摘要：叶绿素浓度是海洋初级生产力的重要指标之一,激光诱导荧光技术可以实现海水叶绿素浓度的快速测量。测量叶绿素浓度的传统激光诱导荧光原理,是利用叶绿素荧光与水体Raman散射的强度比值( I F/ R)进行反演,即叶绿素浓度 n chl=CI F/R,其中 C 为系统常量。这是依据叶绿素荧光685 nm、水体Raman散射强度都与激发光强呈线性关系。然而,该理论并没有考虑诱导荧光饱和现象的存在。当诱导激光强度达到一定程度后, 685 nm荧光强度随激发光强非线性变化。另外,值得注意的是,水体Raman散射并不存在信号饱和现象。为了探讨饱和激发造成荧光非线性变化的影响,在激光诱导荧光技术测量叶绿素浓度的实验中,设计两种测量方案,即:不同激光功率诱导单一浓度样本的荧光测量,和固定激光功率时不同浓度样本的荧光测量。实验中利用Nd∶YAG三倍频激光355 nm激发获得叶绿素溶液的404 nm处 Raman散射和685 nm荧光。实验结果分为2部分进行讨论:(1)为了分析饱和激发造成荧光变化的非线性特性,通过调节激发光功率测量溶液的受激发射光谱,发现水体Raman散射强度与激发光强呈线性关系,而685 nm荧光强度出现饱和激发下的非线性变化。而且,随叶绿素浓度的增加, 685 nm荧光的非线性趋势更为明显, Raman散射强度与激发光强的线性关系中斜率变小。数据分析表明, 685 nm荧光数据拟合的4阶多项式和Raman散射效率值,可以定性地表征685 nm荧光的饱和程度。(2)考虑实际海洋激光雷达探测叶绿素浓度应用中存在饱和激发荧光非线性现象,为了分析荧光非线性对传统叶绿素浓度反演理论适用性的影响,在固定激发光强情况下对不同浓度叶绿素溶液的发射光谱进行测量。将激发光功率调节至52.00, 80.70, 132.10和197.30 mW·cm^-2 ,获取相应激发光强下685 nm荧光与水体Raman散射的强度比值和叶绿素浓度之间的关系。实验表明,激发光强不变的情况下, 685 nm荧光与水体Raman散射的强度比值,与叶绿素浓度仍满足线性关系。但是,在较高光强激发时,饱和激发造成的叶绿素荧光非线性变化,导致利用传统激光诱导荧光理论反演的叶绿素浓度值偏小。因此,需要对饱和激发下荧光非线性的影响进行修正,其关系为 I F / R=n chl / C + C F,修正值 C F不可忽略。另外,值得一提的是,修正关系中系统常量 C 随激发光强增加而增大。研究表明,饱和激发造成的荧光非线性,会对激光诱导荧光技术测量叶绿素浓度产生影响,但由于造成荧光非线性因素的复杂性,仅通过荧光数据拟合获得的多项式,无法定量说明其影响权重。然而,当激发光强不变时,可以实验测量获得基于激光诱导荧光原理的修正关系,从而准确反演叶绿素浓度。

摘要：“水乡客厅”作为长三角区域一体化的重要示范性工程,如何提升其水体透明度,改善水体感官仍然是一个亟待解决的难题。在相关水质监测及悬浮物沉降试验的基础上,分析研究了“水乡客厅”水体透明度的主要影响因素,并构建了其与水体透明度的多元回归方程,基于该方程,构建了水体透明度数值模型。结果显示:相较于圩内河道,圩外河道及湖荡的水体透明度相对较低;研究区域内水体透明度的主要影响因素为悬浮物浓度,其皮尔逊相关系数为-0.48,呈明显负相关关系,次要因素为叶绿素浓度;分圩内河道、圩外河道、湖荡区域分别构建悬浮物沉降系数与悬浮物浓度、水体流速的拟合方程,决定系数R 2均>0.8,拟合效果较好;基于上述分析结果所构建的水体透明度数值模型能够较好地描述“水乡客厅”水体透明度的分布规律,可为后续区域水生态修复及富营养化治理提供技术支撑。

摘要：采用荧光检测技术,用一定波长的光激发叶绿素a发生荧光,根据检测荧光强度实现对叶绿素a浓度的测定。检测仪无需取样,可直接投入环境水体中直接检测,具有灵敏度高、准确性好、功耗低和绿色环保等优点,具有一定的研究和推广应用价值。

摘要：荧光检测法测叶绿素溶液浓度含量具有实时、快速和原位检测等优点。以1 kHz方波作为载波信号,对激发光源进行调制,光源照射叶绿素溶液发出荧光,经光电转换后通过高信噪比的前级放大、二阶带通滤波器、后级放大、有效值检波和16位AD采样,得到的信号再经单片机处理。实验表明叶绿素浓度与荧光强度具有很好的相关性(相关系数R^2>0.99),满足叶绿素溶液浓度检测要求。