蓝绿藻水质传感器的应用

有害藻华的成因是什么？
如上所述，有毒的蓝绿藻是光合作用的：它们利用二氧化碳、水和阳光将碳和氢结合到细胞的构建单元中。碳和氢（以葡萄糖的形式）不足以生长：氮、磷、硫、维生素和其他微量营养素是从环境中获取的，不同的物种对温度、盐度和其他水分条件的生长有不同的要求。
 
藻类光合作用
在健康的水体中，氮和磷通过系统的生物和非生物成分循环，生物可同化形式（尤其是硝酸盐和正磷酸盐）的浓度足够低，可以抑制藻类的生长。但是营养丰富，称为富营养化，可以使蓝绿藻的生长速度超过其他类型的藻类。这在一定程度上是因为蓝藻是一种细菌，即使在对其他藻类来说最好的条件下也能生长得更快。
 
磷被认为比氮更能刺激 水中藻类，尤其是在淡水系统中。也许 水中藻类 影响野生动物的最常见例子是它们可能导致大量鱼类死亡。鱼类死亡的发生有两个原因。首先是 水中藻类 会导致缺氧，即溶解氧耗尽，基本上会使鱼类窒息。还有藻类产生的毒素，特别是在海洋环境中，会杀死鱼类和其他动物。例如，宽吻海豚死亡可能是 2018 年发生的大规模赤潮造成的。内陆、牲畜和候鸟也受到赤潮的影响。事实上，牲畜死亡是最早发现强效藻类神经毒素的一些原因。可悲的是，心爱的家庭宠物也容易受到 水中藻类 的影响。 水质和有害藻华
成功管理 水中藻类 的关键是及早发现，这需要勤勉的监测。人们通过多种方式监控 水中藻类：
通过显微镜、基于 DNA 的方法和基于流动的成像技术识别藻类物种，
通过酶联免疫吸附测定、HPLC 和分子生物学方法检测毒素，
卫星可用于可视化系统范围内潜在有毒藻类的存在，例如NOAA 的有害藻华监测系统。
所有这些方法都具有与速度、成本、可靠性和使用每种工具所需的专业知识水平相关的固有优势和劣势。通过将水质监测纳入 水中藻类 的早期检测以及了解水华动态和影响，每种方法都得到了极大的帮助。
 
以下水质参数按其对 水中藻类 监测的重要性顺序列出：
藻类色素
藻类颜料。藻类具有用于光合作用的独特色素，而对于 水中藻类 监测，叶绿素、藻蓝蛋白和藻红蛋白非常有用。几十年来，叶绿素一直被用来监测任何类型藻类的生长。色素藻蓝蛋白是淡水系统中蓝绿藻的一种更具体的指示剂，一种叫做藻红蛋白的类似色素是海洋系统中蓝绿藻的有用指示剂。
 
硝酸盐
因为营养污染与刺激 水中藻类 的相关性很高。硝酸盐是两种关键营养素之一，另一种是磷，通常会限制健康水体中的藻类生长。对于了解淡水系统中的富营养化非常重要。在盐水系统中寻找荧光溶解有机物 (fDOM) 可能也有帮助。
 
溶解氧
溶解氧 (DO)。氧气是光合作用的产物，在光合作用和呼吸的平衡昼夜循环中，藻类分别产生和消耗氧气。与此同时，其他生物全天候消耗氧气。在 水中藻类 的早期和高峰生长阶段，DO 会由于白天的高光合活动而显着增加。随着水华消退和死亡，藻类成为细菌和其他耗氧物质的食物，溶解氧水平会急剧下降。在我们的溶解氧手册中了解更多关于溶解氧传感器的信息。
 
水中的酸碱度
酸碱度。与 DO 一样，pH 值对藻类的生长有反应，通常随着藻类生长的增加而增加。与 DO 一样，这部分是由于光合作用（在这种情况下消耗溶解的二氧化碳）和呼吸作用之间的平衡，产生二氧化碳。溶解在水中的二氧化碳的主要形式之一是碳酸 (H2CO3)，顾名思义，它的 pH 值较低。它与其他碳形式处于平衡状态，尤其是碳酸氢盐 (HCO3-) 和碳酸盐 (CO3-)。随着藻类消耗 CO2，​​较少的气体以碳酸的形式溶解到水中，pH 值会增加，最终在严重的 水中藻类 期间达到 9 或 10。
 
水中温度
温度。由于气候变化、季节变化或热污染，海水变暖有利于淡水系统中形成 水中藻类 的大多数蓝绿藻的繁殖。在沿海系统中，许多形成红潮和褐潮的藻类也对特定的温度范围有偏好。虽然它会影响藻类的生长，但温度不受藻类的影响，这与上面讨论的色素、溶解氧和 pH 参数不同。因此，作为 水中藻类 计划的一部分，监测温度的效用是更好地了解温度何时达到系统中最常开花的藻类的最佳温度。
 
光合有效辐射
光合有效辐射 (PAR)。PAR 是与表面光相比通过水漫射的阳光量，从而影响藻类生长所需的光的可用性。了解 PAR及其每日、季节性或随治疗策略的变化将有助于 水中藻类 的管理，尤其是与上述参数结合使用时。
 
浊度
浊度。浊度会干扰传感器发出的光，因此会干扰藻类监测。浊度可以检测径流事件中的沉积物羽流——有时是营养引入的指标，而浊度测量是水质监测的必要条件。
 
fDom
荧光溶解有机物(fDOM) 是水中有机物的一部分。在某些环境中，可能导致水中有机物含量高的相同条件会促进藻类生长。另请注意，高有机物有时会轻微干扰叶绿素的测量。