CN208270429U - 沉积物-水界面溶解氧含量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沉积物‑水界面溶解氧含量测量装置，属于水体溶解氧测量装置。旨在提供一种无需移动探测点即可沿水体深度方向观测溶解氧情况、且检测效率高的水体溶解氧测量分析装置。它包括相机、荧光元件、容器；所述相机通过数据线与计算机（9）连接，相机的镜头（1）内有固定在透镜（8）前方的光源（2），所述容器为透明水箱（4），所述荧光元件为固定在该透明水箱内壁的荧光传感膜（6）。本实用新型本实用新型结构简单、操作简便，成本低。是一种可反应水体二维剖面溶解氧连续变化信息的测量装置。

Description

沉积物-水界面溶解氧含量测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量水中溶解氧含量的装置，尤其涉及一种测量沉积物-水界面溶解氧含量的装置；属于水体溶解氧测量装置。

背景技术

溶解氧（DO）是指溶解在水中的分子态氧，其与大气压力、空气中氧的分压、水温、含盐量和水质状况有密切关系，是评定水质优劣、水体被污染程度的一个重要指标；通常用每升水中氧的毫克数（mg/L）和饱和百分比率（%）表示。溶解氧浓度高，表明水体自净能力强；反之，表明水体可能遭受有机物污染。

在深水湖泊中，随着表层水体产生的藻类等有机质不断沉降至下层水体以及有机质降解，下层水体溶解氧含量逐步下降，从而导致深层水体处于缺氧状态。另外，由于温跃层对氧向下层水体传质过程的阻碍，下部静水层缺氧状况会进一步加剧。深水湖泊一旦形成严重缺氧环境，就会造成“下层水体缺氧→沉积物磷等内源污染物释放增强→湖泊初级生产力提高→下层水体缺氧加剧”的正反馈效应，导致湖泊水质明显恶化。沉积物-水界面处缺氧是导致水库沉积物内源磷释放的关键因素，因此准确测量沉积物-水界面溶解氧对研究建立水体富营养化以及内源污染治理具有重要科学价值和现实意义。

目前，溶解氧测量方法包括碘量法、氧电极法、分光光度法和荧光猝灭法等。碘量法即Winkier滴定法，测量准确度高，测定步骤繁杂，检测时间相对较长，不适合现场测定；氧电极法，测定步骤简单快捷，仪器价格相对较为低廉，但准确度低、稳定性差、易受干扰，维护比较困难，需定期更换电解液及半透膜；分光光度法虽然操作便捷，但直接测量的浓度比较小，适于测量溶解氧含量小的样品，且吸光度易受影响，因此不适于有色及高浊度的工业废水的测量；荧光猝灭法具有光纤传感器具有不耗氧，无须参比电极，抗电磁干扰、操作方便、使用寿命长等特点，克服了滴定分析法和Clark电化学探头法的不足，可用于各种复杂的环境，已成为在线监测水中溶解氧浓度分析仪器的研究与开发热点。然而上述方法都只能上下移动探头进行单点测试，获取批量数据或者剖面数据；因此耗时且操作繁琐。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型旨在提供一种无需移动探测点即可沿水体深度方向观测溶解氧情况、且检测效率高的沉积物-水界面溶解氧含量测量装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：它包括相机、荧光元件、容器；所述相机通过数据线与计算机连接，相机的镜头内有固定在透镜前方的光源，所述容器为透明水箱，所述荧光元件为固定在该透明水箱内壁的荧光传感膜。

光源为以镜头轴线为中心均匀分布的若干LED灯；在光源与透镜之间有固定在镜头内的滤光片。

在上述技术方案中，荧光传感膜由荧光染料和基体通过物理包埋或化学键合作用使二者均匀、牢固地结合，然后再均匀地涂覆于基材表面而制成。

与现有技术比较，本实用新型由于采用了上述技术方案，因此具有以下优点：

1、荧光具有多种光学特性参数（如量子产率、激发波长、释放波长、荧光寿命及荧光偏振等），可提供独特的多路复用功能，具有极佳的选择性。

2、由于荧光具有较短的响应时间（毫秒～秒级），通过相机对荧光传感膜进行拍照即可获得沉积物-水界面二维剖面溶解氧连续变化信息。

3、由于荧光染料与待测物质的反应是非消耗的，即荧光染料不会因为反应而减少，故可重复利用、使用时间长。

4、具有较宽的动态线性范围、高分辨率、以及良好的均匀性和很好的可重现性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图中：镜头1、光源2、水样3、透明水箱4、沉积物5、荧光传感膜6、滤光片7、透镜8、计算机9。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示：相机通过数据线与计算机9连接，所述相机的镜头1内有固定在透镜8前方的光源2；荧光传感膜6粘贴在透明水箱4的内壁。

为了保证光线照射均匀，光源2为以镜头1轴线为中心均匀分布；由于安装空间狭小，光源2采用LED灯。

为了获得纯净的光源、同时也为了消除由荧光传感膜6反射回来的其它干扰光纤，在光源2与透镜8之间有固定在镜头1内的滤光片7。

使用时，向装有沉积物5的透明水箱4中加入水样3，保证沉积物-水界面距离荧光传感膜6下缘1～2cm；然后在黑暗条件下开启光源2对荧光传感膜6进行拍照；然后通过数据线将该照片传送至计算机9，将经软件（VisiSens ScientifiCal）处理过的照片与溶解氧标准曲线进行比对即可获得沉积物-水界面附近的溶解氧含量二维高分辨图片。

所述溶解氧标准曲线绘制方法：向水体中通入N₂和空气，控制水体中溶解氧含量达0%、50%和100%（标准曲线至少要包含该三个点）以及之间的数值，然后根据各溶解氧含量对应的荧光比率绘制出荧光比率与溶解氧含量的关系曲线。

Claims (3)

1.一种沉积物-水界面溶解氧含量测量装置，包括相机、荧光元件、容器；其特征在于：所述相机通过数据线与计算机（9）电连接，相机的镜头（1）内有固定在透镜（8）前方的光源（2），所述容器为透明水箱（4），所述荧光元件为固定在该透明水箱内壁的荧光传感膜（6）。

2.根据权利要求1所述的沉积物-水界面溶解氧含量测量装置，其特征在于：光源（2）为以镜头（1）轴线为中心均匀分布的若干LED灯。

3.根据权利要求2所述的沉积物-水界面溶解氧含量测量装置，其特征在于：在光源（2）与透镜（8）之间有固定在镜头（1）内的滤光片（7）。