Оптический способ оценки относительного содержания и пространственного распределения водных масс смешивающихся потоков
Изобретение относится к спектрофотометрии водных ценозов и может быть исИзобретение относится к спектрофотометрии 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|
СОК;3 СОСЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
151) s G 01 N 21/25
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
° ввь 4
Ь
О
° К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4812539/25 (22) 05.03.90 (46) 07.01.92. Бюл. М 1
p1) Институт биофизики СО АН СССР (72) Ф.Я.Сидько, А.Д.Апонасенко, В,С.Филимонов, А.Ф.Сидько и B.Н.Лопатин (53) 543.432(088.8) (56) Иванов А. Введение в океанографию.—
М.: Мир, 1978, с. 574, Физика океана, т. 1. Гидрофизика океана./ Отв. ред. В.М.Каменкова, А.С.Монин.—
М.: Наука, 1978. с. 455.
Верболов В.И. и др. Трассерные эксперименты с красителем в режиме квазипостоянного источника. — В кн.: Течения в
Байкале. /Отв. ред. А.Н.Афанасьев, В.И.Верболов - Новосибирск: Наука, 1977, с. 160. (54) ОПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЦЕНКИ ОТНОСИТЕЛЬНОГО СОДЕРЖАНИЯ И ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
ВОДНЫХ МАСС СМЕШИВАЮЩИХСЯ ПОТОКОВ (57) Изобретение относится к спектрофотометрии водных ценозов и может быть исИзобретение относится к спектрофотометрии водных масс и предназначено для использования в гидрооптике, гидробиоломи и гидрологии.
Цель изобретения — упрощение оценки относительного содержания и пространственного распределения водных масс смешивающихся потоков в общем потоке, особенно в случае, когда в сливающихся потоках содержатся загрязняющие и. в частности, ядовитые вещества, а определение
„„5U„„1704037 А1 пользовано в гидрооптике, гидробиологии, гидрологии. Цель изобретения — упрощение оценки относительного содержания и пррстранственного 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 а (K жвл )pepð) /(в,ц Кжв лр ) (1) < (2) (1) (2) а -1 — а где Кжв р КжвЯ, К жву —. Спектральные (1) показатели поглощения растворенного
"желтого" вещества первого и второго потоков до смешения их и после слияния в исслеДУемой точке воДоема; 1р = 400 нм. концентрации этих веществ сложно или трудоемко.
Исследования оптических свойств природных вод Мирового океана, морей, внутренних водоемов показывают, что в этих природных 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 черезвычайно низких значений — от. сотых
1, и <037
-1 дс",ей м для высокогрсэра <ньх слиготрсфных океанских акваторий до десятых и .«ескольких единиц м" для мезо- l1эвтрофныхс ниэксй прозрачностью внутрс:.««<<х водоемов и прибрежных морских и океанских районов.
Свгзь спектральных показателей "желтого" вещества аппроксимируется экспо<«ентой ц дЛ1, «
Кжв,(л) = K e, (Л,)е (1) где Кжвд и Кжв (Л ) — значения показателей поглощения "желтого" вещества при длинах волн Яв и А.,а р — коэффициент, варьирующий для разных водоемов в диапазоне от
0,012 — 0.019 нм (в среднем р = 0,015 нм
Во многих случаях при оценке перемешивания речных водных потоков, происходящем при слиянии двух рек, впадении
;«р;<токов и др„при оценке акватсрий расnpcc TpaIieI ;;;;1 «ия ре .ных вод в зонах зстуз;:"1й Бсль: их и малых рек, впадающих в озера, водохранилища, моря и океаны, при определении степени и района опреснения морских вод в прибрежных л<орских районах в местах впадения рек и др. удобным индикатором может быть содержащееся в природ«<ых водах растворенное органичес«,:е "желтое" вещество (РОВ), rcòcpcе по су-и являеTGR природным индикаторсм. В ре <ных потоках вследствие турбулентного перемешивания воды "желтое" вещество примерно равномерно распределено в вод«о=:, толЩЕ, I ...«1 С. H t:, .,1«1 Г:,:,Ч ЫХ «T f "GE ".:., :;,. : И ;..; тс«:а и др, прси.ходит cM<".LLåH,", в" дных 1 . „, f!j«<1 ЭТОМ 7\СОЛЕ ИХ СЛ«1Я««ИЯ . 1 fiC.. ЭКИ л«СГ,т Па;:гЛЛЕЛЬНО РаСПРОСтРа:-«ятЬСЯ На . тельных участках реки, постепенно : : H :à-" .,nyf с др,гс"„, cf : -.,-. f1ы. также происхс ;;<г ге;.;I..=ш,<=. àС Гсге«<ь см.=.шения ":,елт."."";-,е<цес- ссстветстгуе-степе« l. и< рек<в. 1<. «:ия c«„-: ых л<асс сл<еш <вающ««хсл Tfc « .."(.ага iсль псглсщеii>1
«,ес<ва r" e,g в исследуемой точке водоема c;H;ÿI". .ÿ двух потоков меж с гырг-,;TI.- < с;, улой Кв <, =г I,в,, +г e,,, (2) г=е К, л . f.».>, Д вЂ” спектраль. .ь,е пс«;эз-ате(11 >« тС«:OВ Д". < СЛ;i> Значения спектральных показателей поглощения "желтого" вещества сгределяются экспери<..е<«таль«<о одним <1э<1ã ccTH 15 (3) (1) < 2 11 G,G — 1.1 г(- =- — 0,6 = 0, «0. 45 оптических f Подставив значения спектра«1ь(<ых показателей поглощения Кж,, V*e,,l K««, (1 2 в (2) и решив его относительно множителя a(), получа«от ) (>) (1) Kxe,.h К».в А Kxe > Кжв,Л а() =1 — г(). (4) Определение сносительного содержания (или долей) потоков в сбщг1 водной массе наиболее удобно производить по значениям спектральных показателей поглощения "желтого" вещества, измеренных в видимой области пг<1 А = 400 нм. В видимой области эти показатели принимают наибольшие значения (формула (1)). П р и и е р 1. С борта судна берутся пробы воды в реке Енисей и его притоке до и после их слияния. Пробы фильтруются через полиядер <ые фильтры с диал1етром пор 0,17 мкм, затем с помощьюдифференциального спектрсфотометра ДСФ записываются сг ектры rfcf r ce«-;я э- «х фильтратсв. Из спектров псгл, «« „j льтратсв огределя«от спектральные пэказатели поглощен,<я "желто-о" f -.ц:-ствг D области 1, = 403 нм. Эти показа-е" . c;a злись ргв«<ыл<«. К» .e,4Õ С v «1, 1 ) e,4Äfl= 1,1 М, l ».L,4C«3 =3,92 м . Опреде--. относительное содержание всднь,;: . ";,ск.1 ЕН;.сей а и притока г " в общсл; г«:;.Кc г,;" = - "ешен<1я этих :1гсс пс << c;.:;,.". ; (3) и ( Относ< -.;-.;зл с",1Г«:а опрсделен.,я с;;егтральных СD rcccò c",å<1,0<,«c щен<1я орггничеСКОГО paC: I C«1ÑHI«С 0 жЕЛTO. О ВС Ст<«Э I а соектрофс т сл«е- «,с ДСФГ не превь«шгет 3,, 1 Относ<;тег.: =-чс;к сц=- ки=-на е .,1г и à(" h1cl«Q0 9,, . П р и и е р 2, Изспектрсвпсглсщен<1я фильтргтсв находят К1 )»:в,4ОО =- 1,1 м, К()„ .,ээ = 2,30 м 1, «Е -1 Кж в.4 я = 1 .3 м 1704037 8(1)10 ар - 1 — a(1) Составитель Ф. Сидько Техред М.Моргентал Корректор Н. Кучерявая Редактор Е. Папп Заказ 58 Тираж 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 (г) Вычисляют значения а и а аж- 1 3 3 =0,В3 аР - 1,00 — 0.83 - 0,17. Относительная ошибка оценки значечий а и а менее 9 . Ф о р мул а изобретения Оптический способ оценки относительного содержания и пространственного распределения водных масс смешивающихся потоков, заключающийся в том, что измеряют параметр. характеризующий оптические свойства фильтратов проб воды, взятых до и после смешения потоков, определяют по ним относительное содержание и строят карту пространственного распределения водных масс, отличающийся тем, что, с целью упрощения, измеряют спектральные показатели поглощения "желтого" вещества в фильтратах проб воды на одной из длин волн Мо в области 350-500 нм, а отно5 сительное содержание водных масс смешивающихся потоков а< >, а определяют по формулам rye Кжв, ь р Ig Iî I Iy H! — интенсивности светового потока. 15 падающего на кювету с образцом и прошедшего сквозь нее соответственно; 8- толщина кюветы.
