГИДРОМЕТ. 2017. 194 с.

2. Козинцев В.И., Орлов В.М., Белов М.Л., Городничев В.А., Стрелков Б.В. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды. М.: Изд-во МГТУ, 2002. 528 с.

3. Measures R.M. Laser remote sensing. Fundamentals and applications. Krieger Publishing Company. Malabar. Florida. 1992. 510 р.

4. Матросова О.А. Методы контроля нефтяных загрязнений земной поверхности, основанные на явлении лазерно-индуцированной флуоресценции. М. 2013. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. 178 с.

5. Polombi L., Lognoli D., Raimondi V. Fluorescence LIDAR remote sensing of oils: merging spectral and time-decay measurements // Proceedings of SPIE. 2013. Vol. 8887, P. 88870F-1 - 88870F-8.

6. Pashayev A., Tagiyev B., Allahverdiyev K., Musayev A., Sadikhov I. LIDAR for remote sensing of contaminations on water and earth surface taking place during oil-gas production // Proceedings of SPIE. 2015. Vol. 9810, P. 981018-1 - P. 981018-7.

7. Utkin A.B., Lavrov A., Vilar R. Evaluation of oil spills by laser induced fluorescence spectra // Proceedings of SPIE. 2011. Vol. 7994, P. 799415-1 - 799415-10.

8. Федотов Ю.В., Матросова О.А., Белов М.Л., Городничев В.А. Метод обнаружения нефтяных загрязнений на земной поверхности, основанный на регистрации флуоресцентного излучения в трех узких спектральных диапазонах // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т.26, N3. С.208-212.

9. Jha M.N., Levy J., Gao Y. I. Advanced in remote sensing for oil spill disaster management: state-of-the-art sensors technology for oil spill surveillance // Sensirs. 2008. No. 8, P. 236 - 255.

10. Naseer M.H., Ayad Z.M., Fareed F.R., Shahad I.Y. Determination of Absorption and Fluorescence Spectrum of Iraqi Crude Oil // American Journal of Physics and Applications. 2016. N4(3). P. 78-83. DOI: 10.11648/j.ajpa.20160403.12.

11. Karpicz R., Dementjev A., Kuprionis Z., Pakalnis S., Westphal R., Reuter R., Gulbinas V. Laser fluorosensor for oil spot detection // Lithuanian Journal of Physics. 2005. Vol. 45, No 3. P.213 – 218.

12. Karpicz R., Dementjev A., Kuprionis Z., Pakalnis S., Westphal R., Reuter R., Gulbinas V. Oil spill fluorosensing lidar for inclined onshore or shipboard operation // Applied Optics. Vol. 45, Issue 25, pp. 6620-6625 (2006) •https://doi.org/10.1364/AO.45.006620

13. Bugden J.B.C., Yeung C.W., Kepkay P.E., Lee K. Application of ultraviolet fluorometry and excitation–emission matrix spectroscopy (EEMS) to fingerprint oil and chemically dispersed oil in seawater // Marine Pollution Bulletin. 2008. N 56. P. 677–685. DOI:10.1016/j.marpolbul.2007.12.022.

14. Rostampour V., Lynch M. J. Quantitative techniques to discriminate petroleum oils using LED-induced fluorescence // WIT Transactions on Ecology and the Environment. 2006. Vol 95. P. 255-262.

15. Fluorescence lidar method for remote monitoring of effects on vegetation / G. Matvienko [et al.] // Proc. of SPIE. 2006. Vol. 6367. Р. 63670F-1 - 63670F-8.

16. Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий. ГОСТ 31581-2012. М.: Стандартинформ, 2013


Для цитирования:


Федотов Ю.В., Кравцов Д.А., Черпакова А.А., Белов М.Л., Городничев В.А. Экспериментальное исследование лазерного флуоресцентного метода обнаружения стрессовых состояний растительности, вызванных нефтяными загрязнениями. Машиностроение и компьютерные технологии. 2017;(8):1-11. https://doi.org/10.24108/0817.0001299

For citation:


Fedotov Y.V., Kravtsov D.A., Cherpakova A.A., Belov M.L., Gorodnichev V.A. An Experimentally Studied Laser Fluorescence Method for Sensing Stress Situations of Oil-polluted Plants. Mechanical Engineering and Computer Science. 2017;(8):1-11. (In Russ.) https://doi.org/10.24108/0817.0001299

Просмотров: 190


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-9278 (Online)