Спутник помогает отслеживать риск микроцистинов в озерах в крупных масштабах
Под совместным воздействием изменения климата и деятельности человека многие озера по всему миру сталкиваются с эвтрофикацией и цветением цианобактерий. Микробиотоксины микроцистины, вырабатываемые цианобактериями, представляют серьезную угрозу безопасности питьевой воды.
Исследователи под руководством профессора Дуань Хунтао из Нанкинского института географии и лимнологии Китайской академии наук разработали схему оценки риска микроцистинов для здоровья человека в озерах на основе спутниковых данных. Результаты исследования были опубликованы в журнале Water Research 18 сентября.
«Микробиотоксины микроцистины не поглощают и не рассеивают свет, что делает их недоступными для прямого обнаружения оптическими сенсорами, — пояснил профессор Дуань. — Поэтому ключ к мониторингу микробиотоксинов микроцистинов со спутников — найти оптический параметр качества воды-заменитель, который связывает их с дистанционными сигналами». По словам доктора Шэнь Мина, первого автора исследования, микробиотоксины микроцистины являются вторичными метаболитами цианобактерий, поэтому они хорошо коррелируют с концентрациями пигментов, таких как хлорофилл-а и фикоцианин. В частности, фикоцианин — уникальный пигмент цианобактерий, который реагирует на факторы окружающей среды аналогично микробиотоксинам микроцистинам.
Используя эту взаимосвязь, группа разработала «двухэтапную» схему дистанционной оценки рисков для здоровья от микробиотоксинов микроцистинов: была создана улучшенная модель регрессии на основе случайного леса для концентрации фикоцианина, а затем микробиотоксины микроцистины оценивались по полученным концентрациям фикоцианина. После этого для оценки рисков для здоровья использовался метод коэффициента опасности.
Анализ показал, что в Восточном Китае большинство крупных озер хотя бы раз испытывали высокий риск (превышающий один пиксель 300м×300м), но частота высокого риска на большинстве акваторий составляет всего около 1%. Это указывает, что с точки зрения микробиотоксинов микроцистинов большинство водоемов все еще можно использовать как источники питьевой воды, но управляющим органам необходимо принимать меры против цветения цианобактерий.
«Наше исследование подчеркивает потенциал спутникового дистанционного зондирования в мониторинге и оценке рисков микробиотоксинов микроцистинов и обеспечении безопасности питьевой воды. Оно предоставляет технический ориентир для продвижения реализации Цели устойчивого развития 6.1 (безопасная и доступная питьевая вода)», — сказал профессор Дуань.