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开发可靠的水质传感器,更好地保护生态系统健康

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海洋光学与德国和澳大利亚的大学研究人员合作开发了一种光纤荧光传感器,用于分析地下水,可以克服现有光学传感器的局限性

挑战

监测地表水的化学、物理和生物学特性对于了解整体生态系统的健康至关重要。特别要关注低流区,即溪水和含水层之间的区域,在该区域可以使用荧光示踪剂研究地下水流模式。

光学荧光传感器非常适用于监测低流速区域的沉积物孔隙水(沉积物颗粒之间空间内的水)并从这些示踪剂中辨别流动模式,但现有的传感器存在机械和取样困难,会影响测量的重复性。

见解 

利用海洋光学 QE Pro 光谱仪 的灵活性和灵敏度,并通过对光谱测试数据的分析,多学科研究团队开发了一款坚固耐用的新型荧光传感器。该传感器克服了现有仪器的局限性,包括浊度的影响和气泡的干扰。这使得可重复的原位测量成为可能,对于更全面地了解生态系统的健康至关重要。

解决方案

作为一种紧凑的模块化装置,海洋光学光谱仪、LED 和分叉光纤组装在一个现场用的箱体内,该箱体还装有研究团队的液压阀系统、自动泵和其他组件。该团队对其系统进行了成功的实验室和现场测试,用于实时测量示踪荧光素钠,这是一种通常用于地下水测试的荧光素染料。进一步开发将使系统变得更小、更灵活和完全自动化。

沉淀物孔隙水中的原位荧光测量

沉淀物孔隙水中的原位荧光测量

图片来源:Advances in Water Sources, ScienceDirect. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0309170820311854

除了用于监测河床和河流系统表面下发生的情况外,荧光传感系统还可用于其他天然水、饮用水生产和污水处理过滤的类似分析。

本研究展示了一个强大的荧光传感器系统的概念验证,该系统可在沉积物孔隙水中以较高的时间与空间分辨率进行可重复的原位测量。

研究团队的结论 - 澳大利亚和德国

参考文献

Höhne, A., Mellerowicz, K., Lischtschenko, O., Lewandowski, J. A novel device for in situ point measurements of fluorescent tracers in sediment pore water, Advances in Water Resources, Volume 148, February 2021, 103827.

Lischtschenko, O. SpectroNet Collaboration Conference video presentation, Spectral Sensing and Imaging for Optical Characterization of Materials, Mobile Sensing of In-ground Water Flow Patterns, 16 March 2021.

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