虹科分享 | 便攜式光譜儀監(jiān)測河流和湖泊生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況

河流是全球眾多城市和社區(qū)的重要自然資源。保持獲得清潔水以及生態(tài)健康的河流和地表水對于推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)、支持人類和水生物種的健康以及提供娛樂至關(guān)重要。維護(hù)河流和湖泊生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性需要研究人員、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、行業(yè)和公民之間的合作，以及適應(yīng)性強(qiáng)的光學(xué)傳感技術(shù)，以幫助監(jiān)測水質(zhì)和成分的變化。

科學(xué)家們正在使用光譜學(xué)等技術(shù)來跟蹤流水及其周圍環(huán)境的穩(wěn)定性和健康狀況。在水中發(fā)現(xiàn)的許多材料都具有光學(xué)響應(yīng)，例如反射率，吸光度或熒光，可以使用光學(xué)傳感器和光譜儀進(jìn)行測量。光譜學(xué)等光學(xué)傳感技術(shù)提供紫外-可見分光光度計(jì)數(shù)據(jù)，以幫助人類提高對河流和湖泊生態(tài)福祉的理解和監(jiān)測。隨著科技的迭代更新和時間的推移，光譜儀變得更便攜、更智能、更容易操作。便攜式、緊湊型的光纖光譜儀可以直接安裝在環(huán)境中，進(jìn)行現(xiàn)場觀測，具有原位測量的便利性。1便攜性儀器體積輕便，更容易操作，易于室外攜帶2原位測量可直接在現(xiàn)場安裝，省去遠(yuǎn)距離樣本攜帶成本3快速檢測媲美實(shí)驗(yàn)室光譜儀的檢測精度，滿足各種檢測要求4數(shù)據(jù)管理專業(yè)的數(shù)據(jù)管理平臺，聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行云端遠(yuǎn)程管理

便攜式光譜儀的優(yōu)勢功能吸引了廣泛的用戶，包括對實(shí)地工作的準(zhǔn)確性感興趣的研究人員和科學(xué)家以及環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù)人員。對于后者，他們可以根據(jù)實(shí)地探測的需求，將具有成本效益和高度定制的光譜組件與堅(jiān)固耐用的復(fù)雜儀器相結(jié)合，創(chuàng)造出新的實(shí)地采樣方法，促進(jìn)了產(chǎn)品創(chuàng)新。通過光譜儀測試樣本的吸光度、反射率、輻照度和熒光光譜等，能夠獲得以下與水質(zhì)相關(guān)的各種指標(biāo)的信息：

葉綠素濃度

高葉綠素水平與高濃度的營養(yǎng)物質(zhì)有關(guān)，這可以追溯到化糞池系統(tǒng)泄漏、廢水處理廠運(yùn)行不良和肥料徑流。

懸浮沉積物

如粘土、土壤和淤泥顆粒，使水更加渾濁，并可能影響水質(zhì)

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包括鹽、礦物質(zhì)和金屬，可能表明存在其他污染物，損害水生物種并破壞生態(tài)系統(tǒng)。

顆粒物

其含量的增加會影響光的穿透深度，導(dǎo)致淺水湖泊和海灣更快地填滿并窒息底棲生境（在河流或湖底發(fā)現(xiàn)的棲生境），影響植被生長和浮游植物等水生生物。

光譜檢測實(shí)例

來自美國一光譜儀公司的應(yīng)用科學(xué)家測試了光譜學(xué)測量水質(zhì)的功效?？茖W(xué)家們評估了佛羅里達(dá)州大坦帕灣地區(qū)兩個湖泊的水樣。在第一個實(shí)驗(yàn)中，研究人員使用緊湊型模塊化光譜儀測量了湖水樣本以確定葉綠素a的濃度。在湖面的三個點(diǎn)收集樣品并進(jìn)行吸光度測量（下圖）。每個樣本都顯示出不同的濃度水平，很可能與水溫、陽光照射和營養(yǎng)濃度的差異有關(guān)。在河水中也可以進(jìn)行類似的測量，其中葉綠素a的濃度隨停留時間（物質(zhì)在水中的持續(xù)時間）、河流流量和其他標(biāo)準(zhǔn)而變化。

湖水樣品中的葉綠素a濃度（毫克/升）。在三個點(diǎn)收集水樣，并使用模塊化測量葉綠素a濃度的差異 光譜儀配置為吸光度。OD：光密度。

另一個令人感興趣的水質(zhì)參數(shù)是湖泊和河流中顆粒物的存在。例如，德國一家光譜傳感器公司將光譜儀集成到其環(huán)境監(jiān)測儀器中，其太陽能系統(tǒng)可以測量雪的反射率（下圖）。目的是檢測灰塵、黑碳和藻類的光譜信息，這些證據(jù)會影響融雪過程的速度、徑流的化學(xué)特性以及水流入附近山間溪流和河流后的富營養(yǎng)化（營養(yǎng)物質(zhì)和礦物質(zhì)的積累）。

由小型太陽能電池板供電的基于光譜儀的系統(tǒng)測量雪的反射率并跟蹤灰塵、藻類和污染中的雜質(zhì)。近年來，使用靈活的光學(xué)傳感工具來理解和獲取有關(guān)地表水的信息以及獲取此類信息的能力有了顯著提高。更高分辨率的光學(xué)傳感儀器以及更復(fù)雜算法的出現(xiàn)，能夠有助于科研人員從光學(xué)特性中提取的數(shù)據(jù)，適應(yīng)不斷變化的監(jiān)管需求，以實(shí)現(xiàn)更清潔、更健康的淡水生態(tài)系統(tǒng)。

虹科便攜式光譜儀

01紫外/可見光光譜儀

IndiGo是一款經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的模塊化、便攜式的光譜儀，體積只有手掌大小，通過USB-C與電腦連接，通過藍(lán)牙與智能手機(jī)連接。

該光譜儀允許測量370 nm至810nm的發(fā)射、吸收或透射光譜，分辨率為1.5 nm。

我們提供多個與 IndiGo可信兼容的模塊，這將允許您使用光譜儀進(jìn)行多種模式的測量：光纖適配器、UVA-LED光源模塊、UAB/UVB-LED光源模塊、激光誘導(dǎo)熒光(LIF)、基于比色皿的化學(xué)分析模塊

02紅外光譜儀

IndiGo NIR 是一款便攜式、連接式、價格合理的近紅外光譜器。它通過藍(lán)牙連接到智能手機(jī)、平板電腦或有線連接到 PC。這款光譜儀可以測量從720nm到1040nm的發(fā)射、吸收和透射光譜，分辨率 約為 2nm。

我們還提供 IndiGo NIR 兼容的模塊，如：固體上的近紅外反射、比色皿中液體的近紅外吸收/反射，為您提供光譜儀的額外功能。