海(hai)洋(yang)覆蓋地球表(biao)面(mian)積(ji)的71%，其(qi)水(shui)質(zhi)狀況(kuang)直(zhi)接(jie)影(ying)響全(quan)球生(sheng)態系(xi)統(tong)平衡、氣候調節及人(ren)類(lei)社(she)會可(ke)持(chi)續發展。隨(sui)著工(gong)業化進(jin)程(cheng)加(jia)速，海洋環(huan)境面(mian)臨(lin)石油(you)泄(xie)漏(lou)、富營(ying)養化、重(zhong)金(jin)屬汙(wu)染等多重(zhong)挑(tiao)戰。海(hai)水(shui)水(shui)質(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)作為關鍵(jian)監(jian)測(ce)工具，通過(guo)對多項(xiang)核(he)心(xin)指標的高(gao)精度(du)檢測(ce)，為海洋(yang)生(sheng)態保護提供(gong)數據(ju)支撐。

壹(yi)、葉綠素傳(chuan)感(gan)器(qi)：海洋初級生(sheng)產力(li)的量化工具

葉綠素a濃度(du)是表(biao)征海洋初級生(sheng)產力(li)的核(he)心(xin)指標，近(jin)岸(an)海域(yu)其濃度(du)範圍(wei)通常(chang)為0.5-10mg/m³，大洋(yang)區(qu)域(yu)則低(di)至0.05-0.5mg/m³。當(dang)發生(sheng)赤(chi)潮(chao)時(shi)，葉綠素a濃度(du)可在(zai)短(duan)時(shi)間(jian)內激增(zeng)10-50倍(bei)。熒光(guang)檢(jian)測(ce)技術基於葉綠素分(fen)子(zi)吸(xi)收特定(ding)波(bo)長激發光(guang)（通常(chang)為430-470nm）後，在(zai)650-700nm波(bo)段產(chan)生(sheng)特征(zheng)熒光(guang)的原理(li)，通過(guo)建(jian)立(li)熒(ying)光(guang)強(qiang)度(du)與濃度(du)的校(xiao)準曲(qu)線(xian)實(shi)現定(ding)量分析。部(bu)分(fen)先進(jin)的傳(chuan)感(gan)器(qi)采用(yong)雙(shuang)波(bo)長(chang)激(ji)發（如440nm和(he)480nm）技(ji)術(shu)，可有效(xiao)消除濁(zhuo)度(du)和溶(rong)解性(xing)有(you)機(ji)物(wu)的幹(gan)擾(rao)，檢(jian)測(ce)下限達0.01mg/m³。此(ci)類(lei)傳感(gan)器(qi)已(yi)廣(guang)泛應用(yong)於海洋(yang)浮標監(jian)測(ce)系(xi)統(tong)，在(zai)北(bei)太平洋副(fu)熱(re)帶(dai)環(huan)流區(qu)的長(chang)期監(jian)測(ce)中，成功(gong)捕捉到(dao)浮(fu)遊(you)植(zhi)物(wu)群落季(ji)節性(xing)演替(ti)過程(cheng)中(zhong)的葉綠素濃度(du)變化(hua)。

二(er)、濁(zhuo)度(du)傳感(gan)器(qi)：水(shui)體(ti)懸(xuan)浮物(wu)質(zhi)的定(ding)量手段

海(hai)水(shui)濁(zhuo)度(du)反映(ying)水(shui)體(ti)中(zhong)懸浮顆粒對光(guang)的散(san)射(she)和(he)吸(xi)收程度(du)，大洋(yang)水(shui)體(ti)濁(zhuo)度(du)壹般(ban)處於0.1-1NTU，河口(kou)及近(jin)岸(an)區(qu)域(yu)因泥(ni)沙(sha)、汙(wu)染物(wu)輸(shu)入可(ke)高(gao)達100-500NTU。散(san)射(she)光(guang)式(shi)濁(zhuo)度(du)傳感(gan)器(qi)通過(guo)發射(she)880nm紅外(wai)光(guang)，檢(jian)測(ce)與入射(she)光(guang)呈90°方向的散(san)射(she)光(guang)強(qiang)度(du)，並結(jie)合溫(wen)度(du)（±0.1℃）和鹽(yan)度(du)（±0.1‰）補(bu)償算法，實現濁(zhuo)度(du)精確(que)測(ce)量。在(zai)長(chang)江(jiang)口(kou)生(sheng)態監(jian)測(ce)中，該(gai)類傳感(gan)器(qi)實時(shi)記(ji)錄(lu)了(le)洪水(shui)期（濁(zhuo)度(du)可達200NTU）和(he)枯(ku)水(shui)期（濁(zhuo)度(du)約(yue)20NTU）的水(shui)體(ti)渾(hun)濁(zhuo)度(du)動態變化(hua)，為河口(kou)沖(chong)淤演變(bian)研(yan)究提供(gong)數據(ju)支持(chi)。

三、石油(you)烴傳(chuan)感(gan)器(qi)：海洋油(you)汙(wu)汙(wu)染的快速響應(ying)裝置

石油(you)烴類(lei)汙(wu)染物(wu)對海(hai)洋生(sheng)物(wu)具有(you)神(shen)經毒性和(he)致畸(ji)效(xiao)應(ying)。光(guang)學(xue)類(lei)傳感(gan)器(qi)利(li)用(yong)多環芳烴（PAHs）在(zai)280-360nm激(ji)發光(guang)下(xia)產(chan)生(sheng)熒光(guang)的特性(xing)，檢測(ce)限可達μg/L級(ji)別(bie)；電化學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)則通過(guo)修(xiu)飾貴金(jin)屬催化(hua)劑（如鉑(bo)、金(jin)）電極，催化(hua)石油(you)烴氧(yang)化(hua)反應產(chan)生(sheng)微(wei)電流信號，響應(ying)時(shi)間(jian)小(xiao)於30秒。2021年某(mou)海上油(you)田(tian)泄(xie)漏(lou)事(shi)故(gu)中，電化學(xue)石油(you)烴傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)泄(xie)漏後2小時(shi)內即(ji)檢測(ce)到(dao)水(shui)體(ti)中(zhong)汙(wu)染物(wu)濃度(du)（0.5mg/L），為應急(ji)處置爭取關鍵時(shi)間(jian)。

四、光(guang)學(xue)溶(rong)解氧(yang)傳(chuan)感(gan)器(qi)：水(shui)生(sheng)生(sheng)物(wu)生(sheng)存(cun)環境的監(jian)測(ce)核(he)心(xin)

海(hai)水(shui)溶(rong)解氧(yang)（DO）正常(chang)濃度(du)範圍(wei)為4-9mg/L，富營(ying)養化區(qu)域(yu)易形(xing)成(cheng)DO<2mg/L的“死(si)亡(wang)區(qu)域(yu)"。熒光(guang)淬(cui)滅(mie)法傳感(gan)器(qi)采用(yong)釕(liao)（II）絡(luo)合物(wu)作為敏感(gan)材料(liao)，其(qi)熒(ying)光(guang)強(qiang)度(du)與DO濃度(du)遵循(xun)Stern-Volmer方程(cheng)（I₀/I=1+Ksv[O₂]），檢測(ce)精度(du)達±0.1mg/L，響應(ying)時(shi)間(jian)<10秒(miao)。在(zai)集約(yue)化海(hai)水(shui)養殖場景(jing)中(zhong)，此(ci)類(lei)傳(chuan)感(gan)器(qi)通過(guo)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)養殖池DO濃度(du)，結合(he)自動控制系(xi)統(tong)調(tiao)節增(zeng)氧(yang)設(she)備(bei)，可(ke)將對蝦(xia)養殖成活(huo)率從(cong)65%提升(sheng)至85%。

五(wu)、放(fang)射(she)性(xing)原位(wei)監(jian)測(ce)傳感(gan)器(qi)：核(he)汙(wu)染風(feng)險的預警設(she)備(bei)

核(he)試驗(yan)、核(he)廢水(shui)排放導致的放(fang)射(she)性(xing)物(wu)質(zhi)（如¹³⁷Cs、⁹⁰Sr）對海(hai)洋食物(wu)鏈(lian)構成長(chang)期威(wei)脅(xie)。半(ban)導體(ti)探(tan)測(ce)器(qi)（如高(gao)純鍺(zhe)探測(ce)器(qi)）利(li)用(yong)電離輻射(she)在(zai)半(ban)導體(ti)材(cai)料中產生(sheng)電子-空(kong)穴(xue)對的原理(li)，能量分辨率可(ke)達0.1keV；閃爍體(ti)探(tan)測(ce)器(qi)（如NaI(Tl)）通過(guo)捕捉輻射(she)激(ji)發產生(sheng)的光(guang)子(zi)信(xin)號，檢測(ce)限可達mBq/L級(ji)別(bie)。在(zai)日(ri)本福島核(he)事(shi)故(gu)後，部(bu)署於西太(tai)平洋的放(fang)射(she)性(xing)監(jian)測(ce)浮標系(xi)統(tong)，實(shi)現了(le)對³H和(he)¹³⁴Cs的連(lian)續(xu)3年原位(wei)監(jian)測(ce)。

六、COD原位(wei)分(fen)析儀(yi)：有(you)機(ji)汙(wu)染負荷(he)的量化工具

化(hua)學(xue)需(xu)氧量（COD）表(biao)征水(shui)體(ti)中(zhong)還原性(xing)物(wu)質(zhi)總(zong)量，清潔海水(shui)COD值通常(chang)為1-2mg/L，工業(ye)汙(wu)染海域(yu)可超(chao)過(guo)20mg/L。分光(guang)光(guang)度(du)法COD分析儀(yi)采用(yong)重(zhong)鉻(ge)酸(suan)鉀(jia)氧(yang)化體(ti)系(xi)，在(zai)600nm波(bo)長下檢測(ce)Cr³⁺生(sheng)成量，檢測(ce)範圍(wei)0.5-100mg/L，重(zhong)復(fu)性(xing)誤差<3%。某(mou)化工(gong)園(yuan)區(qu)排汙(wu)口(kou)監(jian)測(ce)中，該(gai)設(she)備(bei)實(shi)時(shi)記(ji)錄(lu)了(le)COD濃度(du)的晝(zhou)夜(ye)波動（峰(feng)值達35mg/L），為汙(wu)染溯源(yuan)提供(gong)關(guan)鍵(jian)證據(ju)。

七、營(ying)養鹽原位(wei)分(fen)析儀(yi)：赤(chi)潮(chao)災害的預防設(she)備(bei)

過(guo)量氮、磷(lin)營(ying)養鹽輸入是引(yin)發赤(chi)潮(chao)的主(zhu)要(yao)誘因(yin)。離子色譜法分析儀(yi)通過(guo)陰(yin)離子交(jiao)換柱(zhu)分(fen)離NO₃⁻、PO₄³⁻等離子，檢測(ce)限分別(bie)達0.1μmol/L和(he)0.05μmol/L；流動註射(she)分(fen)析(xi)法利(li)用(yong)氨(an)氮(dan)與(yu)水(shui)楊酸(suan)-次(ci)氯酸(suan)鹽(yan)的顯(xian)色反應，在(zai)660nm波(bo)長下實現NH₄⁺濃度(du)檢測(ce)（檢測(ce)範圍(wei)0.01-10mg/L）。在(zai)渤(bo)海灣生(sheng)態監(jian)測(ce)中，營(ying)養鹽分析(xi)儀(yi)提前(qian)72小(xiao)時(shi)監(jian)測(ce)到(dao)NO₃⁻（50μmol/L）和(he)PO₄³⁻（3μmol/L）濃度(du)異(yi)常(chang)升(sheng)高(gao)，成(cheng)功(gong)預警甲(jia)藻赤(chi)潮(chao)的發生(sheng)。

八(ba)、高(gao)精(jing)度(du)pH原位(wei)分(fen)析儀(yi)：海(hai)洋(yang)酸(suan)化(hua)的監(jian)測(ce)利(li)器(qi)

海(hai)水(shui)pH值穩定(ding)在(zai)7.5-8.6之(zhi)間，工業革(ge)命(ming)以來(lai)因吸(xi)收過量CO₂導致全球海(hai)水(shui)pH值平均下(xia)降0.1個單位(wei)。玻(bo)璃電極式(shi)pH傳感(gan)器(qi)基於能斯特方(fang)程（E=E⁰+(2.303RT/nF)log[H⁺]），通過(guo)測(ce)量膜(mo)電位(wei)變(bian)化實現pH檢測(ce)，精度(du)可達±0.01pH。在(zai)大(da)堡礁(jiao)珊(shan)瑚(hu)礁(jiao)區(qu)監(jian)測(ce)中，該(gai)類傳感(gan)器(qi)記錄到(dao)夏(xia)季(ji)pH值下降至7.8的酸(suan)化(hua)現象，為珊(shan)瑚(hu)白化預警提供(gong)數據(ju)支持(chi)。

當(dang)前(qian)，海(hai)水(shui)水(shui)質(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)正朝著(zhe)多參數集成化(hua)（如將DO、pH、溫度(du)等集成於同壹(yi)探頭）、智(zhi)能化（搭(da)載(zai)AI算法實現數據(ju)實(shi)時(shi)分(fen)析(xi)）、低(di)功(gong)耗(hao)化（采用(yong)太陽(yang)能+電池混(hun)合(he)供(gong)電）方向發展。未來(lai)，隨(sui)著微(wei)流控技術、納米材料(liao)傳感(gan)技術(shu)的突(tu)破(po)，有望(wang)實現單個(ge)傳感(gan)器(qi)對數十(shi)種(zhong)汙(wu)染物(wu)的同(tong)步(bu)檢測(ce)，為海洋(yang)生(sheng)態環境(jing)的精(jing)細化(hua)管理(li)提供(gong)更(geng)強大(da)的技(ji)術支撐。