Оптический способ оценки относительного содержания и пространственного распределения водных масс смешивающихся потоков Советский патент 1992 года по МПК G01N21/25 

.1 долей м

для высокопрозрачньх олигот- рофных океанских акваторий до десятых и нескольких единиц для мезо- и зстроф- ныхс низкой прозрачностью внутренних водоемов и прибрежных морских и океанских районов.

Связь спектральных показателей желтого вещества аппроксимируется экспонентой-juft-i,)

Кжв.(л) Кжв, (Д,)е, (1) где КжвОУ и Кжв (Д) - значения показателей поглощения желтого вещества при длинах волн АО и А ,а {i - коэффициент, варьирующий для разных водоемов в диапазоне от 0,012-0,019 (в среднем // 0.015 .

Во многих случаях при оценке перемешивания речных водных потокоо, происходящем при слиянии двух рек, впадении притоков и др., при оценке акватсрий распространения, относительного содержания о спипнпя речных вод в зон ах эстуарий бопь- ыих и малых рек, впадающих в озера, водо- хранилища, моря и океаны, при определении степени и района опреснения морских вод в прибрежных морских районах в местах впадения рек и др. удобным индикатором может быть содержащееся в природных водах растворенное органическое желтое вещество (РОЗ), которое по суш является природным индикатором. В речных потоках вследствие турбулентного перемешивания воды желтое вещество примерно равномерно распределено в водной толще,

При С.ТмГ-; :ИИ ГГДНЫХ ПОТОКОВ Г/д И

пр;:тскз и др. происходит смешение Е:ДНЫХ мл; с, при этом после их слияния пстэки мог/т параллельно распространяться на :мучительных участках реки, постепенно c:. OuiJi:r2 Cb ,,РУГ с друге1/, гмешиспе С.- тзкхе и содержащееся в потоках желтое icu;ecTL)0. В экстуэриях рек, впадающих в :. ;семы. также происходит по,г--:меш,1за- ir..-r г.: д. Степень смешения хелтгт вещества соответствует степени перем н лп,;ч;ия годных масс смешивающихся .эг,,

По(.а.5.гель поглощения же. его ве- щесгва ,л в исследуемой точке водоема Г:с:л; сл .-яния двух потоков мсжг-о г.ыра- :.:ть (сгг улсй

Кжо а(1)Кжа. ,л (2) где Кже,/ ,Кжз,/ - спектраль-.ые покэзате- ли, поглощения желтого ещестза водных i СТСКОБ до их слияния, а1 , а 1 - доли пер- Lcro и, сторого годных потоков Е.,общем (суммарном) потоке, причем а + 1.

Значения спектральных показателей поглощения желтого вещества определяются экспериментально одним и иггестных

-ся

оптических метсдзз, например, спектоофо- тометрическим, в основе которого лежит запись спектров поглощения с ,-льтратоо воды на ВЫСОКО--УВСТБ.,тельном спекгрофотометре, например, на дифференциальном спектрофотометре ДСФГ. Фильтраты проб воды удобно получать, применял полиядерные мембранные фильтры с диаметром пор 0,3-0л5мкм. Содержание желтого вещест0 ва можно ОЦСНИЕЭТЬ и флюоресцентным методом.

Подставив значения спектральных показателей поглощения Кжа,у , Кжоу|. в |2) и решив его относительно множителя

5 а. получают

0

1)(2)

(1) Кже .. - Кжв А ГПСГГ

а(2)1К ЖгВоГ.КжВ А

(3)

(4)

Определение относительного содержания (или долей) потоков в оищзй.водной массе наиболее удобно производить по значениям спектральных показателей поглощения

желтого вещества, измеренных в видимой области при А 400 нм. В видимой области эти показатели принимают наибольшие значения (Формула (1)).

Пример 1. С борта судна берутся

д пробы воды Б реке Енисей и его притоке до и после их слияния. Пробы фильтруются через полиядермые фильтры с диаметром пор 0,17 мкм, затем с помощью дифференциального спектрофотометра ДСФГ записываютц ся спектры поглощения этих фильтратов. Из спектров погясще-|11:я фильтратов определяют спектральные показатели поглощения жзлто о гощества в области А 03 нм.

10

Эти показатели

Л.АО -0,92 м

Эти показатели сказались равными К(1}жвА-Юг С.С . )хв, оО 1,1 . .40Э

Определяют относительное содержание воднь л f.-cc: рек/, Енисей а1/; и притока гг2) в общем потеке ncc.v - ешения этих масс по фсг.мулгм (3) и ()

,:-2-1.1

а 0.8-1.1 -°° аи)- 1 -0,5-0/0.

Относите/ :. си. ка сц-31 ки значений а ; и а(2; менее 9%.

Пример 2. Из спектров поглощения льтратов находят

Относите нзл ouj.iC Ka определения спектральных г.окзсгтслей поглощения органического расширенного х.елтого вещества на спектрофотометре ДСФГ не превышаетЗс/;,

iK4...

.-1

(2)

.400 1,1 . Kw«n03 2.30 М 1

кЈв/,оо 1,.

51704037 6

(ij №) Вычисляют значения а и ас целью упрощения, измеряют спектраль0)ш 1-3 -2.3 пйоные показатели поглощения жёлтого ве3 1,1 -2,3 щества в фильтратах проб воды на одной из

а(2) - 1,00 - 0,83 - 0.17. .длин волн До в области 350-500 нм, а отноОтносительная ошибка оценки значений сительное содержание водных масс смешии а® менее 9%.вающихся потоков ,д &№ определяют по

Формула изобретенияформулам

Оптический способ оценки относитель-(ъ) (2

ного содержания и пространственного рас-а(0ш Кжв,ir- Кжв.АО. а(2)

пределения водных масс смешивающихся10 К I -К i

потоков, заключающийся в том, что измеря- Ав жв

ют параметр, характеризующий оптическиегде КжвОЬ -у Ig loA

ssasKru-sasss я «J TSS CSSSS -гсЬ„гЈгт5нноТ

водных масс, отличающийся тем. что.щ

Изобретение относится к спектрофото- метрии водных ценозов и может быть исИзобретение относится к спектрофото- метрии водных масс и предназначено для использования в гидрооптике, гидробиологии и гидрологии. Цель изобретения - упрощение оценки относительного содержания и пространственного распределения водных масс смешивающихся потоков в общем потоке, особенно о случае, когда в сливающихся потоках содержатся загрязняющие и, в частности, ядовитые вещества, а определение пользовано в гидрооптике, гидробиологии, гидрологии. Цель изобретения - упрощение оценки относительного содержания и пространственного распределения водных масс смешивающихся потоков в общем потоке после их смешения. Вместо внесения красителей-и измерения их концентрации в исследуемых точках водоемов измеряют в фильтратах проб воды спектральные показатели поглощения растворенного органического желтого вещества, содержащегося в природных водах. Относительное содержание водных масс смешивающихся потоков в общем потоке определяют по формулам аГО-Ос. .() к (2)) ,,к (1) B ;fev- ffiBXe оI 9 i К() К „ - г К (2) Кжв zj v Ло Jгде КжвУо Кжв1й . К -спектральные показатели поглощения растворенного желтого вещества первого и второго потоков до смешения их и после слияния в исследуемой точке водоема; АО 400 нм. Ё концентрации этих веществ сложно или трудоемко. Исследования оптических свойств природных вод Мирового океана, морей, внутренних водоемов показывают, что в этих приррдных водах содержится растворенное органическое желтое вещество, названное желтым за свой желтоватый оттенок. Спектральные показатели поглощения желтого вещества в природных водоемах изменяются в широком диапазоне от чрезвычайно низких значений - от сотых VI е о G4 Х|