[发明专利]快速在线测量水体叶绿素浓度荧光仪

说明书

技术领域

本发明涉及水质分析领域，具体讲是涉及快速在线测量水体叶绿素浓度荧光仪。

背景技术

近年来，我国连年出现太湖、芜湖等水危机，由于蓝绿藻类在水体中持续爆发，使得水中浮游植物剧增，水中氧分耗尽，水体呈现大面积缺氧状态，水中生物因此大量死亡。由于水中藻类的快速生长，水面上绿藻堆积，造成水流困难，水体无法与外界进行空气交流，逐日变得恶臭，给人们的生产、生活和生命健康都带来了极大的危害。

目前国内各湖区水库的相关监测站和环境研究所大都对水体的富营养化程度进行了研究，包括化学需氧量、总氮、总磷、叶绿素a含量等单项指标和按一定模型计算的综合指数的富营养化评价。但其测定方法多为采样后带至实验室进行分析，或在人工设定培养条件下进行监测和研究。前者由于存在一定的滞后性以及实验过程中的误差，准确性较差；后者则因为是理想模型，与现实条件还存在一定差距，再现性难以保证。

水体的叶绿素a浓度一直以来都是评价湖泊富营养化程度的重要参数之一。目前国内大多数的此类监测数据都是由传统的实验室方法完成的。实验室方法的不足是非常明显的。它的整个过程包括将水样取至实验室，将叶绿素从浮游植物体内提取出来，最后用分光光度法进行监测，工作量很大。而且由于在整个过程中干扰因素很多，最后很可能得到错误的数据。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种水下荧光仪器，用于叶绿素a的现场快速测定，从而可以得到水体的实时数据。

本发明采用的技术方案是，快速在线测量水体叶绿素浓度荧光仪，包括：

用于产生激光的LED光源，LED光源经过转向镜进行输出；

用于通过聚光透镜组接收叶绿素受激光照射产生的荧光的后置光电二极管；

后置光电二极管通过信号传输电路输出到微控制器，微控制器通过RS-232串口输出到PC机或者数据采集系统；

信号传输电路包括依次相连的滤波器、放大器、自动增益调整电路和差分器；

所述信号传输电路、微控制器、RS-232串口设置在仪器内部电路板上，仪器内部电路板上还设置有用于驱动LED光源的光源驱动电路。

微控制器为单片机或分频器。

LED光源是波长为350nm紫外LED光源。

聚光透镜组包括一个用于接收荧光的波长620nm-715nm的光学滤镜。

LED光源、转向镜、聚光透镜组、后置光电二极管、仪器内部电路板置于不锈钢柱体内，不锈钢柱体直径22mm，长度120mm，转向镜、聚光透镜组和后置光电二极管设置在不锈钢柱体的同一端。

本发明可带来下列技术效果：

1)灵敏度高荧光分析法的最大特征是具有很高的绝对灵敏度。在一定的条件下是其它光谱法所不能达到的的。它的最低检出限在质量分数为10-6～10-9数量级之间，比紫外-可见分光光度法的灵敏度高2～4个数量级。由于叶绿素具体有特异性荧光，可以通过增大入射光强度和减小光谱带宽来提高分析灵敏度。2)选择性高荧光是由于物质分子吸收一定波长的辐射能后，从激发态向基态跃迁时发出的光。然而能够吸收光的物质并不一定都能产生荧光，而且在一定波长光的激发下，能产生荧光的物质所发射荧光的波长也不尽相同。根据叶绿素荧光的激发光谱和发射光谱分析，只有选择一定波长的激发光才能得到叶绿素的荧光，因此本方法得到的荧光信号能够准确地与叶绿素含量相关。3)方法简便快速、试样量少。因为荧光现象发生迅速，条件简单可控，所以测定迅速，便于实现现场测定。相比分光光度法测定叶绿素a，要从大量的水样中提取浓缩液，同时处理时间很长，需要大量的有机溶剂，本方法真正可实现现场快速检测。

附图说明

附图为本发明总体结构及工作原理示意图，图中：1是LED光源，2是转向镜，3是聚光透镜组，4是后置光电二极管，5是仪器内部电路板，6是输出电缆。

具体实施方式

大多数的浮游植物有大量的基本色素，来把吸收的能量传递给叶绿素a，虽然这些色素也能发出很强的荧光，但却没有一定规律的荧光特性。而主要的荧光光谱特征是由叶绿素a决定的。所以一旦我们将所要监测的荧光光谱设定为叶绿素a的特征时，就可以较准确地得到叶绿素a的含量。

叶绿素a的两个明显的吸收光谱带的峰值分别在420nm和665nm附近，且在420nm附近的吸收带较宽。这样浮游植物体内叶绿素的存在基本上决定了浮游植物的吸收光谱特性，浮游植物的二个强烈吸收光谱带的峰值波长基本上在440nm和670nm附近。而浮游植物体内叶绿素a的荧光峰值波长约在685nm附近。