Дистанционный способ оценки спектрального показателя поглощения желтого вещества Советский патент 1991 года по МПК G01N21/25 

Изобретение относится к спектрофото- метрии водных ценозов и предназначено для использования в гидрооптике и гидробиологии.

Целью изобретения является упрощение способа оценки значений показателей поглощения желтого вещества.

Изучение оптических свойств мезо- и эвтрофных водоемов показало, что поглощение света в области 400-450 нм в значительной мере определяется поглощением света пигментированным желтым веществом. Это поглощение в десятки и сотни раз превышает поглощение света собственно водой, в несколько раз - поглощение хлорофилла, каротиноидов фитопланктона (если показатели поглощения собственно воды в области 400-450 нм не превышают 0,02 ,

показатели поглощения света и пигментами фитопланктона при концентрациях хлорофилла Схл 10-20 мг/м не превосходят 0,15-0,40 . то показатели поглощения желтого вещества достигают 0,50-2,00 и более), т.е. на долю поглощения света желтым веществом приходится основная часть общего поглощения света в области 400- 450 нм. Поэтому в этой области в спектрах коэффициентов яркости поверхности указанных выше водоемов отчетливо проявляется длинноволновое крыло полосы, обусловленное поглощением света желтым веществом.

На чертеже изображен участок спектра коэффициентов яркости р (А) .используемый для оценки показателя поглощения на А-400 нм.

О

со

Ю

го

Из чертежа видно, что в спектре р (Я) наблюдается длинноволновая красная полоса поглощения хлорофилла а (A max 680 нм) и довольно сильная полоса в коротковолновой области спектра (400- 450 нм), являющаяся следствием поглощения, в основном, желтого вещества и пигментов фитопланктона. Пунктирной линией на этом рисунке ориентировочно указан спектр р(Х) при отсутствии желтого вещества и пигментов фитопланктона.

Измерения спектральных коэффициентов яркости поверхности водоемов может быть выполнено с-помощью полевых спектрофотометров, например, с помощью полевого двухлучевого спектрофотометра ПДСФ с борта судна или низколетящего вертолета (высота до 300 м). При записи спектров р(К) рабочий объектив ПДСФ направляется в надир или близко к нему так, что регистрировалась яркость лучистого потока, отраженного толщей воды, а зеркальная составляющая отраженных прямых солнечных лучей от поверхности раздела воздух-вода не попадала в рабочий объектив; при этом объектив канала сравнения направляется на эталон - идеальный отражатель (например, пластина, покрытая свеженапыленной окисью магния) в дневное время с 9.00 до 17.00 ч в ясную солнечную или малооблачную погоду при высоте Солнца he 30-60° (при высоте Солнца he 60° следует вносить поправку на угловую зависимость р(Х) от hfl: для этого необходимо измеренные значения psso умножить на 1,05; 1,06 и 1,07 при высотах Солнца 70°, 80° и 90° соответственно), когда волнение поверхности не превышает 0,5-1,0 м.

По измеренным значениям спектральных коэффициентов яркости рлоо и psso на длинах Я 400 и 550 нм вычисляют значения величины A D400-S50

11

9 ЙОО 9 Р550 И оэФФиЧиента ПР°

порциональности К - 0,0955 . . Показатели поглощения желтого вещества Х400.Ж.В. определяют по формуле

ХяЮ.ж.в. К A D400 - 550

На основе анализа спектров р(Х)- . полученных на мезо- и эвтрофных водоемах, установлена зависимость коэффициента пропорциональности К от спектрального коэффициента яркости psso для диапазона изменения psso от 3,6 до 8,0%; она аппроксимируется эмпирической формулой

К-0,0955 pi { psso в%)

П р и м е р 1. С борта судна с помощью полевого спектрофотометра ПДСФ записывается спектр коэффициентов яркости /э(Я) . Из спектра /э(Я) определяемроде и /5550 . которые получились равными радо 2,21%; Ј550 5,13%.

Вычисляем значения величины A D400 550 и коэффициента пропорциональности К по формулам

AD40o-550 lgg| ,366 К 0,0955 plw 2,51

Показатель поглощения желтого вещества Х400.Ж.В. рассчитываем по формуле

Х400 . ж.в. К A D400 - 550 0,92

Значение показателя поглощения желтого вещества хЗб&пж в. . определенное по стандартной методике путем спектрофото- метрирования фильтрата из пробы воды, взятой из поверхностного слоя, получилось равной 0,63 м .

Относительная ошибка равна

хйб ж.. - хЩт ж.в.

хЩпж.в.

100 % 46%

П р и м е р 2. Из спектра коэффициентов яркости водной поверхности р(Я) находим

радо 3,16%;/3550 7,59%

Определяем A D oo-sso, К и Х4оо, ж в.

7 RQ

A D400-550 Ig 441 0,38

К 0,0955 7,592 - 5,50

Х400. ж.в. 5,50 0,38 2,09 ( ) Относительная ошибка равна

ХЙ6П.ж...-х4

27%

хЗ&& ж в.

Примерз. Из спектра коэффициентов яркости р(А) находим

р400 3.09% р 550 7,78% Определяем значения величин

AD400-5&0 lg ущ 40

К 0,0955 7,78 - 5,78 Х400.ж.в. 5,78 0,10 2,31 () Относительная ошибка

хЗД81 ж.в. -4ОТ ж.в. 2,41 -2.31 ., . хШУж.а.2-41%

Формула изобретения Дистанционный способ оценки спектрального показателя поглощения желтого вещества в поверхностном слое мезо- и эвтрофных водоемов, заключающийся в том, что измеряют коэффициенты спектральной яркости водной поверхности, отличаюХ400 , ж.в. К Л0400-550 ,

щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа, измеряют коэффициенты спектраль-, ной яркости , /%50 соответственно где к Q.0955 p§so : на длинах волн А мин 400 нм; Я макс 550..

нм, а спектральный показатель поглощения5 A -550 Ig (7) 9 (0550 Х400. ж.в. определяют по формуле

Х400 , ж.в. К Л0400-550 ,

, к Q.0955 p§so : ..

Изобретение относится к спектрофотометрии водных ценозов, к дистанционному оптическому способу оценки спектрального показателя поглощения желтого вещества и может быть использовано в гидробиологии и гидрооптике. Цель изобретения - упрощение способа. Измеряют спектральные коэффициенты яркости на λ_мин = 400 нм, λ_макс = 550 нм. Значения спектральных показателей поглощения желтого вещества определяются по формуле *98X_400,ж.в. = KΔ D_400-550, где K = 0,0955 ρ₅₅₀Δ D_400-550 = LG 1/ρ₄₀₀ - LG 1/ρ₅₅₀, ρ₄₀₀ и ρ₅₅₀ - измеренные на длинах волн λ = 400 нм и 550 нм спектральные коэффициенты яркости. 1 ил.

500 600

- 1,5

800 Л „к