海洋光學30年|九天攬月五洋捉鱉（貳）

每前進一小步，就是夢想的一大步。正如毛主席詞里寫的，“可上九天攬月，可下五洋捉鱉。談笑凱歌還，世上無難事，只要肯登攀。”

在海洋光學OceanInsight的上天入海故事中，繼【九天攬月五洋捉鱉】（壹）上天篇，【九天攬月五洋捉鱉】（貳）為入海篇。

進行海洋研究和應用，需要建立在觀測與探測技術基礎之上。作為海洋觀測與探測的重要技術手段，海洋的光學研究在海洋開發和利用、海洋工程和國防建設等方面起到重要作用，具有廣闊的發展應用空間，是前瞻性、創新引領性技術。海洋學科的技術突破與科研創新，需要博大寬闊的胸襟和開放包容的精神，需要打破海陸界限、部門界限、學科界限。

海水pH值

人類排放二氧化碳的增多和海洋對二氧化碳的吸收已導致碳酸鹽體系的改變和海洋酸化，而記錄和評估此種影響則離不開長期測量海水pH值的自動化儀器。

30多年前，一位年輕的美國科學家Mike Morris拿到美國環境保護基金一筆50萬美金的項目基金，要開發一套實時測量弗羅里達墨西哥海灣從海面往下5米、10米、15米、20米一直到120米海底的海水pH值。當時墨西哥海灣魚類和其他海洋生物大遷徙，據科學家推測當時嚴重酸雨造成這樣的后果。

為了證實這個推測，實時拿到水域pH值非常重要。Mike團隊需要一個緊湊的光譜儀，以適應一個小型的水下外殼。1992年，世界上第一個微型光譜儀S1000誕生，開創了利用光譜學的新方式。這是一款便攜式分光光度計，它可以在可見范圍內進行測量，而成本只是傳統分光光度計的一小部分。

珊瑚蟲生長

珊瑚的顏色是由珊瑚蟲和珊瑚蟲體內共生的蟲黃藻決定的。蟲黃藻一般是褐色、黃綠色、茶色，而珊瑚蟲自身也含有熒光色素和非熒光色素，它們共同作用形成了繽紛的珊瑚。珊瑚礁是成千上萬的珊瑚聚在一起，經過成百上千年的時間生長而成的。珊瑚礁不但為許多海底動物提供了生活環境，甚至足以影響人類。

因為珊瑚生長條件苛刻，所以珊瑚比我們想象中更脆弱，海洋污染、過度捕撈、氣候變暖等等都會導致珊瑚死亡。珊瑚的顏色來自于共生的海藻，所以珊瑚的光譜特性及其變化均較為復雜，受珊瑚種類和生長環境影響，光譜形狀主要由共生藻色素吸收決定的。結合520-530 nm、564-574 nm和600-605 nm的導數光譜可以區分健康珊瑚、白化珊瑚和藻類覆蓋的死珊瑚。

浮標監測

浮標設備用于水質監測，水質檢測結果的目的及影響因素的基礎上，指出提高水質檢測結果正確性的可行措施。水質檢測的直接目的就是要判別斷水環境的質量狀況。 水質監測是監視和測定水體中污染物的種類，會利用一些儀器進行監測。

海洋光學浮標在水色衛星現場可進行定標、赤潮及浮游植物種群現場監測、水體污染和生態過程的多學科聯合監測等。微型光譜儀用于浮標的光輻照度測量、海底水藻生長情況監控，由太陽能電池供電，使實時監控成為可能。

海冰檢測

海冰的面積、厚度和時空分布規律，對于海冰的防災減災以及資源化利用都有很重要的意義。 遙感技術可以快速、全面的獲得整個海面的海冰信息，其中海冰的光譜反射特征、入射輻射、光衰減特征等，都是非常重要的監測指標。 微型光譜儀器用于現場、實時的測量海冰的光學特性，利用儀器實現對海冰的反照率和透過率的同步測量。

海水多營養鹽要素

近幾年來，我國近海海域季節性災害頻發，海水中藻類增殖迅速，嚴重污染了其他海洋生物的生存環境，造成海洋中魚蝦大量死亡，對我國海洋漁業、旅游經濟、生態環境等帶來不利影響。葉綠素a(chlorophylla,chla)是所有浮游植物均含有的色素，藻紅蛋白(phycoerythrin,pe)和藻藍蛋白(phycocyanin,pc)是海洋中重要的捕光色素蛋白，他們均是衡量海洋水質營養化的重要指標。

現有的海洋營養鹽檢測手段多為人工取樣，再將樣品帶到實驗室中利用實驗室方法檢測，如分光光度法、萃取法等，這些方法需要取樣、樣品預處理、配制溶液等一系列繁瑣的步驟，操作復雜、耗時、無法實時原位測量。利用熒光光譜法制作的測量儀器，可以實現對海洋營養鹽濃度的原位測量，其原理是通過一定波長的激發光照射被測海水，海水中的對應營養鹽受到激發，發射出較高波長的熒光，對應營養鹽含量越多則發射出的熒光強度越強，通過檢測熒光強度反應海水中對應營養鹽的含量。

結語

模塊化光譜儀體積小巧，重量輕，且提供了非常有用的光譜測量信息，可應用于航空航天、海洋監測、半導體制造、環保、生物醫療、爆炸物/毒品檢測等廣泛領域。來自各行各業客戶的需求也是千差萬別，海洋光學深耕中國市場，與合作伙伴、代理商一道為客戶提供本地化、定制化解決方案，其中就有愛蛙科技。愛蛙科技（iFrogTech）提供光譜分析儀器銷售、租賃、維護，以及解決方案定制、軟件開發在內的全鏈條一站式精準服務。

久有凌云志，重上井岡山。千里來尋故地，舊貌變新顏。到處鶯歌燕舞，更有潺潺流水，高路入云端。過了黃洋界，險處不須看。

風雷動，旌旗奮，是人寰，三十八年看過去，彈指一揮間。可上九天攬月，可下五洋捉鱉。談笑凱歌還，世上無難事，只要肯登攀。

毛澤東《水調歌頭·重上井岡山》