面向可扩展淡水监测的开源便携式叶绿素a荧光与浊度传感器设计与验证

《Environmental Science: Advances》：Toward Scalable Freshwater Monitoring: An Open-Source Sensor for Chlorophyll-a Fluorescence and TurbidityOpen Access

　　

淡水监测项目日益需要经济实惠、可现场部署且可靠的传感器，以扩展叶绿素 a 等关键水质指标的空间和时间覆盖范围。然而，数据质量方面的担忧目前限制了基于社区的观测数据整合到业务化监测框架中，且许多低成本技术的可靠性仍受到验证有限和报告实践不一致的制约。本工作展示了一种开源便携式荧光传感器的设计与验证，该传感器可同时量化淡水系统中的叶绿素 a 和浊度。所提出的光学传感器在一个成本低于 100 美元的紧凑系统中集成了自动化信号处理和物联网数据传 分析性能在实验室、中宇宙和现场条件下进行了评估。实验室校准表明叶绿素 a 在 1-100 μg/L 范围内呈线性响应（R² = 0.987-0.999），检测限和定量限分别为 0.12 和 0.28 μg/L。在 6-100 μg/L 工作范围内，平均相对偏差保持在 15% 以下。浊度测量在 10-150 NTU 范围内的平均相对偏差低于 12%，定量限为 7.28 NTU。在为期三个月的评估期内保持了仪器稳定性，校准斜率变异性低于 9% 相对标准偏差（RSD）。针对自然河流样本的测试显示与台式分光荧光光度计具有高度一致性（R² = 0.95），基于 59 个样本的回归校准将相对偏差从 26.5% 降至 2.99%，RMSE 从 12.7 降至 5.3 μg/L，并经五重交叉验证确认。所提出的传感器提供了一种可扩展且可重复的方法，将低成本光学传感整合到分布式淡水监测框架中。

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? 2026 作者。由英国皇家化学学会出版

2026

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