摘要：本文介紹了一種活體浮游植物在線監測技術——延遲熒光測量技術及基于延遲熒光技術的DF藻類延遲熒光測量系統。活體藻類監測技術通過在線監測藻類的延遲熒光，自動記錄活的浮游植物的生物量和組成，適用于浮游植物的自動在線持續監測。結合其他系統所測得的生態因子參數，分析浮游植物的季節變化模式，作為動態變化環境的函數。最終建立隨季節而變化的生態因子和浮游植物生長之間的函數關系，可以充分地模擬各種水華的過程，從而達到預防水華發生的目的。本文還通過DF藻類延遲熒光測量系統舉例說明延遲熒光技術在實際湖體監測中的應用。
關鍵詞：活體浮游植物；水華；延遲熒光；在線監測
1 前言
當一個流域的水流匯集到某一區域，隨著水流的減慢，營養物質逐漸富集，在適宜的光照和溫度下可以監測到藻類明顯的增長，極易造成水華。因此，水華的形成是由活體藻類的大量繁殖引起，并受水體溫度，營養鹽含量，輻射等環境因素的影響。當前，我國主要江河、湖泊水體的水質總體上呈惡化趨勢，水華事件頻發，水質監測任務十分繁重。
植物利用光能，合成自身生長所需的化合物，并維持新陳代謝的進行。植物體內的天線色素接收太陽光，將光能轉化成化學能。葉綠素在光合過程中起關鍵作用，和某些物質一樣，在光照條件下能夠釋放出光，這種光叫做熒光。在活的植物體內，激發態和短暫的暗適應后都能釋放出熒光，前者釋放直接熒光，后者釋放延遲熒光。
近20年來，出現了大量基于熒光理論的浮游植物監測儀器，大多是用于快速熒光的測量（Istvánovics et al. 2005）。Kautsky和Hirsch 早在1931年，就將快速熒光監測用于浮游植物的研究中。然而，快速熒光技術測量的是所有能釋放熒光的物質，包括死的浮游植物和腐殖質。
本文介紹一種活體藻類檢測技術——延遲熒光技術，以及活體浮游植物及生態環境在線監測系統（DF）。延遲熒光技術能夠排除浮游植物和腐殖質對測量結果的影響，使水華的預測和防治更加快速有效。
2 延遲熒光技術
除了快速熒光，當植物由光照條件轉到暗處時也會釋放出熒光，這種熒光更微弱，持續時間更長，稱為延遲熒光(DF)，由Strehler 和 Arnold (1951)發現。盡管延遲熒光發現得也很早，但一直沒有被重視。Volkmar Gerhardt和他的合作者（1981）最早研究出了延遲熒光光譜技術。這種技術與快速熒光技術相比，具有明顯的優勢。
延遲熒光由電子逆流導致的點和重組產生(Gerhardt & Bodemer, 2000)，因此，只有具有光合活性的細胞才能產程延遲熒光，即延遲熒光是活細胞光合的專屬特性，是光合效率的指示指標。延遲熒光技術可有效屏蔽再懸浮、死的生物和腐殖質對測量精度的干擾，其他熒光測量技術無法實現。延遲熒光技術和普通快速熒光技術的這一不同，對淺水湖或河流能起到決定性的作用，特別是那些經常發生再懸浮和洪浪而將一定量的退化藻類或沒有光合功能的藻類帶入水體的區域。因此，延遲熒光技術逐漸成為目前水華監測的研究熱點。
活體浮游植物及生態環境在線監測系統（DF）基于延遲熒光技術，可進行延遲熒光兩個方面的測量：延遲熒光動力學特征，即延遲熒光的消亡過程；延遲熒光光譜，即DF0隨不同激發光源波長的變化。這兩個測量方法分別用于測量活體藻類的生物量及組成（系統工作流程如圖1所示）。
Fig.1: Working schema of the DF spectrometer .圖1系統工作流程圖 |
活體浮游植物及生態環境在線監測系統（DF）用于在線監測藻類的延遲熒光，并自動記錄活的浮游植物光合的生物量和組成，適用于天然浮游植物數量的持續和在線監測（系統在線監測如圖2所示）。
Fig.2: Monitoring network of the DF spectrometer
圖2 DF系統監測網絡分布示意圖