水中葉綠素a監(jiān)測(cè)方法監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

簡(jiǎn)永遠(yuǎn)

(黔東南生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 貴州凱里 556011)

水中浮游植物葉綠素a是估算浮游植物生物量的重要指標(biāo)，掌握水體的初級(jí)生產(chǎn)力情況和富營(yíng)養(yǎng)化水平，對(duì)水體質(zhì)量的管理會(huì)產(chǎn)生較大影響。若想更好地開展水體內(nèi)部葉綠素a 的質(zhì)量監(jiān)測(cè)，需適時(shí)明確合適的監(jiān)測(cè)方法，對(duì)其監(jiān)測(cè)過程實(shí)行合理控制，從對(duì)各項(xiàng)步驟的管控中完成水中葉綠素a的監(jiān)測(cè)工作。

1 水中葉綠素a分析方法的具體步驟

1.1 水樣采集與保存

為更好地監(jiān)測(cè)水中葉綠素a 的具體含量，對(duì)采集的水樣進(jìn)行保存，水樣用棕色玻璃瓶進(jìn)行采集，采集水面下50 cm的樣品。在每升樣品中加入1 mL碳酸鎂懸濁液，以防止酸化引起色素溶解。將其置放到陰涼區(qū)域，有效避免因陽光直射。水樣采集后應(yīng)在0 ℃～4 ℃避光保存、運(yùn)輸，24 h 內(nèi)運(yùn)送至檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室過濾（若樣品24 h內(nèi)不能送達(dá)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)過濾，濾膜避光冷凍運(yùn)輸)，樣品濾膜于-20 ℃避光保存，14 d內(nèi)分析完畢。樣品采集后，如條件允許，宜盡快分析完畢。其保存的水樣量需根據(jù)水內(nèi)的浮游植物量而定，一般來講，水樣保存的量在0.5～2.0 L之間。

1.2 水樣過濾

在完成水樣的采集與保存后，開始開展過濾工作，在過濾裝置內(nèi)的濾器中放置玻璃纖維濾膜，根據(jù)水體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)確定取樣體積，（通常情況下的過濾體積為：富營(yíng)養(yǎng)和中營(yíng)養(yǎng)取樣體積為100～200 mL；貧營(yíng)養(yǎng)取樣體積為500～1 000 mL），用量簡(jiǎn)量取一定體積的混勻樣品，進(jìn)行過濾，最后用少量蒸餾水沖洗濾器壁。在進(jìn)行過濾時(shí)負(fù)壓值要保持在50 kPa 以下，在樣品剛剛完全通過濾膜時(shí)結(jié)束抽濾，用鑷子將濾膜取出，將有樣品的一面對(duì)折，用濾紙吸干濾膜水分[1]。

1.3 葉綠素a的提取

葉綠素a 的提取，試驗(yàn)人員可用玻璃研缽?fù)瓿裳心スぷ?，也可以用組織破碎儀進(jìn)行研磨，將樣品濾膜放置于研磨裝置中，加入3～4 mL 90%丙酮溶液，研磨至糊狀。再用3～4 mL 90%丙酮溶液繼續(xù)研磨，并重復(fù)1～2次，保證充分研磨5 min以上。將完全破碎后的細(xì)胞提取液轉(zhuǎn)移至玻璃刻度離心管中，用90%丙酮溶液沖洗研缽及研磨杵，一并轉(zhuǎn)入離心管中，定容至10 mL。葉綠素對(duì)光及酸性物質(zhì)敏感，試驗(yàn)人員操作時(shí)光線應(yīng)盡量微弱，能進(jìn)行分析操作即可，所有器皿不能用酸浸泡或洗滌。浸泡提取，將離心管中的研磨提取液充分振蕩混勻后，用鋁箔包好，放置于4 ℃避光浸泡后提取2 h 以上，不超過24 h。在浸泡過程中要顛倒搖勻2～3次。

2 水中葉綠素a的監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

2.1 信息技術(shù)的使用頻次較低

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們需將更多的技術(shù)手段放置到水中葉綠素a 的實(shí)際監(jiān)測(cè)中，借助該項(xiàng)技術(shù)的合理性來完成水中葉綠素a的監(jiān)測(cè)工作。具體來看，部分試驗(yàn)人員在進(jìn)行水中葉綠素a的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)，未能增加信息技術(shù)的使用頻次與次數(shù)，僅將其當(dāng)作監(jiān)測(cè)工作的輔助性手段，沒能采用科學(xué)性較強(qiáng)的傳感技術(shù)，在傳統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用中無形中降低了葉綠素a 的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)效果，縮減其數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的整體水平，使其對(duì)葉綠素a 成分的監(jiān)測(cè)變得更加模糊，難以在專業(yè)人員面前呈現(xiàn)出較為合理的葉綠素a 監(jiān)測(cè)方案。此外，當(dāng)前的遙感技術(shù)較為先進(jìn)，在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的過程中可幫助試驗(yàn)人員切實(shí)了解與掌握多項(xiàng)葉綠素a的監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)，而在信息技術(shù)應(yīng)用水準(zhǔn)不佳的情況下，其對(duì)遙感技術(shù)的使用也極難達(dá)到較高水平，其推測(cè)出的數(shù)據(jù)信息也難以公開，降低了水中葉綠素a 測(cè)算的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。

2.2 對(duì)樣品的保存方式不佳

在進(jìn)行水中葉綠素a 的正式監(jiān)測(cè)前，試驗(yàn)人員應(yīng)對(duì)該類樣品進(jìn)行有效的提取與保存，而其涉及的保存方法或保存條件則會(huì)對(duì)葉綠素a的監(jiān)測(cè)質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，因而需合理控制該類樣品的保存方式。在當(dāng)前部分水中葉綠素a 的樣品保存中，試驗(yàn)人員未能根據(jù)該水中葉綠素a 的實(shí)際狀況來開展冷藏工作，受溫度影響無形中降低樣品的保存質(zhì)量，其使用水準(zhǔn)也會(huì)出現(xiàn)明顯下降，給水中葉綠素a 的監(jiān)測(cè)工作帶去極高難度。在該類保存方式的影響下，無論是測(cè)試、監(jiān)測(cè)還是保存，都給葉綠素a的質(zhì)量控制帶去極高難度，葉綠素a中的內(nèi)部多項(xiàng)成分也會(huì)發(fā)生不同程度的改變，因而試驗(yàn)人員需明確不佳的樣品保存方式會(huì)給葉綠素a的質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作帶去較大影響，需在未來發(fā)展中探索出合適的樣品保存方法，滿足不同類型樣品的所有保存條件[2]。

2.3 監(jiān)測(cè)條件不完備

在進(jìn)行水中葉綠素a 的質(zhì)量監(jiān)測(cè)前，相關(guān)人員應(yīng)精準(zhǔn)確認(rèn)監(jiān)測(cè)條件，只有當(dāng)監(jiān)測(cè)條件較完備的情況下才能切實(shí)開展葉綠素a 的監(jiān)測(cè)。當(dāng)前葉綠素a 的主要監(jiān)測(cè)手段有三色法與單色法，在實(shí)行正式監(jiān)測(cè)前，需及時(shí)探尋水體質(zhì)量，利用對(duì)水體質(zhì)量的合理控制來保障監(jiān)測(cè)效果，而在當(dāng)前部分水中葉綠素a的監(jiān)測(cè)中，無論是監(jiān)測(cè)技術(shù)還是監(jiān)測(cè)條件都并不完備，無形中縮減了該葉綠素的監(jiān)測(cè)質(zhì)量，在部分監(jiān)測(cè)條件并不具備的前提下，其開展的葉綠素a 監(jiān)測(cè)活動(dòng)無形中縮減其監(jiān)測(cè)質(zhì)量，降低其監(jiān)測(cè)水平。當(dāng)水中葉綠素a產(chǎn)生問題時(shí)，相關(guān)人員較難判斷該問題生成的具體環(huán)節(jié)，難以查找出引發(fā)該問題的具體原因，無形中給水中葉綠素a 的質(zhì)量監(jiān)測(cè)帶去更大的安全隱患，降低監(jiān)測(cè)效果。

2.4 監(jiān)測(cè)器械的應(yīng)用條件不佳

在進(jìn)行水中葉綠素a 的質(zhì)量監(jiān)測(cè)時(shí)，相關(guān)人員將使用不同類型的監(jiān)測(cè)器械，該類器械的合理使用也直接影響著葉綠素a 具體的監(jiān)測(cè)質(zhì)量。具體來看，在使用監(jiān)測(cè)器械時(shí)，部分工作人員未能明確相關(guān)器械的內(nèi)部功能與操作方法，在實(shí)際使用時(shí)對(duì)某些數(shù)值的取舍較模糊，該類狀態(tài)無形中減低水中葉綠素a 的監(jiān)測(cè)質(zhì)量，難以明確監(jiān)測(cè)器械的使用過程。另外，良好的水中葉綠素a 監(jiān)測(cè)應(yīng)精準(zhǔn)融合監(jiān)測(cè)器械的使用流程，即將該監(jiān)測(cè)狀態(tài)放置到具體的監(jiān)測(cè)過程中，提升對(duì)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)的控制性，而部分監(jiān)測(cè)器械受具體的應(yīng)用條件限制，在開展實(shí)際監(jiān)測(cè)時(shí)其監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)信息將產(chǎn)生極大變化，若對(duì)該類變化的控制較模糊，則會(huì)極大地影響水中葉綠素a 監(jiān)測(cè)工作的穩(wěn)定性，降低監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與質(zhì)量。

3 監(jiān)測(cè)水中葉綠素a的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 合理使用遙感技術(shù)

在未來水中葉綠素a 的監(jiān)測(cè)工作中，試驗(yàn)人員需精準(zhǔn)發(fā)揮出信息技術(shù)的內(nèi)在優(yōu)勢(shì)，利用對(duì)遙感技術(shù)的合理使用來提升水體內(nèi)部各項(xiàng)成分的監(jiān)測(cè)效果。具體來說，基于遙感技術(shù)內(nèi)部性能的科學(xué)性，其能更加高效地完成葉綠素a 的數(shù)據(jù)或成分監(jiān)測(cè)工作，在此后的工作中，試驗(yàn)人員應(yīng)對(duì)遙感裝置內(nèi)的各項(xiàng)傳感器實(shí)行專業(yè)研究，透過對(duì)其內(nèi)部性能的提升與探索來發(fā)展出分辨率更高的光譜數(shù)據(jù)，在該類數(shù)據(jù)的影響下增加對(duì)葉綠素a 的成分分析內(nèi)容，其數(shù)據(jù)提取也將變得更加精準(zhǔn)。在改善高光譜數(shù)據(jù)的同時(shí)，試驗(yàn)人員還應(yīng)依照水中葉綠素a的監(jiān)測(cè)狀況來合理搭建與地面數(shù)據(jù)相接收的數(shù)據(jù)站，利用該類裝置數(shù)量的增加來彌補(bǔ)此前遙感技術(shù)存有的周期性不足等缺陷，及時(shí)拓展與水體相融合的傳感器，有效加強(qiáng)對(duì)水體葉綠素a的質(zhì)量監(jiān)測(cè)，在該該項(xiàng)傳感器的影響下其生成的遙感數(shù)據(jù)將更具真實(shí)性、科學(xué)性與公開性。

3.2 增加理論研究

一方面，針對(duì)水中葉綠素a的質(zhì)量監(jiān)測(cè)而言，若想提升監(jiān)測(cè)效果，在遙感技術(shù)增加使用頻次的基礎(chǔ)上還要開展更為專業(yè)的理論研究。一般來講，試驗(yàn)人員在日常工作中需不斷積累與更新反演算法與反演模型，透過橫縱向的精準(zhǔn)比較高效找出不同水域與模型間的聯(lián)系，借助實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來科學(xué)檢測(cè)不同模型數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，在找出其存有的規(guī)律后，可準(zhǔn)確完善更為專業(yè)的反演模型與反演算法。另一方面，在實(shí)行水中葉綠素a的成分?jǐn)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)期間，要對(duì)水體內(nèi)部的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行深入研究，透過對(duì)該理論的合理探索來找出理想狀態(tài)下葉綠素a濃度與光譜特征、反射率等數(shù)值間的關(guān)系，在查明其存有的關(guān)系后可將水體內(nèi)部的黃色物質(zhì)、懸浮物、溫度與季節(jié)等多項(xiàng)要素相融合，切實(shí)提升水體內(nèi)部的葉綠素a的監(jiān)測(cè)質(zhì)量，完善該項(xiàng)質(zhì)量管控工作，提升對(duì)水體內(nèi)部各項(xiàng)成分的了解度[3]。

3.3 強(qiáng)化樣品保存方式

在當(dāng)前水中葉綠素a 質(zhì)量監(jiān)測(cè)的過程中，試驗(yàn)人員需在該項(xiàng)工作中適時(shí)明確樣品的監(jiān)測(cè)程序與對(duì)應(yīng)性流程，在確保監(jiān)測(cè)方法合適的情況下提升葉綠素a 監(jiān)測(cè)效果。一般來講，在進(jìn)行水中葉綠素a 的內(nèi)部成分與質(zhì)量監(jiān)測(cè)前，試驗(yàn)人員應(yīng)精準(zhǔn)掌握其測(cè)試樣品的數(shù)量，若想增強(qiáng)該類樣品的應(yīng)用水平，對(duì)其的保存就顯得較為重要，對(duì)樣品保存方法應(yīng)實(shí)行合理強(qiáng)化。從目前試驗(yàn)人員持有的條件上看，樣品的保存方式與保存條件存有些許不同，對(duì)應(yīng)的水樣在完成合理采集后，要對(duì)其冷藏保存的溫度實(shí)行精準(zhǔn)控制，需盡量保持4 ℃左右，樣品內(nèi)部的濾膜也可實(shí)行冷凍保存，只有冷凍保存的方式較合理，質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作才能取得突出效果。另外，在測(cè)試葉綠素a樣品時(shí)，要借助對(duì)其內(nèi)部濾膜合理冷凍保存來開展對(duì)應(yīng)的研磨工作，在該項(xiàng)舉措的影響下葉綠素a 的提取效率將獲得切實(shí)提升[4]。若試驗(yàn)人員未能在采樣后及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試工作，則要對(duì)其開展-18 ℃的冷凍，并在室溫條件中完成對(duì)應(yīng)的冷凍融解工作，借助細(xì)胞內(nèi)部冰粒的生成與濃度增高來引起對(duì)應(yīng)的溶漲現(xiàn)象，在胞壁結(jié)構(gòu)遭受破壞的前提下來溶出更多的葉綠素a，提升不同成分的內(nèi)部監(jiān)測(cè)效果。

3.4 精準(zhǔn)完備監(jiān)測(cè)條件

一方面，針對(duì)水中葉綠素a中的成分監(jiān)測(cè)，試驗(yàn)人員需精準(zhǔn)完備監(jiān)測(cè)條件，比如：針對(duì)試劑提取而言，常見的提取方式為分光光度法，還可將90%的丙酮當(dāng)作提取試劑，在未來的發(fā)展中90%的丙酮溶液也精準(zhǔn)完成葉綠素a的細(xì)胞提取工作，在使用該項(xiàng)提取方式后，其衍生物可極大縮減，因而要合理強(qiáng)化監(jiān)測(cè)條件，提升監(jiān)測(cè)效果。同時(shí)，對(duì)于葉綠素a監(jiān)測(cè)工作的濾膜而言，試驗(yàn)人員要合理甄別濾膜類型，盡量選用乙酸纖維類濾膜與玻璃纖維濾膜，在該類濾膜的應(yīng)用下適時(shí)加強(qiáng)濾膜的應(yīng)用效果，強(qiáng)化葉綠素a 監(jiān)測(cè)工作的整體質(zhì)量[5]。另一方面，在完善監(jiān)測(cè)條件的過程中，試驗(yàn)人員應(yīng)適時(shí)優(yōu)化波長(zhǎng)與計(jì)算方式的控制，比如：在進(jìn)行葉綠素a內(nèi)部各項(xiàng)成分的計(jì)算時(shí)，可選用單色法與三色法，前者主要考量脫鎂后葉綠素a 遭受的干擾；而從后者的角度上看，其會(huì)精準(zhǔn)管控葉綠素c與葉綠素b的干擾要素，在進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)定時(shí)會(huì)盡量將其與葉綠素a 相剝離。透過對(duì)兩種方式的比較，相較于單色法，三色法在實(shí)際應(yīng)用中更為廣泛，即無論是操作程序、生成誤差的概率還是操作的簡(jiǎn)便性都帶有較大優(yōu)勢(shì)[6]。

3.5 借助生物傳感器監(jiān)測(cè)水中葉綠素a

在此后的水中葉綠素a 監(jiān)測(cè)中，相關(guān)人員可運(yùn)用生物傳感器來完成對(duì)該項(xiàng)工作的監(jiān)測(cè)。具體來看，若在監(jiān)測(cè)水中葉綠素a 內(nèi)部的各項(xiàng)成分時(shí)，受水體環(huán)境影響，其可能處在沉積物或污染程度較低的污染物內(nèi)，根據(jù)其呈現(xiàn)出的具體狀態(tài)，可合理使用生物傳感器?；谏飩鞲衅鞯膭?chuàng)新屬性，該裝置可合理融合物理學(xué)、化學(xué)與生物學(xué)，在實(shí)際工作時(shí)其可借用葉綠素a中的細(xì)胞組織來確認(rèn)其對(duì)相關(guān)污染的具體反應(yīng)，再依照該反應(yīng)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，并根據(jù)該電信號(hào)的具體反應(yīng)來呈現(xiàn)出各內(nèi)部組織的質(zhì)量問題，相關(guān)人員再借助計(jì)算機(jī)技術(shù)來完成相關(guān)電信號(hào)的檢驗(yàn)，切實(shí)完成對(duì)葉綠素a 的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，并提升監(jiān)測(cè)水平。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，生物傳感器的使用正變得愈加廣泛，在明確其內(nèi)部?jī)?yōu)勢(shì)后，相關(guān)人員需適時(shí)明確生物傳感器在未來的專業(yè)化、智能化、微型化與高性能化的發(fā)展趨勢(shì)，解決水中葉綠素a監(jiān)測(cè)中遭遇的各項(xiàng)問題。

3.6 運(yùn)用遺傳毒理學(xué)監(jiān)測(cè)水中葉綠素a

在未來水中葉綠素a 的質(zhì)量監(jiān)測(cè)中，相關(guān)人員還可借助遺傳毒理學(xué)來完成對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)工作。一般來講，在實(shí)行水中葉綠素a的監(jiān)測(cè)前，要對(duì)其監(jiān)測(cè)環(huán)境進(jìn)行及時(shí)檢查，確認(rèn)其監(jiān)測(cè)環(huán)境的合理性、科學(xué)性，避免產(chǎn)生因監(jiān)測(cè)環(huán)境的改變而降低監(jiān)測(cè)質(zhì)量。針對(duì)水中葉綠素a的環(huán)境監(jiān)測(cè)而言，受具體的環(huán)境狀態(tài)影響，其會(huì)改變?nèi)~綠素a中的各項(xiàng)成分，為確保葉綠素a整體的監(jiān)測(cè)質(zhì)量，相關(guān)人員應(yīng)采用合適的方式來探究水體內(nèi)部的污染物種類與污染程度，在進(jìn)行具體探測(cè)時(shí)可采用遺傳毒理學(xué)，如SOS 顯色法等，在該項(xiàng)方式的處理下，其能精準(zhǔn)檢測(cè)出水體內(nèi)部的污染物質(zhì)，確保水中葉綠素a的環(huán)境監(jiān)測(cè)條件，無形中提升環(huán)境監(jiān)測(cè)效果，也及時(shí)強(qiáng)化了水中葉綠素a 各環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)測(cè)。此外，在應(yīng)用遺傳毒理學(xué)的過程中，質(zhì)量監(jiān)測(cè)人員還可將其內(nèi)部的具體監(jiān)測(cè)方法應(yīng)用到水體環(huán)境監(jiān)測(cè)內(nèi)，極大提升了水體監(jiān)測(cè)質(zhì)量，進(jìn)一步保證了水中葉綠素a 的監(jiān)測(cè)水平，增進(jìn)其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

4 結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行水中葉綠素a的監(jiān)控期間，相關(guān)人員應(yīng)適時(shí)明確合理的監(jiān)測(cè)方案，將具體的監(jiān)測(cè)方式與先進(jìn)的信息技術(shù)相結(jié)合，利用監(jiān)測(cè)條件與技術(shù)的完備來改善監(jiān)測(cè)狀態(tài)，使其測(cè)量出的葉綠素?cái)?shù)據(jù)變得更為準(zhǔn)確，增強(qiáng)水體質(zhì)量的研究效果。