Chlorophyll-Sensoren: Überwachung der Wasserqualität

Warum sollte ich Chlorophyll messen wollen?

Die Messung und Verteilung lebender mikroskopisch kleiner Pflanzen, gemeinhin als Phytoplankton oder Algen bezeichnet, ist für Wissenschaftler, Forscher und Manager von Wasserressourcen schon seit Jahrzehnten von Interesse. Das Verständnis der Phytoplanktonpopulationen und ihrer Verteilung ermöglicht es Forschern, Rückschlüsse auf die Gesundheit, die Zusammensetzung und den ökologischen Zustand eines Gewässersystems zu ziehen.

Chlorophyll ist das Pigment, das photosynthetische Pflanzen grün aussehen lässt. Die Menge des Chlorophylls in einer Wasserprobe zeigt das Ausmaß der Photosynthese an. Und je mehr Photosynthese, desto mehr Primärnahrung wird produziert. Ohne diese Primärproduktion gäbe es in der höheren Nahrungskette nur wenig oder gar kein Leben im Wasser. Die Messung des Chlorophylls ist daher ein guter Indikator für die Menge an Sonnenenergie, die in Nahrungsquellen für alle Arten von Zooplankton, Fischen und anderen Wassertieren umgewandelt wurde.

Während mäßige Chlorophyllwerte auf gute Aussichten für höhere Lebensformen hinweisen, sind übermäßige Chlorophyllwerte oft die Definition oder der Indikator dafür, dass ein Gewässer eutroph geworden ist. Eutrophe Gewässer sind ästhetisch unattraktiv, verursachen Geschmacks- und Geruchsprobleme bei der Trinkwasseraufbereitung und können zu Fischsterben führen, wenn die photosynthetischen Organismen in großer Zahl absterben und zerfallen.

Veränderungen in den langfristigen Chlorophyll-Trends können darauf hindeuten, dass eine detailliertere chemische Untersuchung des Wassers und seiner Kontaminationsquellen erforderlich ist.

Wie wird das Chlorophyll gemessen?

Der Chlorophyllsensor von Solinst Eureka ist ein fluorometrischer Sensor. Fluoreszenz tritt auf, wenn ein Molekül Lichtenergie bei einer Wellenlänge absorbiert und dann diese Energie bei einer anderen Wellenlänge emittiert. Fluorometrische Sensoren senden Licht mit einer bestimmten Wellenlänge aus und suchen im Gegenzug nach einer ganz bestimmten, anderen Wellenlänge. Wenn Sie das Chlorophyll mit blauem Licht bestrahlen, absorbiert das Chlorophyll einen Teil des blauen Lichts und gibt dann rotes Licht ab. Je mehr Chlorophyllmoleküle vorhanden sind, desto mehr rotes Licht wird erzeugt, so dass die Stärke des zurückkehrenden Lichts mit der Menge des vorhandenen Chlorophylls zusammenhängt.

Chlorophylle werden oft in Chlorophyll a und Chlorophyll b unterteilt, die sich in ihren Funktionen unterscheiden. Chlorophyll a ist das „wichtige“ Chlorophyll. Die Chlorophylle fluoreszieren leicht unterschiedlich, daher ist der Chlorophyll-Sensor von Solinst Eureka auf Chlorophyll a abgestimmt. Der Erfolg dieser Abstimmung variiert jedoch in bestimmten Fällen mit der spezifischen Spezies.

Es gibt drei Möglichkeiten, Chlorophyllsensoren zu kalibrieren. Erstens können Sie mit einer bekannten Chlorophyllkonzentration kalibrieren. Die Probe kann gravimetrisch hergestellt oder gekauft werden. Zweitens können Sie mit einem festen Standard oder einem „Kalibrierungswürfel“ kalibrieren. Dabei handelt es sich um ein von Eureka erhältliches optisches Gerät, das eine konsistente Ausgabe für eine bestimmte Art von Fluoreszenz liefert. Drittens können Sie mit einem Transferstandard, wie z.B. Rhodamin, kalibrieren. Die beiden letztgenannten Methoden sind indirekt, aber schnell, kostengünstig und praktisch.

Was sollte ich über die Chlorophyllmessung im Feld wissen?

Verschmutzung kann ein Problem für Fluoreszenzsensoren darstellen. Jedes Fremdmaterial, das sich auf der aktiven Oberfläche des Sensors ansammelt, reduziert entweder die Menge des emittierten oder des empfangenen Lichts oder beides. Und manchmal kann das Fremdmaterial ein falsches Signal liefern, indem es bei den gleichen Wellenlängen wie Chlorophyll fluoresziert. Bewuchs sollte jedoch nur bei langfristigen Einsätzen ein Problem darstellen, nicht bei täglichen Untersuchungen. Für den kontinuierlichen Einsatz kann Antifouling-Zubehör hinzugefügt werden, wie z.B. das universelle Wischersystem von Eureka und der Sensorschutz aus Kupfergewebe.