基于激光技术的溢油乳化进程不同阶段判别方法研究

Cognizing the emulsification process of oil spill under various cases of parameters is a very complex problem, and how to use remote sensing technology to real-time detect and quickly determine the emulsification process has become a very urgent and challenging issue when a major oil spill occurs. This project detects the oil spill upon and under the water with Laser induced fluorescence technique. By extracting spectral signatures of fluorescence spectrum and analyzing and comparing it with the spectral signatures database of emulsified oil, we can real-time determine which stage of emulsification the oil is in (oil spill initial stage, unstable emulsion, semi-stable emulsion, stable emulsion). It is a new idea for the monitoring of oil spill. Using the change rule of the spectral signatures of Laser induced fluorescence in emulsifying process to determine the main components of emulsion is the innovation of the project.

对溢油发生后在水中各种环境参数下乳化过程的认识是一个十分复杂的问题, 通过遥感技术实时探测快速确定海上溢油乳化进程是当重大溢油事故发生后一项非常迫切需要解决且具有相当挑战性的问题。通过对水面上和水面下溢油进行激光诱导荧光探测，对获取的荧光光谱进行分析提取其光谱特征并与乳化油光谱特征数据库进行匹配，从而实时反推溢油在水中乳化过程（溢油初始形态、不稳定乳化物、半稳定乳化物、稳定乳化物）进行到哪个阶段了，进而推断溢油的归宿，是海上溢油监测领域全新的思想。运用溢油乳化过程激光诱导荧光光谱特征的变化规律反推乳化物的主要组分是本项目的创新之处。

项目的背景：.通过遥感技术实时探测快速确定海上溢油乳化进程是当重大溢油事故发生后一项非常迫切需要解决且具有相当挑战性的问题。当溢油发生后通过对水面上和水面下溢油进行激光诱导荧光探测，对获取的荧光光谱进行分析提取其光谱特征并与乳化油光谱特征数据库进行匹配，从而实现实时反推溢油在水中乳化过程（溢油初始形态、不稳定乳化物、半稳定乳化物、稳定乳化物）进行到哪个阶段了，进而推断溢油的归宿。本研究解决了相关的科学问题和关键技术。.主要研究内容：.利用试验水箱研究油膜在乳化过程中紫外激光诱导荧光光谱特征变化规律及胶质、沥青质和蜡含量的变化规律，对其进行相关分析，建立它们之间的关系模型，为运用紫外激光诱导荧光光谱数据判别溢油在水中乳化进程提供科学依据。建立基于紫外激光技术的溢油乳化进程判别模型，为遥感监测溢油乳化进程提供技术保障。..重要结果及关键数据:.1）获取了溢油乳化过程中的光谱数据.本项目利用实验室水箱对海洋环境下水下乳状溢油相关特性及其紫外诱导荧光特性展开了研究，获取了溢油乳化进程中激光诱导荧光光谱数据。..2）获取了溢油乳化过程荧光光谱特征.对溢油乳化物不同胶质、沥青质和蜡的含量、外观（颜色）、含水量等的荧光特性及其时间分辨荧光光谱特性进行了研究，建立了实验室溢油乳化物激光诱导荧光光谱特征库和荧光寿命指纹数据库，对溢油乳化物激光诱导荧光光谱特征随乳化过程而变化的规律进行了探索，奠定了激光诱导荧光光谱应用于溢油现场探测乳化进程的基础。..科学意义：.通过本项目的研究证明，借助溢油的荧光数据特征，实现乳化溢油识别，实时反推溢油在水中乳化过程，甚至推断溢油的归宿，是可行的，有效的。本项目的研究结果为海上溢油乳化进程理论研究提供了重要的实验数据。