Способ измерения концентрации хлорофилла

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 11)4 С 01 Н 21/6 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН КОНЦЕНТуждения его фото объеме 3 Лапш ч а юью повыпроцесса ием фотоличественорского83. ъем вод учением 0 Вт/смз 1 п ч 1 ч пз оЙ рЬуческо еапо 22,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Современные методы кной оценки распределения мпланктона. - М.: Наука, 1с. 280.81 очасеЕ К.Е. Наппап РЕ 1 цогезсепсе Йегегдппаг 1 огор 1 апксоп сЬ 1 огорЬу 11 а.егарЬ апй Ьдшпо 1, 1977, чор. 919-925.(54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЦИИ ХЛОРОФИЛЛА путем возб и измерения интенсивности люминесценции в выделенно исследуемой воды, о т л и щ и й с я тем, что, с це шения точности и упрощени измерения, перед возбужде люминесценции выделенный облучают ультразвуковым и с интенсивностью от 5 до до прекращения фотосинтет активности хлорофилла.О 15 20 Фильтры 11 - 14. 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к люминес" центным методам исследования жидких сред и наиболее эффективно может быть использовано, например, в океанологии и лимнологии для определения концентрации хлорофилла, содержащегося в фитопланктоне, что необходимо для определения биологической продуктивности естественных водоемов.Цель изобретения - повышение точности измерения концентрации хлорофилла и упрощение процесса его проведения.Предлагаемый способ основан на сильном биологическом влиянии ультразвукового излучения в интервале частот от 20 до 1000 кГц и с интенсивностью от 5 до 200 Вт/см, Ультразвуковое излучение с интенсивностью от 0,1 до 1 Вт/см на жизнедеятельность животных и растительных организмов, а также микроорганизмов оказывает или незначительное, или стимулирующее влияние.Интенсивность ультразвука более 1 Вт/см оказывает на жизнедеятельность уже угнетающее влияние, причем при 1-5 Вт/см это влияние проявляется медленно.Ультразвуковое облучение с интенсивностью от 5 до 200 Вт/см быстро ведет к потере жизнедеятельности; в частности, к прекращению фотосинтетических процессов в фитопланктоне и биолюминесценции зоопланктона.Верхнюю границу интенсивности ультразвука (200 Вт/см) выбирают условно из соображений целесообразности аппаратурной реализации предлагаемого способа. Для получения более высоких интенсивностей требуется уже сложная, громоздкая аппаратура, что нецелесообразно из экономических соображений, а также потому, что с увеличением интенсивности ультразвука его биологическое влияние принимает характер насыщЕнияИз аналогичных соображений возможности метрологического обеспечения задают частотный интервал (50- 1000 кГц) используемого звукового излучения.На фиг. 1 изображено устройство, реализующее способ измерения концентрации хлорофилла; на фиг. 2 - кривые временной изменчивости интенсивности фотолюминесценции хлорофилла в образце морской воды; на фиг. 3 -градуировочная зависимость междуинтенсивностью Фотолюминесценции 1 фл и концентрацией хлорофилла С.Устройство, реализующее способ измерения концентрации хлорофилла - погружной, проточный флуориметр - выполнено в виде герметичного корпуса 1, в котором смонтированы основные функциональные узлы. Проточный гидравлический канал 2 содержит измерительный тракт с входным и выходным отверстиями в герметичном корпу; се и механический фильтр 3, Оптическая система содержит источник 4 возбуждающего света, фотоприемники 5 и 6 (например, фотоумножители или фотодиоды), защитные иллюминаторы 7 и 8 каналов возбуждения, иллюминаторы - объективы 9 и 10 каналов регистрации фотолюминесценции, светоЭлектронная система содержит блок питания 15 и преобразования 16 измеряемых сигналов и измерительных преобразователей 17 и 18 давления итемпературы, Облучатель потока исследуемой воды ультразвуком содержит пьезоэлектрический излучатель 19с защитным покрытием и блок питания,входящий в электронные блоки 15 и 16. Устройство, реализующее способ измерения концентрации хлорофилла,работает следующим образом.Поток исследуемой воды в гидравлическом тракте 2 проходит предварительно через механический фильтр 3 и ультразвуковой облучатель 19, Механический фильтр 3 не пропускает крупные частицы вэвесей и живых организмов. Ультразвуковой облучатель воздействует на взвешенный в воде Фитопланктон, за время 0,1 0,02 с прекращает его Фотосинтетическую деятельность и таким образом стабилизирует люминесцентные свойства хлорофилла. Для обеспечения химической чистоты и защиты пьезоэлектрического излучателя от корродирующего влияния морской воды он обеспечен защитным покрытием, выполненным, например, фторлоновым лаком.Подвергнутый воздействию ультразвука поток исследуемой воды поступает в зону светового возбуждения от источника 4 через иллюминаторы 7 и 8 и светофильтры 11 и 12, выделяющие спектральный интервал полос поглоще3 1193544 4 ния хлорофилла. Возникающая под дейст мя, зависящее от интенсивности звувием возбуждающего света фотолюминес- кового излучения и от времени облуценции под углом в 90 фокусируется чения (фиг. 2), определяемого объективами-иллюминаторамй 9 и 10 на длиной цилиндрического излучателя фотоприемники 5 и 6 через светофильт и скоростьюпрокачки исследуемой ры 13 и 14, выделяющие оптический ин- жидкости, Чем больше интенсивность тервал флуоресценции хлорофилла.Элект- звукового излучения и чем больше рический сигнал, возникающий в фото- время облучения образца, тем скоприемниках, усиливается и преобразует- Рей значения интенсивности Фотолюся в электронных блоках 15 и 16 и по минесценции выходят ндят на насыщение, в ступает в систему регистрации. режиме которого осуществляют заДвухканальная оптическая схема флу- мерыориметра обеспечивает дифференциаль- .С помощью зависимости, изображенные измерения интенсивности фотолюми- ной на кривой 2 фиг. 2, задают иннесценции хлорофилла, например, отно тенсивность звукового излучения при сительно опорного сигнала, создавае- данной скорости прокачки исследуемой мого полосой комбинационного рассея- воды, которая определяет пространстния света водой или флуоресценцией венное разрешение измерения концентрастворенного органического вещества, Рации хлоРофилла. или флуоресценцией образца сравнения.Ю Для создания интенсивности ультраС помощью измерительных преобразо- звука в интервале 20-200 Вт/см исвателей 17 и 18 давления и темпера- пользуют мозаичный пьезоизлучатель, туры, контролируют глубину погружения собранный из отдельных элементов флуориметра и температуры исследуе- полусферической или параболическойчмои среды, от которых может зависеть 5 Формы на базе керамики ЦТС, интенсивность флуоресценции хлороФилла. ты и для защиты пьезоизлучателя отП р и м е р 1. Определение кон- коррозии его покрывают защитным центрации хлорофилла в конкретном слоем фторлонового лака, например образце морской воды. Для проведения 30 марки ЛФЭ. анализа используют устройство реаУРегулировкуку частоты ультразвуколизующее предлагаемый способ (фиг.1). вого излучения в интервале 20 - Осуществляют замкнутую циркуляцию 1000 кГц осуществляют применением исследуемой воды в гидравлическом пьезокерамических элементов различканал флу Риметра с помощью насоса. 1 ной толщины и соответствующейщ й регули-, Без включения ультразвукового излу- ровкой генератора в блоке питания чателя возбуждают и измеряют флуорес- ультразвукового облучателя. ценцию хлорофилла с частотой, в Приме 2. Пир . Ри исследовании О, 1 Гц. Временная изменчивость интен- содержания хлорофилла в природном сивности флуоресценции в этом случае 0 водоеме отбирают образец воды с соответствует кривой 20 (фиг. 2). максимально большой интенсивностьюАналогичные измерения проводят свторой половиной образца, причем дом последовательного разбавления синхронно с началом измерений вклю- образца чистой дистиллированной чают ультразвуковой излучатель. В 45 водой, например, вдвое, измеряют этом случае результаты измерений со- интенсивность флуоресценции исход- ответствуют кривой 21 (фиг. 2). ного и разбавленных образцов по предУльтразвуковой излучатель выполня- лагаемому способу и страстроят градуироют, например, из пьезокерамики мар- вочный график зависимости интенсивки ЦТС- . Для создания интенсивнос ности флуоресценции от концентрации ти ультразвука в пределах 5-20 Вт/см 2 хлорофилла (Фиг. 3). Привязку граду- пьезоэлектрический излучатель выпол- ировочной зависимости к абсолютным няют в Форме цилиндра или собирают значениям концентрации хлорофилла излучатель заданной длины из набора осуществляют биохимическим и, в чачЦТСшаи , выполненных из пьезокерамики 55 стности спектрофотометриФческим методом с экстракцией хлорофилла оргаЗначения интенсивности флуорес- ническими растворител ителями, например ценции выходят на насьпцение за вре- ацетоном.,фивы аж 896 Подписное НИИПИ Заказ 7309 илиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектн П р и м е р 3. Путем непрерывных измерений п ахйц на различных горизонтах глубины моря исследуют пространственное распределение поля концентрации хлорофилла с помощью погружного проточного флуориметрл е режимах буксирования и зон 1 п;ровацня,Включение ультразвукового облучения убирает биолюминеспенгную сосавляющую в регистрации интенсивностилюминесценции н обеспечивает использование градуировочной зависимости,изображенной на фиг. 3, Это позвочяет получить вертикальные профили распределения хлорофилла и количественные характеристики горизонтальной изменчивосги, по которым10 определяют биологическую продуктивность водоема,