[發(fā)明專利]一種湖泊藻類色素濃度快速監(jiān)測裝置

在審

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• 申請日: 2018-02-26
• 公開（公告）號: CN108152234A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬榮華;薛坤;倪軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G05B19/042
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

本發(fā)明公開了一種湖泊藻類色素濃度快速監(jiān)測裝置，包括支撐桿，所述支撐桿上設(shè)有藻類色素濃度傳感器，所述藻類色素濃度傳感器包括下行輻照度傳感器，水面輻亮度傳感器和天空輻亮度傳感器；所述傳感器結(jié)構(gòu)包括光管和依次間隔排列于光管中的光電探測器陣列、濾光片、清潔玻璃，所述光管靠近光電探測器陣列的一端管口固定有濾波圈；所述下行輻照度傳感器中的濾波圈表面貼有均光板。本發(fā)明的裝置為手持式裝置，體積小，采用非接觸式測量，可以在不破壞水面漂浮的藻華分布的情況下，快速獲取藻類色素濃度。并且針對高渾濁水體，選取敏感波段更好的提取色素信息，避免數(shù)值飽和，可更準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)富營養(yǎng)化湖泊的色素濃度監(jiān)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一種湖泊藻類色素濃度快速監(jiān)測裝置，涉及湖泊中的藻類色素濃度監(jiān)測，針對富營養(yǎng)化湖泊藻華時常暴發(fā)的問題，提供一種快速獲取色素濃度的裝置，可應(yīng)用于富營養(yǎng)化湖泊藻華暴發(fā)的預(yù)測、預(yù)警及湖泊富營養(yǎng)化的監(jiān)管領(lǐng)域。

背景技術(shù)

湖泊藻類色素濃度是湖泊富營養(yǎng)化狀況及預(yù)測預(yù)警的重要指示因素，對作物的生長發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)起著決定性的作用。目前測量藻類色素濃度的方法有：計數(shù)法、黑白瓶法、14C法、分光光度法、實(shí)驗(yàn)室熒光測量法等。分光光度法大多采用Lorenzen(1966)提出的單色分光光度。分光光度法測量需要進(jìn)行葉綠素、藻藍(lán)素的取樣、萃取和離心等工序，在操作上較為繁瑣。使用該方法時，采集的樣品必須經(jīng)過預(yù)處理，檢測極限為1μg/L。熒光光度法測定水體中藻類色素的原理是：用430nm波長的光照射水中浮游植物，浮游植物中的葉綠素或藻藍(lán)素將產(chǎn)生波長約為677nm或620nm的熒光，測定這種熒光的強(qiáng)度，通過其與葉綠素濃度、藻藍(lán)素濃度的對應(yīng)關(guān)系得出水中藻類色素的含量。激發(fā)光源和發(fā)射光會受到水體中懸浮微粒的散射作用影響而減小光強(qiáng)，并且水體受到光照時，除了熒光物質(zhì)發(fā)光外，還存在入射光相同的液體分子散射，無機(jī)懸浮物的粒子散射等。上述兩種方法的缺陷是：藻類色素的光譜或者熒光特征在萃取的過程中受光照、溫度等影響，存在萃取不完全或者色素變質(zhì)的情況，此時測定的色素濃度誤差較大；將水樣采集到室內(nèi)進(jìn)行分析，取樣過程的隨機(jī)性和不均勻也影響了色素濃度的分布；在實(shí)驗(yàn)室測定過程中，也耗費(fèi)較大的人力、物力，不能快速測定得到色素濃度。

現(xiàn)有的葉綠素測量儀器產(chǎn)品(YSI、水質(zhì)儀等)在渾濁、富營養(yǎng)化的湖泊水體使用時，均會數(shù)值飽和的情況，主要原因是在渾濁水體無機(jī)懸浮物含量太高、影響了葉綠素的熒光信號。因此需要研制一種可在渾濁、富營養(yǎng)化湖泊中快速準(zhǔn)確監(jiān)測藻類色素濃度的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有湖泊藻類色素濃度監(jiān)測不能滿足日常監(jiān)測需求的問題，提供一種實(shí)時的湖泊藻類色素濃度監(jiān)測儀器，以實(shí)現(xiàn)便攜、低成本、低功耗的測量湖泊水體的光合有效輻射、反射光譜、藻類的葉綠素a濃度、藻藍(lán)素濃度等光學(xué)和水質(zhì)參數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，

一種湖泊藻類色素濃度快速監(jiān)測裝置，其特征在于，包括支撐桿，所述支撐桿上設(shè)有藻類色素濃度傳感器，所述藻類色素濃度傳感器包括下行輻照度傳感器，水面輻亮度傳感器和天空輻亮度傳感器；所述傳感器結(jié)構(gòu)包括光管和依次間隔排列于光管中的光電探測器陣列、濾光片、清潔玻璃，所述光管靠近光電探測器陣列的一端管口固定有濾波圈；所述下行輻照度傳感器中的濾波圈表面貼有均光板。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光管視場角為25°，孔深36mm，孔徑24mm。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光電探測器陣列由四個光電二極管間隔排列而成；濾光片選用中心波段為665nm，681nm，709nm，753nm，帶寬9nm-10nm。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述水面輻亮度傳感器、天空輻亮度傳感器中的濾波圈表面設(shè)有保護(hù)玻璃。