Kolorowe czujniki rozpuszczonej materii organicznej CDOM: Monitorowanie jakości wody

Dlaczego warto mierzyć CDOM (zabarwioną rozpuszczoną materię organiczną)?

Rozpuszczona materia organiczna (DOM) występuje w wielu formach, od naturalnie występujących kwasów humusowych, po produkty uboczne lub wydzieliny wydalane przez organizmy. DOM jest bardzo obfitą formą materii organicznej i stanowi główny rezerwuar reaktywnego węgla. Jest to również dynamiczny substrat, który może ulegać reakcjom, aby stać się dostępnym dla bakterii, roślin i zwierząt jako źródło energii, lub może ulegać fotodegradacji, powodując wytwarzanie lotnych związków, które mogą mieć niekorzystny wpływ na organizmy i środowisko. DOM zazwyczaj zawiera chromofory, które pochłaniają promieniowanie UV i światło widzialne, stąd termin chromoforowe (lub kolorowe) rozpuszczone materiały organiczne (CDOM). CDOM również fluoryzuje (stąd termin FDOM) po absorpcji światła, umożliwiając badaczom sposób wykrywania i ilościowego określania jego obfitości w systemach wodnych za pomocą fluorometrii.

Wykrywanie poziomów DOM w systemach wodnych znacznie zwiększa możliwości monitorowania i pomaga wyjaśnić zdarzenia, takie jak nagły spadek produktywności pierwotnej, zmiany reżimu fitoplanktonu, zakwity glonów i zmiany w środowisku.

Jak mierzy się CDOM?

Istnieje wiele metod wykrywania CDOM w wodzie, ale najprostszym i najbardziej opłacalnym sposobem jest fluorescencja in situ. Czujnik CDOM Eureka firmy Turner Designs jest czujnikiem fluorometrycznym. Fluorescencja występuje, gdy cząsteczka absorbuje energię świetlną o jednej długości fali, a następnie emituje tę energię o innej długości fali. Czujniki fluorometryczne emitują światło o określonej długości fali i szukają w zamian bardzo specyficznej, innej długości fali. Fluorometr CDOM firmy Eureka wykorzystuje wzbudzenie ultrafioletowe (UV) do wykrywania CDOM. Zdając sobie sprawę, że istnieją różne źródła CDOM, które mogą emitować różne długości fal, Turner wybrał szerokopasmowy filtr emisyjny, który wykryje różne rodzaje CDOM występujące w środowisku naturalnym.

Co powinienem wiedzieć o pomiarze CDOM (zabarwionej rozpuszczonej materii organicznej) w terenie?

Fluorescencyjna detekcja CDOM jest najłatwiejszym i najszybszym sposobem oszacowania DOM, wykorzystując naturalną właściwość fluorescencyjną CDOM polegającą na pochłanianiu światła UV i fluorescencji światła niebieskiego. Pomiar CDOM jest interesujący dla badaczy ze względu na jego wpływ na światło w wodach powierzchniowych. Wykrywanie fluorescencji za pomocą fluorometru CDOM firmy Eureka jest bardziej czułe, szybsze i tańsze niż inne pomiary jakościowe i nie wymaga obsługi próbek. Dane dotyczące fluorescencji wody naturalnej mogą być gromadzone bez konieczności przeprowadzania ekstrakcji lub innych przygotowań próbek. Chociaż dane fluorescencji z naturalnej wody są pomiarem jakościowym, wykazano, że dane te dobrze korelują z wyekstrahowanymi danymi DOM. Ze względu na czułość i łatwość użycia MantaPlus Multiprobe, dane mogą być zbierane łatwo i szybko w praktycznie każdym środowisku. Monitorowanie CDOM w trybie ciągłym, przepływowym, przy użyciu adaptera celi przepływowej firmy Eureka, eliminuje problemy związane z pobieraniem i przechowywaniem próbek oraz pozwala na automatyczną korektę wpływu temperatury. Monitorowanie on-line na pokładzie statku pozwala na gromadzenie dużych zestawów danych wzdłuż toru statku. Zastosowania obejmują:

• Ciągłe monitorowanie zrzutu ścieków. Fluorescencja CDOM odpowiada całkowitemu węglowi organicznemu (TOC), który jest wskaźnikiem jakości odprowadzanej wody.
• Naturalny znacznik określonych zbiorników wodnych. Stężenie CDOM może wskazywać na dyspersję, transport i mieszanie masy wody.
• Badania wielkości promieniowania fotosyntetycznie czynnego (PAR) i produkcji pierwotnej ze względu na znaczną absorpcję światła w wodach powierzchniowych, zwłaszcza w obszarach przybrzeżnych i estuaryjnych.
• Badanie koloru oceanu i wpływ CDOM na zdjęcia satelitarne.
• Badanie cyklu DOM i budżetów energetycznych.
• Badania nad skutkami fotochemicznego bielenia DOM w wodach powierzchniowych.
• Wykorzystanie danych fluorescencji CDOM do obliczenia fluorescencyjnej wydajności kwantowej, która jest następnie wykorzystywana do określenia współczynnika absorpcji CDOM.