一种提高水体悬浮颗粒物吸收测定精度的方法技术

本发明专利技术一种提高水体悬浮颗粒物吸收测定精度的方法，具体为：获取水环境样品的现场透明度或特定波长处的吸收系数，依据所用滤膜的有效直径(有效过滤面积对应的直径)计算出最佳光学厚度范围对应的过滤体积；依据计算得到的过滤体积过滤水环境样品，进行颗粒物吸收系数的测定。与现有的方法相比，该方法能够很好地避免由于滤膜上颗粒物光学厚度过薄或过厚造成的光程放大因子的变化，提高数据的可比性，具有操作简便，精度高的优势。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术，具体为：获取水环境样品的现场透明度或特定波长处的吸收系数，依据所用滤膜的有效直径(有效过滤面积对应的直径)计算出最佳光学厚度范围对应的过滤体积；依据计算得到的过滤体积过滤水环境样品，进行颗粒物吸收系数的测定。与现有的方法相比，该方法能够很好地避免由于滤膜上颗粒物光学厚度过薄或过厚造成的光程放大因子的变化，提高数据的可比性，具有操作简便，精度高的优势。【专利说明】
本专利技术涉及对环境样品中悬浮颗粒物吸收系数的测定，尤其涉及颗粒物吸收测定过程中滤膜上最佳颗粒物光学厚度的控制。
技术介绍
水体中浮游植物和非色颗粒物是影响水色的重要因子，其吸收系数的准确测定对于水体生物-光学、水色遥感等领域均有着重要的意义。以叶绿素a浓度的遥感反演为例:叶绿素a生物光学模型的构建即为基于遥感反射率或者离水辐亮度反演出浮游植物吸收系数，再在假定比吸收系数为固定值的情况下计算获得叶绿素a浓度。因此，有效而准确的测定浮游植物的吸收系数，对浮游植物等光学组分、初级生产力的定量遥感以及生态系统动力学模型的建立均具有极其重要的意义。 由于自然水体中颗粒物的浓度通常较低，因而难以直接通过悬浊液对其吸收进行准确测定。当前普遍使用定量化滤膜技术解决这一问题，它是将水体中的悬浮物富集在滤膜上，然后利用分光光度计对其进行吸收系数的测定。具体的测定方法一般有T方法(Transmittance)和T-R方法(Transmitance-Reflectance)两种。在定量化滤膜技术实施过程中，由于颗粒物的散射作用导致在测定过程中的实际光程大于颗粒物样品在悬浮状态下的几何光程，因而产生光程放大效应。研究发现，在实际的测定过程中，滤膜上过滤的颗粒物厚度在很大程度上决定了光程放大因子的变化。而目前的颗粒物吸收测定方法以及光程放大校正公式均未考虑到颗粒物厚度不同带来的校正误差，研究者们均是根据经验过滤一定光学厚度的颗粒物进行测定。因此，亟待提出一种颗粒物光学厚度的控制规范，以规范颗粒物吸收的测定过程，提高颗粒物吸收测定及校正的精度。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种控制颗粒物吸收系数测定过程中滤膜上颗粒物光学厚度的方法，适用于不同浮游植物浓度及比例的环境水体，同时操作方法简便，便于推广和应用。 本专利技术中以环境水体样品的现场透明度或在550nm波长处的吸收技术为基础，建立了定量公式，以达到有效控制最佳过滤体积的目的。 为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案: —种提高水体悬浮颗粒物吸收测定精度的方法，具体为:获取水环境样品的现场透明度或550nm波长处的吸收系数，依据所用滤膜的有效直径计算出最佳光学厚度范围对应的过滤体积；依据计算得到的过滤体积过滤水环境样品，进行颗粒物吸收系数的测定。 其中，本专利技术所述有效直径即有效过滤面积对应的直径。 具体而言，本专利技术所述的方法包括两种技术方案: 方案一包括如下步骤: (I)获取水环境样品的现场透明度，依据所用滤膜的有效直径计算出最佳光学厚度范围对应的过滤体积； C550 = 3.278.SDk1.928(I) V = n - C550O8762(2) v2y 其中，C550为550nm波长处水体吸收系数；SD为现场透明度,单位为m ；V为过滤体积，单位为mL ；d为滤膜有效直径,单位为mm ； (2)依据计算得到的过滤体积过滤水环境样品，在分光光度计上测定吸光度，获得颗粒物吸收系数。 方案二包括如下步骤: (I)测定水环境样品的550nm波长处的吸收系数，依据所用滤膜的有效直径计算出最佳光学厚度范围对应的过滤体积: C550 = 2.303.0D550.100/L(3) ν = π[^\ CsIm2(4) \ 2 y 其中，C550为550nm波长处水体吸收系数；0D55(I为550nm波长处吸光度；L为比色皿光程长度，单位为cm ；V为过滤体积,单位为mL ；d为滤膜有效直径,单位为mm ； (2)依据计算得到的过滤体积过滤水环境样品，在分光光度计上测定吸光度，获得颗粒物吸收系数。 本专利技术所述的方法，其中，在水环境样品过滤之前，还包括将滤膜用超纯水浸泡以去除滤膜表面的碎屑的步骤。该步骤可以去除滤膜表面附着的颗粒物质。 其中，所述水环境样品的现场透明度由赛刻盘获取，所述消光系数由分光光度计测定。具体的测定方法为现有技术，本专利技术对此不作特别限定。 本专利技术所述的方法,优选所述滤膜Whatman GFF滤膜。 所述滤膜的直径为25mm或47mm。 本专利技术所述的方法,步骤⑵分光光度计在350nm?800nm波长处测定吸光度。 本专利技术所述的方法，滤膜上颗粒物的最佳光学厚度范围为440nm波长处光学厚度在0.25?0.4之间。 专利技术人在实际研发过程中发现，滤膜上颗粒物在440nm波长处的光学厚度在 0.25?0.4之间，光学放大因子较稳定；当颗粒物光学厚度在440nm波长处低于0.25时，光学放大因子在整个波长范围内显著增大，当颗粒物光学厚度在440nm波长处高于0.4时，光学放大因子在整个波长范围内显著减小。因此，通过控制滤膜上颗粒物在440nm波长处的最佳光学厚度范围为0.25?0.4，严格控制水环境样品的过滤体积能够提高水体悬浮颗粒物吸收测定精度。 本专利技术的优点及有益效果: (I)提高测定精度及操作规范性。通过科学的测定和计算，避免了主观操作造成的滤膜上颗粒物光学厚度不合理，引起的光程放大因子的差异，提高了数据的规范性和可比性。对拥有现场透明度数据的样品可经过简单计算确定过滤体积；对于无现场透明度数据的样品仅需少量样品(<10mL)测定水体吸光度即可确定过滤体积。 (2)操作十分简便，所需成本低。 【专利附图】【附图说明】 图1为使用T方法时不同光学厚度(OD)下三种藻的光学放大因子(β)变化示意图； 图2为使用T-R方法时不同光学厚度下(OD)三种藻类的光学放大因子(β )变化示意图； 图3为环境样品透明度与其在550nm波长处吸收系数拟合结果示意图； 图4不同环境样品颗粒物吸收测定中的过滤体积示意图； 图5不同类型环境样品经本公式计算后过滤在滤膜上测得的光学厚度示意图； 图6为不同类型环境样品经透明度法及目视法过滤后滤膜上颗粒物的光学厚度对比示意图； 图7为不同类型环境样品经透明度法及目视法过滤后计算得到的颗粒物吸收系数对比示意图； 图8为不同类型环境样品经吸光度法及目视法过滤后滤膜上颗粒物的光学厚度对比示意图； 图9为不同类型环境样品经吸光度法及目视法过滤后计算得到的颗粒物吸收系数对比示意图。 【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述。本专利技术的保护范围并不以【具体实施方式】为限，而是由权利要求加以限定。 实施例1 图1使用T方法时不同光学厚度(OD)下三种藻的光学放大因子(β)变化示意图；由图1可以看出，随着滤膜上颗粒物光学厚度的降低(0D1>0D2>0D3)，光学放大因子呈现显著的上升趋势。本研究发现，滤膜上颗粒物在440nm波长处的光学厚度在0.25?0.4之间，光学放大因子较稳定；当颗粒物光学厚度低于0.25时，光学放大因子在整个波长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高水体悬浮颗粒物吸收测定精度的方法，其特征在于，获取水环境样品的现场透明度或特定波长处的吸收系数，依据所用滤膜的有效直径计算出最佳光学厚度范围对应的过滤体积；依据计算得到的过滤体积过滤水环境样品，进行颗粒物吸收系数的测定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘笑菡，张运林，施坤，王明珠，周永强，
申请(专利权)人：中国科学院南京地理与湖泊研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32