4. Absorptie en verstrooiing
Absorptiefotometrie (6/6)
Absorptiespectra van natuurlijke omgevingen
Alle absorberende materie in de natuur is een samenstelling van verschillende moleculen. De eerstgenoemde chlorofylen zijn slechts een kleine selectie van plantenpigmenten die chemisch geïsoleerd en geïdentificeerd kunnen worden.
In de meeste gevallen is beknopte informatie over dergelijke pigmenten voldoende om de hoeveelheid en de status van vegetatie te bepalen, bijvoorbeeld om de oogst te voorspellen of toezicht te houden op bossen en algenvelden in de oceanen. Het verkrijgen van deze informatie van satellieten in de ruimte is een bijzonder voordeel als het gaat om het beschrijven van vegetatie in grote gebieden op aarde. Deze representatieve gegevens konden niet worden verkregen door metingen vanaf de grond. Hoe satellieten dit mogelijk maken, wordt uitgelegd in de hoofdstukken Remote sensing en GIS in de landbouw en Zeekleur.
Aan het eind van dit hoofdstuk over methoden voor het meten van absorptiegegevens staat deze grafiek met het absorptiespectrum van een watermonster uit het Skagerrak, een oceaangebied dat de Noordzee met de Oostzee verbindt. De dubbele bundelfotometer die twee pagina's eerder is getoond met een monster van gezuiverd water als referentie is gebruikt. Het spectrum toont dus niet de absorptie van het hele monster, maar alleen de absorptie van stoffen die bij het water komen.
In de eerste plaats valt de snelle toename van de absorptie onder 500 nm naar blauw en ultraviolet op. De toename is kenmerkend voor humusachtige stoffen, die ontstaan uit rottende planten en door rivieren in de oceaan worden gespoeld. Moerassen en vijvers bevatten deze stoffen in hoge concentraties: Een watermonster ziet er gelig uit tegen het licht omdat de blauwe delen van het daglicht worden geabsorbeerd. Het licht dat overblijft lijkt geel voor het menselijk oog. Daarom worden deze stoffen in het zeeonderzoek Gelbstoffe genoemd. Meer informatie is te vinden in het gedeelte over Zeekleur.
Een andere opvallende eigenschap is dat de absorptiewaarden van het gefilterde monster systematisch lager zijn. Zeewater bevat natuurlijk stoffen die het licht verzwakken en die door filtratie verwijderd kunnen worden. Dit zijn zwevende deeltjes, vooral kleine algen en sedimenten die door golven en stromingen van de zeebodem omhoog komen en zo het zeewater vertroebelen.
Hierdoor zijn er opgeloste moleculen in het water die een filter passeren en zijn er zwevende deeltjes die uitgefilterd kunnen worden. Beide componenten dragen bij aan de verzwakking van licht in een absorptiemeting. Men moet hier rekening mee houden, anders is het niet mogelijk om absorptiespectra correct te interpreteren.
Een derde kenmerk dat in het oog springt is het minimum bij 740 nm. Dit is het gevolg van verschillende temperaturen tussen het zeewatermonster en het referentiemonster. In het gedeelte over Analyse van fotometergegevens hebben we ontdekt dat de eigenschappen van het oplosmiddel de metingen beïnvloeden. Water vertoont namelijk een temperatuurafhankelijke absorptie bij rode golflengten en nog meer in het infrarood. Dit effect kan ook leiden tot verkeerde interpretaties van absorptiespectra.
