海洋光学30年|九天揽月五洋捉鳖（贰）

每前进一小步，就是梦想的一大步。正如毛主席词里写的，“可上九天揽月，可下五洋捉鳖。谈笑凯歌还，世上无难事，只要肯登攀。”

在海洋光学OceanInsight的上天入海故事中，继【九天揽月五洋捉鳖】（壹）上天篇，【九天揽月五洋捉鳖】（贰）为入海篇。

进行海洋研究和应用，需要建立在观测与探测技术基础之上。作为海洋观测与探测的重要技术手段，海洋的光学研究在海洋开发和利用、海洋工程和国防建设等方面起到重要作用，具有广阔的发展应用空间，是前瞻性、创新引领性技术。海洋学科的技术突破与科研创新，需要博大宽阔的胸襟和开放包容的精神，需要打破海陆界限、部门界限、学科界限。

海水pH值

人类排放二氧化碳的增多和海洋对二氧化碳的吸收已导致碳酸盐体系的改变和海洋酸化，而记录和评估此种影响则离不开长期测量海水pH值的自动化仪器。

30多年前，一位年轻的美国科学家Mike Morris拿到美国环境保护基金一笔50万美金的项目基金，要开发一套实时测量弗罗里达墨西哥海湾从海面往下5米、10米、15米、20米一直到120米海底的海水pH值。当时墨西哥海湾鱼类和其他海洋生物大迁徙，据科学家推测当时严重酸雨造成这样的后果。

为了证实这个推测，实时拿到水域pH值非常重要。Mike团队需要一个紧凑的光谱仪，以适应一个小型的水下外壳。1992年，世界上第一个微型光谱仪S1000诞生，开创了利用光谱学的新方式。这是一款便携式分光光度计，它可以在可见范围内进行测量，而成本只是传统分光光度计的一小部分。

珊瑚虫生长

珊瑚的颜色是由珊瑚虫和珊瑚虫体内共生的虫黄藻决定的。虫黄藻一般是褐色、黄绿色、茶色，而珊瑚虫自身也含有荧光色素和非荧光色素，它们共同作用形成了缤纷的珊瑚。珊瑚礁是成千上万的珊瑚聚在一起，经过成百上千年的时间生长而成的。珊瑚礁不但为许多海底动物提供了生活环境，甚至足以影响人类。

因为珊瑚生长条件苛刻，所以珊瑚比我们想象中更脆弱，海洋污染、过度捕捞、气候变暖等等都会导致珊瑚死亡。珊瑚的颜色来自于共生的海藻，所以珊瑚的光谱特性及其变化均较为复杂，受珊瑚种类和生长环境影响，光谱形状主要由共生藻色素吸收决定的。结合520-530 nm、564-574 nm和600-605 nm的导数光谱可以区分健康珊瑚、白化珊瑚和藻类覆盖的死珊瑚。

浮标监测

浮标设备用于水质监测，水质检测结果的目的及影响因素的基础上，指出提高水质检测结果正确性的可行措施。水质检测的直接目的就是要判别断水环境的质量状况。 水质监测是监视和测定水体中污染物的种类，会利用一些仪器进行监测。

海洋光学浮标在水色卫星现场可进行定标、赤潮及浮游植物种群现场监测、水体污染和生态过程的多学科联合监测等。微型光谱仪用于浮标的光辐照度测量、海底水藻生长情况监控，由太阳能电池供电，使实时监控成为可能。

海冰检测

海冰的面积、厚度和时空分布规律，对于海冰的防灾减灾以及资源化利用都有很重要的意义。 遥感技术可以快速、全面的获得整个海面的海冰信息，其中海冰的光谱反射特征、入射辐射、光衰减特征等，都是非常重要的监测指标。 微型光谱仪器用于现场、实时的测量海冰的光学特性，利用仪器实现对海冰的反照率和透过率的同步测量。

海水多营养盐要素

近几年来，我国近海海域季节性灾害频发，海水中藻类增殖迅速，严重污染了其他海洋生物的生存环境，造成海洋中鱼虾大量死亡，对我国海洋渔业、旅游经济、生态环境等带来不利影响。叶绿素a(chlorophylla,chla)是所有浮游植物均含有的色素，藻红蛋白(phycoerythrin,pe)和藻蓝蛋白(phycocyanin,pc)是海洋中重要的捕光色素蛋白，他们均是衡量海洋水质营养化的重要指标。

现有的海洋营养盐检测手段多为人工取样，再将样品带到实验室中利用实验室方法检测，如分光光度法、萃取法等，这些方法需要取样、样品预处理、配制溶液等一系列繁琐的步骤，操作复杂、耗时、无法实时原位测量。利用荧光光谱法制作的测量仪器，可以实现对海洋营养盐浓度的原位测量，其原理是通过一定波长的激发光照射被测海水，海水中的对应营养盐受到激发，发射出较高波长的荧光，对应营养盐含量越多则发射出的荧光强度越强，通过检测荧光强度反应海水中对应营养盐的含量。

结语

模块化光谱仪体积小巧，重量轻，且提供了非常有用的光谱测量信息，可应用于航空航天、海洋监测、半导体制造、环保、生物医疗、爆炸物/毒品检测等广泛领域。来自各行各业客户的需求也是千差万别，海洋光学深耕中国市场，与合作伙伴、代理商一道为客户提供本地化、定制化解决方案，其中就有爱蛙科技。爱蛙科技（iFrogTech）提供光谱分析仪器销售、租赁、维护，以及解决方案定制、软件开发在内的全链条一站式精准服务。

久有凌云志，重上井冈山。千里来寻故地，旧貌变新颜。到处莺歌燕舞，更有潺潺流水，高路入云端。过了黄洋界，险处不须看。

风雷动，旌旗奋，是人寰，三十八年看过去，弹指一挥间。可上九天揽月，可下五洋捉鳖。谈笑凯歌还，世上无难事，只要肯登攀。

毛泽东《水调歌头·重上井冈山》