Milliseid keskkonnariske tekitab valgusreostus rannikulähedases või rannikuakvakultuuris? Kuidas kujundada valgustust mõju vähendamiseks?

一, Valgussaaste ökoloogiliste riskide uurimine
1. Bioloogiliste tsüklite katkemine ja reproduktiivfunktsiooni häired
Looduslikul fotoperioodil on suur mõju mereloomade füsioloogilisele tsüklile. Näiteks munevad korallriffide organismid kuuvalguse signaalide abil munad samal ajal. Kui aga on olemas kunstlikud valgusallikad, on munemise ajastuse kõikumine üle 40%. Vesiviljeluses sulavad Lõuna-Ameerika valged krevetid pideva valguse korral tavalisest sagedamini, mis põhjustab ainevahetushäireid. Tugeva valguse käes langeb euroopa keelhammastega ahvena noorjärkude ellujäämismäär 23%, peamiselt seetõttu, et valgus takistab võrkkesta arengut, mistõttu on saagi püüdmine raskem.
2. Visuaalne abi ökoloogiliste protsesside hävitamisel
Valgussaaste muudab spektraalset koostist, mis muudab visuaalsete signaalide läbipääsu raskemaks. Katsed on näidanud, et kunstlikud valgusallikad, mille punase valguse komponendid on üle 15%, kahjustavad kamuflaaži, suurendades seeläbi nende haavatavust kalakajakate röövloomade suhtes. Planktoni olendite vertikaalset rännet uurides võib 200 meetri sügavusel veel näha laevade töötulesid. See põhjustab koerjalgsete ränne 3–5 tundi kauem, mis aeglustab energiavoogu läbi mere toiduahela.
3. Muutused veekogude keemilises ja füüsikalises koostises
Valgusreostus muudab vee vähem puhtaks, muutes temperatuuri ja põhjustades fotokeemilisi reaktsioone. Niisketes kohtades võivad LED-pirnid väljast kuumeneda kuni 50–65 kraadi ning vee soojendamine võib lahustunud hapniku hulka vähendada 15–20%. Sinine valgusriba (450–480 nm) kiirendab ka nitraadi fotolüüsi vees, mis tekitab mürgiseid vaheprodukte nagu nitrit. See suurendab vesiviljelusliikide ammoniaaklämmastiku mürgituse ohtu 40%.
4. Ebatavaline käitumine ja keskkonna kahjustamine
Valgusreostus piki rannikut on muutnud nii, et 78% kilpkonnapoegadest eksib ära, võrreldes 5%ga nende loomulikus vormis. Sellel on suur mõju elanikkonna jätkamisvõimele. Pesitsussituatsioonis kaotasid noored rühmitajad oma võime liikuda valguse poole, kui nad olid sellega pidevalt kokku puutunud, ja rühma käitumise lagunemine põhjustas sööda konversioonimäära langemise 18%. Valgusreostus ja eutrofeerumine töötavad koos, et vähendada vetikate puhangu tsüklit 30% võrra, mis põhjustab vesiviljeluspiirkondades sagedamini hapnikuvaeseid episoode.
2, valgustuse optimeerimise disaini peamised ideed
1. Spektri täpse sobitamise reegel
Projekteerimisspektrid, mis põhinevad vesiviljelusliikide võrkkesta opsiini koostisel:
Kalakasvatus: lõhe võrkkestas on palju koonusrakke, mis on tundlikud lühikeste lainete suhtes. Noored kalad võivad kasvada 23% kiiremini, kui nad puutuvad kokku 470nm sinise valgusega 12 tundi päevas;
Lõuna-Ameerika valged krevetid eelistavad oranži{0}}punast valgust vahemikus 600–650 nm. See tuli suurendab sulamise õnnestumise määra selle kasutamisel 35% võrra;
Karpide kasvatamiseks vajate täielikku spektrit (400–700 nm), keskendudes 550 nm rohelisele tulele, mis aitab vetikatel karpide külge kleepuda.
2. Valguse intensiivsuse gradiendi juhtimise idee
Selle põhjal, kui hästi vesi valgust läbi laseb ja kui palju kalu on vesiviljelusalal, looge kolmemõõtmeline valgusväli:
Pinnavesi (0–0,5 m): fütoplanktoni fotosünteesivajaduste rahuldamiseks hoidke valguse intensiivsust vahemikus 80–120 μmol/(m ² · s);
Keskmine veekiht (0,5–1,5 m): Valguse intensiivsuse gradienti reguleeritakse 80%-lt ülemisest kihist 40%-ni alumisest kihist, kasutades kihtidena LED-valgusribasid.
Bottom water body (>1,5 m): lisage täiendavad valgussulgud tagamaks, et fotosünteetiliselt aktiivne kiirgus (PAR) on vähemalt 20 μmol/(m ² · s).
3. Dünaamilise fotoperioodi reguleerimise idee
Naturaalse fotoperioodi muutuste jäljendamine:
Reproduktiivsuse reguleerimine: et julgustada vetikaid leplikate seemikute külge klammerduma, hoitakse neid 16 tundi valguses. Et peatada sugunäärmete enneaegsus, hoitakse neid 8 tundi valguses;
Kuufaasi simulatsioon: Merihobuste aretusfarm kasutab täiskuu faasis (450–480 nm) sinise valguse hulga suurendamiseks intelligentset juhtimissüsteemi. See muudab 37% tõenäolisemaks, et vanemad munevad samal ajal.
Gradiendi ümberlülitamine: see kasutab PWM-i hämardustehnoloogiat, et luua 1-minutiline valguse intensiivsuse gradient. See peatab valguse intensiivsuse kiire muutuse, mis toimub LED-ide sisse- ja väljalülitamisel ning bioloogilise stressi ilmnemisel.
3, Insenerilahendused
1. Õigete lampide valimine ja nende parim paigutus
Optical design: To get a water surface spot with a uniformity of 0.85 or better, use a high refractive index lens (n>1.8) ja teine ​​helkur;
Kaitsestandard: tuledel peab olema IP68 kaitseklass ja need peavad läbima soolapihustustesti 96 tundi ilma roosteta.
Paigaldusnõuded: LED-valgusti peaks olema veepinnast 0,8–1,2 meetri kaugusel ja seatud 15-kraadise nurga alla, et valgus saaks katta suurema ala.
2. Intelligentse juhtimissüsteemi disain
Mitme-parameetriga sidumine: kasutage valgustugevuse spektri perioodijaotuse nelja-dimensioonilist ühendusalgoritmi, et simuleerida liitolukordi, nagu "valguse intensiivsuse järsk langus pärast vihmasaju + spektraalne sinisus".
AI kohanduv reguleerimine: masinõpet kasutatakse käitumisandmete (nt kalade ujumisrajad ja nende söömine) vaatamiseks, et optimeerida valgustingimusi reaalajas;
Kaugseire: LoRa juhtmevaba sidetehnoloogia kasutamine pesitsusalal valguskeskkonna andmete kogumiseks reaalajas ja hoiatuste andmiseks, kui midagi läheb valesti.
3. Ökoloogilise kompensatsiooni plaani koostamine
Valguse varjestussüsteem: valgusreostuse vähendamiseks asetage sigimisala ümber tumedad valgust{0}}neelavad plaadid. Spektrifiltri seade: sinise valguse lekke vähendamiseks pange lambi ette 590 nm kollane valgusfilter. Bioloogiline seirevõrk: et näha, kuidas valgusreostus reaalajas ökoloogilist ahelat mõjutab, pange paika zooplanktoni migratsiooniandurid.
4, Kasutusnäited ja eeliste hindamine
1. Rahalised hüved
Rühmade aretusfarmi renoveerimise juhtumiuuring näitab, et vana metallhalogeniidvalgustuse asendamine nutikate LED-süsteemidega:
Energiakasutuse maksumus on langenud 66% (58kW · h/päevas 19kW · h/päevas); Toote parem värvikonsistents on tõstnud kilogrammi hinda 8 jüaani võrra;
Saate kahe aastaga tagasi valguskeskkonna korrastamiseks kulutatud raha.
2. Kasu keskkonnale
Pärast dünaamilise fotoperioodi haldamise tehnoloogia kasutamist Qingdao Aoshan Bay vesiviljelusbaasis:
Korallide kudemise sünkroniseerimise määr on tõusnud 62%-lt 91%-le. Planktoniorganismide rändeaja ebatäpsus on langenud ± 2,5 tunnilt ± 0,3 tunnini.
Fütoplanktoni mitmekesisuse indeks vesiviljeluspiirkonda ümbritsevates vetes on tõusnud 1,8 ühiku võrra.