日前，由上海理工大学光电学院庄松林院士团队、常敏副教授研发的原位水体二氧化碳变化速率检测传感器正式在三峡库区投入工作，该传感器检测到的数据被实时传输到数据中心，从而在线监测库区CO2含量的变化。这套设备能够准确摸清水质的“脉搏”，护卫着三峡水体健康。
提起水质检测，很多人脑海里浮现的都是人工采集水样后将瓶瓶罐罐送往实验室进行检测的场景。而传感器只是一个小小的探头，小探头是怎样给水体“号脉”的呢？
“我们利用红外光谱法，即根据不同气体分子对特定波段的红外光有选择性吸收的性质，来对二氧化碳进行定性和定量分析。”项目负责人常敏介绍，光学探头位于水气界面上一定高度内，实时、在线测量空气CO2浓度含量，将测量结果数据无线传输至位于重庆的控制中心，绘制出的曲线，能像人类的心电图一样来反映水体的健康程度。库区水面1m范围内空气中二氧化碳浓度的变化一定程度上能反映水中微生物的生长情况，如藻类光合作用程度等，因此测定二氧化碳浓度变化是水库水质健康的重要依据之一。
在确定红外光谱法测定技术方案时，“稳定可靠”长时间运行是一大难点。三峡库区对水质监测有着大量程、精度高的特殊要求，再加上野外工作环境存在太阳能供电不稳、空气潮湿等诸多外界不利条件，想要进行准确、持续地监测是个不小的挑战。
为了建立更精准的模型算法，团队花费大量精力，从硬件方案的可靠设计到采用标准气体大量实验数据建立反演算法模型；通过到上海周边的鱼塘、湖泊等现场进行水域模拟监测，观察评估设备的耗电、数据传输稳定性等情况；最后再到三峡库区项目现场与当地合作单位进行联机调试，达到设备交付使用的标准。
三峡作为我国最大的水利枢纽工程，检测设备的使用寿命、维护周期等现实因素也是重要的参考对象，因此一个耐用的、低能耗的检测设备是三峡水质监测设备的硬性要求。
为了降低设备损耗，上理工团队还在电路上做改良以降低功耗，并确保设备能在低功耗模式下稳定工作，并通过太阳能电池板为蓄电池充电，确保它的续航能力，力求绿色节能环保。常敏介绍，该检测设备已经在三峡水库潮湿的环境下试运行半年，实现了数据的不间断传输。
除了服务国家大型库区，团队研发的技术同样也可用于民生。据悉，这款水质在线监测设备目前已引起昆山水产养殖行业的兴趣。“像大闸蟹的养殖对水体健康要求非常高，这个设备可以帮助养殖户通过APP在家就能实时监控养殖场的水质情况，解放蟹农、渔农。”
来源：中国青年报 记者：王烨捷
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