[实用新型]海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器

说明书

本实用新型公开了一种海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器，包括：光源模块、参考光检测模块、样品池及散射光检测模块、反射荧光检测模块和信号驱动与处理模块；信号驱动与处理模块驱动光源模块为藻类赤潮及毒性检测提供单色紫外光，参考光检测模块将单色紫外光分为参考光和探测光，并对参考光进行探测，探测信号用于背景参考光补偿；探测光进入样品池及散射光检测模块，照射待检测海水，反射回的荧光经由反射荧光检测模块检测；检测信号和探测信号均发送至信号驱动与处理模块，实现藻类赤潮及毒性检测传感器的内部自补偿，完成海水藻类赤潮及毒性的测量。本实用新型设备小巧、集成度高，可实现原位在线测量，检测精度高。

技术领域

本实用新型属于藻类赤潮及毒性检测技术领域，涉及一种基于三维荧光光谱的海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器。

背景技术

赤潮(harmful algal bloom,HAB)，又称红潮，是在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮有时可使鱼类等水生动物遭受很大危害，这是由于赤潮浮游生物堵塞鱼鳃，引起机械障碍，它们死后分解，迅速消耗氧气，水中氧气不足，以及分泌有害物质等造成的。鱼毒性(Ichthyotoxic)赤潮可产生多种有毒物质，在短时间内致使鱼类和贝类大量死亡。鱼毒性赤潮藻类已经广泛分布于我国沿海，严重污染了我国海产养殖环境，制约我国沿海海水养殖业的可持续健康发展。

目前海水藻类赤潮及毒性的检测方法主要包括以下三类：一是基于色素光谱法，二是基于荧光光谱法，三是采用在线可视化单细胞拍摄技术。由于浮游植物的吸收光谱易受黄色物质及光保护色素的影响，从而限制了色素光谱法的进一步发展。随着近年来荧光检测技术和图像分析处理技术的进步，三维荧光光谱技术和可视化单细胞拍摄技术在藻类识别方面得到快速发展，且三维荧光光谱技术日益成熟，目前已开发出多种应用于石油、多氯联苯、生物激素和微藻识别等方面的专业设备。中国专利(专利号CN201410648240.2)公开了一种用于识别鱼毒性藻类的三维荧光标准光谱库的构建方法，该方法通过鱼毒性藻类在不同生长时期和环境因子调控下的溶血毒素和叶绿素三维荧光光谱的研究，通过聚类方法，建立三维荧光标准光谱库，用来识别鱼毒性藻类及其毒性大小。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器，得到藻类叶绿素浓度和溶血毒素三维荧光光谱，实现自动测定和数据处理，实现海水藻类赤潮及毒性的自动在线原位检测，达到反应快速、免维护、自主运行的效果。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种海水藻类赤潮及其毒性检测光学原位传感器，其包括：光源模块、参考光检测模块、样品池及散射光检测模块、反射荧光检测模块和信号驱动与处理模块；信号驱动与处理模块驱动光源模块为藻类赤潮及毒性检测提供单色紫外光，参考光检测模块将单色紫外光分为参考光和探测光，并对参考光进行探测，探测信号用于背景参考光补偿；探测光进入样品池及散射光检测模块，照射待检测海水，反射回的荧光经由反射荧光检测模块检测；检测信号和探测信号均发送至信号驱动与处理模块，实现藻类赤潮及毒性检测传感器的内部自补偿，完成海水藻类赤潮及毒性的测量。

其中，所述光源模块包括LED阵列2和可调滤光阵列3，LED阵列2输出端连接线性可调滤光阵列3，将输出紫外光滤为单色紫外光。

其中，所述参考光检测模块包括分光镜4和光探测器11，分光镜4位于单色紫外光出射光路上，镜面与单色紫外光出射方向呈45°角，单色紫外光经分光镜4后，透过的光束作为探测光，反射的光束作为参考光，光探测器11位于参考光光路上，探测信号用于背景参考光补偿。

其中，所述分光镜4对单色紫外光的反射率为10～30％。