Sensoren voor blauwalgen: Bewaking waterkwaliteit

Waarom zou ik blauwalg willen meten?

Blauwalgen zijn geen algen, maar bacteriën die cyanobacteriën (fycobiliproteïnen) worden genoemd. Ze worden algen genoemd omdat ze, net als algen, fotosynthetisch zijn. Blauwalgen zijn zelfs verantwoordelijk voor meer dan 20% van de totale fotosynthese op aarde. En net als algen zijn cyanobacteriën te vinden als individuele cellen in draadvormige kolonies. Cyanobacteriën blijken een numeriek overvloedige groep van de fytoplanktongemeenschap te zijn. Hun rol in de primaire productie, de structuur van de gemeenschap en de ruimtelijke en temporele distributie zijn van belang voor tal van wetenschappelijke studies en natuurlijke watermonitoring. Aangezien chlorofylfluorescentie niet gebruikt kan worden om de aanwezigheid van cyanobacteriën nauwkeurig vast te stellen, is het analyseren van fycobilineconcentraties essentieel voor het detecteren, kwantificeren en controleren van cyanobacterieniveaus.

Ondanks de heilzame rol van cyanobacteriën in de zuurstofcyclus op aarde, vermenigvuldigen ze zich vaak zo sterk dat ze hun voedingsbron uitputten en in grote aantallen afsterven. Hun daaropvolgende ontbinding kan het zuurstofniveau in het water zo verlagen dat er vissterfte optreedt. Stervende cyanobacteriën kunnen giftige stoffen afgeven die schadelijk zijn voor mensen en andere dieren.

Veranderingen in langetermijntrends van blauwalgen kunnen wijzen op de noodzaak van meer gedetailleerd chemisch onderzoek van waterlichamen en hun verontreinigingsbronnen.

Hoe wordt blauwalg gemeten?

De blauwalgensensor 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 blauwalgen schijnt, absorberen de blauwalgen een deel van het blauwe licht en zenden vervolgens rood licht uit. Meer blauwalgenmoleculen produceren meer rood licht, dus de grootte van het teruggekaatste licht is te relateren aan de hoeveelheid blauwalgen die aanwezig is.

Er zijn drie manieren om blauwalgensensoren te kalibreren. Ten eerste kunt u kalibreren met een bekende concentratie blauwalgen; het monster kan gravimetrisch bereid of gekocht worden. Ten tweede kunt u kalibreren met een “cal cube” of vaste secundaire standaard. 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 overdrachtsstandaard, zoals rhodamine. De laatste twee methoden zijn indirect, maar snel, goedkoop en praktisch.

Wat moet ik weten over het meten van blauwalgen in het veld?

Vervuiling is het grootste probleem 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 blauwalgen. Aangroei vormt meestal geen probleem bij dagelijkse profilering of steekproefsgewijze controle, maar alleen bij langdurig gebruik. Voor continu gebruik kunnen antifouling accessoires worden toegevoegd, zoals Eureka’s universele wissersysteem en kopergaas sensorbescherming.