[发明专利]一种水质成分吸收系数和散射系数的测量方法

说明书

本发明涉及水质成分吸收系数和散射系数的测量方法，本发明用光谱仪检测不同水深时穿透玻璃缸体的平行光且由标准板反射的透射光的辐照度，得到杂质消光系数，再结合待测水体的出水反射率、杂质质量‑体积浓度等参数通过辐射传输方程及杂质消光系数方程计算出水质成分吸收系数及散射系数。采用本发明得到的测量结果与自然水体中杂质的实际情况重合度相符，用于水质定量遥感及水质光学方法分析时精度较高；同时，本发明的方法适用于对包括极细粒成分和分子态的杂质在内的所有光活性杂质成分的水体，为解决现有技术检测水体范围较窄的问题提供了新的思路。

技术领域

本发明涉及水体指标测定领域，更具体地，涉及一种水质成分吸收系数和散射系数的测量方法。

背景技术

水质成分的吸收系数和后向散射系数是采用光学方法进行水质分析的基础，也是水质定量遥感的关建基础数据。对于水质成分吸收系数的测量，目前普遍采用的方法是通过过滤的方法，用滤纸将悬沙、藻类等悬浮质从水中滤出，然后烘干，有的还要脱色，然后用光谱仪测量其吸收系数。对于水中杂质成分后向散射系数的测量主要有两类方法，一种是在实验室内，对置于一定光照条件下容器内的水中杂质进行散射系数测量；第二种方法是采用数米见方的大水池，人工配制一定浓度的杂质后从水面和水下对杂质的散射系数进行测量。

对于水质成分吸收系数的测量，采用将杂质滤出烘干的测量方法虽然方便对滤出的样品进行准确测量，但经滤出、烘干后的样品其颜色已发生改变，测得的吸收系数与自然状态水体中杂质相差甚大，用于水质遥感或水体成分析将会产生显著的误差；将样品脱色后再测该问题就更严重。此外，这种方法对粒度极小及分子态的杂质完全无效。

对于后向散射系数的实验室测量，由于对大多数水质成分，其散射系数远小于吸收系数，除悬沙等散射较强的杂质外，多数水质成分的后向散射系数测量精度不高。而采用大水池的测量方法由于人工配制需要浓度的含杂质水体在人力、经费和时间上均开销很大，目前只适用于悬沙和藻类散射系数的测量。

发明内容

本发明的目的，是提供一种水质成分吸收系数和散射系数的测量方法，采用该测量装置，可以适应对不同波段光波的测量，相对现有技术扩展了可测量的波段范围，为了实现以上目的，采用如下技术方案：

一种水质成分吸收系数和散射系数的测量方法，包括以下步骤完成：

S1通过光谱仪实地测量待测水体的辐亮度L(θ)及水平放置的标准板的辐亮度L₀，并计算待测水体水面在散射角θ时的出水反射率R_w(θ)；

其中：

L(θ)为光谱仪探头轴线在与太阳光线夹角为θ的方向测量得到的水体辐亮度；

L₀为标准板辐亮度；

R₀为标准板反射率；

S2在待测水体所在地采集水样，通过水体消光系数测量装置测量待测水体消光系数k，以及杂质消光系数k_s，并分析得到水样的杂质质量-体积浓度D；

所述水体消光系数测量装置，包括：

玻璃缸，用于盛装待测水体，所述玻璃缸包括高透玻璃制成的平面底壁；

水深探测单元，用于监测玻璃缸内的待测水体深度；

水深调节单元，用于向玻璃缸内注入或抽走待测水体；

光源，设置于玻璃缸上方，用于沿竖直方向向玻璃缸内投射平行光；

标准板，设置于玻璃缸下方，用于反射平行光穿透玻璃缸后的透射光；