[发明专利]一种探头式水体石油污染物在线监测系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及水体油类监测领域，具体为一种探头式水体石油污染物在线监测系统与方法。

背景技术

进入21世纪以来，伴随着国民经济的高速发展，我国的江河、湖泊以及海洋环境水体水质也遭受到了严重的破环。其中石油及其产品在开采、炼制、贮运和使用过程中进入水体环境，从而形成了我国近海海域的石油类污染。油品入海途径有：炼油厂含油废水经河流或直接注入海洋；油船漏油、排放或发生事故，使油品直接入海；海底油田在开采过程中的溢漏及井喷，使石油进入海洋水体；海洋底层局部自然溢油。

因此，对各类水域中石油类污染物进行有效监测和管理，尤其是发展实时动态监测技术具有重大社会意义和经济价值。

进行水体油类测量常用的方法有浊度法、超声法、光散射法、重量法、非色散红外吸收法、红外分光光度法、色谱法、紫外吸收法、荧光光度法、紫外荧光法。其中浊度法、超声法、光散射法只对水体中的分散油起作用，因为它们检测不到溶解于水中的低浓度石油烃。重量法灵敏度不高，而且会造成低沸点烷烃的损失。非色散红外吸收法由于矿物油成分（烷烃、环烷烃和芳香烃中含有分别在2930cm-1（=CH2中C-H伸缩振动），2960cm-1（CH2中C-H伸缩振动），3030cm-1（芳香环中C-H伸缩振动）处有吸收带的不同组分，若这些组分的相对值发生变化，用只在某一波数处进行测量的非色散红外吸收法显然难以测准。红外分光光度法由于可同时或顺序测量上述三个波数处的吸光度（即A2930，A2960，A3030），且在这三个波数处干扰小，可很容易地通过适当计算求得矿物油的总浓度，因而可以避免上述大多数缺点。色谱法可对多个组分加以测定，但费时、费事。与上述方法相比较，紫外荧光法可以方便的实时在线测量，被测水体不需作任何处理，操作简便，快速，应用前景广阔，成为研究的热点。荧光物质的分子在吸光过程中可以有几个不同的吸收峰带，不同的荧光物质由于分子结构和能量分布的差异，各自显示出不同的吸收光谱和荧光光谱特性，这就决定了荧光测量法具有很高的选择性和灵敏度。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种基于紫外LED的荧光技术，不需要萃取等复杂的步骤，测量快速，功耗低，可以实现对水体中石油污染物的长期、实时、在线测量的探头式水体石油污染物在线监测系统与方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种探头式水体石油污染物在线监测系统，包括

激发光源，用于发射紫外光，以一定角度照射到待测水体表面；

探测器，光的输入端装有滤光片，用于接收待测水体表面反射出的荧光；

控制电路板，连接探测器和激发光源的控制端，用于荧光信号采集、温度采集、水体中石油污染物浓度计算，通过传输电缆连接到上位机。

所述激发光源、探测器、控制电路板固定于腔体中，腔体的下方为装有待测水体的流通池。

所述待测水体上方固定有隔绝水蒸汽的石英窗片。

所述激发光源为紫外LED，中心波长为365nm。

所述滤光片采用中心波长为420-600nm的带通滤光片。

所述探测器为光电二极管。

所述控制电路板是型号为MSP43f149的单片机，包括：

控制单元模块，连接发射单元模块和数据处理模块，用于对发射单元模块和数据处理模块的控制；

发射单元模块，输入端连接控制单元模块，输出端连接激发光源，用于控制激发光源的工作；

数据处理模块，接收来自探测器传输的反映荧光强度的电信号，按照荧光强度和水体中石油污染物浓度的对应关系得出水体中石油污染物的浓度，并通过传输电缆连接上位机。

所述控制电路板还连接温度传感器，采用热敏电阻的温度探头，紧密贴靠在腔体上。

一种探头式水体石油污染物在线监测方法，包括以下步骤：

通过激发光源和探测器获得待测水体表面的荧光强度；

根据荧光强度和水体中石油污染物的浓度之间的线性关系，求出待测水体中石油污染物的浓度。

所述待测水体中石油污染物的浓度传输到上位机中。

本发明具体有以下有益效果：

1．整个监测过程不需萃取等复杂的手段，几乎不用维护，简便实用，适用于长期无人值守监测；

2．整个设备用腔体密封，具有良好的电磁屏蔽性能，抗干扰性强，可靠性高，可以满足电磁环境复杂的场合应用；

3．本发明装置具有温度检测单元安装在腔体上，可以实时获取现场温度数据，监视测量现场的温度；