[发明专利]水体叶绿素和浊度原位测定方法及测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及水体的水质检测技术领域，具体涉及一种水体叶绿素和浊度原位测定方法及测定装置。

背景技术

水质检测是对水资源的质量状况和变化规律进行实时监视测量与分析评价，是掌握自然水环境和水生生物生态系统变化动态的重要手段。水质指标根据检测物质的性质可分为物理、化学和生物三大类。其中叶绿素和浊度分别属于水质参数中的生物指标和物理指标，能够反映水体中光合作用生物量、生产力、富营养化以及污染程度。因此，快速便捷地测定水体叶绿素含量以及浊度等综合信息可以客观地评价水质状况，为水资源的开发与利用、管理与保护，尤其是对水产养殖的生产管理提供了科学依据和技术支持。

目前已有的水质检测仪多为离体采样测量，由于采样面积、数量有限，样本不易保存等缺陷，无法实时、大面积地获取反映水体状况的参数。对于水体叶绿素含量的检测，国内外的相关研究大部分停留在基于荧光原理的检测模式，便携式仪器中多采用LED作主动光源，然而LED光强相比激光器、汞灯、氙灯等高功率光源光强微弱很多，导致激发后的荧光信号相当微弱，难以进行后期的处理。水体浊度的检测主要采用90度散射原理，有的仪器同时还使用透射比进行校正。这种原理测量浊度时存在两个问题：一是在低浓度的情况下，由于光程距离小以及较少的散射颗粒，导致测量精度下降；二是自然水域（尤其是养殖用水域）中往往含有水藻等有色物质，目前商业化浊度仪尚不能有效检测该类有色物质水体。这些问题导致了目前商业化的浊度仪在水产养殖水域使用的局限性。

法国BIOMERIEUX公司生产的DENSICHECK比浊仪，其是使用590nm的发光二极管作为光源，通过测量入射光和反射光的比值的对数值来表征被测标本的吸收量，主要用于测量菌悬液浊度。仪器测量单位是麦氏单位（McF），测量范围是0McF～4.50McF，读数精度为±0.1。DESICHECK通过两种测量来给出准确的光密度值：在每次测量之前先测量空气的光密度值，作为校正值；在样本测量时测量试管中菌液的光密度值。

至今为止，尚无可同时测量水体叶绿素和浊度两种水质信息的测量方法及测量装置。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种水体叶绿素和浊度原位测定方法，其以实时、便捷、多参数测量为目标，基于光谱反射原理实现对水体叶绿素和浊度双参数的同时测量；此外，本发明还提供了一种水体叶绿素和浊度原位测定装置，其可在诸如水产养殖湖水现场等场所同时测量水体叶绿素和浊度两个参量的水质信息，并可同时通过无线模块将测量值实时上传并对数据进行计算处理。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明水体叶绿素和浊度原位测定方法主要包括如下步骤：S1：选取目标水体，通过相关分析确定水体叶绿素和浊度的敏感波长，根据基于光谱反射原理测定的反射率分别建立水体叶绿素测定模型和水体浊度测定模型，并将经检验满足实用精度的水体叶绿素测定模型和水体浊度测定模型嵌入信息测量装置，实现同时原位测量水体叶绿素和浊度两种水质参数含量；S2：开启数据采集器，同时将信息测量装置放入待检测的水域中并开启开关，通过无线通讯模块，组建数据采集器与信息测量装置之间实时、多点的节点链接网络；S3：启动信息测量装置，采集水体叶绿素和浊度光信号，并将采集的光信号转换成电信号后发送至数据采集器；S4：数据采集器依据建立好的水体叶绿素测定模型和水体浊度测定模型，计算得出被测水体的叶绿素含量和浊度值，并对所得数据进行处理。

其中，步骤1）中所述水体叶绿素测定模型为：

y₁＝38.0058-0.0072x_n1-0.3783x_n2

式中，y₁为水体样本中的叶绿素含量，x_n1、x_n2分别为水体样本在波长n1nm和n2nm处的原始光谱反射率；

所述水体浊度测定模型为：

y₂＝233.805+0.1905x_n1-2.2334x_n2

式中，y₂为水体样本中的浊度值，x_n1、x_n2分别为水体样本在波长n1nm和n2nm处的原始光谱反射率。

优选地，所述n1为410nm，所述n2为676nm。