[发明专利]一种硝酸盐浓度光学检测装置及检测方法

说明书

本发明公开了一种硝酸盐浓度光学检测装置及检测方法，包括光源、光纤、测量光路、参比光路和控制模块；所述光纤将光源发射的光线分成两路，分别传导至测量光路和参比光路，以获取光强数据I₂₂₀、I₂₇₅、I₀和I'₂₂₀、I'₂₇₅、I'₀，进而计算待测水体在220nm波段的吸光度和275nm波段的吸光度然后计算待测水体中的校正后硝酸根锂离子吸光度A＝A₂₂₀‑A₂₇₅；根据吸光度A，利用吸光度与浓度关系曲线获得待测水体中的硝酸盐浓度。本发明的光学检测装置和检测方法可以用于海水的原位检测，具有高效的硝酸盐检测效率，可有效消除水体浊度干扰和光源不稳定性干扰，实现了水体中硝酸盐含量的精确测量。

技术领域

本发明属于海水化学分析技术领域，具体地说，是涉及一种用于检测海水中的硝酸盐含量的装置及方法。

背景技术

硝酸盐广泛存在于海洋水体中，是导致水体富营养化的主要因素之一，其浓度过高容易导致赤潮、水华等灾害的发生，因此是海洋生态环境监测的重要指标之一。

传统的硝酸盐含量测定方法主要为分光光度法，即，利用Griess反应显色后进行定量测定，并且硝酸盐还需要还原成亚硝酸盐后才能进行测定。还原硝酸盐常用的方法是镉柱还原法，即在pH＝8的条件下，硝酸盐被镀铜镉粒还原成亚硝酸盐后再进行测定。该方法虽然还原效率较高，但随着使用次数的增加，会出现还原效率下降的问题，需要重新活化镉粒，重新填充装柱，操作比较耗时。

近年来，基于光学方法的硝酸盐传感器被开发并逐渐应用于海水硝酸盐含量的原位检测过程中。采用硝酸盐传感器对海水中的硝酸盐进行浓度检测时，由于无需进行水样预处理，可以根据水体光学特性直接测得硝酸盐浓度，因此能够实现实时、快速测量且无二次污染物的生成，在海水硝酸盐监测领域具有独特优势。但是，采用这类传感器进行硝酸盐浓度检测时，检测结果易受海水中有机物质的干扰影响，因此测量精度有限，且体积大、价格昂，制约着其在该领域的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硝酸盐浓度光学检测装置及检测方法，以提高检测结果的稳定性和准确度。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

在一个方面，本发明提出了一种硝酸盐浓度光学检测装置，包括光源、光纤、测量光路、参比光路和控制模块；其中，所述光源发射波长范围可覆盖200nm-300nm的光线；所述光纤与所述光源光耦合，并通过其两路分支将所述光源发射的光线分成两路分开传导；所述测量光路与所述光纤的第一路分支光耦合，利用第一路分支传导的光线分别照射纯净水和待测水体，并从透射出的吸收光中分别采集220nm波段的吸收光和275nm波段的吸收光，进而根据采集到的吸收光的强度生成相应的电信号；所述参比光路与所述光纤的第二路分支光耦合，根据第二路分支传导的光强度生成相应的电信号；所述控制模块接收所述测量光路和参比光路输出的电信号，根据所述电信号生成光强数据I₂₂₀、I₂₇₅、I₀和I'₂₂₀、I'₂₇₅、I'₀，并计算出待测水体在220nm波段的吸光度以及在275nm波段的吸光度进而利用275nm波段的吸光度校正220nm波段的吸光度，计算出待测水体中校正后的硝酸根离子的吸光度A＝A₂₂₀-A₂₇₅，然后根据吸光度A，利用吸光度与浓度关系曲线获得待测水体中的硝酸盐浓度；其中，I₂₂₀、I₂₇₅、I₀分别表示光线从纯净水透射后220nm波段吸收光的光强、275nm波段吸收光的光强以及在照射纯净水期间通过光纤的第二路分支传导的光强；I'₂₂₀、I'₂₇₅、I'₀分别表示光线从待测水体透射后220nm波段吸收光的光强、275nm波段吸收光的光强以及在照射待测水体期间通过光纤的第二路分支传导的光强。