Способ диагностики нефтяных загрязнений на акваториях

 

Изобретение относится к диагностике нефтяных загрязнений на акваториях. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют двумерные эТалонные спектры флуоресценции вероятных нефтяных загрязнителей в водных пробах, определяют для них направления синхронного сканирования по оптимальным значениям спектральных сдвигов между длинами волн возбуждения и излучения, соответствующим максимальной интенсивности флуоресценции в двумерных эталонных спектрах. Измеряют двумерный среднестатический спектр флуоресценции органического вещества незагрязненной части акватории, определяют для него значения коэффициентов корреляции с двумерными эталонными спектрами по направлениям спектров возбуждения , излучения и синхронного сканирования, с учетом которых определяют коэффициенты корреляции измеренного двумерного спектра флуоресценции объекта с двумерными эталонными спектрами флуоресценции нефтей и нефтепродуктов, затем определяют тип нефтяного загрязнения. СП а СП д ю ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з))з G 01 N 21/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4793992/25 (22) 20.02;90. (46) 15,08.92, Бюл, N 30 (71) Специальное конструкторское бюро АН

ЭстОнии (72) С.М.Баби.ченко, Л.В.Порывкина, К.Ю.Саар (56) Rauner О.M, and Szabo А.G. Timeresolved laser fluorosensers; à laboratory

stady of their potential in the remote charac-

terization of оН, appl. Орс, v, 17, N 10, рр

1624-1630, 1978.

BlJuna L.В. и др. ОИ spill detection and

identification using à Laser fluorosensor.

Proceedings of the First Workshop "Airborne геворге sensing of oil зр1Из Ь coastalwaters", Washington/Ðàãiç, 1979, с 273-284. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ НЕФТЯНЫХ.

ЗАГРЯЗНЕНИЙ НА АКВАТОРИЯХ (57) Изобретение относится к диагностике нефтяных загрязнений на акваториях. Сущность изобретения заключается в том, что

Изобретение относится к спектральному анализу и предназначено для зкспрессного (в т.ч. дистанционного) определения ,типа нефтяных загрязнений в природных водах, преимущественно изобретение может быть использовано в мероприятиях по контролю и охране окружающей среды, а также в задачах идентификации компонентов в многокомпонентных смесях по их спектрам флуоресценции, Известен способ диагностики нефтей и нефтепродуктов с использованием временных характеристик — спектра затухания флуоресценции, основанный на изменении Ы 1755129 А1

2 измеряют двумерными эталониые спектры флуоресценции вероятных нефтяных загрязнителей в водных пробах, определяют для них направления сйнхронного сканирования по оптимальным значениям спектральных сдвигов между длинами волн возбуждения и излучения, соответствующим максимальной интенсивности флуоресценции в.двумерных эталонных спектрах.

Измеряют двумерный среднестатический спектр флуоресценции органического вещества незагрязненной части акватории, определяют для него значения коэффициентов корреляции с двумерными эталонными спектрами по направлениям спектров возбуждения, излучения и синхронного сканирования, с учетом которых определяют коэффициенты корреляции измеренного двумерного спектра флуоресценции объекта с двумерными эталонными спектрами флуоресценции нефтей и нефтепродуктов, затем определяют тип нефтяного загрязнения. 1 величины времени затуханйя флуоресценции нефтяных загрязнений.

Известен способ; включающий измерение спектра флуоресценции объекта, возбуждаемой в области оптического поглощения нефтей и нефтепродуктов, сравнение полученного спектра с эталонными спектрами нефтей и нефтепродуктов и определение типа нефтяного загрязнения по максимальному"зйачейию коэффициента корреляцйи спектра флуоресценции обьекта и эталонных спектров флуоресценции нефтей и нефтепродуктов. наиболее близ 1 755129

10

20

30

50 ров R (3) кий к изобретению по технической сущности, Недостаток способа заключается в том, что идентификация типа нефтяного загрязнения возможна только при таких концентрациях содержания нефти в воде, когда сигнал флуоресценции РОВ практически не проявляется в спектре флуоресценции объекта. С уменьшением концентрации нефти до порядка единиц мкл/л существенным становится вклад свечения POB в суммар ныйй спектр. Это привоДит к снижению точности корреляционного анализа, поскольку сигнал флуоресценции PGB в каждом измерении дает различный вклад в величину коэффициента корреляции; При сравнимых значениях интенсивности флуоресценции

PQB и нефтяного загрязнения способ не обеспечивает достоверность идентификации загрязнения, Цель изобретения — повышение достоверности определения типа нефтяного загрязнения в природных водных средах в концентрациях, меньших чем в разливе, Указанная цель достигается тем, что в известном способе диагностики нефтяных загрязнений на акваториях регистрируют двумерные эталонные спектры флуоресценции нефтей и нефтепродуктов в водных пробах, определяют для них направления синхронного сканирования по значениям спектральных сдвигов между длинами волн возбуждения и излучения, соответствующим максимальной интенсивности флуоресценции в двумерных эталонных спектрах, регистрируют двумерный спектр флуоресценции растворенного органического вещества незагряэненной части акватории, определяют для него значения коэффициентов корреляции с двумерными эталонными спектрами по направлениям спектров возбуждения, излучения и синхронного сканирования, регистрируют двумерный спектр флуоресценции объекта и определяют коэффициенты корре. ляции двумерного спектра объекта с двумерными эталонными спектрами с учетом коэффициента корреляции спектра органического вещества с двумерными эталонными спектрами.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Для получения двумерных эталонных спектров флуоресценции нефтей и нефтепродуктов регистрируют с помощью лабораторного спектрометра двумерные спектры ряда нефтей и нефтепродуктов, проводят коррекцию спектров на спектральную характеристику возбуждающего излучения и спектральную чувствительность приемника оптического излучения, и екоррвктированные спектры нормируют на максимальное значение интенсивности в каждой серии измерений, Определяют координаты максимумов флуоресценции в двумерном эталонном спектре и через точку абсолютного максимума, проводят сечения двумерного спектра, соответствующие синхронному сканированию, спектрам возбуждения и излучения. Определяют оптимальные значения спектральных сдвигов между длинами волн возбуждения и излучения и по ним определяют направления синхронного сканирования, Описанным выше способом с помощью лабораторного спектрометра либо лазерным спектрометром дистанционно регистрируют спектры флуоресценции морской воды чистых от загрязнений участков акватории в различных ее точках и горизонтах.

Затем вышеуказанным методом проводят нормировку на максимальную интенсивность и усреднение полученных спектров для формирования двумерного (среднестатистического) спектра РОВ, причем количе-. ство необходимых измерений определяется условием, чтобы изменение среднего значения интенсивности и стандартного отклонения от него в усредненном спектре не превышало заданной величины при проведении дополнительного измерения, Для двумерного среднестатистического спектра флуоресценции РОВ незагрязненной части акватории определяют значение коэффициентов корреляции со всеми двумерными эталонными спектрами нефтей и нефтепродуктов по направлениям синхронного сканирования с оптимальными спектральными сдвигами и спектров возбуждения и излучения.

Среднее значение интенсивности Uров и стандартное отклонение от него ароп в среднестатистическом двумерном спектре

POB определяется по формулам:

Upon = < Цов > = —,, Uров (А» ) (1)

»=1 и Оров = < (Upos — 0ров ) >,(2) где Оров — интенсивность спектра на длине волны в точке л ;

N — число точек в спектре;

Я» — длина волны в точке К.

Коэффициенты корреляции среднестатистического двумерного спектра РОВ со всеми эталонными спектрами нефтей и неф- . тепродуктов ф" вдоль заданных направлений определяют по известной формуле:

1755129

СоставитеЛь А.Морна

Техред М.Моргентал Корректор Н.Тупица

Редактор M,Toaòèí

Заказ 2886 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,уд, Гагарина,101

i 1 — направление синхронного сканирования;

l = 2 — направление спектра возбуждения;

i 3 — направление спектра излучения. 5

Для регистрации двумерного спектра флуоресценции загрязненного участка ак-ватории изменяют длину волны возбуждающего излучения s полосе поглощения нефтей и нефтепродуктов путем сканирова- 10 ния монохроматора или перестройки длинй волны генерации лазера. Возбуждаемую флуоресценцию регистрируют в спектральном интервале излучения нефтей и нефте- продуктов. Дальнейшая обработка сигнала 15 производится описанным выше способом.

Затем двумерный спектр флуоресценции загрязненного участка акватории нормируют на максимальное значение интенсивности флуоресценции и определя- 20 ют коэффициент корреляции Я с учетом полученных значений коэффициентов корреляции среднестатистического двумерного спектра POB с эталонными двумерными спектрами вероятных загрязнений пб фор- 25 муле:

Оо + Gpoe — 2 Оо Орое ров

i =f,2,3, ЗО где bo — стандартное отклонение интенсивности в двумерном спектре объекта, вычисляемое по формуле (2) для объекта;

y9 — коэффициент корреляции двумер- ного спектра объекта с двумерными эталон- 35 ными спектрами нефтей и нефтепродуктов, вычисляемый аналогично j3" по формуле (3); Оров СтаНДаРтНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ ИНтЕНсивности в двумерном спектре РОВ, вычисляемое по формуле (2); у — коэффициент корреляции двумерного спектра POB.с двумерными эталонными спектрами нефтей и нефтепродуктов; ф„— коэффициент корреляции двумер- 45 ного спектра объекта с двумерным спектром РОВ, вычисляемый аналогично gо по формуле (3).

По максимальному значению коэффициента корреляции двумерного спектра флуоресценции объекта и двумерных эталонных спектров флуоресценции нефтей и нефтепродуктов определяют тип нефтяного загрязнения.

Ф ормул а изобретен ия

Способ диагностики нефтяных загрязнений на акваториях, включающий регистрацию спектра флуоресценции объекта, возбуждаемой в области оптического поглощения нефтей и нефтепродуктов, сравнение полученного спектра с эталонными спектрами флуоресценций нефтей и нефтепродуктов, расчет коэффициентов корреляции спектра объекта и эталонных спектров, определение типа нефтяного загрязнения по максимальному значению коэффициента, корреляции, отл и чаю щи йс я тем,что, с целью повышения достоверности определения типа нефтяного загрязнения в природных водных средах в концентрациях, меньших чем в разливе, регистрируют двумерные эталонные спектры флуоресценции нефтей и нефтепродуктов в водных пробах, определяют для них направления синхронного сканирования по значениям спектральных сдвигов между длйнами волн возбуждения и излучения, соответствующим максимальной интенсивности флуоресценции в двумерных эталонных спектрах, регистрируют двумерный спектр флуоресценции растворенного органического вещества незагрязненной части акватории, определяют для него значения коэффициентов корреляции с двумерными эталонными спектрами nо направлениям спектров возбуждения, излучения и синхронного сканирования, регистрируют двумерный спектр флуоресценции объекта и определяют коэффициенты корреляции двумерного спектра объекта с двумерными эталонными спектрами с учетом коэффициента корреляции спектра органического вещества с двумерными эталонными спектрами.