Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка):
So = тid2 (2.30)
Масса частицы
f3
m0 = qV0 = ^, (2.31)
где q — плотность вещества частицы.
Отсюда количество взвешенных частиц в единице объёма среды
N = —, (2.32)
т0
и площадь поверхности частиц в этом объёме
S' = N So = (2.33)
qd
Из формул (2.27) и (2.33) получаем в общем виде:
5 = <2-34) 0.5 6# А
При средней плотности минеральных частиц q = 2500 кг/м3 и измерении интегральной индикатрисы на длине волны А = 550 нм (показатель преломления воды для этой длины волны цо = 1.33) получаем
S = 10 МО, (2.35)
где содержание взвешенного вещества М — в г/м3, апертурный угол приёмника света 0 измеряется в радианах и площадь граничной поверхности выражается в м2/м3[180].
2.4. Люминесцентные методы
Особое значение при исследовании водных экосистем имеет люминесценция — одно из самых тонких и сложных оптических явлений. Основы люминесцентной спектроскопии можно найти в работах [181-185]. Различают несколько типов люминесценции, отличающихся по виду энергии возбуждения, механизмам элементарных процессов, длительности послесвечения. Здесь рассматривается фотолюминесценция, возбуждаемая электромагнитным излучением оптического диапазона частот, и хемилюминесценция. Измерение фотолюминесценции — не только чувствительнейший метод обнаружения и количественного определения веществ, но и специфичный метод, что особенно важно при анализе веществ в сложных смесях. Спектры возбуждения и спектры люминесценции у различных биологических соединений различны, что и позволяет разделять люминесценцию исследуемого соединения от фона люминесценции других веществ, используя монохроматическое возбуждение.
2.4.1. Безэкстрактный флуориметрический метод определении концентрации хлорофилла «а» фитопланктона в природных водах. Измерение нативной флуоресценции фотосинтетических пигментов фитопланктона является наиболее перспективным методом изу-
чения пространственно-временной изменчивости полей фитопланктона в естественных водоёмах, главным из которых является хлорофилл «а». Он играет основную роль в процессе фотосинтеза и способен флуоресцировать в красной области спектра в живых клетках и в растворах неполярных растворителей.
Интенсивность флуоресценции хлорофилла «а» фитопланктона в общем случае пропорциональна его концентрации:
1ф = &п&удСХл = kCXJl. (2.36)
Здесь коэффициент кП определяется интенсивностью возбуждающего излучения, толщиной образца и геометрией измерения, т. е. зависит от типа конкретно применяемого прибора, а куА есть удельный выход флуоресценции, определяемый квантовой эффективностью (р флуоресценции и спектром возбуждающего излучения. Но есть ряд факторов, которые необходимо учитывать при проведении измерений в живых клетках. К ним относятся флуоресценция самой среды, в которой взвешены клетки (в этой области может проявиться длинноволновое крыло флуоресценции РОВ и фикобилиновых пигментов), значительные вариации степени дисперсности клеток, интенсивность облучённости фитопланктона перед моментом измерения (световая предыстория), таксономический состав клеток, их физиологическое состояние и др. факторы. Поскольку все эти факторы будут непосредственно влиять на интенсивность флуоресценции (через изменение к), то прямое использование выражения Схл = 1ф/к при измерении содержания хлорофилла «а» может привести к большим погрешностям. Необходим периодический контроль величины к по независимому измерению Схл для разных сезонов и водоёмов.
Квантовый выход для флуоресценции нативного хлорофилла фитопланктона не является константой. В отличие от молекулярных растворов хлорофилла, например, спиртовых, для которых квантовый выход флуоресценции является практически постоянной величиной, интенсивность флуоресценции нативного (in vivo) хлорофилла растений обусловливается не только его концентрацией, интенсивностью возбуждающего излучения, но и существенно зависит от условий выращивания (облучённости, температуры и других параметров внешней среды), состояния фотосинтетического аппарата растений и др. Квантовый выход флуоресценции нативного хлорофилла может изменяться на десятки и сотни процентов, в особенности в первый момент облучения растений после их пребывания в темноте.
При облучении адаптированных к темноте растений (высших и низших) интенсивным лучистым потоком (^40-80 Вт/м2) наблюдаются индукционные процессы (переходы) флуоресценции нативного хлорофилла, тесно связанные с активностью функционирования фотосинтетического аппарата [186-191] (рис. 2.5).
