Дистанционный способ оценки спектрального показателя поглощения желтого вещества

 

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<SB POS="POST">мин</SB> = 400 нм, λ<SB POS="POST">макс</SB> = 550 нм. Значения спектральных показателей поглощения желтого вещества определяются по формуле *98X<SB POS="POST">400,ж.в.</SB> = KΔ D<SB POS="POST">400-550</SB>, где K = 0,0955 ρ<SB POS="POST">550</SB>Δ D<SB POS="POST">400-550</SB> = LG 1/ρ<SB POS="POST">400</SB> - LG 1/ρ<SB POS="POST">550</SB>, ρ<SB POS="POST">400</SB> и ρ<SB POS="POST">550</SB> - измеренные на длинах волн λ = 400 нм и 550 нм спектральные коэффициенты яркости. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС ГИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) G 01 N 21/25

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()с, 4 () сС) ,, Э (21) 4692539/25 (22) 15.05.89 (46) 30.08.91. Бюл. ¹ 32 (71) Институт биофизики СО АН СССР (72) А.Ф. Сидько, А.Д.Апонасен ко. Ф.Я. Сидько и В.С.Филимонов (53) 535,432(088,8) (56) Пелевина М.А. Методика и результаты измерений спектрального поглощения света растворенным органическим желтым веществом в водах Балтийского моря.- Сб.:

Световые поля в океане. М: Издательство

Института океанологии АН СССР, 1979, с.92 — 97.

Пелевин В.Н., Грузевич А.К., Локк Я.Ф, О возможности оценки распределения желтого вещества в морской воде по спектрам выходящего излучения.- Сб.: Световые поля в океане. M. Издательство Института океанологии АН СССР, 1979, с.210-216, Изобретение относится к спектрофотометрии водных ценозов и предназначено для использования в гидрооптике и гидробиологии.

Целью изобретения является упрощение способа оценки значений показателей поглощения желтого вещества, Изучение оптических свойств меэо- 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 раэ — поглощение хлорофилла, каротиноидов фитопланктона (если показатели поглощения собственно воды в. области 400 — 450 нм не превышают 0,02 м.. Ж 1673921 А1 (54) ДИСТАНЦИОННЫЙ СПОСОБ ОЦЕНКИ

СПЕКТРАЛЬНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ЖЕЛТОГО ВЕЩЕСТВА (57) 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 Ачин = 400 нм, МВКс 550 нм. Значения спектральных показателей поглощения желтого вещества определяются по формуле х4оо. ж.в. = K A 0400 550, где K = 0,0955 р 55

А 0400-550 = Ig /р400 Ig / р550. р 400 и .р550 — измеренные на длинах волн А =

=400 нм и 550 нм спектральные коэффициенты яркости. 1 ил. показатели поглощения света и пигментами фитопланктона при концентрациях хлорофилла Сх < 10 — 20 мгlм не превосходят з

0,15-0,40 м, то показатели поглощения

-1 желтого вещества достигают 0,50-2,00 м и

-1 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

Я- 400 нм.

1673921

Из чертежа видно, что в спектре р (Л) наблюдается длинноволновая красная полоса поглощения хлорофилла "а" (il вах- 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(Л) при отсутствии желтого вещества и пигментов фитопланктона.

Измерения спектральных коэффициентов яркости поверхности водоемов может быть выполнено апомощью полевых спектрофотометров, например, с помощью полевого двухлучевого спектрофотометра

ПДСФ с борта судна или низколетящего вертолета (высота до 300 м). При записи спектров р(Л) 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 hp- 30-60 (при высоте Солнца Ь,> 60 следует вносить поправку на угловую зависимость р(Л) от Ьв: для этого необходимо измеренные значения р 50 умножить на

1,05; 1,06 и 1,07 при высотах Солнца 70О, 80 и 90О соответственно), когда волнение поверхности не превышает 0,5-1,0 м, По измеренным значениям спектральных коэффициентов яркости р400 и р;,50 на длинах Л- 400 и 550 нм вычисляют значения величины Ь D4pp 55р

1 1

- Ig — Ig и коэффициента про/Ъ50 порциональности К - 0,0955 р40 . Показатели поглощения желтого вещества

Х400,ж.в. ОПрвдЕЛяЮт ПО фарМуЛЕ X4oo.æ.â = К Ь D400 — 550

На основе анализа спектров р(Л)полученных на мезо- и эвтрофных водоемах, установлена зависимость коэффициента пропорциональности K от спектрального коэффициента яркости psst для диапазона изменения р50 от 3,0 до 8,0 ; она аппроксимируется эмпирической формулой

К - 0,0955 pto () во в $) Пример 1. С борта судна с помощью полевого спектрофотометра ПДСФ записывается спектр коэффициентов яркости р(Л) . из спектра э(Л) определяем Р400

5 и 0550, которые получились равными

Р400 = 2,21ф,; Р550 = 5,13ф

Вычисляем значения величины

Ь D4oo-550 и коэффициента пропорциональности К по формулам

1,0

А Е400 -550 = Ig = Ig = 0,366 о 5 13

Pex) 2,21

К = 0,0955 У40 = 2,51

Пример 2. Из спектра коэффициентов яркости водной поверхности р(Л) находим

Р400-3,16 ; Р50= 7.59

Определяем Л D400-550. к и х400, a.e.

AD4po-55p - Ig 1 = 0,38

7.59

В

К-0.0955 7.59 - 5,50 х400, ж.е. = 5.50 0.38 = 2,09 (M )

Относительная ошибка равна

Х400, ж.е. — ХЖВ, ж.е, 40 ® „2

Пример 3, Из спектра коэффициентов яркости р (Л) находим

Р400= 3.09$:Р550-7,78 (, Определяем значения величин

7,78

400 550 Ig 3 09 40

К = 0,0955 7,78 - 5,78

X4Poж.е. = 5,78 0,10 =2,31 (м )

Относительная ошибка

400 ж в — x3% ж е 2,41 — 2.31 — 4 1 хЩ, 2,41

Формула изобретения

55 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, о т л и ч а юПоказатель поглощения желтого вещества x400 +,s. рассчитываем по формуле х400, ж.в. = K A D400 - 550 = 0,92 M

Значение показателя поглощения желтого вещества x355",ж е, определенное по

20 стандартной методике путем спектрофотометрирования фильтрата из пробы воды, взятой из поверхностного слоя, получилось равной 0,63 м

Относительная ошибка равна

25 х " .,— х

100 $ =46 $

Х400", ж.е.

1673921 х4ОО, ж.е. = K Л 0400 — 550 шийся тем, что, с целью упрощения способа, измеряют коэффициенты спектральной яркости р4оо, ps соответственно на длинах волн Л нин = 400 нм; Л макс = 550 нм, а спектральный показатель поглощения

Х400, ж.е. ОПРЕДЕЛЯЮТ ПО ФОРМУЛЕ

4,0

5,0

2,5

1,5

500 600 700 800 Л уу

Составитель Н. Назарова

Техред М.Моргентал Корректор M. Максимишинец

Редактор Н. Горват

Заказ 2912 Тираж 387 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 о

Мъ мъ

1 съ

4где К = 0,0955 р4о:

5 ЛЪОО-ьм = 9() =9()