CDOM-sensoren voor gekleurde opgeloste organische stoffen: Monitoring waterkwaliteit

Waarom zou ik CDOM (Colored Dissolved Organic Matter) willen meten?

Opgelost organisch materiaal (DOM) bestaat in vele vormen, variërend van natuurlijk voorkomende humuszuren tot bijproducten of afscheidingen van organismen. DOM is een zeer overvloedige vorm van organisch materiaal en vormt een belangrijk reservoir van reactieve koolstof. Het is ook een dynamisch substraat dat reacties kan ondergaan om toegankelijk te worden voor bacteriën, planten en dieren als energiebron, of het kan fotodegraderen wat resulteert in de productie van vluchtige verbindingen die nadelige effecten kunnen hebben op organismen en het milieu. DOM bevat meestal chromoforen die UV- en zichtbaar licht absorberen, vandaar de term chromoforisch (of gekleurd) opgelost organisch materiaal (CDOM). CDOM fluoresceert ook (vandaar de term FDOM) na lichtabsorptie, waardoor onderzoekers de overvloed ervan in watersystemen kunnen detecteren en kwantificeren met behulp van fluormeting.

Het detecteren van DOM-niveaus in watersystemen vergroot de kracht van monitoring en helpt bij het verklaren van gebeurtenissen zoals een plotselinge afname in primaire productiviteit, verschuivingen in het fytoplanktonregime, algenbloei en veranderingen in een omgeving.

Hoe wordt CDOM gemeten?

Er zijn veel methoden om CDOM in water te detecteren, maar de eenvoudigste en meest kostenefficiënte manier is fluorescentie in situ. Eureka’s CDOM-sensor van Turner Designs is een fluormetrische sensor. Fluorescentie treedt op wanneer een molecuul lichtenergie absorbeert bij één golflengte en deze energie vervolgens uitzendt bij een andere golflengte. Fluorometrische sensoren zenden licht uit op een bepaalde golflengte en zoeken een heel specifieke, andere golflengte terug. Eureka’s CDOM fluorometer gebruikt ultraviolette (UV) excitatie voor CDOM-detectie. Turner realiseerde zich dat er verschillende CDOM-bronnen zijn die verschillende golflengtes uitstralen en koos daarom een breedbandig emissiefilter dat verschillende soorten CDOM detecteert die in de natuurlijke omgeving voorkomen.

Wat moet ik weten over CDOM (Colored Dissolved Organic Matter) meting in het veld?

Fluorescentiedetectie van CDOM is de eenvoudigste en snelste manier om DOM te schatten door gebruik te maken van de natuurlijke fluorescerende eigenschap van CDOM om UV-licht te absorberen en blauw licht te fluoresceren. Het meten van CDOM is interessant voor onderzoekers vanwege het effect op licht in oppervlaktewater. Fluorescentiedetectie met behulp van Eureka’s CDOM fluorometer is gevoeliger, sneller en goedkoper dan andere kwalitatieve metingen en vereist geen monstername. Fluorescentiegegevens van natuurlijk water kunnen worden verzameld zonder dat extracties of andere monstervoorbereidingen nodig zijn. Hoewel fluorescentiegegevens van natuurlijk water een kwalitatieve meting zijn, is aangetoond dat deze gegevens goed correleren met geëxtraheerde DOM-gegevens. Door de gevoeligheid en het gebruiksgemak van de MantaPlus Multiprobe kunnen gegevens eenvoudig en snel worden verzameld in vrijwel elke omgeving. Monitoring van CDOM in een continue, doorstroomde modus, met behulp van Eureka’s doorstroomceladapter, elimineert de problemen die gepaard gaan met het verzamelen en opslaan van monsters, en maakt automatische correctie van temperatuureffecten mogelijk. Online monitoring aan boord van schepen maakt het mogelijk om grote datasets te verzamelen langs de route van een schip. Toepassingen omvatten:

• Continue monitoring van lozing van afvalwater. CDOM-fluorescentie komt overeen met totale organische koolstof (TOC), wat een indicator is voor de kwaliteit van het geloosde water.
• Natuurlijke tracer van specifieke waterlichamen. De CDOM-concentratie kan een indicatie zijn van de verspreiding, het transport en de vermenging van een watermassa.
• Onderzoek naar de omvang van fotosynthetisch actieve straling (PAR) en primaire productie als gevolg van de significante absorptie van licht in oppervlaktewateren, vooral in kust- en estuariene gebieden.
• Onderzoek naar de kleur van oceanen en het effect van CDOM op satellietbeelden.
• Onderzoek naar DOM-fietsen en energiebudgetten.
• Onderzoek naar de effecten van fotochemisch bleken van DOM in oppervlaktewateren.
• Het gebruik van CDOM-fluorescentiegegevens om de fluorescentiekwantumopbrengst te berekenen die vervolgens wordt gebruikt om de absorptiecoëfficiënt van CDOM te bepalen.