利用光譜技術進行水環境質量監測的主要機理是被污染水體具有區別于清潔水體的光譜特征，這些光譜特征體現在其對特定波長的光的吸收或反射，而且這些光譜特征能夠為地物光譜儀所捕獲并在光譜數據中體現出來。如當水體出現富營養化時，浮游植物中的葉綠素對近紅外波段具有明顯的“陡坡效應”，故而這類水體兼有水體和植物的光譜特征，即在可見光波段反射率低，在近紅外波段反射率卻明顯升高。

隨著技術的發展和對環保要求的不斷提高，可以監測的水質參數種類也在逐漸增加，可監測的水質數據大致可以分為以下四大類：渾濁度、葉綠素含量、浮游植物、溶解性有機物等指標。而選擇精度高，光譜測試速度快、光譜數據準確的地物光譜儀可以滿足水質監測中的各項要求。地物光譜儀在水環境監測中，通過精確測量水體在不同波長下的光譜響應特性，為水質評估、污染源識別及環境監測提供了科學依據。

一、主要水質參數監測過程

葉綠素含量：富營養化程度是衡量湖泊生態治理的指標，藻類的大量繁殖是造成湖泊富營養化的主要原因，葉綠素a的吸收系數光譜特征表現為2個吸收峰，通常位于440nm和675nm附近，因675nm處受其他水體要素影響較小，因此常用675nm附近的特征光譜反演葉綠素a濃度。葉綠素含量越高，光譜反射率越低，尤其是在可見光450nm附近波段。

有機物和懸浮物：水中的無機物、有機物、泥沙以及微生物等懸浮物沉積后易厭氧發酵，提高水域的渾濁度，在高懸浮物濃度的渾濁水體中，一些組分會削弱藻類植物反射率的光譜特征，不同懸浮物成分、濃度會對水體反射光譜造成不同影響。通常選擇620~670nm波段范圍的光譜數據，反演懸浮物濃度獲取較高的精度。

重金屬和其他污染物：雖然直接檢測重金屬等污染物的光譜特征可能較為復雜，但地物光譜儀可以通過分析水體中其他受重金屬影響的物質（如絡合物）的光譜變化，間接推斷重金屬的污染情況。

二、實驗方案

水體反射光譜測量在距離水面約1m處進行，測量方向基本垂直于水面。所使用的儀器為鑒知SR50C地物光譜儀，工作波長范圍為300—1100nm。借助對標準余弦反射板的測量，可以將水面反射強度轉化為反射率。相對光譜反射強度曲線而言，水面的光譜反射率曲線能更清楚地反映藻類葉綠素、有機物以及懸浮物的光譜特征。在所有采樣點，水體都比較渾濁，均不可見底，不必考慮水底反射的影響。在每個采樣點，至少進行3次反射光譜測量。

三、產品推薦

北京鑒知技術微型光纖光譜儀作為獲取地物的光譜特征信息的核心器件，將物質成分、結構、狀態等特征通過這些光譜信息反映出來。適用并覆蓋地物光譜所需的可見至近紅外400~2500nm的波長范圍，體積小巧，連接方便，提供SDK，也可集成到客戶大型檢測儀器設備內。不同波段范圍可接受定制，詳情請訪問：光纖光譜儀-北京鑒知技術有限公司