[發明專利]一種硝酸鹽濃度光學檢測裝置及檢測方法

在審

• 申請號: 202110213543.1
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN112986168A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 馬海寬;張述偉;張穎穎;曹煊;吳寧;曹璐;王昭玉;馬然;袁達;史倩;張云燕;王茜
• 申請（專利權）人: 山東省科學院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 邵新華

本發明公開了一種硝酸鹽濃度光學檢測裝置及檢測方法，包括光源、光纖、測量光路、參比光路和控制模塊；所述光纖將光源發射的光線分成兩路，分別傳導至測量光路和參比光路，以獲取光強數據I₂₂₀、I₂₇₅、I₀和I'₂₂₀、I'₂₇₅、I'₀，進而計算待測水體在220nm波段的吸光度和275nm波段的吸光度然后計算待測水體中的校正后硝酸根鋰離子吸光度A＝A₂₂₀?A₂₇₅；根據吸光度A，利用吸光度與濃度關系曲線獲得待測水體中的硝酸鹽濃度。本發明的光學檢測裝置和檢測方法可以用于海水的原位檢測，具有高效的硝酸鹽檢測效率，可有效消除水體濁度干擾和光源不穩定性干擾，實現了水體中硝酸鹽含量的精確測量。

技術領域

本發明屬于海水化學分析技術領域，具體地說，是涉及一種用于檢測海水中的硝酸鹽含量的裝置及方法。

背景技術

硝酸鹽廣泛存在于海洋水體中，是導致水體富營養化的主要因素之一，其濃度過高容易導致赤潮、水華等災害的發生，因此是海洋生態環境監測的重要指標之一。

傳統的硝酸鹽含量測定方法主要為分光光度法，即，利用Griess反應顯色后進行定量測定，并且硝酸鹽還需要還原成亞硝酸鹽后才能進行測定。還原硝酸鹽常用的方法是鎘柱還原法，即在pH＝8的條件下，硝酸鹽被鍍銅鎘粒還原成亞硝酸鹽后再進行測定。該方法雖然還原效率較高，但隨著使用次數的增加，會出現還原效率下降的問題，需要重新活化鎘粒，重新填充裝柱，操作比較耗時。

近年來，基于光學方法的硝酸鹽傳感器被開發并逐漸應用于海水硝酸鹽含量的原位檢測過程中。采用硝酸鹽傳感器對海水中的硝酸鹽進行濃度檢測時，由于無需進行水樣預處理，可以根據水體光學特性直接測得硝酸鹽濃度，因此能夠實現實時、快速測量且無二次污染物的生成，在海水硝酸鹽監測領域具有獨特優勢。但是，采用這類傳感器進行硝酸鹽濃度檢測時，檢測結果易受海水中有機物質的干擾影響，因此測量精度有限，且體積大、價格昂，制約著其在該領域的發展。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硝酸鹽濃度光學檢測裝置及檢測方法，以提高檢測結果的穩定性和準確度。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現：

在一個方面，本發明提出了一種硝酸鹽濃度光學檢測裝置，包括光源、光纖、測量光路、參比光路和控制模塊；其中，所述光源發射波長范圍可覆蓋200nm-300nm的光線；所述光纖與所述光源光耦合，并通過其兩路分支將所述光源發射的光線分成兩路分開傳導；所述測量光路與所述光纖的第一路分支光耦合，利用第一路分支傳導的光線分別照射純凈水和待測水體，并從透射出的吸收光中分別采集220nm波段的吸收光和275nm波段的吸收光，進而根據采集到的吸收光的強度生成相應的電信號；所述參比光路與所述光纖的第二路分支光耦合，根據第二路分支傳導的光強度生成相應的電信號；所述控制模塊接收所述測量光路和參比光路輸出的電信號，根據所述電信號生成光強數據I₂₂₀、I₂₇₅、I₀和I'₂₂₀、I'₂₇₅、I'₀，并計算出待測水體在220nm波段的吸光度以及在275nm波段的吸光度進而利用275nm波段的吸光度校正220nm波段的吸光度，計算出待測水體中校正后的硝酸根離子的吸光度A＝A₂₂₀-A₂₇₅，然后根據吸光度A，利用吸光度與濃度關系曲線獲得待測水體中的硝酸鹽濃度；其中，I₂₂₀、I₂₇₅、I₀分別表示光線從純凈水透射后220nm波段吸收光的光強、275nm波段吸收光的光強以及在照射純凈水期間通過光纖的第二路分支傳導的光強；I'₂₂₀、I'₂₇₅、I'₀分別表示光線從待測水體透射后220nm波段吸收光的光強、275nm波段吸收光的光強以及在照射待測水體期間通過光纖的第二路分支傳導的光強。