[发明专利]基于荧光法的水体藻类光合作用活性原位检测装置及方法

权利要求书

1.基于荧光法的水体藻类光合作用活性原位检测装置，包括有LED灯阵列、透光的水体样品以及控制电路，其特征在于所述的LED灯阵列的出射光前方光路中依次设有透镜组、可见光滤波片、第一聚焦透镜、所述水体样品、第二聚焦透镜、带通滤波片，带通滤波片后面设有PMT探测器，LED灯阵列发出的激发光源经过透镜组变成平行光，再经过可见光滤波片滤波、经过第一聚焦透镜聚焦成为一个能量集中的光斑，照射到水体样品，水体激发出的荧光经过第二聚焦透镜与带通滤波片后被光电探测器接收输入后续电路进行处理，可见光滤波片滤除可见光(400-700nm)以外波长的光，带通滤波片是仅能通过685nm波长的光，滤除其它波长的光，只进行该波长的荧光测量。

2.基于荧光法的水体藻类光合作用活性原位检测方法，其特征在于包括以下步骤：

①设有待测量的样品水体，水体中藻类活体受光照射后产生荧光，藻类活体荧光几乎全部来源于光系统II(PSII)的叶绿素a，藻细胞吸收光能后，一部分P用于光合作用，另一部分D以热的形式耗散到环境中，剩余的部分F以荧光的形式发射出来，根据能量守恒可知P+D+F＝1；在样品水体前方设置激发光源，经充分暗适应后，激发光源产生很弱的测量光，只激发藻类细胞色素的本底荧光，不能使藻细胞进行光合作用，测量得到初始荧光F_O；光系统II(PSII)，是指藻类细胞的光合作用系统，能将吸收后的光能转换为生长所需要的能量；

②激发光源产生光强足够大的光饱和脉冲光，此时藻细胞的光合作用被完全抑制，荧光迅速上升至最大，测得最大荧光强度F_m；在打开饱和脉冲光的短暂时间内D/F的比值保持不变即D₀/F₀＝D_m/F_m，则可由下式计算出PSII的最大光合作用量子产量，P＝1-F_O-D_O＝1-F_O-F_O·(1-F_m)/F_m＝(F_m-F_O)/F_m，P反映了藻类细胞的潜在最大光合能力；

③激发光源产生光化光，使藻类细胞能够进行正常的光合作用，在光化光打开瞬间，叶绿素荧光迅速上升至一最大值F_p，随后因光合作用与热耗散的影响，荧光逐渐下降，经一段时间荧光达到一稳定值，测量稳定荧光产量F_s，此时的藻细胞吸收的光能在光合作用、发射荧光、热耗散能间达到动态平衡，这种状态称为光适应状态；

④接着，激发光源产生饱和脉冲光，荧光迅速上升到最大F′_m(t)，在光化光和饱和脉冲光共同作用一段时间后，F′_m(t)达到一个稳定值F′_m，这就是要测量的光适应状态下最大荧光产量；据此可求得PSII的实际量子产量

Φ_PSII＝(F′_m-F_s)/F′_m；

因此，通过测量计算P和Φ_PSII来表征藻类的最大光合作用活性能力和正常光合作用情况下的光合作用活性。