海水中叶绿素含量对于水下光传播特性影响的探测方法与流程

本发明涉及光谱探测技术，特别涉及一种海水中叶绿素含量对于水下光传播特性影响的探测方法。

背景技术：

目前，海水污染问题比较严重，海洋污染造成的海水浑浊严重影响海洋植物(浮游植物和海藻)的光合作用，从而影响海域的生产力。由于海水中含有大量浮游植物，它们是光能利用的主要产物。其中含有的叶绿素能够将光能转化为生物能，这是影响海水中光的吸收特性的一个重要条件，所以，叶绿素的含量对水下光传播具有很大的影响。由于叶绿素能够影响光的散射，已有人用实验证明了所有影响浮游植物光合作用强度和叶绿素浓度的因子都会影响海洋初级生产力，所以，一种探究海水中叶绿素含量对于水下光传播特性影响的方法是很有研究价值。

目前，影响光在海水中传输的影响因素很多，海水温度、盐度、压强、湍流等，但是对于海水中浮游植物的含量对光传输的影响，特别是模拟海水中叶绿素的含量对于光传输的影响确鲜有研究。有效地模拟真实海水环境下叶绿素含量对200-1200nm范围光谱的吸收和散射状况，对海水中光传输，光通信有着深远意义的影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种探究海水中叶绿素含量对于水下光传播特性影响的方法，通过光谱探测方法，分析海水中不同深度叶绿素含量对光传播特性的影响。

本发明的目的采用以下技术方案来实现。海水中叶绿素含量对于水下光传播特性影响的探测方法，其步骤如下：

1)制备样品：取纯海水样品在比色皿中，按照海水深度分别配置不同浓度叶绿素的海水被测样品；

2)光谱检测：采用紫外可见近红外分光光度计对所述海水被测样品进行光谱检测；

3)光谱分析：分别对比所述纯海水样品与所述海水被测样品的标准吸收峰和透射峰的强度，如果相同，则海水中的叶绿素成分对水下光传播特性无影响；如果不同，则海水中的叶绿素成分对水下光传播特性有影响；

4)取步骤3)光谱分析的平均值，计算出叶绿素含量对光谱的吸收率和透射率。

进一步，所述纯海水样品的盐度为3～4％；

进一步，所述海水被测样品的叶绿素含量配置分别为：海水表面为3.7mg/m³；10米深海水为6.72mg/m³；15米深海水为5.5mg/m³；20米深海水为3mg/m³；

进一步，所述光谱探测的间隙为7～9nm；

进一步，所述光谱探测波长的范围为200nm-1400nm。

本发明采用了分光光度计的方法，配置待测无叶绿素的海水标准样品溶液和加入不同浓度叶绿素的海水样品标准溶液，分别测出样品的吸收谱和透射谱，分析无叶绿素海水样品溶液和加入叶绿素海水样品溶液的光谱特性，从而得出海水中叶绿素含量对于水下光传播特性的影响。在测试时需要重复多次以取平均值的方法减小误差，研究了叶绿素含量对200nm-1400nm光谱的光的散射与吸收，实验光谱范围广，准确度高，效果明显，能精确地计算出叶绿素含量对光谱的吸收率和透射率，可以探测海水中叶绿素含量对于水下光传播特性影响。

附图说明

图1是本发明的探测装置示意图；

图中：100-紫外可见近红外分光光度计，1-led光源，2-第一凸透镜，3-针孔滤波器，4-凹透镜，5-狭缝，6-第二凸透镜，7-比色皿；8-信号接收处理系统，9-电脑。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。参见图1，本发明海水中叶绿素含量对于水下光传播特性影响的探测方法中紫外可见近红外分光光度计100由led光源1发出光束经过由第一凸透镜2、针孔滤波器3和凹透镜4组成的准直滤波系统，变为平行光进入分光光栅狭缝5，再经过第二凸透镜6后分成不同波长的光束，进入到样品比色皿7中，而且比色皿7通过电脑9连接信号接收处理系统8。

其测试步骤如下：

①样品制备，首先用海盐配置3.5％盐度的海水标准溶液，然后配置和待测样品盐度相同但加了不同浓度叶绿素的海水样品，然后用紫外可见近红外分光光度计测出待测样品的吸收谱和透射谱，分析吸收光谱和投射光谱的吸收峰和透射峰以及强度变化情况。

②无叶绿素海水样品溶液盐度为3.5％，添加叶绿素的海水样品模拟东海西部沿岸地区真实水体的叶绿素深度浓度情况，分别配置在3.5％盐度海水标准溶液中加入叶绿素浓度为海水表面：3.7mg/m³；10米深海水：6.72mg/m³；15米深海水：5.5mg/m³；20米深海水：3mg/m³这四种浓度。

③采用了依次设置的led光源1、第一凸透镜2、针孔滤波器3、凹透镜4、狭缝5、第二凸透镜6和比色皿7构成的紫外可见近红外分光光度计100，其中比色皿7再通过电脑9与信号接收处理系统8连接，电脑9使用uvprobe2.33软件。

④首先，对比无叶绿素海水样品和含有叶绿素的海水样品溶液的吸收谱和透射谱，如果相同，再对比吸收谱和透射谱的标准吸收峰和透射峰以及峰的强度，如果相同，则海水中的叶绿素成分对水下光传播特性无影响。如果不同，则海水中的叶绿素成分对水下光传播特性有影响。

本发明的工作原理为：配置待测样品，开启电脑9和紫外可见近红外分光光度计100正常工作；配置无叶绿素海水样品和含有不同浓度叶绿素的海水样品；通过紫外可见近红外分光光度计100测出吸收谱和透射谱以及强度变化；分析吸收光谱和投射光谱的吸收峰和透射峰以及强度变化情况，得出样品检测的探测对比结果。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种海水中叶绿素含量对于水下光传播特性影响的探测方法，经制备样品、光谱检测、光谱分析，分别对比所述纯海水样品与所述海水被测样品的吸收谱及透射谱的标准吸收峰和透射峰的强度；取光谱分析的平均值，计算出叶绿素含量对光谱的吸收率和透射率。本发明采用了紫外可见近红外分光光度计的方法，分别测出样品的吸收谱和透射谱，分析无叶绿素海水样品溶液和加入叶绿素海水样品溶液的光谱特性，从而得出海水中叶绿素含量对于水下光传播特性的影响。准确度高，效果明显，能精确地计算出叶绿素含量对光谱的吸收率和透射率，可以探测海水中叶绿素含量对于水下光传播特性影响。

技术研发人员：章熙琴;袁瑾;李志农;袁大鹏
受保护的技术使用者：南昌航空大学
技术研发日：2018.11.28
技术公布日：2019.01.18