环保水质监测水中叶绿素物联网系统

    叶绿素以各种形式结合在地表水中发现的藻类和其他浮游植物的活细胞内。叶绿素是负责光合作用的分子装置中的关键生化成分，光合作用是利用阳光能量产生维持生命的氧气的关键过程。在下面的光合作用反应中，二氧化碳被水还原，而叶绿素有助于这种转移。叶绿素存在于许多生物体中，包括藻类和某些种类的细菌。叶绿素 a 是光合生物中最丰富的叶绿素形式，并且在很大程度上赋予植物绿色。然而，还有其他形式的叶绿素，编码为 b、c 和 d，它们增强了整体荧光信号。这些类型的叶绿素，包括叶绿素 a，可以存在于所有光合生物中，但浓度不同。
 
    叶绿素使植物和其他含叶绿素的生物能够进行光合作用。叶绿素是一种螯合物或中心金属离子，在这种情况下是镁，它与称为卟啉的较大有机分子结合。卟啉分子由碳、氢和其他元素如氮和氧组成。该环内键合的镁离子被认为负责光合作用期间的电子转移。叶绿素作为水质参数的重要性，几十年来，科学家、研究人员和水生资源管理者一直对微观活植物物质（通常称为浮游植物或藻类）的测量和分布感兴趣。对浮游植物种群及其分布的了解使研究人员能够得出有关水体健康、成分和生态状况的结论。尽管研究人员经常将微观活植物物质称为藻类或浮游植物，并且这两个术语经常互换使用，但每个都有不同的含义。藻类是指简单的水生生物，例如海藻、池塘浮渣和浮游生物，它们类似于植物并含有叶绿素。浮游植物是藻类的一个子集，是含有叶绿素的悬浮水生微生物。对于原位监测，测量参数是浮游植物中所含的叶绿素。叶绿素对浮游植物的存在至关重要。浮游植物可用作特定水体健康状况的指示生物。监测叶绿素水平是追踪藻类生长的直接方式。具有高叶绿素条件的地表水通常富含营养物质，通常是磷和氮。这些养分会导致藻类生长或开花。当藻类种群大量繁殖，然后因环境条件的变化而崩溃和死亡时，它们会耗尽溶解氧水平——这是大多数鱼类死亡的主要原因。高水平的氮和磷可能是人为污染源的指标，例如化粪池系统泄漏、废水处理厂运转不良或化肥流失。因此，叶绿素测量可用作营养水平的间接指标。     测量叶绿素的原因，可以追踪地表水中的藻类含量，并且随着时间的推移，可以开发数据库和质量保证协议来描述湖泊或溪流的特征。这些表征可用于间接监测和检测指标污染物，包括磷和氮。监测浮游植物浓度是一种成本较低的替代方法，可以替代频繁采集样本以进行昂贵且劳动密集型的实验室分析。通常，收集的水样中叶绿素的量用作悬浮浮游植物浓度的量度。使用浮游植物测量作为水质指标的方法在水和废水检验标准方法的第 10200 A 节中有所描述。目前，叶绿素测定是在全球范围内的湖泊、河流、水库、沿海和海洋水域进行的。海洋和沿海研究调查浮游植物在海洋系统中的分布。这些研究可以帮助追踪和预测致命的藻类大量繁殖。水体的养分富集导致有机物产量增加，并导致溶解氧含量低，从而杀死海洋生物。此外，海洋剖面可以跟踪和记录叶绿素读数，这些读数可能会沿着水柱垂直变化。
 
    由于高浓度的植物养分，监测河流和溪流中浮游植物的过度生长。这种过度生长会导致河流或溪流富营养化，并导致致命的鱼类死亡。出于类似原因，湖泊、池塘和水库监测（包括湖泊剖面研究）也观察到藻类种群过度分布和生长。藻类控制是池塘管理中的一个主要问题，尤其是在较小的水体中，藻类过度生长会很快成为一个问题。测量叶绿素浓度也是筛选/监测可能影响饮用水源味道和气味的有害藻华过程中的一个步骤。这些大量繁殖实际上可能创造对鱼类、野生动物、牲畜和人类有毒的条件。还监测用作饮用水源的水体的浮游植物浓度，以便及早发现藻华，最大限度地减少过滤系统堵塞。