SU1755129A1

SU1755129A1 - Способ диагностики нефт ных загр знений на акватори х

Info

Publication number: SU1755129A1
Application number: SU904793992A
Authority: SU
Inventors: Сергей Михайлович Бабиченко; Лариса Вениаминовна Порывкина; Карл Юлиусович Саар
Original assignee: Специальное Конструкторское Бюро Ан Эстонии
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1992-08-15

Abstract

Изобретение относитс к диагностике нефт ных загр знений на акватори х. Сущность изобретени заключаетс в том, что измер ют двумерные эТалонные спектры флуоресценции веро тных нефт ных загр знителей в водных пробах, определ ют дл них направлени синхронного сканировани по оптимальным значени м спектральных сдвигов между длинами волн возбуждени и излучени , соответствующим максимальной интенсивности флуоресценции в двумерных эталонных спектрах. Измер ют двумерный среднестатический спектр флуоресценции органического вещества незагр зненной части акватории, определ ют дл него значени коэффициентов коррел ции с двумерными эталонными спектрами по направлени м спектров возбуждени , излучени и синхронного сканировани , с учетом которых определ ют коэффициенты коррел ции измеренного двумерного спектра флуоресценции объекта с двумерными эталонными спектрами флуоресценции нефтей и нефтепродуктов, затем определ ют тип нефт ного загр знени . СП а СП д ю ю

Description

Изобретение относитс к спектральному анализу и предназначено дл экспрессного (в т.ч. дистанционного) определени типа нефт ных загр знений в природных водах, преимущественно изобретение может быть использовано в меропри ти х по контролю и охране окружающей среды, а также в задачах идентификации компонентов в многокомпонентных смес х по их спектрам флуоресценции

Известен способ диагностики нефтей и нефтепродуктов с использованием временных характеристик - спектра затухани флуоресценции , основанный на изменении

величины времени затухани флуоресценции нефт ных загр знений.

Известен способ, включающий измерение спектра флуоресценции объекта, возбуждаемой в области оптического поглощени нефтей и нефтепродуктов, сравнение полученного спектра с эталонными спектрами нефтей и нефтепродуктов и определение типа нефт ного загр знени по максимальному значению коэффициента коррел ции спектра флуоресценции объекта и эталонных спектров флуоресценции нефтей и нефтепродуктов, наиболее близкий к изобретению по технической сущности .

Недостаток спосабз заключаетс в том. что идентификаци типа нефт ного загр знени возможна только при таких концент- раци х содержани нефти в воде, когда сигнал флуоресценции РОВ практически не про вл етс в спектре флуоресценции объекта . С уменьшением концентрации нефти до пор дка единиц мкл/л существенным становитс вклад свечени РОВ в суммарный спектр. Это привоДит к снижению точности коррел ционного анализа, поскольку сигнал флуоресценции РОВ в каждом измерении дает различный вклад в величину коэф- фициента коррел ции. При сравнимых значени х интенсивности флуоресценции РОВ и нефт ного загр знени способ не обеспечивает достоверность идентификации загр знени .

Цель изобретени - повышение достоверности определени типа нефт ного загр знени в природных водных средах в концентраци х, меньших чем в разливе.

Указанна цель достигаетс тем, что в известном способе диагностики нефт ных загр знений на акватори х регистрируют двумерные эталонные спектры флуоресценции нефтей и нефтепродуктов в водных пробах , определ ют дл них направлени синхронного сканировани по значени м спектральных сдвигов между длинами волн возбуждени и излучени , соответствующим максимальной интенсивности флуоресценции в двумерных эталонных спектрах, регист- рируют двумерный спектр флуоресценции растворенного органического вещества незагр зненной части акватории, определ ют дл него значени коэффициентов коррел ции с двумерными эталонными спектрами по направлени м спектров возбуждени , излучени и синхронного сканировани , регистрируют двумерный спектр флуоресценции объекта и определ ют коэффициенты коррел ции двумерного спектра объекта с двумер- ными эталонными спектрами с учетом коэффициента коррел ции спектра органического вещества с двумерными эталонными спектрами.

Изобретение осуществл етс следую- щим образом.

Дл получени двумерных эталонных спектров флуоресценции нефтей и нефтепродуктов регистрируют с помощью лабораторного спектрометра двумерные спектры р да нефтей и нефтепродуктов, провод т коррекцию спектров на спектральную характеристику возбуждающего излучени и спектральную чувствительность приемника оптического излучений , и скорректированные спектры нормируют на максимальное значение интенсивности в каждой серии измерений.

Определ ют координаты максимумов флуоресценции в двумерном эталонном спектре и через точку абсолютного максимума, провод т сечени двумерного спектра, соответствующие синхронному сканированию, спектрам возбуждени и излучени . Определ ют оптимальные значени спектральных сдвигов между длинами волн возбуждени и излучени и по ним определ ют направлени синхронного сканировани ,

Описанным выше способом с помощью лабораторного спектрометра либо лазерным спектрометром дистанционно регистрируют спектры флуоресценции морской воды чистых от загр знений участков акватории в различных ее точках и горизонтах. Затем вышеуказанным методом провод т нормировку на максимальную интенсивность и усреднение полученных спектров дл формировани двумерного (среднестатистического ) спектра РОВ, причем количество необходимых измерений определ етс условием, чтобы изменение среднего значени интенсивности и стандартного отклонени от него в усредненном спектре не превышало заданной величины при проведении дополнительного измерени . Дл двумерного среднестатистического спектра флуоресценции РОВ незагр зненной части акватории определ ют значение коэффициентов коррел ции со всеми двумерными эталонными спектрами нефтей и нефтепродуктов по направлени м синхронного сканировани с оптимальными спектральными сдвигами и спектров возбуждени и излучени .

Среднее значение интенсивности Upon и стандартное отклонение от него сгр0в в среднестатистическом двумерном спектре РОВ определ етс по формулам;

N

UDOB Ј„ ироВ(Лс)(1)

N Ј

к 1

И OJSos ( Upoe UpoB )2 ,(2)

где Оров - интенсивность спектра на длине волны в точке К;

N - число точек в спектре;

Д - длина волны в точке К,

Коэффициенты коррел ции среднестатистического двумерного спектра РОВ со всеми эталонными спектрами нефтей и нефтепродуктов §ов вдоль заданных направлений определ ют по известной формуле:

(UpoB-UpoB)(U3- U3)

Яров 03

(3)

i- 1 - направление синхронного сканировани ;

i 2 - направление спектра возбуждени ;

i 3 - направление спектра излучени .

Дл регистрации двумерного спектра флуоресценции загр зненного участка акватории измен ют длину волны возбуждающего излучени в полосе поглощени нефтей и нефтепродуктов путем сканирова- ни монохроматора или перестройки длины волны генерации лазера. Возбуждаемую флуоресценцию регистрируют в спектральном интервале излучени нефтей и нефтепродуктов . Дальнейша обработка сигнала производитс описанным выше способом.

Затем двумерный спектр флуоресценции загр зненного участка акватории нормируют па максимальное значение интенсивности флуоресценции и определ -

ют коэффициент коррел ции Ј§ с учетом полученных значений коэффициентов коррел ции среднестатистического двумерного спектра РОВ с эталонными двумерными спектрами веро тных загр знений пб фор- муле:

(j) -apoB PfO(4)

Оо I 7ров 2 ОЬ СГров

hf,,3,

где сг0 - стандартное отклонение интенсивности в двумерном спектре объекта, вычисл емое по формуле (2) дл объекта;

у§ - коэффициент коррел ции двумер- ного спектра объекта с двумерными эталон- ными спектрами нефтей и нефтепродуктов,

вычисл емый аналогично $ов по формуле

(3):

еров - стандартное отклонение интенсивности в двумерном спектре РОВ, вычис- л емое по формуле (2);

у8ов - коэффициент коррел ции двумерного спектра РОВ с двумерными эталонными спектрами нефтей и нефтепродуктов:

$ов- коэффициент коррел ции двумер- ного спектра объекта с двумерным спектром РОВ, вычисл емый аналогично у9ов по формуле (3),

По максимальному значению коэффициента коррел ции двумерного спектра флуоресценции объекта и двумерных эталонных спектров флуоресценции нефтей и нефтепродуктов определ ют тип нефт ного загр знени .

Claims

Формула изобретени Способ диагностики нефт ных загр знений на акватори х, включающий регистрацию спектра флуоресценции объекта, возбуждаемой в области оптического поглощени нефтей и нефтепродуктов, сравнение полученного спектра с эталонными спектрами флуоресценции нефтей и нефтепродуктов , расчет коэффициентов коррел ции спектра объекта и эталонных спектров, определение типа нефт ного загр знени по максимальному значению коэффициента коррел ции, отличающийс тем, что, с целью повышени достоверности определени типа нефт ного загр знени в природных водных средах в концентраци х, меньших чем в разливе, регистрируют двумерные эталонные спектры флуоресценции нефтей и нефтепродуктов в водных пробах, определ ют дл них направлени синхронного сканировани по значени м спектральных сдвигов между длинами волн возбуждени и излучени , соответствующим максимальной интенсивности флуоресценции в двумерных эталонных спектрах, регистрируют двумерный спектр флуоресценции растворенного органического вещества незагр зненной части акватории , определ ют дл него значени коэффициентов коррел ции с двумерными эталонными спектрами по направлени м спектров возбуждени , излучени и синхронного сканировани , регистрируют двумерный спектр флуоресценции объекта и определ ют коэффициенты коррел ции двумерного спектра объекта с двумерными эталонными спектрами с учетом коэффициента коррел ции спектра органического вещества с двумерными эталонными спектрами,