水體富營養(yǎng)化（eutrophication）是指由于人類活動(dòng)的影響，導(dǎo)致大量外源氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。當(dāng)總磷濃度超過0.1mg/l（如果磷是限制因素）或總氮濃度超過0.3mg/l（如果氮是限制因素）時(shí)，藻類會(huì)過量繁殖。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）提出富營養(yǎng)湖的幾項(xiàng)指標(biāo)量為：平均總磷濃度大于0.035mg/l；平均葉綠素濃度大于0.008mg/l；平均透明度小于3m。目前一般采用的指標(biāo)是：水體中氮含量超過0.2-0.3ppm，生化需氧量大于10ppm，磷含量大于0.01-0.02ppm，pH值7-9的淡水中細(xì)菌總數(shù)每毫升超過10萬個(gè)，表征藻類數(shù)量的葉綠素-a含量大于10μmg/L。
水體富營養(yǎng)化在線觀測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)由藻類在線觀測(cè)模塊、氮磷在線觀測(cè)模塊、水體呼吸在線觀測(cè)模塊及污染源熒光示蹤儀組成，可在線監(jiān)測(cè)藻類濃度動(dòng)態(tài)變化及生態(tài)生理狀況、總氮總磷及營養(yǎng)鹽動(dòng)態(tài)變化、溶解氧動(dòng)態(tài)變化及BOD等，并通過移動(dòng)式熒光示蹤測(cè)量儀觀測(cè)分析藻類的空間分布狀況、熒光示蹤測(cè)量分析污染源分布和時(shí)空變化等，全面監(jiān)測(cè)和解析富營養(yǎng)化的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化及來源，即時(shí)作出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及相應(yīng)防治對(duì)策。

藻類在線觀測(cè)模塊采用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)（Technique of chlorophyll fluorescence）原理和葉綠素延遲熒光技術(shù)（Delayed fluorescence technique）原理。前者通過脈沖調(diào)制熒光方法（Pulse amplitude modulated （PAM）fluorescence methods）,利用調(diào)制測(cè)量光、持續(xù)光化學(xué)光及飽和光閃激發(fā)葉綠素?zé)晒?，測(cè)量分析Ft、QY及OJIP等快速熒光參數(shù)，以研究藻類及高等植物的光合生理生態(tài)和脅迫生理，如不同除藻劑及不同劑量的QY和OJIP變化，以便找出除藻劑zui低有效劑量及高效無污染除藻劑技術(shù)，其中Ft、OJIP固定面積（Fix-area，指OJIP曲線下面的面積）與藻類葉綠素濃度呈相關(guān)關(guān)系，經(jīng)校準(zhǔn)可以測(cè)量藻類密度（藻類葉綠素濃度）；延遲熒光是比快速熒光弱但持續(xù)時(shí)間更長的葉綠素?zé)晒?，浮游植物延遲熒光與活體藻類濃度相關(guān)，不同顏色藻類可以激發(fā)出不同的延遲熒光，依次可以區(qū)分不同藻類的濃度，達(dá)到定性、定量監(jiān)測(cè)藻類的目的。水體富營養(yǎng)化在線觀測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)使用*的實(shí)驗(yàn)室濕化學(xué)分光光度法進(jìn)行樣品分析，水體呼吸采用“間歇式”測(cè)量原理，集合了“開放式”（實(shí)時(shí)測(cè)量）和“封閉式”（測(cè)量簡單但精度差）的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了開放式測(cè)量時(shí)間解析度差、封閉式不能連續(xù)長時(shí)間測(cè)量等缺點(diǎn)，利用光纖熒光氧氣測(cè)量技術(shù)，在線測(cè)量觀測(cè)溶解氧及水體呼吸并可求出BOD等。

主要功能特點(diǎn)如下：
1. 可在線分類定量監(jiān)測(cè)藍(lán)藻和綠藻等其它藻類的動(dòng)態(tài)變化
2. 在線監(jiān)測(cè)光譜性藻類的葉綠素?zé)晒鈪?shù)Ft、QY及OJIP-fix area，從而可全面分析藻類的光合生理狀況、脅迫狀況、生長狀況及濃度狀況
3. 在線分析總氮、總磷，并進(jìn)一步監(jiān)測(cè)分析各組分包括磷酸鹽、氨氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮的動(dòng)態(tài)變化
4. 在線監(jiān)測(cè)分析水體溶解氧變化、水體呼吸及BOD狀況
5. 各監(jiān)測(cè)模塊自由組合，又可獨(dú)立運(yùn)行
6. 利用熒光示蹤技術(shù)，可追蹤污染源的空間分布狀況，可用于地表水污染狀況分布圖繪制、污染狀況監(jiān)測(cè)研究、污染源追蹤等

性能指標(biāo)
1. 高靈敏度在線監(jiān)測(cè)廣譜藻類葉綠素?zé)晒馓匦园‵t、QY和OJIP-Fix area等，檢測(cè)極限達(dá)30ng Chl/l，可檢測(cè)出10 cells/ml的綠藻或100 cell/ml的藍(lán)藻。藍(lán)色（455nm）和紅色（630nm）雙色測(cè)量光，可選配其它波長測(cè)量光
2. 延遲熒光技術(shù)分類定量監(jiān)測(cè)藍(lán)藻、綠藻（包括綠藻、裸藻等）、硅藻（包括硅藻、金藻、黃藻等）和隱藻類4種藻類，可通過USB接口下載數(shù)據(jù)或通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)下載和數(shù)據(jù)診斷
3. 在線測(cè)量監(jiān)測(cè)總磷、磷   酸鹽、總氮、氨氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的動(dòng)態(tài)變化，超量程自動(dòng)稀釋；標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)范圍：
a） 總磷：0-3ppm-200ppm-P
b） 總氮：0-5 ppm - 1000 ppm – N
c） 氨氮：0-0.2 ppm - 200 ppm - N-NH3
d） 硝  酸鹽＋亞硝  酸鹽：0-5 ppm - 1000 ppm - N-NO3
e） 亞硝 酸鹽：0-0.05 ppm - 20 ppm - N-NO2
f） 磷酸鹽：0-0.2 ppm - 200 ppm - P-PO4
4. 營養(yǎng)鹽測(cè)量方式為循環(huán)順序測(cè)量，測(cè)量間隔程序可調(diào)
5. 具備試劑冷藏配置，試劑更換3-6周（取決于測(cè)量參數(shù)及方法等因素）
6. 內(nèi)置時(shí)鐘和顯示屏，在線顯示和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包括日期、時(shí)間及測(cè)量值等
7. Mini型熒光光纖氧傳感器， Mini光纖氧探頭外徑2.8mm，內(nèi)徑2.0mm，被覆有光隔離材料以避免生物自發(fā)光造成的干擾，因而可以測(cè)量藻類等（有葉綠素?zé)晒猓┚哂袃?nèi)部自發(fā)光的生物耗氧；零氧耗、高穩(wěn)定性，響應(yīng)時(shí)間快于6秒（氣相測(cè)量）；可測(cè)量液相和氣相氧濃度，測(cè)量范圍0-50%空氣氧、0 - 22.5 mg/L，測(cè)量極限0.15 %空氣氧、15 ppb溶解氧；氧濃度在線溫度補(bǔ)償，不受電磁信號(hào)干擾
8. 污染源熒光示蹤儀為帶參考光束的90度濾波式熒光儀，光源、檢測(cè)器內(nèi)置用戶自定義設(shè)置的光學(xué)濾波器，多廣譜測(cè)量，適于葉綠素?zé)晒夂推渌聚櫉晒馊鐭晒馑兀ü庠?65nm，檢測(cè)器530nm）、若丹明（光源530nm，檢測(cè)器580nm）等；測(cè)量單位：ppt，ppb，μg/l，μmol等，或者任意單位，靈敏度Chla 0.025μg／l
9. 防水級(jí)別:IP65

國內(nèi)外應(yīng)用狀況
藻類熒光技術(shù)應(yīng)用于水體藻類監(jiān)測(cè)包括水華監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)及藻類生理生態(tài)和防治研究，近些年來在上得到越來越廣泛的重視和應(yīng)用，成為評(píng)估水體生態(tài)系統(tǒng)的重要技術(shù)手段和研究領(lǐng)域，對(duì)水生態(tài)評(píng)估和研究具有劃時(shí)代意義。Dijkman等（1999）利用雙調(diào)制熒光儀可以檢測(cè)到100pM（皮摩爾濃度）葉綠素濃度的藻類。Vera Istvanovics 等（2005）利用延遲熒光技術(shù)對(duì)匈牙利Balaton湖浮游植物進(jìn)行了持續(xù)在線監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明延遲熒光數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)顯微鏡計(jì)數(shù)法及實(shí)驗(yàn)室葉綠素濃度測(cè)量法具有*的吻合性，可以精確監(jiān)測(cè)不同藻類的濃度，檢測(cè)極限約為1μg Chl/l。Gabriel等（2006）以Ft作為藻類葉綠素濃度指標(biāo)、QY（Fv/Fm）作為藻類光合效率指標(biāo)，研究了哥倫比亞安第斯高山帶湖泊藻類動(dòng)態(tài)，結(jié)果顯示6月份深水層藻類葉綠素濃度高但光合效率低，而10月份水體循環(huán)期，藻類葉綠素濃度低但光合效率高，藻類光合效率并不依賴于生物量，而是與營養(yǎng)可獲得性及光輻射情況有關(guān)。2007年，*屆“葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)與水科學(xué)”（Aquafluo 2007: chlorophyll fluorescence in aquatic sciences）會(huì)議在捷克召開；2010年，《Chlorophyll Fluorescence in Aquatic Sciences: Methods and Applications》（David J.Suggett等，2010）一書正式出版,該書全面介紹了熒光技術(shù)包括延遲熒光技術(shù)在水體藻類監(jiān)測(cè)、研究、水體生產(chǎn)力評(píng)估等方面方法、技術(shù)和應(yīng)用等。
我國營養(yǎng)鹽測(cè)量監(jiān)測(cè)多采取采樣實(shí)驗(yàn)室分析的方法（劉信安等，2005；李哲等，2009；），與實(shí)驗(yàn)室分析相比，原地（in-situ）在線監(jiān)測(cè)具有即時(shí)（real-time）持續(xù)監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)變化等*的優(yōu)點(diǎn)，而且可以與藻類在線監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)耦合分析，因此成為研究的熱點(diǎn)。歐盟于2007年啟動(dòng)了WARMER 項(xiàng)目（Water Risk Management in EuRope），其目標(biāo)為在海濱地帶及大江大湖區(qū)建立一個(gè)水質(zhì)即時(shí)（real-time）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，作為本項(xiàng)目的內(nèi)容，Gunatilaka等（2009）利用原位監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)威尼斯瀉湖磷酸鹽、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果比起抽樣實(shí)驗(yàn)室分析法（如每周或每月抽樣）更精確系統(tǒng)地反映了營養(yǎng)鹽的日變化、月變化等動(dòng)態(tài)。
參考文獻(xiàn)：
1. Kijkman，N., D. Kaftan and M. Trtilek. Measurements of phytoplankton of sub-nanomolar chlorophyll concentrations by a modified double-modulation fluorometer. Photosynthetica, 37（2）: 249-254, 1999
2. Istvanovics, Vera, Mark Honti, Andras Osztoics, etc. Continuors monitoring of phytoplankton dynamics in Lake Balaton （Hungary） using on-line delayed fluorescence excitation spectroscopy. Freshwater Biology, 50: 1950-1970, 2005
3. Gabriel A., John C. and Carlos A. Photosynthetic efficiency of Phytoplankton in a Tropical Mountain Lake. Caldasia 28（1）: 57-66, 2006
4. Prasil O, Suggett D J, Cullen JJ, etc. Aquafluo 2007: chlorophyll fluorescence in aquatic sciences, an international conference held in Nove ? Hrady. Photosynth Res. 95（1）: 111-115, 2008
5. David J., Borowitzka, Michael A, etc. Chlorophyll a Fluorescence in Aquatic Sciences: Methods and Applications. Springer Dordrecht Heidelberg London New York, 2010.
6. Gunatilaka, A., P. Moscetta, L. Sanfilippo, etc. Observations on Continuous Nutrient Monitoring in Venice Lagoon. IEEE Oceans’09 conference, Biloxi（USA）, 26-29, 2009
7. Moscetta, P., L. Sanfilippo, E. Savino, etc. Instrumentation for continuous monitoring in marine environment. IEEE Oceans’09 conference. Biloxi（USA）, 2009
8. 李哲、方芳、郭勁松等，三峽小江回水段2007年春季水華與營養(yǎng)鹽特征。湖泊科學(xué)，21（1）：36-44，2009
9. 劉信安、湛敏、馬艷娥，三峽庫區(qū)流域藻類生長與營養(yǎng)鹽吸收關(guān)系。環(huán)境科學(xué)，26（4）：95-99，2005