光纤光化学氨传感器的研究及应用

氨是导致海洋水体富营养化的重要因素之一，基于光纤光化学检测的氨传感器特别适于氨的原位或在线分析。文章介绍了光纤光化学氨传感器的基本原理，光纤敏感膜的制备方法及其一些应用管况。发展小型、实用的光纤光化学传感器是未来海水中氨的原位、在线检测的发展趋势之一。     

基于端面反射的高频光纤振动传感系统研究

光学测量方法是高频振动检测领域新的研究方向。该论文研发了由光纤振动检测传感器、光纤振动信号检测单元等系统组成的一个振动检测系统,使用端面反射的基本原理。振动信号经过光纤振动传感器转化为光信号,再经过检测单元转化为电信号,最终得到测量频率。实验测得该系统的频率响应范围是2～33 kHz,测量误差小于0.21%。该系统的光纤振动传感器是强度调制型光纤传感器,避免了波长解调,相对于其他光学测量系统具有测量带宽广、测量频率高、振动传感器设计简洁等优点。     

一种面向港口溢油监测的小型激光荧光遥测系统

目前,针对港口溢油巡航监测缺乏行之有效的技术手段。为探索激光诱导荧光光谱技术应用于港口溢油监测的可行性,以微型光纤光谱仪搭建小型激光荧光遥测实验系统,并对其性能进行测试分析。结果发现,在光谱仪曝光时间设为最小(1.11 ms)的情况下,环境光对荧光测量仍会产生影响,利用减背景法可以有效去除溢油荧光信号中环境光的影响;在相同条件下,系统测得不同油质溢油样品的荧光光谱表现出不同的光谱特征,轻质油较重质油的荧光峰蓝移、荧光更强;在上述环境光背景影响和光谱测量分析的基础上,进一步测试了系统的信号探测稳定性,结果显示,系统重复测量的相对标准偏差RSD=2.54%,表明该系统具有较好的信号探测稳定性。综上,基于微型光纤光谱仪的小型溢油激光荧光遥测系统可望在近岸港口溢油巡航监测中发挥重要作用。     

海带中昆布素的荧光定量检测及提取工艺优化

针对昆布素检测技术的难点,利用昆布素与苯胺蓝能特异性结合的特点,采用荧光分光光度计建立了昆布素含量的荧光快速检测方法。实验结果表明:NaOH浓度对昆布素立体结构影响较大,在昆布素解旋过程中加入70μL 3 mol/L的NaOH能使昆布素-苯胺蓝荧光复合物具有最大的荧光信号;通过三维荧光扫描,确定昆布素-苯胺蓝荧光复合物的最佳激发和发射波长分别为398 nm和502 nm,在此条件下昆布素-苯胺蓝荧光复合物浓度与其荧光值正相关(R2=0.999 4);方法学分析表明:该测定方法具有较高的精密度(RSD为2.52%)和稳定性(RSD为2.09%),检测范围为20~80 mg/L。基于所建立的昆布素含量快速检测方法,本文设计了有关提取温度、提取时间、pH以及乙醇浓度四个因素三个水平的正交试验对海带中昆布素的提取条件作了初步优化,结果表明:海带中昆布素的最佳提取条件是:置于稀盐酸(pH为1)溶液中于25℃下提取4 h,90%乙醇沉淀。     

水体光谱测量应用光纤的优选及其影响因素初步分析

比较了两种石英光纤以及不同芯径的光纤对水体光谱测量的影响。通过对水体光谱的实地测量,发现芯径为0.6mm、数值孔径(NA)为0.37的PCS光纤,在波长为350～550nm之间透光量的GER信号损耗较小,与镜头测量值曲线的相似性较好,光纤接入光谱仪的实测值达到原配4度视场角镜头测量值的20%,而0.4mm的PCS光纤以及大芯径光纤,分别只能达到镜头测量值的15%和5%。10m长的芯径为0.6mm的PCS光纤弯折(半径为30cm)后其GER信号仍能达到镜头信号的15%,符合光谱测量的要求。     

坛紫菜叶状体营养细胞与生殖细胞叶绿素荧光特性比较

利用叶绿素荧光技术对坛紫菜(Porphyra haitanensis)叶状体营养细胞和生殖细胞的光能利用特性进行了比较。结果表明:坛紫菜叶状体营养细胞和雌性生殖细胞的实际量子效率(ΔF/Fm′)差异不明显,但显著高于雄性生殖细胞;快速光曲线测定表明雌、雄藻体营养细胞的最大相对电子传递速率(rETRmax)相近,但显著高于雄性生殖细胞;不同生殖细胞半饱和光强(Ik)无显著差异;在生长光强下,营养细胞和雌性生殖细胞rETR、光化学猝灭(qP)和非光化学猝灭(NPQ)差异不明显,而雄性生殖细胞rETR、qP等荧光参数均显著低于营养细胞和雌性生殖细胞。本文表明坛紫菜叶状体营养细胞和雌性生殖细胞具有较高的光能利用能力,能够将吸收的光能多数用于电子传递,而雄性生殖细胞对光能的利用能力较低。     

黄酮化合物对球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)生长和光合活性的影响

近年来,我国近岸海域赤潮暴发日益频繁,严重危害海洋生态环境、渔业及近海旅游业等海洋经济的发展,也给人类健康带来了威胁。本文研究了两种黄酮化合物槲皮素和杨梅素对我国赤潮暴发种球形棕囊藻生长的影响,并利用调制叶绿素荧光技术探究藻细胞光合作用PSⅡ反应中心光合活性对黄酮胁迫的响应。结果表明:槲皮素和杨梅素均能有效抑制球形棕囊藻的生长(半抑制浓度IC50,5d值分别为0.068和0.309mg/L);槲皮素(16.0mg/L)在第5天对藻细胞的抑制率达到最大(89.38%±0.42%),杨梅素(16.0mg/L)在第7天对藻细胞的抑制率达到最大(84.76%±1.82%);相较于杨梅素胁迫,球形棕囊藻的光合作用对槲皮素胁迫更敏感[0.20mg/L槲皮素胁迫7天后,最大光化学量子产量(F_v/F_m)、实际光化学量子产量(Yield)、最大相对电子传递速率(rETR_(max))和光能利用效率(α)值分别降低18%、14%、24%和28%]。研究结果以期为赤潮暴发的防治技术提供基础的理论科学参考。     

基于紫外荧光法检测水中油含量的浸入式传感装置的研究

介绍了一种基于紫外荧光分析法的水中油类污染物的检测传感器的设计。重点介绍了该传感探头的检测部分和控制部分的设计,检测部分由紫外发光二极管和探测器等组成信号采集装置,控制部分通过采用运算放大器、滤波器以及模数转换器实现了对微弱信号的高精度放大和处理。紫外荧光分析法具有快速、非接触性检测、操作简单、绿色环保无污染等优点,结合单片机技术在工程上有广泛应用。     

高温胁迫对三角褐指藻和纤细角毛藻叶绿素荧光动力学的影响

研究高温胁迫(35~50℃)对三角褐指藻和纤细角毛藻叶绿素荧光动力学的影响。利用调制式叶绿素荧光仪(Wa-ter-PAM)测定了:PSⅡ的最大光能转化效率(Fv/Fm);PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo);PSⅡ的实际光能转化效率(ΦPSⅡ=yield);光合电子传递效率(ETR);光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ)等主要参数。结果表明,与对照组相比,高温胁迫下2种硅藻的叶绿素荧光参数Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR和qP均明显降低,并且随着胁迫温度的升高,胁迫时间的延长,下降幅度也逐步增大;NPQ则先升高后下降。另外,还对高温胁迫下2种硅藻的响应机制以及叶绿素荧光技术在筛选耐高温微藻品系中的应用进行了初步探讨。     

发光碳量子点的制备及其荧光特性的研究

本文选取水热法制备了具有优良光学性能的碳量子点(CDs),并对其进行了以下研究:研究了离子种类和浓度分别对碳量子点荧光信号的影响,并对其谱图进行了讨论。研究结果表明:采用水热法,以柠檬酸为碳源与尿素反应可得到具有荧光性的碳量子点。在所研究的无机盐离子中,铜离子对碳量子点的荧光性有明显的猝灭效应,且铜离子浓度与碳量子点的荧光强度成线性负相关关系。由于CDs的荧光信号对于特定的离子有灵敏响应,本文结果可用于研究新的离子探针进行特定离子的定性定量分析。     

盐胁迫对塔胞藻生长及叶绿素荧光动力学的影响

利用调制式叶绿素荧光仪(Water-PAM)研究了盐度(1~120)胁迫不同时间(12,24,48 h)后,塔胞藻生长及叶绿素荧光动力学的变化。测定的主要参数有:PSⅡ的最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ的实际光能转化效率(ΦPSⅡ=yield)、光合电子传递效率(ETR)、光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ)。结果表明:在本实验条件下,塔胞藻生长和进行光合作用的最适盐度为20。高盐胁迫使塔胞藻的荧光参数Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR,qP均明显降低,NPQ则先升高后降低,叶绿素含量和细胞密度也显著降低。还对盐胁迫下塔胞藻的响应机制以及叶绿素荧光技术在筛选耐盐微藻品种中的应用进行了初步探讨。     

重组藻蓝蛋白与水稻类囊体膜之间光能传递的初步研究

为了研究藻蓝蛋白和高等植物类囊体膜之间的光能传递,本实验将诱导表达的重组藻蓝蛋白和水稻类囊体混合孵育后,检测其77K荧光发射光谱以及类囊体膜的电子传递速率和光化学量子产量,结果表明重组藻蓝蛋白和水稻类囊体膜光系统Ⅰ之间存在能量传递使得光化学量子产量提高.本研究为利用藻胆蛋白构建新型光合系统提供了理论基础和实验依据.     

基于快速数字锁相的溶解氧检测优化设计

溶解氧浓度检测在水产养殖和环境监测中具有重要的意义。本文提出了一种基于快速数字锁相的溶解氧检测优化设计,利用快速数字锁相算法与过采样技术,实现了荧光信号和调制信号的快速相位解调,并得到二者相位差,根据Stern-Volmer方程求出溶解氧浓度值。本文分析了调制频率对测量结果的影响,选择合适的调制频率用于测量,并利用最小二乘法对测量结果进行拟合,拟合后的确定系数R-square为0.999 25。实验数据表明,测量结果相对误差（RE）小于±1.5%,相对标准差（RSD）小于4%,稳定时间小于50 s。本文提出的优化设计不仅具有较高的测量精度,还简化了硬件设计,降低了成本。     

盐藻叶绿素荧光非光化学猝灭产生的条件和主要组分的检测

实验用盐藻取自天津溏沽轻工业部制盐研究所,应用叶绿素我技术检测盐藻悬浮液在暗适或稳态光合作用下的荧光产量（光化学荧光猝灭ｑＰ和非光化学荧光猝灭ｑＮ的进程）和在稳态后黑暗期间荧光产量的恢复（ｑＮ的暗豫动力学）。通过改变透导光强、脉冲频率和脉冲强度,寻找适当的条件以区分光诱导期间的ｑＰ、ｑＮ和随后黑暗期间ｑＮ的快（ｑ＾ｆ）、中（ｑ＾ｍ）、幔（ｑ＾ｓ）三个组分。结果表明,ｑＮ的快相（ｑ＾ｆ）仅在相对高的     

耗氧微生物的种类对光化学BOD传感膜性能影响的研究

采用同一制膜方法分别对异常汉逊酵母、枯草芽孢杆菌和恶臭假单胞菌进行等量包埋制备固定化微生物膜,并采用自制的光化学BOD微生物传感器试验了各种膜的响应时间、线性范围、重现性等方面的性能,从而选择性能最佳的耗氧微生物。同时也考察了温度、pH、盐度对不同微生物膜的影响。实验结果表明:以恶臭假单胞菌膜制备的传感膜性能最佳,测定BOD时间低于20 min,方法的重现性及精密度较好,其荧光强度变化速率最大值(dI/dt)的相对标准偏差为2.2%,在BOD值0~80 mg·L-1范围内呈现良好的线性关系,相比之下更适用于BOD的快速检测。     

海洋中铁、锰、铜等过渡金属元素的光化学研究进展

近年来光化学的研究已取得了重大进展 ,但纵观国内外研究发现 ,对有机光化学物质 ,如石油、污染物、天然有机物等的研究较多［１ ,２ ,５］ ,而对无机物的光化学研究相对较少 ,尤其目前国内在这方面的研究仍几乎为空白。海水中存在许多过渡金属元素 ,它们及其有机络合物的电子容易转移 ,并在近紫外区和可见区有光吸收带 ,具有显著的光化学活性 ,故光氧化还原过程对过渡金属元素在海水中的存在状态和迁移变化规律影响显著［３］。近年来研究最多的是铁、锰、铜等元素的光化学过程。１铁的光化学过程铁是浮游植物生长所必须的一种微量元素 ,它…     

水中矿物油荧光特性实验研究

为了实现现场测量地表水中矿物油含量的全光纤荧光计的研制。采用荧光光谱测量分析方法 ,于 1 999年 1 0月— 2 0 0 0年 5月 ,采集了国内外不同的地区原油和成品油共 2 3种 ,用1 4种不同波长的激发光激励 ,进行荧光光谱特性测量实验研究。同时 ,对不同浓度的矿物油、水混合液也进行了测量实验 ,得出其最低检测浓度为 0 .0 0 5mg/L ;测量了青岛近岸海域表层受油污染海水的含油量为 0 .0 1～ 0 .2 2mg/L ;此外对水中矿物油受激荧光发射原理也作了简述。并对水中矿物油荧光光谱特性、浓度与荧光强度的关系 ,以及为研制现场测量水中矿物油浓度的全光纤荧光计的可能性作出了结论性的意见     

结构损伤初步定位的简便方法

提出将基于动态特性的检测方法与局部物理检测手段相结合的探伤思路。利用动力学方法进行实时监测及损伤区域的粗略定位,再由物理探测方法实现损伤程度和位置的精确判断,从而降低对动态检测方法的精度要求。此外,文中尝试直接由结构的动力响应信号构建能量指标识别结构损伤的方法,不需要进行模态参数识别,算法简单,有望应用于海洋平台、高层建筑等可简化为串联多自由度体系的结构的实时监测和损伤初步定位。     

利用流式细胞仪技术研究杂色鲍血细胞的吞噬率

利用流式细胞仪（FCM）技术检测了杂色鲍血细胞在体内和体外对不同含量荧光微球悬液的吞噬率.其结果表明体内注射法测定吞噬率的方法不可行.在体外吞噬中,当荧光微球含量为血细胞含量的68.2倍时吞噬率达98.43%±1.27%,随着荧光微球含量的降低血细胞吞噬率也随着降低.当荧光微球含量为血细胞含量的6.82倍时吞噬率为63.45%±6.05%,以这一含量进行血细胞吞噬率的测定比较恰当.利用这一含量测定了正常鲍与经过低盐（S=18）海水胁迫24 h后鲍的血细胞吞噬率的变化,正常鲍的吞噬率为68.71%±10.05%,经低盐海水胁迫后鲍的吞噬率为49.49%±10.18%,吞噬率出现了显著的下降（p〈0.05）.实验结果表明利用流式细胞仪技术相比传统的显微镜镜检记数法检测杂色鲍血细胞吞噬率更为方便可靠.     

光质对三角褐指藻光保护过程的影响

光能一方面驱动光合作用固定二氧化碳,另一方面当光能过剩就会对光合细胞产生氧化性损伤,甚至导致细胞死亡。硅藻等光合生物通过叶绿素荧光非光化学淬灭(NPQ)把过剩的光能转化为无害的热,达到保护细胞的目的。硅藻NPQ的诱导受硅甲藻黄素循环调节,并且与众多环境因子密切相关。作者通过对海洋环境的模拟,研究了不同光质下三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)受到的影响测定并比较了红、绿、蓝3种单色光处理的三角褐指藻响应高光胁迫时的NPQ及硅甲藻黄素循环的差异。叶绿素荧光的结果显示,在相同的胁迫性强光和胁迫时间内,蓝光下处理的三角褐指藻形成的NPQ更高,而且胁迫阶段淬灭的荧光在低光阶段恢复的更快。色素测定的结果显示,3种单色光下处理的三角褐指藻的硅甲藻黄素循环的环脱氧比(DEPS)与对照组没有显著差异。实验结果表明,蓝光对三角褐指藻响应高光、形成NPQ至关重要。