提华纳河河口及近岸海域的哨兵 2 号真彩色影像。这张影像（于 2023 年 3 月 24 日采集）捕捉到了一股污水羽流。黄色星标所示为实地部署的光谱辐射计位置。图片来源：《总体环境科学》（2025）。DOI: 10.1016/j.scitotenv.2025.179598

美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）研发的一款用于绘制地球矿物质分布的仪器，如今正为水质监测提供新线索。近期一项研究表明，“地球表面矿物尘埃源调查”（EMIT）仪器能够识别南加州海滩水域中的污水迹象。

这项发表在《总体环境科学》期刊上的研究，对圣地亚哥附近帝国海滩以南的提华纳河口处的大规模污水羽流进行了分析。

每年，数百万加仑经处理和未经处理的污水进入该河流，这些污染物流经社区和美墨边境的一处国家保护区，最终排入太平洋。已知受污染的沿海水域会影响人类健康（从海滩游客到美国海军受训人员），并对海洋生态系统、渔业和野生动植物造成危害。

数十年来，科学家一直利用分析海洋颜色的卫星仪器追踪有害藻华等水质问题。从鲜艳的红色到明亮的绿色等色调变化，可揭示藻类和变化，可揭示藻类和浮游植物的存在。但其他污染物和有害细菌更难监测，因为传统卫星传感器难以分辨它们。

而这正是 EMIT 的用武之地。NASA 的高光谱仪器搭载在国际空间站上环绕地球运行，观测从地球表面反射的阳光。其先进的光学组件将可见光和红外波段分解成数百个色带。通过以更高空间分辨率逐像素分析每幅卫星场景，科学家可根据分子独特的光谱 “指纹” 判断其成分。

科学家将 EMIT 对提华纳河羽流的观测数据与实地采集的水样检测结果进行了对比。EMIT 和地面仪器均检测到了指向藻蓝蛋白的光谱指纹 —— 藻蓝蛋白是蓝藻中的一种色素，人类和动物摄入或吸入蓝藻后可能致病。

“许多海滩游客已熟悉在线水质仪表盘，这些数据通常依赖实地采集的样本，” 南加州 JPL 科学家、该研究合著者克里斯汀・李表示，她指出 EMIT 有望补充这些监测工作。

“从轨道上你能俯瞰到污水羽流延伸至未采样的区域，” 李说，“这就像医生办公室的诊断工具，告诉你‘嘿，我们得仔细看看这里’。”

该研究第一作者、康涅狄格大学博士生伊娃・斯克里夫纳称，这些发现 “为提华纳河羽流中的污水提供了某种确凿证据”。斯克里夫纳在圣地亚哥州立大学期间主导了这项研究，她补充道，EMIT 可用于填补污染严重区域的数据空白，这些区域的传统水样采集既耗时又费钱。

EMIT 背后的技术被称为成像光谱学，由 JPL 于 20 世纪 80 年代率先研发。数十年来，JPL 开发的成像光谱仪已应用于从农业到森林健康监测、火灾扑救等多个领域。

EMIT 于 2022 年 7 月发射时，其唯一目标是绘制地球沙漠地区的矿物质和尘埃分布。而正是这种高灵敏度使其能够发现加州海岸的藻蓝蛋白色素。

斯克里夫纳此前并未料到，这个最初用于陆地探测的仪器能揭示水质相关洞见。“EMIT 在海岸区域的发现与实地测量结果一致，这让水文学家们深受鼓舞，” 她说，“这真的很令人兴奋。”

更多信息：伊娃・斯克里夫纳等，《利用实验室、实地和 EMIT 卫星光谱学对提华纳河河口污水进行高光谱表征》，《总体环境科学》（2025）。DOI: 10.1016/j.scitotenv.2025.179598

期刊信息：《总体环境科学》

来源：美国国家航空航天局