Зондирующий спектральный измеритель флюоресценции и рассеяния, испытания в лабораторных и полевых условиях

С целью проведения экологического мониторинга и получения оперативных данных о состоянии исследуемой акватории был создан зондирующий спектральный измеритель флюоресценции и рассеяния света. Он позволяет одновременно проводить измерения флюоресценции фитопланктона, растворенного органического вещества и рассеяния света в морской воде, в спектральном диапазоне, охватывающем область от ближнего ультрафиолета до красной границы видимого спектра. Получение спектров указанных параметров производятся в одном и том же измерительном объеме, что избавляет от необходимости согласовывать полученные сигналы по объёму флюоресцирующего вещества. Результаты проверки функционирования прибора в лабораторных условиях на образцах монокультур фитопланктона, обитающего в водах Чёрного моря, показали хорошее совпадение измерений с литературными данными. В ходе испытаний прибора во время 106-го рейса на НИС «Профессор Водяницкий» весной 2019 г. были произведены измерения на 77 гидрологических станциях следующих параметров: профилей вертикального распределения флюоресценции фитопланктона; растворённого органического вещества и упругого рассеяния света. В результате были получены сведения о вертикальном распределении измеряемых параметров на исследованных акваториях Чёрного моря. Результаты проведённых испытаний представленного измерителя позволили апробировать техническое исполнение и методологию работы с данным измерителем.

1. Ли М.Е. Определение биооптических свойств вод по измерениям спектральных характеристик флюоресценции и рассеяния света в морской среде / М.Е Ли., Р. И. Ли, О. В. Мартынов // Системы контроля окружающей среды / Под. ред. В. А. Гайского. Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 2014. C. 74–83.

2. Винберг Г.Г. Продуктивность и охрана морских и пресных водоёмов. М: Наука, 1989. 135 с.

3. Попик А.Ю. Динамика спектров лазерной индуцированной флюоресценции хлорофилла-а фитопланктона в условиях меняющихся параметров внешней среды: дис. канд. физ-мат. наук. Институт автоматики и процессов управления. Владивосток, 2015. 145 с.

4. Суетин В.С., Кучерявый А.А., Суслин В.В., Королев С.Н. Концентрация пигментов фитопланктона в северо-западной части Черного моря по данным измерений спутниковым цветовым сканером CZCS // Морской гидрофизический журнал. 2000. № 2. С. 74–82.

5. Fedorov S.V. Comparison of the secondary products obtained by the optical sensor installed at the satellite «Resurs-P» with the products of the analogous optical sensors // Physical Oceanography. 2018. V. 34, № 1. 2018. P. 29–39.

6. Marra J., Langdon C. An evaluation of an in situ fluorometer for the estimation of Chlorophyll a. Tech. Rep. LDEO-93–1. Lamont-Doherty Earth Observatory, Palisades. NY. 1993. 41 p.

7. Marra J. Analysis of diel variability in Chlorophyll fluorescence // J. Mar. Res. 1997. 55. P. 767–784. doi: 10.1357/0022240973224274

8. Proctor C.W., Roesler C.S. New insights on obtaining phytoplankton concentration and composition from in situ multispectral Chlorophyll fluorescence // Limnol. Oceanogr.: Methods. 2010. 8. P. 695–708.

9. Yentsch C.S., Yentsch C.M. Fluorescence spectral signatures — characterization of phytoplankton populations by the use of excitation and emission-spectra // J. Mar. Res. 1979. 37. P. 471–483.

10. Yentsch C.S., Phinney D.A. Spectral fluorescence — an ataxonomic tool for studying the structure of phytoplankton populations // J. Plankt. Res. 1985. 7. P. 617–632.

11. Karabashev G.S., Khanaev S.A. Underwater multichannel fluorimeter for marine ecological research // J. Appl. Spectrosc. 1988. 49. P. 979–981. http://dx.doi.org/10.1007/BF00662796

12. Poryvkina L., Babichenko S., Kaitala S., Kuosa H., Shalapjonok A. Spectral fluorescence signatures in the characterization of phytoplankton community composition // J. Plankton Res. 1994. 16. Р. 1315–1327.

13. Babichenko S., Leeben A., Poryvkina L., van der Wegt R., de Vos F. Fluorescent screening of phytoplankton and organic compounds in sea water // J. Env. Monit. 2000. 2. Р. 378–383.

14. Beutler M., Wiltshire K.H., Meyer B., Moldaenke C., Lüring C., Meyerhöfer M., Hansen U-P., Dau H. A fluorometric method for the differentiation of algal populations in vivo and in situ // Photosynth. Res. 2002. 72. Р. 39–53.

15. Kolbowski J., Schreiber U. Computer-controlled phytoplankton analyzer based on 4-wavelengths PAM chlorophyll fluorometer // Photosynthesis: from light to biosphere / Ed. Mathis P. 1995. V. V. Kluwer, Netherlands. P. 825–828.

16. Van den Hoek C., Mann D. & Jahns H. Algae: An introduction to phycology. Cambridge University Press, Cambridge; New York. 1996. 640 p.

17. Кудинов О.Б., Мартынов О.В., Ли М.Е. Спектральный измеритель флюоресценции и рассеяния // Тр. IX Всероссийской конференции «Современные проблемы оптики естественных вод». СПб., 2017. С. 217–222.

18. Кудинов О.Б. Автономный измеритель спектра флюоресценции фитопланктона // Комплексные исследования Мирового океана: Материалы IV Всероссийской научной конференции молодых ученых. 2019. С. 361–362.

19. Poryvkina L., Babichenko S., Kaitala S., Kuosa H., Shalapjonok A. Spectral fluorescence signatures in the characterization of phytoplankton community composition // J. Plankton Res. 1994. 16. P. 1315–1327.

20. Кудинов О.Б., Латушкин А.А. Универсальный автономный накопитель для повышения оперативности гидрооптических исследований in situ // Процессы в геосредах. 2018. № 3 (17). С. 74–75.