水中叶绿素a监测方法监测现状及发展趋势

2022-03-25简永远

科技资讯 2022年16期

简永远

(黔东南生态环境监测中心贵州凯里 556011)

水中浮游植物叶绿素a是估算浮游植物生物量的重要指标，掌握水体的初级生产力情况和富营养化水平，对水体质量的管理会产生较大影响。若想更好地开展水体内部叶绿素a 的质量监测，需适时明确合适的监测方法，对其监测过程实行合理控制，从对各项步骤的管控中完成水中叶绿素a的监测工作。

1 水中叶绿素a分析方法的具体步骤

1.1 水样采集与保存

为更好地监测水中叶绿素a 的具体含量，对采集的水样进行保存，水样用棕色玻璃瓶进行采集，采集水面下50 cm的样品。在每升样品中加入1 mL碳酸镁悬浊液，以防止酸化引起色素溶解。将其置放到阴凉区域，有效避免因阳光直射。水样采集后应在0 ℃～4 ℃避光保存、运输，24 h 内运送至检测实验室过滤（若样品24 h内不能送达检测实验室，应现场过滤，滤膜避光冷冻运输)，样品滤膜于-20 ℃避光保存，14 d内分析完毕。样品采集后，如条件允许，宜尽快分析完毕。其保存的水样量需根据水内的浮游植物量而定，一般来讲，水样保存的量在0.5～2.0 L之间。

1.2 水样过滤

在完成水样的采集与保存后，开始开展过滤工作，在过滤装置内的滤器中放置玻璃纤维滤膜，根据水体的营养状态确定取样体积，（通常情况下的过滤体积为：富营养和中营养取样体积为100～200 mL；贫营养取样体积为500～1 000 mL），用量简量取一定体积的混匀样品，进行过滤，最后用少量蒸馏水冲洗滤器壁。在进行过滤时负压值要保持在50 kPa 以下，在样品刚刚完全通过滤膜时结束抽滤，用镊子将滤膜取出，将有样品的一面对折，用滤纸吸干滤膜水分[1]。

1.3 叶绿素a的提取

叶绿素a 的提取，试验人员可用玻璃研钵完成研磨工作，也可以用组织破碎仪进行研磨，将样品滤膜放置于研磨装置中，加入3～4 mL 90%丙酮溶液，研磨至糊状。再用3～4 mL 90%丙酮溶液继续研磨，并重复1～2次，保证充分研磨5 min以上。将完全破碎后的细胞提取液转移至玻璃刻度离心管中，用90%丙酮溶液冲洗研钵及研磨杵，一并转入离心管中，定容至10 mL。叶绿素对光及酸性物质敏感，试验人员操作时光线应尽量微弱，能进行分析操作即可，所有器皿不能用酸浸泡或洗涤。浸泡提取，将离心管中的研磨提取液充分振荡混匀后，用铝箔包好，放置于4 ℃避光浸泡后提取2 h 以上，不超过24 h。在浸泡过程中要颠倒摇匀2～3次。

2 水中叶绿素a的监测现状

2.1 信息技术的使用频次较低

随着信息技术的快速发展，人们需将更多的技术手段放置到水中叶绿素a 的实际监测中，借助该项技术的合理性来完成水中叶绿素a的监测工作。具体来看，部分试验人员在进行水中叶绿素a的现场监测时，未能增加信息技术的使用频次与次数，仅将其当作监测工作的辅助性手段，没能采用科学性较强的传感技术，在传统技术的应用中无形中降低了叶绿素a 的数据监测效果，缩减其数据监测的整体水平，使其对叶绿素a 成分的监测变得更加模糊，难以在专业人员面前呈现出较为合理的叶绿素a 监测方案。此外，当前的遥感技术较为先进，在应用该项技术的过程中可帮助试验人员切实了解与掌握多项叶绿素a的监测信息数据，而在信息技术应用水准不佳的情况下，其对遥感技术的使用也极难达到较高水平，其推测出的数据信息也难以公开，降低了水中叶绿素a 测算的科学性、准确性。

2.2 对样品的保存方式不佳

在进行水中叶绿素a 的正式监测前，试验人员应对该类样品进行有效的提取与保存，而其涉及的保存方法或保存条件则会对叶绿素a的监测质量产生较大影响，因而需合理控制该类样品的保存方式。在当前部分水中叶绿素a 的样品保存中，试验人员未能根据该水中叶绿素a 的实际状况来开展冷藏工作，受温度影响无形中降低样品的保存质量，其使用水准也会出现明显下降，给水中叶绿素a 的监测工作带去极高难度。在该类保存方式的影响下，无论是测试、监测还是保存，都给叶绿素a的质量控制带去极高难度，叶绿素a中的内部多项成分也会发生不同程度的改变，因而试验人员需明确不佳的样品保存方式会给叶绿素a的质量监测工作带去较大影响，需在未来发展中探索出合适的样品保存方法，满足不同类型样品的所有保存条件[2]。

2.3 监测条件不完备

在进行水中叶绿素a 的质量监测前，相关人员应精准确认监测条件，只有当监测条件较完备的情况下才能切实开展叶绿素a 的监测。当前叶绿素a 的主要监测手段有三色法与单色法，在实行正式监测前，需及时探寻水体质量，利用对水体质量的合理控制来保障监测效果，而在当前部分水中叶绿素a的监测中，无论是监测技术还是监测条件都并不完备，无形中缩减了该叶绿素的监测质量，在部分监测条件并不具备的前提下，其开展的叶绿素a 监测活动无形中缩减其监测质量，降低其监测水平。当水中叶绿素a产生问题时，相关人员较难判断该问题生成的具体环节，难以查找出引发该问题的具体原因，无形中给水中叶绿素a 的质量监测带去更大的安全隐患，降低监测效果。

2.4 监测器械的应用条件不佳

在进行水中叶绿素a 的质量监测时，相关人员将使用不同类型的监测器械，该类器械的合理使用也直接影响着叶绿素a 具体的监测质量。具体来看，在使用监测器械时，部分工作人员未能明确相关器械的内部功能与操作方法，在实际使用时对某些数值的取舍较模糊，该类状态无形中减低水中叶绿素a 的监测质量，难以明确监测器械的使用过程。另外，良好的水中叶绿素a 监测应精准融合监测器械的使用流程，即将该监测状态放置到具体的监测过程中，提升对各项监测环节的控制性，而部分监测器械受具体的应用条件限制，在开展实际监测时其监测到的数据信息将产生极大变化，若对该类变化的控制较模糊，则会极大地影响水中叶绿素a 监测工作的稳定性，降低监测数据的准确性与质量。

3 监测水中叶绿素a的发展趋势

3.1 合理使用遥感技术

在未来水中叶绿素a 的监测工作中，试验人员需精准发挥出信息技术的内在优势，利用对遥感技术的合理使用来提升水体内部各项成分的监测效果。具体来说，基于遥感技术内部性能的科学性，其能更加高效地完成叶绿素a 的数据或成分监测工作，在此后的工作中，试验人员应对遥感装置内的各项传感器实行专业研究，透过对其内部性能的提升与探索来发展出分辨率更高的光谱数据，在该类数据的影响下增加对叶绿素a 的成分分析内容，其数据提取也将变得更加精准。在改善高光谱数据的同时，试验人员还应依照水中叶绿素a的监测状况来合理搭建与地面数据相接收的数据站，利用该类装置数量的增加来弥补此前遥感技术存有的周期性不足等缺陷，及时拓展与水体相融合的传感器，有效加强对水体叶绿素a的质量监测，在该该项传感器的影响下其生成的遥感数据将更具真实性、科学性与公开性。

3.2 增加理论研究

一方面，针对水中叶绿素a的质量监测而言，若想提升监测效果，在遥感技术增加使用频次的基础上还要开展更为专业的理论研究。一般来讲，试验人员在日常工作中需不断积累与更新反演算法与反演模型，透过横纵向的精准比较高效找出不同水域与模型间的联系，借助实测数据来科学检测不同模型数据的精准度，在找出其存有的规律后，可准确完善更为专业的反演模型与反演算法。另一方面，在实行水中叶绿素a的成分数据监测期间，要对水体内部的光学性质进行深入研究，透过对该理论的合理探索来找出理想状态下叶绿素a浓度与光谱特征、反射率等数值间的关系，在查明其存有的关系后可将水体内部的黄色物质、悬浮物、温度与季节等多项要素相融合，切实提升水体内部的叶绿素a的监测质量，完善该项质量管控工作，提升对水体内部各项成分的了解度[3]。

3.3 强化样品保存方式

在当前水中叶绿素a 质量监测的过程中，试验人员需在该项工作中适时明确样品的监测程序与对应性流程，在确保监测方法合适的情况下提升叶绿素a 监测效果。一般来讲，在进行水中叶绿素a 的内部成分与质量监测前，试验人员应精准掌握其测试样品的数量，若想增强该类样品的应用水平，对其的保存就显得较为重要，对样品保存方法应实行合理强化。从目前试验人员持有的条件上看，样品的保存方式与保存条件存有些许不同，对应的水样在完成合理采集后，要对其冷藏保存的温度实行精准控制，需尽量保持4 ℃左右，样品内部的滤膜也可实行冷冻保存，只有冷冻保存的方式较合理，质量监测工作才能取得突出效果。另外，在测试叶绿素a样品时，要借助对其内部滤膜合理冷冻保存来开展对应的研磨工作，在该项举措的影响下叶绿素a 的提取效率将获得切实提升[4]。若试验人员未能在采样后及时进行数据测试工作，则要对其开展-18 ℃的冷冻，并在室温条件中完成对应的冷冻融解工作，借助细胞内部冰粒的生成与浓度增高来引起对应的溶涨现象，在胞壁结构遭受破坏的前提下来溶出更多的叶绿素a，提升不同成分的内部监测效果。

3.4 精准完备监测条件

一方面，针对水中叶绿素a中的成分监测，试验人员需精准完备监测条件，比如：针对试剂提取而言，常见的提取方式为分光光度法，还可将90%的丙酮当作提取试剂，在未来的发展中90%的丙酮溶液也精准完成叶绿素a的细胞提取工作，在使用该项提取方式后，其衍生物可极大缩减，因而要合理强化监测条件，提升监测效果。同时，对于叶绿素a监测工作的滤膜而言，试验人员要合理甄别滤膜类型，尽量选用乙酸纤维类滤膜与玻璃纤维滤膜，在该类滤膜的应用下适时加强滤膜的应用效果，强化叶绿素a 监测工作的整体质量[5]。另一方面，在完善监测条件的过程中，试验人员应适时优化波长与计算方式的控制，比如：在进行叶绿素a内部各项成分的计算时，可选用单色法与三色法，前者主要考量脱镁后叶绿素a 遭受的干扰；而从后者的角度上看，其会精准管控叶绿素c与叶绿素b的干扰要素，在进行数据测定时会尽量将其与叶绿素a 相剥离。透过对两种方式的比较，相较于单色法，三色法在实际应用中更为广泛，即无论是操作程序、生成误差的概率还是操作的简便性都带有较大优势[6]。

3.5 借助生物传感器监测水中叶绿素a

在此后的水中叶绿素a 监测中，相关人员可运用生物传感器来完成对该项工作的监测。具体来看，若在监测水中叶绿素a 内部的各项成分时，受水体环境影响，其可能处在沉积物或污染程度较低的污染物内，根据其呈现出的具体状态，可合理使用生物传感器。基于生物传感器的创新属性，该装置可合理融合物理学、化学与生物学，在实际工作时其可借用叶绿素a中的细胞组织来确认其对相关污染的具体反应，再依照该反应转化成对应的电信号，并根据该电信号的具体反应来呈现出各内部组织的质量问题，相关人员再借助计算机技术来完成相关电信号的检验，切实完成对叶绿素a 的自动化监测，并提升监测水平。随着信息技术的快速发展，生物传感器的使用正变得愈加广泛，在明确其内部优势后，相关人员需适时明确生物传感器在未来的专业化、智能化、微型化与高性能化的发展趋势，解决水中叶绿素a监测中遭遇的各项问题。

3.6 运用遗传毒理学监测水中叶绿素a

在未来水中叶绿素a 的质量监测中，相关人员还可借助遗传毒理学来完成对应的监测工作。一般来讲，在实行水中叶绿素a的监测前，要对其监测环境进行及时检查，确认其监测环境的合理性、科学性，避免产生因监测环境的改变而降低监测质量。针对水中叶绿素a的环境监测而言，受具体的环境状态影响，其会改变叶绿素a中的各项成分，为确保叶绿素a整体的监测质量，相关人员应采用合适的方式来探究水体内部的污染物种类与污染程度，在进行具体探测时可采用遗传毒理学，如SOS 显色法等，在该项方式的处理下，其能精准检测出水体内部的污染物质，确保水中叶绿素a的环境监测条件，无形中提升环境监测效果，也及时强化了水中叶绿素a 各环节的质量监测。此外，在应用遗传毒理学的过程中，质量监测人员还可将其内部的具体监测方法应用到水体环境监测内，极大提升了水体监测质量，进一步保证了水中叶绿素a 的监测水平，增进其监测数据的准确度。