一、技术简介

    本技术针对高浑浊富营养化湖泊蓝藻水华监测难题，集成三光束差分光谱检测、垂向非均匀分布光谱反演算法、光纤光谱仪研制等关键技术，形成一套适用于中国高浑浊水体的蓝藻生物量原位立体监测体系。本技术无需实验室分析，可实现水下原位快速检测，获取蓝藻生物量垂向分布信息，为湖泊蓝藻水华预警与防控提供技术支撑。该设备已在太湖、巢湖等多个湖泊验证稳定，兼具便携性、低功耗、高性能特点，可实现蓝藻生物量的精确、低成本、实时监测，具有很好的应用前景。

二、技术内容

    1. 蓝藻光谱特征模型构建技术：基于室内培养与野外实测数据，建立了高浑浊水体中蓝藻浓度与光谱特征的定量关系模型；

    2. 三光束光谱检测技术：独创了“三光束差分检测结构”，内置标定水样实现自检，通过光纤引导信号降低密闭性要求，有效消除浊度干扰；

    3. 光纤光谱仪研制技术：自主研制小型化光纤光谱仪，连续光谱范围200-800 nm，分辨率优于1 nm；

    4. 水华厚度监测技术：通过垂向连续光谱扫描，获取蓝藻生物量垂向分布曲线，实现水华厚度与聚集层位的定量识别。

图1 技术流程图

三、技术优势

    本技术实现光谱原位检测、垂向立体监测与实时数据传输的协同集成，具有便携投放、原位快速、高精度、低成本等优势，可解决传统设备需采样回实验室分析、监测效率低、无法获取垂向分布等问题。与现有技术相比，在光谱分辨率、检测精度、便携性和适用性上更具竞争力，无需大型平台支撑，对水面环境影响小，能快速实现蓝藻生物量的立体监测。

表1 主要技术指标及优势

四、应用场景

    本技术适用于湖泊蓝藻水华监测、饮用水源地水质预警、湖泊生态环境管理等领域；可用于高浑浊富营养化湖泊的蓝藻生物量原位快速检测，解决传统监测手段耗时长、无法获取垂向分布信息等问题。也可用于应急水质检测、生态修复效果评估等场景，可与无人机遥感、卫星遥感协同使用，构建“天空地”一体化监测体系。

五、典型案例

    本技术应用于太湖蓝藻水华监测，布设30个采样点位，涵盖梅梁湾、竺山湾等重污染区域。监测结果显示，设备原位检测值与实验室分析值高度一致（R²≥0.9992），垂向剖面可有效识别蓝藻聚集层位与水华厚度，监测效率较传统方法提升5倍以上。设备同步在巢湖开展20个点位验证，结果同样可靠。该技术为太湖和巢湖蓝藻水华预警提供了精确数据支撑，入选2025年中国科学院自主研制科学仪器名录。

六、科技支撑

    科研项目：1. 国家重点研发计划项目，大湖流域生态一水安全保障关键技术研究及应用示范，2018YFE0206400

    2. 中国科学院科研仪器设备研制项目，湖泊蓝藻生物量立体监测光谱系统研制，YJKYYQ20200048

    获奖：1. 变化环境下长江典型水体生态保护修复关键技术与应用，大禹水利科学技术奖科技进步奖，特等奖，2024

    2. 湖库蓝藻水华全程防控技术、装备及应用，云南省科学技术进步奖，二等奖，2024

    专利：1. 蒋名亮，徐力刚，范宏翔，李响，Comprehensive water quality assessment method, model and device, and storage medium，P116218.AU

七、联系方式

    联系人：徐力刚

    邮箱：lgxu@niglas.ac.cn

    科技处：姚老师，025-86882023，zbyao@niglas.ac.cn