SU1539614A1

SU1539614A1 - Способ неконтактного определени органических веществ в природных водах

Info

Publication number: SU1539614A1
Application number: SU884417374A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Абрамович Гительсон; Геннадий Анатольевич Дубовицкий
Original assignee: Гидрохимический институт
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1990-01-30

Abstract

Изобретение относитс к способам контрол качества природных вод. Цель - повышение селективности. Способ позвол ет определ ть и идентифицировать гуминовые и фульвокислоты в природных водах посредством их зондировани световыми импульсами различной длительности и измерени ркости излучений, индуцированных в воде этими импульсами.

Description

Изобретение относитс к дистанционным методам зондировани Земли и может быть использовано при оперативном мониторинге природных вод.

Целью изобретени вл етс повышение селективности способа при раздельном определении концентраций гу- миновых и фульвокислот в природных водах.

Органические вещества, растворенные в природных водах, представл ют собой совокупность сложных высокомолекул рных соединений, имеющих близкие или совпадающие спектры возбуждени и флуоресценции. Это существенно ограничивает возможности традиционных флуоресцентных методов, основанных на измерении интенсивности флуоресценции в определенном диапазоне волн.

Экспериментально установлено, что при возбуждении флуоресценции растворенных в воде органических веществ световыми лазерными импульсами,плотность излучени FD в которых превышает некоторое пороговое значение,

соотношение между количеством фотонов зондирующего излучени и количеством индуцированных фотонов флуоресценции в значительной мере зависит от длительности зондирующего импульса, т.е. как будто при вариации длительности зондирующих импульсов измен етс квантовый выход. Это обусловлено тем, что при плотности падающего светового излучени 1

F

п ь

(гДе 6 п эффективное сечение поглощение молекулы, м2 , Ј - врем жизни молекулы в возбужденном состо нии, с) и длительности зондирующего импульса п сравнимой с С количество фотонов индуцированного излучени , зарегистрированного приемником , пропорционально .

с Ф

сд

со о

р

4Ь

т.е. количеству актов переизлучени , происшедших за врем OnФормула , позвол юща рассчитать количество регистрируемых фотонов ,rt, имеет вид:

N

рл

3

KtfS (1 + -) n, ь

1Ь39614

где К - коэффициент, учитывающий параметры установки и услови измерени (дистанци , усиление приемника и т.д.); п - концентраци молекул, , S - сечение лазерного излучени ,

м2; if - квантовый выход флуоресцен-ции . Вид уравнени (1) можно упростить:

N

f Vu)

где f (ft.) функци , завис ща от

длительности зондирующего импульса. Дл двухкомпонентного раствора с

концентраци ми молекул компонентов

п, и п«

Л

fnU,) n1 + f2(M) пг.

Очевидно, что при разных Јw функции f.,(DM) и ) 6УДУТ принимать различные значени . Это означает, что при вариации С и величина вклада каждого из веществ в общую интенсивность эхо-сигнала будет измен тьс .

Экспериментально установлено, что оптимальными при определении гумино- вых и фульвокислот (ГК и ФК) вл ютс длительности зондирующих импуль (1) концентраций. Дл гуминовых кислот

0,1 мг.л-1, дл фульвокислот с/1 0,05 мг-л -1.

Врем , затрачиваемое на проведение одного измерени (при машинной обработке информации, составл ет не более одной минуты.

Пример. Зондируют тестовый 10 ,раствор с концентрацией фульвокислот С,рК 1,2 мг.л-1. При Јн 1 не регистрируют N, 1,3 -103 фотонов флуоресценции. При 1 25 не регистрируют N4 2,6 -103 фотонов флуо- 15 ресценции.

По этим данным наход т:

f .,«$,) 1,3 -103/1,2 мг-л-

1,08 -103 фот,мг 7- л,- Ј,(У 2,17-103 фот-мг-1- л.

Зондируют тестовый раствор с концентрацией гуминовых кислот С гк 0,9 . При Ји 1 не регистрируют N , 2,8 -103 фотонов флуоресценции . При Ји 25 не регистрируют N Ј 3,6-104 фотонов флуоресценции. По этим данным наход т:

20

25

30

f4( С,) 3,1 -103 фот-мг-1. f г( С4) 4 -1 04 фот мг- -л.

Л;

35

Зондируют раствор с неизвестными концентраци ми С и С гк. При Ои 1 не регистрируют N 1 9,8 «103 фотонов флуоресценции. При Сн 25 не регистрируют 5,810 фотонов флуоресценции (Нг) .

СОВ

С, 1 НС И

2Ь не. Длина

35

волны возбуждени - 347 нм (втора гармоника рубинового лазера). Длительность возбуждающего импульса устанавливают с помощью лазерного затвора типа МЗ-205-2 ( чейка Поккель- са.) . Количеств о фотонов флуоресценции N1 при С, и N 2 при 0г измер ют в диапазоне волн 450-550 нм. На тестовых однокомпонентных раётворах с известными концентраци ми ФК и ГК провод т измерени N и N2 и определ ют значени Ј.,(1.,); ) ,) и f г( Сг) .

Концентрации С фк и С Г( в двух- компонентных растворах наход т из системы уравнений:

По этим данным наход т:

40

NgMg,) - iM,)

гк

45

fa() f, (V -МС1 fi «

1,13 мг-л

(к

50

N1 - fa(Cr). Сгк f,(V

5,8J мг-л-1

N1 f,(1,) СФК + f4(«,) Сгк

Таким образом, использование данного способа обеспечивает по сравнению с прототипом раздельное определение концентраций гуминовых и фульвокислот. Это, в свою очередь, Методом введено - найдено проана- дает возможность судить не только

N0 f,U) С

Ф к

+ f4U7)

Т|ч

55

лизировано свьппе 50 проб и рассчитана стандартна ошибка f определени

о количестве растворенного органического вещества, но и о его составе.

30

f4( С,) 3,1 -103 фот-мг-1. f г( С4) 4 -1 04 фот мг- -л.

Л;

По этим данным наход т:

NgMg,) - iM,)

гк

fa() f, (V -МС1 fi «

45

1,13 мг-л

(к

N1 - fa(Cr). Сгк f,(V

5,8J мг-л-1

515396

Оперативный дистанционный мониторинг качества водных экосистем, проводимый с использованием указанного способа измерений, позвол ет в реальном масштабе времени проводить картографирование водных объектов по концентраци м растворенных органических веществ.

Claims

Формула изобретени

Способ неконтактного определени органических веществ в природных водах, включающий дистанционное зондирование природных вод импульсами лазерного излучени , измерение характеристики излучени природных

5

146

вод в области спектра свечени органических веществ, отличающийс тем, что, с целью повышени селективности при раздельном определении концентраций гуминовых и фульвокислот, зондирование провод т излучением на длине волны ЗЪ(Н5 нм с плотностью Ю га фотонов/(м2- с) , . при этом длительности зондирующих импульсов устанавливают равными временам жизни анализируемых компонентов Ј и 2, и по количеству индуцированных в диапазоне длин волн 45U- 550 нм фотонов N, (при Т, ) и N (при С) определ ют концентрацию гуминовых и концентрацию фульвокислот,

Редактор А. Маковска

Составитель О. Бадтиева

Техред М.Ходанич Корректор Л. Патай

Заказ 212

Тираж 502

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Подписное