Koje rizike za okoliš predstavlja svjetlosno onečišćenje u obalnoj ili obalnoj akvakulturi? Kako dizajnirati rasvjetu da smanji utjecaj?

一, Ispitivanje ekoloških rizika svjetlosnog onečišćenja
1. Prekid bioloških ciklusa i reproduktivne disfunkcije
Prirodni fotoperiod ima veliki utjecaj na fiziološki ciklus morskih stvorenja. Na primjer, organizmi koraljnih grebena polažu svoja jaja u isto vrijeme koristeći signale mjesečine. Međutim, kada su prisutni umjetni izvori svjetlosti, stopa varijacija u vremenu polaganja jaja je iznad 40%. U akvakulturi se južnoamerički bijeli škampi linjaju češće nego inače kada ima stalne svjetlosti, što uzrokuje metaboličke probleme. Pri jakom svjetlu, stopa preživljavanja mladih jedinki europskog jeziča-zubatog grgeča pada za 23%, uglavnom zato što svjetlost blokira razvoj mrežnice, što im otežava hvatanje plijena.
2. Vizualna pomoć za uništavanje ekoloških procesa
Svjetlosno onečišćenje mijenja spektralni sastav, što otežava prolazak vizualnih signala. Eksperimenti su pokazali da će umjetni izvori svjetlosti s komponentama crvenog svjetla preko 15% ugroziti kamuflažu školjki, čime se povećava njihova osjetljivost na grabežljivce galebova. Brodska radna svjetla još uvijek se mogu vidjeti na dubini od 200 metara tijekom proučavanja vertikalne migracije planktonskih stvorenja. To uzrokuje da kopepodima treba 3 do 5 sati dulje za migraciju, što usporava protok energije kroz morski hranidbeni lanac.
3. Promjene u kemijskom i fizičkom sastavu vodenih tijela
Svjetlosno onečišćenje čini vodu manje čistom mijenjajući temperaturu i izazivajući fotokemijske reakcije. LED žarulje mogu biti vruće do 50-65 stupnjeva izvana na vlažnim mjestima, a zagrijavanje vode može smanjiti količinu otopljenog kisika za 15% do 20%. Plavi svjetlosni pojas (450–480 nm) također ubrzava fotolizu nitrata u vodi, što stvara otrovne međuprodukte poput nitrita. To povećava opasnost od trovanja amonijačnim dušikom u vrstama akvakulture za 40%.
4. Neuobičajeno ponašanje i šteta za okoliš
Svjetlosno onečišćenje duž obale dovelo je do toga da 78% beba kornjača izgubi svoj put, u odnosu na 5% u njihovom prirodnom obliku. To ima veliki utjecaj na sposobnost stanovništva da nastavi. U situaciji razmnožavanja, mlade kirnje izgubile su sposobnost kretanja prema svjetlu jer su mu bile izložene cijelo vrijeme, a kvar grupnog ponašanja uzrokovao je pad stope konverzije hrane za 18%. Svjetlosno onečišćenje i eutrofikacija zajedno smanjuju ciklus izbijanja algi za 30%, što uzrokuje češće epizode s niskim kisikom u područjima akvakulture.
2, Glavne ideje dizajna optimizacije rasvjete
1. Pravilo točnog spektralnog slaganja
Dizajn spektra temeljen na sastavu retinalnog opsina vrsta iz akvakulture:
Uzgoj ribe: Mrežnica lososa ima mnogo čunjića koji su osjetljivi na kratke valove. Mlade ribe mogu rasti 23% brže ako su izložene 470nm plavoj svjetlosti 12 sati dnevno;
Južnoamerički bijeli škampi preferiraju narančasto-crveno svjetlo u rasponu od 600-650 nm. Ovo svjetlo povećava stopu uspješnosti linjanja za 35% kada se koristi;
Za uzgoj školjkaša potrebna vam je pokrivenost punog spektra (400–700 nm), s fokusom na zeleno svjetlo od 550 nm koje pomaže algama da se zalijepe za ljušture.
2. Ideja koja stoji iza kontrole gradijenta intenziteta svjetlosti
Na temelju toga koliko dobro voda propušta svjetlost i koliko riba ima u području akvakulture, stvorite tro{0}}dimenzionalno svjetlosno polje:
Površinska voda (0-0,5 m): Za podršku fotosintetskim potrebama fitoplanktona, održavajte intenzitet svjetla između 80 i 120 μ mol/(m² · s);
Srednji sloj vode (0,5–1,5 m): Gradijent intenziteta svjetlosti podešava se od 80% gornjeg sloja do 40% donjeg sloja upotrebom LED svjetlosnih traka u slojevima.
Bottom water body (>1,5 m): Dodajte dodatne svjetlosne zagrade kako biste bili sigurni da je fotosintetski aktivno zračenje (PAR) najmanje 20 μ mol/(m² · s).
3. Ideja koja stoji iza dinamičke regulacije fotoperioda
Mimične promjene u prirodnom fotoperiodu:
Reproduktivna regulacija: kako bi se alge potaknule da se prilijepe za sadnice abalona, ​​one se izlažu 16 sati svjetlosti. Da bi se zaustavila preuranjenost gonada, izlažu se 8 sati svjetlosti;
Simulacija mjesečeve faze: Farma za uzgoj morskih konjica koristi inteligentni kontrolni sustav za povećanje količine plave svjetlosti tijekom faze punog mjeseca (450–480nm). Zbog toga je 37% veća vjerojatnost da će roditelji položiti jaja u isto vrijeme.
Prebacivanje gradijenta: ovo koristi tehnologiju zatamnjivanja PWM za stvaranje 1-minutnog gradijenta intenziteta svjetla. Ovo zaustavlja brzu promjenu intenziteta svjetlosti koja se događa kada se LED diode pale i gase i kada se pojavi biološki stres.
3, Rješenja za inženjering
1. Odabir pravih svjetiljki i njihov raspored na najbolji način
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) i drugi reflektor;
Standard zaštite: svjetla moraju imati ocjenu zaštite IP68 i proći test slanog spreja 96 sati bez hrđanja.
Zahtjevi za instalaciju: LED svjetlo treba biti udaljeno 0,8 do 1,2 metra od površine vode i postavljeno pod kutom od 15 stupnjeva kako bi svjetlo pokrilo veće područje.
2. Dizajn inteligentnog upravljačkog sustava
Povezivanje više-parametara: upotrijebite četvero{1}}dimenzionalni algoritam povezivanja distribucije perioda spektra intenziteta svjetlosti za simulaciju kompozitnih situacija kao što je "iznenadni pad intenziteta svjetlosti nakon kišne oluje+spektralno plavetnilo."
Prilagodljiva regulacija umjetne inteligencije: strojno učenje koristi se za gledanje podataka o ponašanju kao što su staze kojima ribe plivaju i koliko jedu kako bi se optimizirali uvjeti osvjetljenja u stvarnom vremenu;
Daljinski nadzor: korištenje LoRa bežične komunikacijske tehnologije za prikupljanje podataka o svjetlosnom okruženju u području uzgoja u stvarnom vremenu i pružanje upozorenja kada nešto pođe po zlu.
3. Izrada plana ekološke naknade
Sustav za zaštitu od svjetla: kako biste smanjili svjetlosno onečišćenje, stavite ploče za{0}}apsorpciju tamne svjetlosti oko područja razmnožavanja. Uređaj za spektralno filtriranje: kako biste smanjili curenje plave svjetlosti, stavite filter žute svjetlosti od 590 nm ispred svjetiljke. Mreža biološkog nadzora: Da biste vidjeli kako svjetlosno onečišćenje utječe na ekološki lanac u stvarnom vremenu, postavite senzore za migraciju zooplanktona.
4, Primjeri korištenja i procjena prednosti
1. Financijske koristi
Studija slučaja obnove farme za uzgoj kirnji pokazuje da zamjena stare metalhalogene rasvjete pametnim LED sustavima:
Trošak potrošnje energije smanjen je za 66% (s 58kW·h/dan na 19kW·h/dan); Bolja postojanost boje proizvoda podigla je cijenu po kg za 8 juana;
Vratite novac koji ste potrošili na popravljanje rasvjete za dvije godine.
2. Dobrobiti za okoliš
Nakon korištenja tehnologije dinamičkog upravljanja fotoperiodom u bazi akvakulture Qingdao Aoshan Bay:
Stopa sinkronizacije mriještenja koralja porasla je sa 62% na 91%. Netočnost vremena migracije za planktonske organizme smanjila se s ± 2,5 sata na ± 0,3 sata.
Indeks raznolikosti fitoplanktona u vodama oko područja akvakulture porastao je za 1,8 jedinica.