Chlorofylsensoren: Monitoring waterkwaliteit

Waarom zou ik chlorofyl willen meten?

De meting en verspreiding van levende microscopische plantenmassa, meestal fytoplankton of algen genoemd, is al tientallen jaren van belang voor wetenschappers, onderzoekers en beheerders van aquatische hulpbronnen. Inzicht in fytoplanktonpopulaties en hun verspreiding stelt onderzoekers in staat om conclusies te trekken over de gezondheid, samenstelling en ecologische status van een aquatisch systeem.

Chlorofyl is het pigment dat fotosynthetische planten groen maakt. De hoeveelheid chlorofyl in een watermonster geeft de mate van fotosynthese aan. En hoe meer fotosynthese, hoe meer primaire voedselproductie. Zonder deze primaire productie zou er weinig of geen aquatisch leven hoger in de voedselketen zijn. Metingen van chlorofyl zijn dus een goede indicatie van de hoeveelheid zonne-energie die is omgezet in voedselbronnen voor alles van zoöplankton tot vissen en andere waterdieren.

Terwijl bescheiden chlorofylniveaus duiden op goede vooruitzichten voor hogere levensvormen, zijn excessieve chlorofylniveaus vaak de definitie of indicator dat een waterlichaam eutroof is geworden. Eutrofe wateren zijn esthetisch onaantrekkelijk, veroorzaken smaak- en geurproblemen in drinkwaterbehandelingen en kunnen vissterfte veroorzaken wanneer de fotosynthetische organismen in grote aantallen afsterven en vergaan.

Veranderingen in de chlorofyltrends op lange termijn kunnen erop wijzen dat er meer gedetailleerd chemisch onderzoek naar het water en de verontreinigingsbronnen nodig is.

Hoe wordt chlorofyl gemeten?

De chlorofylsensor van Solinst Eureka is een fluormetrische sensor. Fluorescentie treedt op wanneer een molecuul lichtenergie absorbeert bij één golflengte en die energie vervolgens uitzendt bij een andere golflengte. Fluorometrische sensoren zenden licht uit op een bepaalde golflengte en zoeken daar een heel specifieke, andere golflengte voor terug. Als je blauw licht op chlorofyl schijnt, absorbeert het chlorofyl een deel van het blauwe licht en zendt vervolgens rood licht uit. Meer chlorofylmoleculen produceren meer rood licht, dus de grootte van het terugkerende licht is gerelateerd aan de hoeveelheid chlorofyl die aanwezig is.

Chlorofylen worden vaak onderverdeeld in chlorofyl a en chlorofyl b, gebaseerd op verschillen in hun functies. Chlorofyl a is het “belangrijke” chlorofyl. De chlorofylen fluoresceren iets anders, dus de chlorofylsensor van Solinst Eureka is afgestemd op chlorofyl a. Het succes van deze afstemming varieert echter met de specifieke soort in specifieke gevallen.

Er zijn drie manieren om chlorofylsensoren te kalibreren. Ten eerste kan gekalibreerd worden met een bekende concentratie chlorofyl; het monster kan gravimetrisch bereid worden of gekocht worden. Dit is een optisch apparaat dat verkrijgbaar is bij Eureka en dat een consistente output geeft voor een bepaald type fluorescentie. Ten derde kun je kalibreren met een transferstandaard, zoals rhodamine. De laatste twee methoden zijn indirect, maar snel, goedkoop en praktisch.

Wat moet ik weten over chlorofylmeting in het veld?

Vervuiling kan een probleem vormen voor fluorescentiesensoren. Elk vreemd materiaal dat zich ophoopt op het actieve oppervlak van de sensor zal de hoeveelheid uitgezonden licht of ontvangen licht, of beide, verminderen. En soms kan het vreemde materiaal een vals signaal geven door te fluoresceren op dezelfde golflengten als chlorofyl. Aangroei zou echter alleen een probleem moeten zijn bij langdurige inzet, niet bij dagelijkse metingen. Voor continu gebruik kunnen antifouling accessoires worden toegevoegd, zoals Eureka’s universele wissersysteem en kopergaas sensorbescherming.