一种用于深海溶解态锰原位检测的仪器及检测方法技术

用于深海溶解态锰原位检测的仪器，包括压力自平衡舱和耐压舱，压力自平衡舱中设置有第一蠕动泵、第二蠕动泵和流通池，第一蠕动泵连通设置在压力自平衡舱外侧的待测海水样品，第二蠕动泵连通设置在压力自平衡舱外侧的显色试剂；第一蠕动泵泵出的待测海水样品，或第一蠕动泵和第二蠕动泵泵出的待测海水样品和显色试剂混合的显色溶液，流入流通池；耐压舱中设置有光源、光电采集电路和控制器，光电采集电路用于将所述流通池的光强度信号转换为电流信号并采集，控制器用于根据电流信号计算显色溶液的吸光度，并根据工作曲线的回归方程和计算出的显色溶液的吸光度计算海水样品中溶解态锰的含量。同时还公开一种方法。本发明专利技术适用深海原位检测，具有自动化程度高的优点。

An instrument and method for in situ detection of dissolved manganese in deep sea

【技术实现步骤摘要】
一种用于深海溶解态锰原位检测的仪器及检测方法
本专利技术涉及海水化学分析
，尤其涉及一种用于深海溶解态锰原位检测的仪器，以及一种深海溶解态锰原位检测方法。
技术介绍
溶解态锰(Mn2+)是海水中的重要微量营养元素。深海溶解态锰是探查深海热液活动的重要指标，是研究深海热液生态系统演化的主要参数。因此，测定深海溶解态锰的含量，具有重要的意义。海水溶解态锰的传统分析，主要采用基于调查船的现场采样-实验室测定法，即利用采水器采集海水样品后，将样品保存、转移并运输至设置在船上或岸上的实验室中进行分析。在长期实践中发现，采用此种方法测量深海样品，由于温度、压力等环境参数的改变，海水样品中的溶解态锰(二价锰)可能被氧化为四价锰而发生沉降，从而造成待测参数化学形态和物质浓度发生变化。原位分析无需样品的采集和处理，可以有效避免环境参数改变造成的待测参数在化学形态和物质浓度的变化。现有海水原位化学分析仪大多基于微型实验室技术和分光光度法或荧光光度法，但仅仅能适用于浅海环境，无法搭载HOV(载人潜水器)或ROV(有缆水下机器人)等作业平台，实现深海溶解态锰的原位、快速测量。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于深海溶解态锰原位检测的仪器。一种用于深海溶解态锰原位检测的仪器，包括压力自平衡舱和耐压舱，其中：所述压力自平衡舱包括：第一蠕动泵，所述第一蠕动泵连通设置在所述压力自平衡舱外侧的待测海水样品；第二蠕动泵，所述第二蠕动泵连通设置在所述压力自平衡舱外侧的显色试剂；和流通池，所述流通池用于在不同测试状态下，用于容纳所述第一蠕动泵泵出的待测海水样品，或者用于容纳显色溶液；其中，所述显色溶液由所述第一蠕动泵泵入的待测海水样品和所述第二蠕动泵泵入的显色试剂混合而成；所述耐压舱包括：光源，所述光源设置在所述耐压舱中；光电采集电路，所述光电采集电路用于将所述流通池的光强度信号转换为电流信号并采集；和控制器，所述控制器用于根据所述电流信号计算所述显色溶液的吸光度，还用于根据工作曲线的回归方程以及所计算出的所述显色溶液的吸光度计算所述待测海水样品中溶解态锰的含量。进一步的，还包括：电磁阀，所述电磁阀包括：第一入口，所述第一入口连通所述待测海水样品；第二入口，所述第二入口连通设置在所述压力自平衡舱外侧的标准样品；和出口，所述出口连通所述第一蠕动泵的入口；所述电磁阀切换导通所述待测海水样品和所述第一蠕动泵之间的第一流路或所述标准样品和所述第一蠕动泵之间的第二流路。进一步的，所述压力自平衡舱中充注有液压油，还包括：油囊，所述油囊设置在所述压力自平衡舱外侧；所述压力自平衡舱通过第一接头连接所述油囊。进一步的，所述压力自平衡舱和所述耐压舱沿竖直方向依次布设，所述压力自平衡舱的上端设置有上端盖，所述压力自平衡舱和所述耐压舱之间设置有中间端盖，所述耐压舱下端设置有下端盖；所述第一接头设置在所述上端盖上。进一步的，所述上端盖上还设置有电水密接头，所述电水密接头用于连接电源和/或通讯接口；第二接头，所述第二接头用于向所述压力自平衡舱中灌装液压油或者排出所述压力自平衡舱中的气体，所述第二接头可操作地处于密封状态；和多个中间通孔，所述中间通孔用于通过管路连接所述待测海水样品、或者连接容纳显色试剂和/或标准样品的试剂袋。进一步的，还包括：废液袋，所述废液袋设置在所述压力自平衡舱外侧，所述废液袋连通所述流通池。本专利技术所设计并提供的用于深海溶解态锰原位检测的仪器，适用于深海高压环境、体积小、自动化程度高、具有原位校正等功能，可方便地搭载于HOV或ROV等作用平台，从而实现深海溶解态锰的原位测量。同时还公开一种深海溶解态锰原位检测方法，采用用于深海溶解态锰原位检测的仪器，包括以下步骤：步骤S1，关闭光源，光电采集电路采样流通池的电流信号，得到暗电流Id；步骤S2，开启光源，开启第一蠕动泵，同时关闭第二蠕动泵，所述第一蠕动泵将待测海水样品泵入所述流通池，光电采集电路将所述流通池的光强度信号转换为电流信号并采集，得到参比电流I0；步骤S3，开启光源，同时开启所述第一蠕动泵和所述第二蠕动泵，所述第一蠕动泵和第二蠕动泵泵出的待测海水样品和显色试剂在三通处混合显色呈显色溶液，所述显色溶液流入所述流通池，所述光电采集电路将所述流通池的光强度信号转换为电流信号并采集，得到测量电流I；步骤S4，所述控制器根据所述暗电流Id、所述参比电流I0和所述测量电流I计算所述显色溶液的吸光度A，其中步骤S5，所述控制器根据步骤S4中计算出的吸光度A和工作曲线的回归方程计算所述海水样品中的溶解态锰的含量。进一步的，所述显色试剂为1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚溶液。进一步的，所述工作曲线的回归方程通过以下方法得到：步骤S101，配制标准样品：称取硫酸锰，配制Mn(II)标准贮备液；将配制好的标准贮备液稀释，得到溶解态锰浓度不同的多个标准样品，记录多个标准样品的浓度值；步骤S102，配制显色试剂；步骤S103，关闭光源，所述光电采集电路将所述流通池的光强度信号转换为电流信号并采集，得到采样暗电流Id′；步骤S104，开启光源，开启所述第一蠕动泵，同时关闭所述第二蠕动泵，所述第一蠕动泵将浓度最低的标准样品泵入所述流通池，所述光电采集电路将所述流通池的光强度信号转换为电流信号并采集，得到采样参比电流I0′；步骤S105，开启光源，同时开启所述第一蠕动泵和所述第二蠕动泵，所述第一蠕动泵泵出的浓度最低的标准样品和所述第二蠕动泵泵出的显色试剂在三通处混合显色呈采样显色溶液，所述采样显色溶液流入所述流通池，所述光电采集电路采样所述流通池的当前电流信号，得到采样测量电流I’；步骤S106，所述控制器根据采样暗电流Id′、所述采样参比电流I0′和所述采样测量电流I’计算所述采样显色溶液的采样吸光度A’，其中步骤S107，将溶解态锰浓度不同的多个标准样品按照浓度由低到高的顺序依次通过第一蠕动泵泵入所述流通池，重复步骤S104至步骤S106，得到多个采样显色溶液的采样吸光度A’；步骤S108，以多个采样显色溶液的采样吸光度A’为纵坐标，以标准样品的多个浓度值C为横坐标，绘制出所述工作曲线，并拟合得到所述工作曲线的回归方程。进一步的，所述工作曲线的回归方程为，A＝0.0318C+0.0561，R2＝0.9996。本专利技术所提供的深海溶解态锰原位检测方法具有适合深海环境且自动化程度高的优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所公开的用于深海溶解态锰原位检测的仪器的内部结构示意图；图2为本专利技术所公开的用于深海溶解态锰原位检测的仪器的上端盖的结构示意图；图3为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于深海溶解态锰原位检测的仪器，其特征在于，包括压力自平衡舱和耐压舱，其中：/n所述压力自平衡舱包括：/n第一蠕动泵，所述第一蠕动泵连通设置在所述压力自平衡舱外侧的待测海水样品；/n第二蠕动泵，所述第二蠕动泵连通设置在所述压力自平衡舱外侧的显色试剂；和/n流通池，所述流通池用于在不同测试状态下，用于容纳所述第一蠕动泵泵出的待测海水样品，或者用于容纳显色溶液；其中，所述显色溶液由所述第一蠕动泵泵入的待测海水样品和所述第二蠕动泵泵入的显色试剂混合而成；/n所述耐压舱包括：/n光源，所述光源设置在所述耐压舱中；/n光电采集电路，所述光电采集电路用于将所述流通池的光强度信号转换为电流信号并采集；和/n控制器，所述控制器用于根据所述电流信号计算所述显色溶液的吸光度，还用于根据工作曲线的回归方程以及所计算出的所述显色溶液的吸光度计算所述待测海水样品中溶解态锰的含量。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于深海溶解态锰原位检测的仪器，其特征在于，包括压力自平衡舱和耐压舱，其中：
所述压力自平衡舱包括：
第一蠕动泵，所述第一蠕动泵连通设置在所述压力自平衡舱外侧的待测海水样品；
第二蠕动泵，所述第二蠕动泵连通设置在所述压力自平衡舱外侧的显色试剂；和
流通池，所述流通池用于在不同测试状态下，用于容纳所述第一蠕动泵泵出的待测海水样品，或者用于容纳显色溶液；其中，所述显色溶液由所述第一蠕动泵泵入的待测海水样品和所述第二蠕动泵泵入的显色试剂混合而成；
所述耐压舱包括：
光源，所述光源设置在所述耐压舱中；
光电采集电路，所述光电采集电路用于将所述流通池的光强度信号转换为电流信号并采集；和
控制器，所述控制器用于根据所述电流信号计算所述显色溶液的吸光度，还用于根据工作曲线的回归方程以及所计算出的所述显色溶液的吸光度计算所述待测海水样品中溶解态锰的含量。


2.根据权利要求1所述的用于深海溶解态锰原位检测的仪器，其特征在于，还包括：
电磁阀，所述电磁阀包括：
第一入口，所述第一入口连通所述待测海水样品；
第二入口，所述第二入口连通设置在所述压力自平衡舱外侧的标准样品；和
出口，所述出口连通所述第一蠕动泵的入口；
所述电磁阀切换导通所述待测海水样品和所述第一蠕动泵之间的第一流路或所述标准样品和所述第一蠕动泵之间的第二流路。


3.根据权利要求2所述的用于深海溶解态锰原位检测的仪器，其特征在于，所述压力自平衡舱中充注有液压油，
还包括：
油囊，所述油囊设置在所述压力自平衡舱外侧；
所述压力自平衡舱通过第一接头连接所述油囊。


4.根据权利要求3所述的用于深海溶解态锰原位检测的仪器，其特征在于，所述压力自平衡舱和所述耐压舱沿竖直方向依次布设，所述压力自平衡舱的上端设置有上端盖，所述压力自平衡舱和所述耐压舱之间设置有中间端盖，所述耐压舱下端设置有下端盖；所述第一接头设置在所述上端盖上。


5.根据权利要求4所述的用于深海溶解态锰原位检测的仪器，其特征在于，所述上端盖上还设置有：
电水密接头，所述电水密接头用于连接电源和/或通讯接口；
第二接头，所述第二接头用于向所述压力自平衡舱中灌装液压油或者排出所述压力自平衡舱中的气体，所述第二接头可操作地处于密封状态；和
多个中间通孔，所述中间通孔用于通过管路连接所述待测海水样品、或者连接容纳显色试剂和/或标准样品的试剂袋。


6.根据权利要求5所述的用于深海溶解态锰原位检测的仪器，其特征在于，
还包括：
废液袋，所述废液袋设置在所述压力自平衡舱外侧，所述废液袋连通所述流通池。


7.一种深海溶解态锰原位检测方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵月霞，丁忠军，张文全，李正光，王洪亮，刘保华，
申请(专利权)人：国家深海基地管理中心，
类型：发明
国别省市：山东;37