Os sensores de clorofila são instrumentos óticos utilizados para monitorizar a clorofila, em particular a clorofila-a, como indicador da biomassa do fitoplâncton em ambientes aquáticos. As tecnologias incluem fluorómetros monocanal e multiespectrais, instrumentos de fluorescência variável e sensores espectrais ou baseados na absorção para a elaboração de perfis, monitorização da qualidade da água, deteção de proliferações e investigação biogeoquímica.
Esta página apresenta fornecedores de sensores de clorofila para instalação em bóias, amarrações, flutuadores de perfilagem, planadores subaquáticos, sondas, AUVs e USVs.
Leia o Visão geral da tecnologia
Sensores de alta precisão, CTDs multiparamétricos e sistemas integrados para investigação e monitorização do ambiente marinho
Balizas e equipamentos de rastreamento telemétrico para aplicações marítimas e em alto mar
Sensores oceanográficos de alta precisão e soluções de medição hidrográfica para plataformas marítimas e submarinas
Soluções avançadas de monitoramento da qualidade da água e de sensoriamento ambiental
Instrumentação hidrográfica e oceanográfica modular para levantamentos, pesquisa e operações marítimas autônomas
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Os sensores de clorofila são instrumentos óticos utilizados para detetar e monitorizar a clorofila em ambientes aquáticos, em particular a clorofila-a, o principal pigmento fotossintético habitualmente utilizado como indicador da biomassa do fitoplâncton. A maioria dos instrumentos in situ mede a fluorescência da clorofila e utiliza o sinal ótico resultante como um indicador da concentração, permitindo observações rápidas e contínuas ao longo de toda a coluna de água, sob a forma de uma estimativa derivada óticamente, em vez de uma medição direta do pigmento extraído.
SWiFT SVPplus Chlorophyll a da Teledyne Valeport
As medições in situ da clorofila proporcionam uma maior cobertura espacial e temporal do que as análises laboratoriais baseadas em amostras extraídas, embora as amostras discretas continuem a ser importantes para a calibração e validação. A concentração de clorofila deve também ser distinguida da fisiologia do fitoplâncton, uma vez que a fluorescência pode variar em função da composição das espécies, da exposição à luz, das condições de nutrientes, do estado fotossintético e do extinção não fotoquímica, bem como da abundância de pigmentos.
Os fluorómetros de canal único utilizam um comprimento de onda ou banda de excitação definida para estimular a fluorescência da clorofila e detetar a emissão resultante em comprimentos de onda mais longos. A sua arquitetura ótica relativamente simples torna-os adequados para a elaboração de perfis de rotina, estações de monitorização fixas, sondas multiparâmetro e plataformas oceânicas autónomas. Um sensor de clorofila a de canal único é geralmente selecionado quando o requisito principal é a estimativa contínua da concentração de clorofila, em vez de uma caracterização detalhada da composição dos pigmentos ou da fisiologia fotossintética. A calibração local melhora as estimativas quantitativas.
Os fluorómetros multibanda e multiespectrais analisam a amostra utilizando mais do que uma banda ótica. As diferenças nas características de excitação e fluorescência dos pigmentos fotossintéticos podem fornecer informação adicional sobre a composição do fitoplâncton e podem apoiar uma discriminação ampla entre grupos com pigmentos acessórios diferentes, embora isto não proporcione uma identificação taxonómica direta. A interpretação continua a depender da composição das espécies, do estado fisiológico, da interferência ótica e da calibração, pelo que as medições multiespectrais são frequentemente mais úteis quando combinadas com observações biológicas ou químicas independentes.
Os sensores de fluorescência variável medem as alterações na fluorescência à medida que o fotossistema II responde a uma excitação controlada. A fluorometria de taxa de repetição rápida (FRRF) aplica sequências rápidas de impulsos de luz para caracterizar as respostas fotossintéticas em escalas de tempo muito curtas. Em vez de funcionarem exclusivamente como detetores de clorofila, os instrumentos FRRF podem determinar parâmetros associados à eficiência fotoquímica e ao transporte de eletrões, tornando-os úteis para estudos sobre a fisiologia do fitoplâncton, o desempenho fotossintético e a produtividade.
Os sensores espectrais e baseados na absorção caracterizam a forma como os pigmentos do fitoplâncton afetam a luz em comprimentos de onda selecionados, em vez de se basearem exclusivamente na fluorescência emitida. Estas técnicas podem fornecer informações mais abrangentes sobre a absorção dos pigmentos e as propriedades óticas inerentes. As medições podem ainda ser influenciadas por partículas em suspensão, Matéria Orgânica Dissolvida Colorida (CDOM), comprimento do caminho ótico, dispersão e configuração do instrumento, pelo que a tecnologia mais adequada depende do produto de dados pretendido e do ambiente de implantação.
As medições de clorofila em ambientes oceânicos ajudam os investigadores a mapear a distribuição do fitoplâncton horizontalmente e ao longo da coluna de água. Os perfis de alta resolução permitem identificar estruturas, tais como máximos de clorofila subsuperficiais, que não são evidentes apenas a partir de observações à superfície. A clorofila, por si só, não mede diretamente a produtividade primária. Quando combinadas com dados de irradiância, nutrientes, oxigénio e hidrografia, as medições de clorofila podem apoiar estudos sobre os fatores ambientais que controlam a biomassa e a produtividade do fitoplâncton.
As medições contínuas de clorofila permitem identificar aumentos ou diminuições rápidas na abundância do fitoplâncton e apoiam a deteção, o acompanhamento e a caracterização de proliferações de algas. Por si só, um nível elevado de clorofila não permite determinar se uma proliferação é nociva nem identificar os organismos envolvidos. Um sistema de monitorização de HAB pode, por conseguinte, combinar a deteção de clorofila com fluorescência específica de pigmentos, microscopia, análise molecular, medições de toxinas ou outras técnicas biológicas.
A concentração de clorofila no oceano é um parâmetro biológico importante na monitorização da qualidade das águas costeiras e estuarinas, uma vez que o enriquecimento em nutrientes pode estimular o crescimento do fitoplâncton. Sensores fixos, bóias, perfiladores e plataformas móveis podem caracterizar padrões sazonais e alterações de curta duração em torno de descargas fluviais, zonas de afloramento, áreas de aquicultura e outros ambientes dinâmicos. A medição contínua é particularmente valiosa nos casos em que as condições biológicas se alteram mais rapidamente do que os calendários de amostragem convencionais conseguem registar.
Sensor de excitação vermelha de clorofila A e B da AML Oceanographic
A produção primária do fitoplâncton influencia as redes tróficas marinhas e a transformação e o movimento do carbono através do oceano. As observações da clorofila fornecem um contexto biológico para as medições de oxigénio dissolvido, nutrientes, matéria particulada, irradiância e química do carbono inorgânico. Conjuntos de dados integrados ajudam os investigadores a estudar como a circulação, a mistura, o fornecimento de nutrientes, a disponibilidade de luz e outras condições ambientais influenciam as comunidades de fitoplâncton e os processos biogeoquímicos marinhos.
As medições in situ proporcionam uma ligação importante entre as observações biológicas subsuperficiais e os produtos de cor do oceano derivados da teledeteção por satélite. Bóias, planadores, amarrações, navios e observatórios fixos podem recolher dados de clorofila oceânica com resolução em profundidade, que complementam as medições por satélite centradas na superfície. A combinação destas fontes apoia a análise da variabilidade sazonal, das alterações no ecossistema, da produtividade regional e dos padrões globais de clorofila oceânica ao longo de escalas temporais alargadas.
As sondas e os sensores de clorofila podem ser integrados numa variedade de plataformas oceanográficas, dependendo da gama de profundidades necessária, da cobertura espacial, da autonomia e da frequência de amostragem.
A integração das plataformas deve também ter em conta a profundidade nominal dos sensores, o consumo de energia, a frequência de amostragem, a geometria ótica, o risco de incrustação biológica, as interfaces de dados e o acesso para manutenção ou calibração.
Os métodos de referência e os procedimentos documentados de controlo de qualidade ajudam os investigadores a validar as medições dos sensores e a melhorar a comparabilidade entre instrumentos, plataformas e programas de monitorização.
O procedimento de referência adequado deve corresponder à tecnologia do sensor, às condições de implantação, à qualidade de dados exigida e à utilização científica pretendida das medições.
Os avanços na instrumentação ótica estão a alargar o leque de informação biológica disponível a partir das medições de clorofila, ao mesmo tempo que melhoram a sua adequação à observação oceânica autónoma e de longa duração.
Estes desenvolvimentos estão a alargar a deteção de clorofila para além da estimativa rotineira da concentração de clorofila no oceano, rumo a uma observação mais integrada da abundância, composição, fisiologia e variabilidade ecológica do fitoplâncton.
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