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利用光谱来监测和保护环境

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Smoking volcano emissions

由于人口增长乃至气候变化的挑战,研究人员、监管人员以及制造商需要适当的工具来管理我们的自然资源。海洋光学提供可以监测环境元素(包括空气、水、土壤和植被)的产品、知识和专业知识。

模块化光谱技术的优势

由于光谱仪的工作速度越来越快、体积越来越小、功能也越来越强大,研究人员和监管人员几乎可以在任何地方部署仪器,进行实时的原位监测。与前几代仪器相比,这是一个重大的进步,因为原来的仪器需要从野外提取样本,然后带回实验室进行分析。

我们海洋光学与Danfoss IXA JB Hyperspectral  等环境传感器供应商合作,使得基于光谱仪的系统足够坚固和可靠,能够在野外长期运行工作。“我们喜欢海洋光学光谱仪的灵活性,”JB Hyperspectral 总经理 Tommaso Julitta 说, “例如,对于荧光而言,我们可以指定特定的反射镜、光栅或光谱范围。我们已将四或五种不同类型的光谱仪整合到我们的产品中,这些光谱仪的运行非常稳定”。

工作中的光谱仪:排放监测

据估计,全球 2% 的排放来自航运,即使不断努力改善船舶运营,并对影响气候变化的因素有越来越多的认识。

光纤光谱仪是传感器开发商和船舶运营商用于解决废气排放测量的光学传感工具之一。除了提供实时测量外,这些光谱仪还可以集成到船舶传感器中,以更经济、更灵活地监测废气参数。

Danfoss IXA 为海运行业提供传感器,与海洋光学合作开发出一种采用光谱技术的排放传感器,用于对常见的空气污染物(包括 NOx、SO2 和 NH3)进行连续监测。该系统经过调整改造,可耐受恶劣的海洋条件,并确保在远洋航行中实现最少的维护。

Danfoss IXA 供应链经理 Finn Haugaard 表示道“我们发现了进行排放测量的机会,可以帮助船舶运营商克服与现有解决方案相关的诸多挑战。选择光谱技术相当容易,因为该技术已经被证明在监测硫、氨和各种 NOx 气体方面非常有效”。

更远大的环境前景

从开放式的空气监测到森林树冠遥感,海洋光学为环境传感器集成商和最终用户提供一系列解决方案。客户可以使用基于光谱技术和多光谱成像的工具来分析气候趋势,使企业更智能、更高效、完全符合法规标准。

“森林、农作物、淡水、雪、冰川和大气是对气候起着重要作用的环境要素,”JB Hyperspectral 研发主管 Andreas Burkart 说, “监测这些要素有助于我们全面了解自然过程,使得我们能够意识到为保护地球需要采取的行动。”

例如,JB 有一家客户,使用其 RoX 仪器来监测雪的特性。RoX 是一款独立、持续的监测系统,该系统使用海洋光学 Flame 光谱仪(300-950 nm)来长期测量太阳辐射度、反射辐射度和反射率。如果藻类或包括灰尘和黑碳在内的微粒覆盖了雪,吸收的阳光会更多,融化过程也会加快。“这很有趣,因为原则上,”Julita 说,“如果融雪速度更快,那么[过程]最终的供水量可能会发生变化。”

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还有其他光学光谱技术用于环境分析。例如,研究人员已经创建了荧光测定法来测量水、土壤和鱼中的汞浓度。通过使用纳米材料进行这些高灵敏度分析,研究人员可以使用模块化的荧光光谱系统进行测量。整套系统可装入一小型箱体内,使用电池电源和一台笔记本电脑操作。

拉曼光谱法是另一项多功能技术,利用分子中振动和旋转转换的信息来提取关于固体、液体与气体的详细化学分析。虽然拉曼技术更常与生命科学和材料分析相关,但已被测试用于环境应用,包括深海的地球化学特征分析。具体目标是利用这些数据来监测地质构造和过程,以便更好地了解海底情况。

随着光学传感技术方案的多样化和成熟度的不断发展,研究人员、监管人员和环境科研人员更需要一套可高度访问的分析仪器以满足他们的需求。

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