أجهزة استشعار المادة العضوية الذائبة الملونة CDOM: مراقبة جودة المياه

لماذا قد أرغب في قياس CDOM (المادة العضوية الذائبة الملونة)؟

تتواجد المواد العضوية الذائبة (DOM) في أشكال عديدة تتراوح بين الأحماض الدبالية التي تحدث بشكل طبيعي، والمنتجات الثانوية أو الإفرازات التي تفرزها الكائنات الحية. والمواد العضوية الذائبة هي شكل وفير جداً من أشكال المواد العضوية وتمثل مستودعاً رئيسياً للكربون التفاعلي. كما أنها أيضاً ركيزة ديناميكية يمكن أن تخضع لتفاعلات لتصبح في متناول البكتيريا والنباتات والحيوانات كمصدر للطاقة، أو يمكن أن تتحلل ضوئياً مما يؤدي إلى إنتاج مركبات متطايرة يمكن أن يكون لها آثار ضارة على الكائنات الحية والبيئة. تحتوي المواد العضوية الذائبة عادةً على حوامل لونية تمتص الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي، ومن هنا جاء مصطلح المواد العضوية الذائبة الملونة (أو الملونة). وتتألق هذه المواد العضوية الذائبة أيضًا (ومن هنا جاء مصطلح FDOM) بعد امتصاص الضوء، مما يتيح للباحثين طريقة للكشف عن وفرتها في أنظمة المياه وقياس كميتها باستخدام القياس الفلوري.

إن الكشف عن مستويات DOM في أنظمة المياه يزيد بشكل كبير من قوة جهود المراقبة ويساعد على تفسير أحداث مثل الانخفاض المفاجئ في الإنتاجية الأولية، وتحولات نظام العوالق النباتية، وتكاثر الطحالب، والتغيرات في البيئة.

كيف يتم قياس CDOM؟

هناك العديد من الطرق للكشف عن CDOM في الماء ولكن الطريقة الأبسط والأكثر فعالية من حيث التكلفة هي التألق في الموقع. مستشعر Eureka CDOM من شركة Turner Designs هو مستشعر فلوري. يحدث التألق عندما يمتص الجزيء الطاقة الضوئية عند طول موجي واحد ثم يبعث تلك الطاقة عند طول موجي مختلف. تبعث المستشعرات الفلورومترية الضوء عند طول موجي معين، وتبحث في المقابل عن طول موجي محدد ومختلف. يستخدم مقياس فلورومتر CDOM من Eureka، الإثارة فوق البنفسجية (UV) للكشف عن CDOM. وإدراكًا لوجود مصادر مختلفة لـ CDOM التي قد تنبعث منها مجموعة من الأطوال الموجية، اختار تيرنر مرشح انبعاث واسع النطاق من شأنه أن يكتشف أنواعًا مختلفة من CDOM الموجودة في البيئة الطبيعية.

ما الذي يجب أن أعرفه عن قياس المادة العضوية الذائبة الملونة (CDOM) في الحقل؟

ويُعد الكشف الفلوري لـ CDOM أسهل وأسرع وسيلة لتقدير حجم المادة المدمجة في الماء من خلال الاستفادة من خاصية الفلورة الطبيعية لـ CDOM المتمثلة في امتصاص الأشعة فوق البنفسجية والضوء الأزرق المتألق. ويحظى قياس CDOM باهتمام الباحثين نظرًا لتأثيره على الضوء في المياه السطحية. ويُعد الكشف عن الفلورة باستخدام مقياس الفلورة CDOM من Eureka أكثر حساسية وأسرع وأقل تكلفة من المقاييس النوعية الأخرى، ولا يتطلب معالجة العينة. ويمكن جمع بيانات فلورة المياه الطبيعية دون الحاجة إلى إجراء عمليات الاستخلاص أو أي تحضيرات أخرى للعينات. على الرغم من أن بيانات التألق من المياه الطبيعية هي قياس نوعي، فقد ثبت أن هذه البيانات ترتبط بشكل جيد ببيانات DOM المستخرجة. ونظرًا لحساسية وسهولة استخدام مجس MantaPlus Multiprobe، يمكن جمع البيانات بسهولة وسرعة في أي بيئة تقريبًا. إن مراقبة CDOM في وضع التدفق المستمر، باستخدام محول خلية التدفق من Eureka، يزيل المشاكل المرتبطة بجمع العينات وتخزينها، ويسمح بالتصحيح التلقائي لتأثيرات درجة الحرارة. تسمح المراقبة على متن السفن على الخط بجمع مجموعات كبيرة من البيانات على طول مسار السفينة. وتشمل التطبيقات:

• المراقبة المستمرة لتصريف مياه الصرف الصحي. يتوافق تألق CDOM مع إجمالي الكربون العضوي (TOC)، وهو مؤشر لجودة مياه التصريف.
• متتبع طبيعي لأجسام مائية محددة. يمكن أن يشير تركيز CDOM إلى تشتت وانتقال واختلاط الكتلة المائية.
• دراسات لحجم الإشعاع النشط ضوئيًا (PAR) والإنتاج الأولي بسبب امتصاصه الكبير للضوء في المياه السطحية، خاصة في المناطق الساحلية ومناطق مصبات الأنهار.
• بحوث ألوان المحيطات وتأثير CDOM على صور الأقمار الصناعية.
• استقصاءات دورة DOM وميزانيات الطاقة.
• تحقيقات حول تأثيرات التبييض الكيميائي الضوئي لـ DOM في المياه السطحية.
• استخدام بيانات تألق CDOM لحساب المردود الكمي الفلوري الذي يُستخدم بعد ذلك لتحديد معامل امتصاص CDOM.