浮游生物检测
谈水库水质及浮游生物检测

谈水库水质及浮游生物检测水库水质水库是利用流水对水能量进行蓄储的设施,是我国重要的水资源调节控制工程,其中水质是管理水库的一个重要方面。
水库中的水质受到原水水质、水库水生态条件、水库周边人类活动和气候因素的影响。
原水水质水库的原水来自于河道、湖泊、山区水源等地方,不同地方的水源水质差异较大。
例如,来自世界三大瀑布之一黄果树瀑布的水源,水质清澈、富含负离子,属于天然储水,不需要进行人工净化。
而杭州灵龙山水库则受到当前城市化进程和水体污染的威胁,严重影响水质。
水库水生态条件水生态条件主要指水库水深、水温、氧化还原电位、化学氧化还原条件和 pH值等因素。
例如,水库水深越深,水体接触到外界的可能性就越小,且水流动性不强,容易形成水体层化,对水质的保护起到一定的作用。
气候因素和水库周边人类活动天气是影响水库水质的重要因素之一。
降雨量、风向等都直接或间接地影响着水库水质。
而人类的活动也是影响水库水质的重要因素。
包括农业、工业、城市污水、扰动和渔业等等。
这些因素都会对水库水质造成不同程度的影响。
因此,必须对人类活动做出严格的政策要求,以减少对水库水质的负面影响。
水库水质检测常见的水库水质检测项目包括化学指标和微生物指标两类。
其中,化学指标包括溶解氧、总氮、总磷、CODcr、BOD5、化学需氧量(COD)以及各种重金属离子、有机物质等,它们能够反映水库中水体质量的一般情况。
而微生物指标主要包括大肠杆菌和菌落总数,但检测这些微生物指标可能存在一定的误差。
浮游生物检测浮游生物是水库中生态系统的重要组成部分,对水质和水生态的维护具有重要的作用。
浮游生物检测是衡量水质、水生态的有效手段,但检测浮游生物需要在采样、分离、镜下计数等方法方面严格执行标准操作程序。
浮游植物检测浮游植物一般属于蓝藻、绿藻、硅藻等类别,主要通过镜下计数来检测,可以反映水体的富营养化状态等信息。
但由于这些生物体微小且数量多,需要严格执行采样量、样品保存、过滤等标准操作程序,从而减少误差。
浮游生物调查方法

七、数量计算: 1、定性 2、定量结果 浮游植物定量:
使用的工具有:带有0.1毫升刻度的小吸管,容量 使用的工具有:带有0.1毫升刻度的小吸管,容量 为0.1毫升的计数框(面积20ⅹ20毫米2)和具有移 0.1毫升的计数框(面积20ⅹ20毫米2 动台的显微镜。 经0.1毫升吸管吸水0.1毫升于方框内,盖上盖玻片, 0.1毫升吸管吸水0.1毫升于方框内,盖上盖玻片, 如果框内无气泡亦无水液溢出,即表示容量标准 适合,检查三次均适合,此半数框即可使用。每 次计数时用的盖玻片应用碱水或肥皂水洗净备用。 用前可浸入70%的酒精中,用时取出,用细绢拭 用前可浸入70%的酒精中,用时取出,用细绢拭 净,计数框用前以薄绸布拭净,用毕以水弄湿后 轻拭或用水冲净。
虹吸动作要十分仔细、小心。开始时虹吸管一端 放在沉淀器内约三分之二处,另一端套接在已经 用手挤压出空气的橡皮球上,然后轻轻松手并移 开橡皮球使清液流出,为了避免漂浮水面的一些 微小藻类进入虹吸管而被吸走,管吕应始终低于 水面。虹吸管内清液的活动不宜过快,可用手指 轻捏管壁以控制流量,当吸到原水样的3/5以上时, 轻捏管壁以控制流量,当吸到原水样的3/5以上时, 应使清淮一滴一滴地流下。吸出的清液要用一洁 净的器皿装盛,以便在浓缩过程在出故障时,可 重新倒入沉淀器中浓缩,不必新采水。
数横条,最少不少于5 数横条,最少不少于5条具体可自行掌握。 总之不论数视野还是数横条,每片计数到 的溪流植物总数应达到200个(低浓度时)的溪流植物总数应达到200个(低浓度时)500个(高浓度时)以上。 500个(高浓度时)以上。 同一样品的二片计数结果与其均数之差距 如果不大于其均数的10%,这两个相近的值 如果不大于其均数的10%,这两个相近的值 的均数即可视为计数结果。
浮游动物定量:
浮游生物的测定

麻醉剂: 1%硫酸镉、水合氯醛、酒精等 1. 浮游植物: (1) 蓝细菌门: 平列藻属 微囊藻属 螺旋藻属 颤藻属 席藻属
具缘微囊藻
不定微囊藻
水花微囊藻
中华平裂藻
微小平裂藻
大平裂藻
小颤藻
为首螺旋藻 大螺旋藻 极大螺旋藻
巨颤藻
(2) 隐藻门
一般浮游植 物及中小型 浮游动物 大型浮游 动物
定性网
定量网
2.采水器
(1) 瓶式采水器
(2) 水生---81型有机玻璃采水器
3.透明度盘
直径 = 20cm
透明度盘
(二)采样层次
江河: 在水面下0.5m 左右采样
水深<2m 湖泊、水库: 深水, 分层采 在0.5 m 处采集
(三)采样方法及采样量
目 哲水蚤 剑水蚤 猛水蚤
前体部远宽于 前体部远宽 前体部略宽 体 形 后体部 于后体部 于后体部 第一触 长达身体的末 适中,6短,5-9节 角 端,23-25节 17节 1个,在身体 2个,在身 1个,在身 卵 囊 中间 体两侧 体中间 生活方 浮游生活 浮游生活 底栖生活 式
汤匙华哲水蚤
毛饰拟剑水蚤
3. 计数方法 (1) 长条计数法
C 1000 浮游生物数/ mL= L W D S
式中C-- 计数的浮游生物数; L-- 一个长条的长度,也就是计数框的长度(mm); W-- 一个长条的宽度,即目尺的长度(mm); D-- 一个长条的深度,即计数框的深度(mm);
S-- 计数的长条数。
肉鞭亚门
植鞭纲
动鞭纲
根足纲 辅足纲
大 变 形 虫 毛板壳虫 放 射 太 阳 虫 球形砂壳虫 有肋楯纤虫 僧帽斜管虫 天蓝喇叭虫
浮游生物群落的监测与分析

浮游生物群落的监测与分析近年来,随着环境污染的日益严重和海洋生态环境的恶化,对浮游生物群落的监测与分析变得越来越重要。
浮游生物群落是指在海洋中漂浮的细小生物,如浮游植物、浮游动物和浮游细菌等。
它们是海洋生态系统中重要的组成部分,对海洋生态环境的稳定和生物多样性维护起着重要作用。
因此,及时监测和分析浮游生物群落的变化,具有非常重要的意义。
一、浮游生物群落监测方法目前,常用的浮游生物群落监测方法包括采用水下显微镜、细胞计数、分子生物学、机器学习等技术。
水下显微镜可以直接观察到微小的浮游生物,如藻类、浮游动物等。
细胞计数则通过在海水中采集一定量的样本,通过显微镜观察和计数细胞数量来获得浮游生物数量和种类的信息。
分子生物学技术则可以通过分析浮游生物DNA序列和蛋白质结构,来了解它们所代表的种类和浓度等信息。
机器学习技术则可以根据浮游生物群落的特征,预测出未来的变化趋势。
二、浮游生物群落分析方法除了监测方法之外,对浮游生物群落的分析方法也十分重要。
分析方法主要包括多样性和功能分析。
多样性分析可以通过浮游生物样本的DNA或RNA序列分析来了解样本中存在哪些种类和数量。
功能分析则可以通过分析浮游生物的代谢物组合来评估它们对环境的响应和功能。
三、应用前景目前,浮游生物群落的监测和分析在海洋环境监测、生态环境保护、生态系统恢复等领域得到了广泛的应用。
例如,在海洋环境监测方面,通过对浮游生物群落的监测和分析,可以及时发现和预测污染事件对海洋生态环境的影响。
在生态系统恢复方面,可以通过引入一些浮游生物种类来改善海洋生态系统的生态环境,促进海洋生物的生长和繁殖,增加生物多样性。
此外,浮游生物群落监测和分析还可以用于科学研究和教育培训等领域,为生态保护和可持续发展提供更加精细化的数据和理论支持。
总之,浮游生物群落的监测和分析是维护海洋生态系统稳定和生物多样性的重要手段。
在未来,我们需要运用现代科技手段以及多学科、全方位的视角来深入研究、分析和应用浮游生物群落监测和分析技术,推动海洋生态保护和可持续发展。
浮游生物(藻类,浮游动物)鉴定计数仪

国家高新技术企业——杭州万深检测科技有限公司一、用途:浮游生物(浮游植物、浮游动物)的快速计数、辅助鉴定,以及显微分析等,用于水质等的一体化监测评价。
二、主要性能指标:1)显微成像:实现手动与自动拍摄。
可人工控制显微图片的观察、拍摄、存储并自动拍摄多达200张图片;在自动模式下可实现连续自动等间隔图片拍摄。
★具有实时预览饱和警告、自动背景矫正特性。
2)★中文、拉丁文双语显示的浮游生物专家图库:a、浮游藻类类群:蓝藻、绿藻、硅藻、裸藻、黄藻、褐藻、甲藻、隐藻、金藻、红藻、轮藻、灰色藻、定鞭藻、原绿藻、针胞藻共15个门、1588个属、14107个种的藻类;b、浮游动物类群:原生动物鞭毛虫类、原生动物肉足虫类、原生动物纤毛虫类、轮虫类、枝角类、桡足类、腔肠动物、被囊动物、毛颚动物等共24大类、1933个属、9423个种的浮游动物。
内容包括浮游生物形态文字介绍、手绘图、显微照片。
各图库属种和内容可自行扩充(已有有效图片量已达24.3687万张)。
3)★浮游生物计数:a、浮游生物分类标记:采用不同颜色、不同大小的色圈标记各种浮游生物,并对200张所拍摄图片内的各种浮游生物,按类点击、自动累积计数(可合并不同倍率计数结果、多个样品计数结果);b、优势种自动排序、按门(类)排序、优势群落组成百分比分析;c、可自动计算香农-威纳指数、均匀性指数、藻密度自动换算、浮游动物丰度自动换算;d、按大量形状模型来辅助计算浮游生物的生物量(内置34种几何模型,通过测量少量参数即可计算个体/细胞体积)。
内置常见淡国家高新技术企业——杭州万深检测科技有限公司水藻、常见海洋藻等计数表,并可自行编辑、导出、导入计数表。
数据管理:自动保存每批显微照片、统计标识和统计数据;提供报告编写模板、文本输入、打印预览。
微囊藻分析模块能自动学习与分析团状微囊藻群体含细胞数,实现颗粒或单细胞微藻自动计数。
4)★藻类、浮游动物智能鉴定:具有按相似度自动比对浮游生物图像的图像式智能搜索特性。
浮游动物鉴定方法

浮游动物鉴定方法浮游动物鉴定方法浮游动物是一类生活在水中的微小生物,广泛存在于淡水和海水中。
它们扮演着重要的生态角色,不仅是海洋食物链中的关键环节,还是水质评估和生物监测的重要指标。
因此,准确鉴定浮游动物的种类和数量对于环境保护和生态研究非常重要。
在浮游动物鉴定中,通常会使用显微镜观察样本,以确定它们的形态特征、结构和颜色等。
以下是一些常用的浮游动物鉴定方法:1. 样本采集:在水体中采集浮游动物样本时,应选择透明的容器,避免样本被污染或破坏。
最好在采样后尽快进行观察,以确保浮游动物的活性和形态特征的完整性。
2. 样本制备:取一小部分浮游动物样本,加入适量的水,使其浓度适中。
然后,将样本放置在载玻片上,覆盖一个薄玻片,并用透明胶带固定,以便在显微镜下观察。
3. 显微镜观察:将载玻片放入显微镜下,使用适当的倍率进行观察。
通常,10倍或40倍的放大倍率足够观察浮游动物的结构和特征。
4. 形态鉴定:通过观察浮游动物的形态特征,如大小、形状、颜色、鳃、触角等,来确定它们的种类。
此外,还可以观察其运动方式和行为模式等特征。
5. 参考资料和专家咨询:在鉴定过程中,可以参考相关的浮游动物分类书籍、图鉴和在线数据库,以了解更多关于特定种类的信息。
此外,也可以咨询专家或参加相关的培训课程,提高鉴定水平。
需要注意的是,浮游动物的鉴定是一个复杂而繁琐的过程,并且需要一定的经验和专业知识。
因此,在进行浮游动物鉴定之前,建议获得相关的培训和指导,以确保鉴定结果的准确性和可靠性。
总的来说,浮游动物的鉴定方法主要包括样本采集、样本制备、显微镜观察、形态鉴定和参考资料等步骤。
通过这些方法,我们可以更好地了解浮游动物的多样性和分布,为环境保护和生态研究提供重要的依据。
船舶压载水浮游生物检测方法研究进展

船舶压载水浮游生物检测方法研究进展摘要:船舶压载水携带外来有害生物,引发海洋生态系统崩溃,威胁人类生命安全。
目前,国际海事组织(IMO)通过《国际防止船舶造成污染公约》(IMO)压载水管理委员会(BWC)制定了压载水管理的相关规定,以防止和限制船舶压载水引起的有害生物对海洋生态系统造成破坏。
压载水浮游生物是指能在压载水中繁殖的微生物、藻类、原生动物等,是压载水管理的重要内容。
但目前压载水浮游生物的检测方法存在很多缺陷,例如需要特定的仪器设备、采样方法和保存条件等,因此研究一种快速、简便、廉价、准确和可靠的浮游生物检测方法对于制定压载水管理法规和采取有效措施具有重要意义。
本文对船舶压载水浮游生物检测方法进行了综述。
关键词:船舶压载;水浮游生物;检测方引言船舶压载水是船舶航行中必须排放到压载舱中的淡水或海水,其中可能携带包括海洋细菌、藻类、原生动物、病毒等在内的多种有害生物,这些有害生物随着船舶压载水进入海洋生态系统,在其自然生长的条件下对海洋生态系统造成破坏,严重危害人类生命安全。
BWC于2006年发布《压载水管理规则》,旨在制定国际标准,并于2007年获得批准。
《压载水管理规则》要求压载水管理方应当每年对压载水进行取样和检测,并在其网站上公布检测结果。
为达到上述目标,BWC制定了一系列检验和监测压载水中浮游生物的方法,如:利用小型海洋采样器在船舶压载水中采集微生物和藻类样品;利用滤器采集浮游生物样品;利用沉淀池采集浮游生物样品;利用海洋取样器进行浮游动物样品采集;利用荧光显微镜进行浮游生物样品采集等。
但上述方法存在检测周期长、耗时长、操作复杂、费用高等问题,难以满足压载水管理的需要。
因此,研究一种快速、简便、廉价、准确和可靠的浮游生物检测方法对于制定压载水管理法规具有重要意义。
1常用的检测方法目前,船舶压载水浮游生物的检测主要包括以下几种方法:荧光显微镜观察法、荧光染色法、电镜观察法、 PCR检测法和 DNA测序法等。
浮游生物及其生态环境的监测技术研究

浮游生物及其生态环境的监测技术研究一、浮游生物的概念及重要性浮游生物是自然界种类最丰富的生物群体之一,它们可以在海洋及淡水中生长繁殖,并居于食物链的基础位置。
浮游生物使海洋或淡水生态系统保持着稳定的结构,是海洋、淡水生态系统中重要的能量传递者和生态效应的产生者。
浮游生物不仅是海洋生态系统中不可或缺的一部分,并且在全球气候变迁与碳循环过程中起着重要的作用。
二、浮游生物监测的意义浮游生物监测指的是及时进行浮游生物的种类、数量、质量以及分布区域等信息的采集、分析与评价,以揭示海洋、淡水生态系统的变迁趋势及其反映对人类活动的响应。
通过浮游生物监测,可以了解生态环境的变化趋势和规律,及时掌握水环境的安全情况,保障和改善水生态环境质量,对环境保护、水资源管理和渔业生产等方面具有很重要的指导意义。
同时,浮游生物监测还可提供关于全球变暖、气候变迁等大量的信息。
三、浮游生物监测技术研究现状1. 浮游生物样品采集技术样品采集是浮游生物监测的重要环节之一,现代浮游生物采样技术可以分为表层采样、垂直采样和连续采样等。
常用的表层采样可以采集水平方向(网口直径一般在0.2-2mm范围内),垂直方向(采样设备一般为Niskin瓶、Rosette等),还可以进行自流采集。
通过表层采集,可以获得海洋浮游生物的种类、数量、密度等基本生态信息;而通过垂直采样,则可以了解生态层、温度、盐度、光照等相关信息。
2.浮游生物显微镜检测技术浮游生物显微镜检测技术是通过显微镜观察浮游生物的形态、结构、大小、颜色、质地及数量等生物学特征,以确定其种类和数量。
与其他浮游生物监测技术相比,浮游生物显微镜检测技术具有高度精确、准确性高等优点。
但它存在着处理样品的时间比较长、技术门槛高、自动化程度低等不足。
因此,目前往往采用将自动化技术与显微技术相结合的方式,以提高浮游生物显微检测的效率、准确性。
3.流式细胞技术流式细胞技术是浮游生物监测中新兴的一个技术,其依靠流式细胞仪对浮游生物进行高通量快速检测。
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浮游生物检测:声学和光学成像1.介绍2.物理学;物理现象2.1浮游动物声学检测2.2水下光学成像的原理3. 应用:关于系统关联实时检测3.1 检测浮游动物的声学系统3.1..A 单频系统3.1.B 多频系统3.1.C 宽带系统3.1.D 探讨浮游动物的实时声学监测3.2 浮游动物的光学成像3.2.A 视频浮游生物记录器3.2.B动物园可见系统3.2.C 水下视频分析系统3.2.D 3D浮游动物观测台3.2.E 探讨浮游动物实时成像3.3 浮游植物光学成像3.3.A 全息成像3.3.B 流动凸轮3.3.C FIDO-4. 声学和光学的结合5. 总结和结论1.介绍:浮游生物群体是普遍存在的,是多种多样的生物体的集合,浮游生物在海洋生态结构中扮演重要角色。
浮游植物的光合作用将在本书中的其他章节中讨论,它支撑着海洋食物网络和改变海洋中营养物质和二氧化碳的生物化学循环。
浮游动物作为单细胞浮游植物的主要产物和更高的营养级别如海洋鱼类之间的联系,它们中的许多被商业开发了。
环境和生物因素控制的海洋生物群落的种群数量是海洋学的中心目标。
明白有时空解析度增长的浮游生物有机体的数量、动态和相互作用的重要性已经促使了经过改进的观察和量化它们的传感器的发展和应用。
在本书中的有记录的有害藻类水华通过消耗营养物质,毒素和缺氧环境的产生来对海洋生态环境产生显著影响,这种影响是有害的。
精密装置和食物链如何变化是很有意义的。
在这里,我们考虑发展技术带着终极目的来研究和理解HABs可能减弱它们的影响。
就有害藻类水华和浮游动物而言,弄清楚有害藻类水华对浮游动物的影响和浮游动物对有害藻类水华的影响是有必要的。
尽管我们有很多东西要学习,但是Turner 等(2000) and Buskey(2003)在这个领域的早期工作已经帮助我们确定了浮游植物和浮游动物之间的关系,对于将来的工作也留下了很多问题。
在这个章节中所描述的一些技术对阐明这种生态系统有益的方面是很有用的。
这篇文章为读者提供声学技术的一种现代观点,声学技术已经为监测浮游动物而有了发展。
另外,提供了一项关于浮游动物和浮游植物水下成像的调查。
大纲首先提出了来自浮游动物反射回的声波的基本物理学观点。
随后介绍了光在海水中的传播和它与水下光学成像的特别关联。
为了使读者知道潜在的物理规则和环境原则提供了背景信息。
本文系统呈现了许多现代水下声学和光学系统的例子。
这些系统从常规商用的现成技术到独一无二的设备可能在某一天过渡成为常规的海洋设备。
正如在下一章中论述的,事实上没有观测海洋浮游动物完美的技术。
光学技术可产生最高的分辨率,同时提供易于被人工识别的数据,这基于我们视觉观测的大量的经验。
声学技术使得对更远距离内的这些动物成像成为可能,然而这种技术受到缺乏明确性,散射强度的直观基础和缺乏散射函数多维特性的知识的限制。
在最基本的水平上,已经应用了很多年的牵引网技术在物种鉴定方面提供了最高的观测精度,然而它也遇到了不可避免的问题,不能利用非侵扰的方式观测某一类动物,不能得到动物的尺寸和游速的差别。
总的说来,这三种技术是观察浮游动物的标准方法。
每种方法都有显著优点和显著缺点。
然而这些方法可以形成互补。
至于声学,由于它便于产生、记录和处理,检测浮游动物的声学技术已有广泛应用。
已经写出声波被海洋中的生物体散射的几种好的调查,这些调查使得监测浮游动物技术有了发展。
另外,已经有教科书包含了声学在渔业评估中的应用。
一本关于声学海洋学的书,用声学的基本物理原理和声波在海水中传播的基本物理原理阐述了渔业声学和浮游动物声学。
至于光学,曾经快速发展的先进的记录、处理和算法技术已经催生出新一代光学浮游动物观测装置。
最近的一本书和对浮游动物观测技术的回顾说明许多现代系统是可用的。
一些有意义的读物是指那些具有更多信息的文章,或者具有与其它文章不同的观点的读物。
2.物理现象在这一部分中,我们将回顾声音从生物体上反射过程的基本物理原理,着重介绍在检测浮游浮游动物方面的应用。
接下来回顾光线传播、散射的性质和水下成像的基本原理。
2.1浮游生物的声学检测的基础为了弄清楚在评估浮游动物的分布、丰度、行为时使用声纳的可能性,应该考虑现代声纳系统的一般原理。
在图一中所述的设备是由发射和接受声纳信号的电子装置组成的。
然后将这个设备连接到一个将电子信号转换成声波的转换器上。
然后这个声波传播到一种媒介上,这种媒介能将声波衰减和散射。
从有用的生物体反射回来的声波从压力波转换成了电信号,然后记录和分析。
图一: 用来记录来自浮游动物的反射波的声纳系统的基本组成考虑到声音的产生和接收,有些标准文本讨论了声纳系统和它们使用的基本物理原理。
简单的说,声纳装置是标准精确的工具,通过它能够确定动物的食物。
将反射回的声波强度(I rcvd )和声功率联系在一起的单一频率的通用的计算公式如下,这个声功率是一个全方位声源以瓦特的形式向距离声源r 距离的单个目标传播的。
rcvd I =42r e W ar xmit -πσ4 (1) 在这里,a 是对特定频率的吸收系数(通常只认为是水的状态的函数),σ值的是声截面(单位是m 2)。
接收器上的压力大小可以通过强度和压力之间的关系来计算得到。
由于压力是随时间变化的量,压力(P rms )是一个非常重要的变量,它通过下式和平均强度联系在一起。
<I>=cp rms ρ2 (2) 这时,压力单位是帕斯卡,媒介(水)的密度单位是kg-m 3- 。
c 是声音在媒介中传播的速度,单位是m-s 1-。
用一种简单的方式能够解释非全方位声源是可行的。
这个等式说明了大部分遥感系统的一般特征,已经产生的辐射是以指数形式衰减的(由于吸收),辐射是以球形扩散的(能量保存的结果)。
尽管等式(1)是非常直观的,但是大部分声纳工程师更喜欢把等式写成指数形式并且参考micropascals 声源级。
有益的读物是指描述细节的标准文本。
最重要的参数是目标强度(TS )和声截面之间的关系。
关系如下式: TS = 10 πσ4log (3) 我们可以发现对TS 来说,这是一个指数形式。
我们也注意到目标强度和被目标散射部分的声音强度有关系,关系为下式: TS = 10 log inc refI I (4)I in 和 I refl 分别是声波的入射强度和反射强度。
一个非常重要而经常被忽略的细节是入射面是在生物体上的。
然而,反射面通常是在一米范围内的。
也许考虑TS 的最直观的方法是把从目标反射回的声波的部分能量写为对数的(以10为底)形式。
-60 dB 的目标能量意味着入射到目标上的106-的能量将被反射回来。
由于这个值是大型浮游动物的典型值,动物原位反射率特性描述会成为一个具有挑战性的尝试。
在许多情况下来自单个动物的反射不能被识别,声纳系统是在一种被称为回音集合(echo integration )的模式下工作的。
在这种模式下,记录的能量是来自声纳束中各种生物体的反射的能量。
散射类型的多样性越高,数据解释就越复杂。
在最困难的情况下,可以建立经验关系将综合能量与动物数量联系在一起;然而他们的正确性需要通过辅助方法来确定,如牵引网。
更一般的方法是把散射函数β(用β是为了使其后边提到的光学理论相一致)看作是与入射和反射声波有关的目标的方向函数。
图2a 展示了在最一般的结构,这是一个4维函数。
因为这个函数太复杂,一些简单的类型可用来降低函数的维数。
在一个普通的模式中,声源和接收器是并列的,如图2b所示。
这被称为收发合置装置,这也是到目前为止用来测量来自动物的反向散射最为普通的方法。
假设声源和接收器并列,只留有两个剩余自由角度;动物的方位(iθ,ϕ)。
i图2:(a)四位散射函数β(iθ,iϕ,rθ,rϕ)的几何原点的说明。
角(iθ,iϕ)和(rθ,rϕ)分别是固定动物方位的并列框架之间的角度和入射角与反射角。
iθ和rϕ分别是极性角和方位角。
(a)所示为收发分置的装置,(b)所示为收发合置装置(iθ=rθ,iϕ=rϕ)。
浮游动物散射的最早的理论模型之一是充满流体的球体,是由Anderson于1950年创建的。
这个球形对称函数是作为等效球体半径r和入射声波的波数的函数来计算的,k=2π/λ。
然后,考虑到了所要研究的生物体的相关对称性和声学性质,声学反向散射越来越复杂的模型逐步形成。
因为浮游动物呈现出身体形态和组成部分有很大变化的特性,甚至一些典型的散射函数的测量都有很大的挑战性。
另外,弄清楚它们的gle-dependent scatter,hopefully in-situ也很复杂。
在某种意义上,由于这些事实,为浮游动物散射建模已经成为一种重要需求,我们希望这个模型能够填补测量的需要和统一任何给定的声学实验的需求之间的空白,这些声学实验是为了弄清楚考虑之中的物体的组成。
在一个已经有很多研究的领域中,来自瘦长的充满流体的物体的散射模型已经形成。
这些努力的主要目的在于弄清楚来自磷虾的散射。
在近十年的一系列文章中,Stanton和他的同行已经建立简单的或更复杂的模型,以此来弄清楚来自生物体的散射。
近期的一个回顾总结促使和展望了来自生物体散射的模型的建立。
举一个例子,图3所示为声学反向散射目标强度的图表,k=λπr 2(等价半径和波长的比值再乘上π2),变形不固定的圆柱体作为动物方位的函数。
这个图表是通过假设材料组成的两个重要参数得到的,这两个参数分别是:动物密度对比度(动物密度和周围水的密度的比值,g=1.06)和音速对比度(动物中的音速和周围水中的音速的比值,h=1.06)。
这些参数的乘积gh 称为声阻抗(类似于光学中的折射率)。
更大的声阻抗比差值导致了更高的反射率(类似于光学中的反射率)。
这些假定的参量值随后会被确认。
图3:反向散射目标强度(TS )与Stanton 的由Demer 按照420khz 计算的变形圆柱模型这个图表清楚地显示了在陡峭区域的转变,在这个区域中,kr 方向上一个小的增长就会导致散射(大约和提高到第四能级的入射频率f 成正比)有一个很大的增长,对于一个更平缓的区域,在这个区域中,渐近线的斜率趋于20(由于基于多截面积).。
前一个区域被称为Rayleigh 状态,更大的kr 区域被称为几何学的或几何学图形的散射状态。
零点或低反向散射的深层区域是由于身体不同部位的相互干扰造成的。
大部分系统设计者热衷于检测信号类型来试着调谐它们的波长,这就使得kr 大于或等于原来的值,这致使由于吸收而有最小值衰减的能量(看下边的对多光谱成像的讨论)得到有效利用。
同样的,kr=1的点经常成为系统设计的目标。
例如,考虑一个长为1.13mm 等价球形半径r=0.2的桡脚类动物,kr=1意味着应该使用波长λ=1.25nm 的波,或者频率(假设fλ=1500m/s )为1.2Mhz的波。