[發(fā)明專利]基于雙探測器的水體葉綠素濃度在線檢測方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210364088.6
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102928390A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李道亮;曾立華;位耀光;王聰;陳英義
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水體熒光色素濃度的在線檢測技術(shù)，特別涉及一種基于熒光檢測的葉綠素濃度監(jiān)測裝置和方法。

背景技術(shù)

目前，世界各地海洋、湖泊、河流、水庫等各個水域水質(zhì)污染日益嚴(yán)重，水質(zhì)監(jiān)測，特別是水質(zhì)的實時原位監(jiān)測越來越受到人們的重視。實時監(jiān)測可以掌握水質(zhì)變化動態(tài)，預(yù)測水質(zhì)變化，及時防范大范圍污染，特別是當(dāng)水體中某一種藻類大量繁殖時，將會發(fā)生水華、赤潮，因此對浮游植物的實時在線監(jiān)測可有針對性地預(yù)防、預(yù)警水華、赤潮等的大規(guī)模發(fā)生。

天然水體中不同藻類含有不同的特征色素，但幾乎所有藻類都含有葉綠素a，葉綠素a的濃度通常用來估計浮游植物的生產(chǎn)量和生產(chǎn)力。在激勵光的照射下，不同色素均能發(fā)射特有的熒光光譜，且熒光強(qiáng)度同色素濃度成一定的比例關(guān)系。因此，常用熒光法檢測色素濃度和對不同藻類進(jìn)行分類，并且，熒光法也可以實現(xiàn)在線監(jiān)測。

熒光法測量水體葉綠素濃度的基本原理是根據(jù)朗伯-比爾定律推導(dǎo)出的熒光強(qiáng)度與葉綠素濃度的關(guān)系。其表達(dá)式為

I_f＝φ_fI₀(1-10^-εcl)????????(1)

其中，I_f為熒光強(qiáng)度，φ_f為量子熒光效率，ε為熒光分子的摩爾吸收系數(shù)，c為溶液中熒光物質(zhì)的濃度，l為光程。展開公式(1)中指數(shù)項，

If=φfI0[2.3ϵcl-(2.3ϵcl)22!+(2.3ϵcl)33!-······]---(2)]]>

當(dāng)溶液很稀，被吸收的總激發(fā)光能不超過5％，即εcl≤0.05時，上式中括號內(nèi)第二項以后項可忽略，即I_f＝2.3φ_fI₀εcl????????(3)

即當(dāng)被測物質(zhì)、入射光強(qiáng)、光程確定后，熒光強(qiáng)度同溶液濃度成線性關(guān)系。

目前在線測量水體葉綠素濃度的專利和產(chǎn)品中，激發(fā)光源有單個或多個激光或超高亮二極管等，而熒光探測均采用一個探測器，利用探測器探測的熒光強(qiáng)度測定水體中葉綠素的含量。但是，單探測器監(jiān)測方法有其不足的地方，容易受以下幾方面因素影響：

(1)入射光強(qiáng)波動，朗伯-比爾定律的前提條件就是要求入射光是穩(wěn)定的單色平行光，若公式(2)中的I_O發(fā)生波動，必然引起I_f波動，導(dǎo)致濃度c波動。

(2)溫度，溫度變化不影響光子輻射過程，但分子的擴(kuò)散、活化、分子內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化將隨溫度的升高而增強(qiáng)，溫度升高，葉綠素的熒光量子效率φ_f和熒光強(qiáng)度減小，反之增大。

(3)溶劑，同一種熒光物質(zhì)在不同溶劑中的光譜位置和強(qiáng)度都會發(fā)生變化。

(4)散射光、探測窗口潔凈度等，水體和顆粒物對熒光的散射，以及探測窗口受渾濁水體的污染等，均會影響熒光強(qiáng)度的探測值大小。

發(fā)明內(nèi)容

(一)所解決的技術(shù)問題：