Разработка метода лазерной спектроскопии и аппаратно-программного комплекса для экологического мониторинга подводных акваторий c использованием телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлены результаты экспериментальной разработки метода и аппаратно-программного комплекса для телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (ТНПА). Метод лазерной индуцированной флуоресценции (ЛИФ) и малогабаритный лазерный спектрометр предназначены для проведения мониторинга загрязнения подводных акваторий растворенными нефтепродуктами и для оценки воздействия загрязнений на состояние фитопланктонного сообщества. Предложена методика возбуждения спектров ЛИФ морской воды, которая позволяет одновременно измерять концентрацию хлорофилла А, удельного воспроизводства растворенного органического вещества клетками фитопланктона и концентрацию растворенных в морской воде нефтепродуктов. Экспериментально показано, что для реализации данной методики необходимо проводить двухчастотное возбуждение ЛИФ. Для измерения концентрации хлорофилла А и удельного воспроизводства растворенного органического вещества (РОВ) необходимо использовать возбуждение излучением в зеленой области спектра (532 нм в данной работе). Для измерения концентрации растворенных нефтепродуктов необходимо использовать УФ-излучение (278 нм в данной работе). Приведено описание результатов испытаний спектрометра в лабораторных условиях на пробах морской воды, содержащей клетки фитопланктона и растворы судового топлива. Результаты работы создают методическую и аппаратную основу для выполнения миссии экологического мониторинга подводных акваторий с одновременным решением задачи детектирования нефтяных загрязнений и оценки его воздействия на фитопланктонное сообщество.

Об авторах

Дмитрий Юрьевич Прощенко

Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского

Email: dima.prsk@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8378-8208

кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией морской робототехники научно-инновационного комплекса «Морской технопарк»

Российская Федерация, 690003, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, д. 50а

Илья Олегович Букин

Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского

Автор, ответственный за переписку.
Email: il_bukin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2929-890X

младший научный сотрудник лаборатории морской робототехники научно-инновационного комплекса «Морской технопарк»

Российская Федерация, 690003, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, д. 50а

Список литературы

  1. Naumov VS, Plastinin AE. Estimating the losses due to oil spilling from the objects of transport complex. Journal of the University of Water Communications. 2010;5(1):152–157 (In Russ.).
  2. Egorova EN. Methodological bases for assessing the economic damage resulting from accidental oil spills in marine areas. E-journal: Investigated in Russia. 2004:955–971. Available from: http://www.priroda.ru/upload/iblock/cf2/086.pdf (accessed: 14.04.2022). (In Russ.)
  3. Quigg A, Parsons M, Bargu S, Ozhan K, Daly KL, Charkoborty S, Kamalanathan M, Edvard J. Buskey. Marine phytoplankton responses to oil and dispersant exposures: knowledge gained since the Deepwater Horizon oil spill. Marine Pollution Bulletin. March 2021;164:112074.
  4. Koray O, Michael LP, Sibel B. How Were Phytoplankton Affected by the Deepwater Horizon Oil Spill. BioScience. Vol. 64. Issue 9. September 2014. p. 829–836. https://doi.org/10.1093/biosci/biu117 (accessed: 14.04.2022).
  5. Klyshko DN, Fadeev VV. Remote determination of impurity concentration by laser spectroscopy based on Raman scattering. DAN USSR. 1978;238:320–323.
  6. Raymong M. Measures. Laser remote sensing. Wiley-Interscience Publication. New York; 1987.
  7. Bukin OA, Saluk PA, Mayor AYu, Pavlov AN. Research of reproduction dissolved organic matter of the phytoplankton cells by laser induced spectroscopy. Atmospheric and oceanic optic. 2005;18(11):976–972.
  8. Bukin ОA, Permyakov МS, Saluk PA, Major АYu, Burov DV, Khovanets VA, Golik SS, Podoprigora ЕL. Peculiarities of formation of the laser-induced fluorescence spectra of sea water during the algae blooming in different regions of the world ocean. Atmospheric and oceanic optic. 2004;17(9):742–749.
  9. Bukin OA, Proschenko DYu., Chekhlenok AA, Golik SS, Bukin IO, Mayor AYu, Yurchik VF. Laser Spectroscopic Sensors for the Development of Anthropomorphic Robot Sensitivity. Sensors. 2018;18:1680. https://doi.org/10.3390/s18061680
  10. Bukin OA, Proschenko DYu, Chekhlenok AA, Korovetskiy DA, Bukin IO, Yurchik VF, Sokolova IV, Nadezhkin AV. New Solutions of Laser-Induced Fluorescence for Oil Pollution Monitoring at Sea. Photonics. 2020;7:36. Available from: https://www.mdpi.com/2304-6732/7/2/36 (accessed: 15.04.2022).
  11. Bukin OA, Golik SS, Salyuk PA, Baulo EN, Lastovskaya IA. Effeciency of excitation fluorescence of phytoplankton chlorophyll by second and third harmonics of Nd: YAG laser. Journal of applied spectroscopy. 2008;75(2):224–227.
  12. Bukin OA, Proschenko DY, Bukin IO, Bolotov VV, Chekhlenok AA, Mun SA, Mayor AYu. Laser spectroscopy methods in the development of laser sensor elements for underwater robotics. Atmospheric and Oceanic Optics. 2017;30(5):475–480.
  13. Baulo EN, Bukin IO, Major AYu, Salyuk PA. Development of laser technologies to expand the capabilities of survey class submersibles for operation in arctic conditions. Marine intelligent technologies. 2013;S1:38–41.
  14. Bukin OA, Permyakov MS, Maior AYu, Sagalaev SG, Lipilina EA, Khovanets VA. To the problem of calibration of the laser fluorometry method at measurement of the chlorophyll “a” concentration. Atmospheric and oceanic optic. 2001;14(3):21–24.
  15. Major AYu, Bukin OA, Pavlov AN, Kiselev VD. Ship laser fluorometer for studying the fluorescence spectra of sea water. Instruments and experimental techniques. 2001;3:1–4.
  16. Bukin OA, Pavlov AN, Permyakov MS, Major AY, Konstantinov OG, Maleenok AV, Ogay SA. Сontinuous measurements of chlorophyll-a concentration in the Pacific Ocean by ship borne laser flourometer and radiometer: comparison with sea WIFS data. International Journal of Remote Sensing. 2001; 22(2–3):415–427.
  17. Salyuk PA, Krikun VA, Bukin OA, Alexanin AI, Pavlov A, Mayor AYu, Shmirko KA, Akmaykin DA. Optical properties of peter the great bay waters compared with satellite ocean color data. International Journal of Remote Sensing. 2010;31(17):4651–4664.
  18. Bukin OA, Salyuk PA, Major AYu, Golik SS, Ilyin AA, Akmaikin DA. The use of laser spectroscopy methods in the study of elements of the carbon cycle in the ocean. Atmospheric and oceanic optic. 2010;23(3):229–234.
  19. Bukin OA, Golik SS, Salyuk PA, Baulo EN, Lastovskaya IA. Changes in the spectra of laser-induced fluorescence of sea water during the degradation of dissolved organic matter. Journal of Applied Spectroscopy. 2007;74(1):103–107.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».