水中矿物油荧光特性实验研究

为了实现现场测量地表水中矿物油含量的全光纤荧光计的研制，采用荧光光谱测量分析方法，于1999年10月－2000年5月，采集了国内外不同的地区原油和成品油共23种，用14种不同波长的激发光激励，进行荧光光谱特性测量实验研究，同时，对不同浓度的矿物油，水混合液地进行了测量实验，得出其最低检测浓度为0．005mg/L，测量了青岛近岸海域表层受油污染海水的含油量为0．01－0．22mg/L，此外对水中矿物油受激荧光发射原理也作了简述，并对水中矿物油荧光光谱特性，浓度与荧光强度的关系，以及为研制现场测量水中矿物油学的全光纤荧光计的可能性作出了结论性的意见。     

荧光技术在海洋环境学上的应用研究

笔者研制成功的4种不同用途、类型的水中荧光计在海洋、江河水体混合扩散实验研究中的应用,利用这种仪器先后完成了近20处大、中型水域环境评价工程任务,海洋水体中微量油分的测量实验研究,海洋中浮游植物体内叶绿素a浓度现场测量实验研究;并通过改换拖曳荧光计的荧光测量滤光片为中性滤光片,首次在国内东海、黄海倾废区分别进行了较大规模的海洋倾倒悬浮污染物(粉煤灰、碱渣)的海洋深层追踪现场测量实验研究,获得令人满意的结果.同时,还简述了荧光测量法的原理、优点及水中荧光计的结构.用荧光法测量海中物质是近代发展的一种简便、快速、灵敏度高、用途广泛的测量新技术,在海洋环境检测中有着极其重要的应用价值.     

水体混合扩散实验中的水中荧光计研究

本文描述了国内首次研制成功的用于水体混合扩散实验研究的水中荧光计。该仪器采用光源调制和信号同步解调技术,同时使用专用遮光罩使仪器能在任一日光强度下0—50m深度工作。拖曳速度为0—6节,对于罗丹明B的探测范围是1×10~(-10)—1×10~(-6)g/cm~3。简明叙述讨论了使用LGC2-1A型水中荧光计在不同水质中进行扩散实验的测量结果。     

海水有色可溶性有机物质荧光光谱的质量浓度响应

用自制的海水有色可溶性有机物(CDOM)干粉配制不同质量浓度的水溶液,研究其对三维荧光光谱(EEMS)和同步荧光光谱(SFS)的影响。结果表明:当CDOM质量浓度ρ≥62.5 mg/L时,其EEMS均为单一峰,随着质量浓度降低,激发和发射波长向短波长方向移动,这种波长移动变化与质量浓度的变化呈良好的线性相关关系;当ρ≤52.5 mg/L时,其三维荧光光谱显示3个峰。质量浓度在此范围内变化时,EEMS谱形基本不变。不同质量浓度CDOM水溶液的SFS显示,当质量浓度ρ≥150 mg/L时,随着质量浓度降低,激发和发射波长也向短波长方向移动,其谱形也发生变化;当ρ<150 mg/L时,激发和发射波长不发生漂移,谱形不变,荧光强度随质量浓度降低而降低。一定范围内CDOM质量浓度的变化会影响EEMS和SFS的谱形,从而影响EEMS和SFS法定性判定水体CDOM质量浓度的准确性。用EEMS和SFS法定性不同水体中的CDOM要考虑质量浓度的影响。     

二氧化钛纳米颗粒对序批式反应器中活性污泥胞外聚合物产量及其组分的影响

研究了二氧化钛纳米颗粒(TiO_2 NPs)浓度变化对序批式反应器(SBR)性能及活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的影响。结果表明,TiO_2 NPs浓度为0~5mg/L时SBR对COD平均去除率高于91.07%,但TiO_2 NPs浓度为10~60mg/L时对SBR对COD的去除产生轻微抑制。NH_4~+-N平均去除率在整个运行过程中均高于98.10%,表明TiO_2 NPs浓度小于60mg/L时对SBR中硝化过程没有影响。磷去除率随着TiO_2 NPs浓度从0mg/L增加到5mg/L而逐渐降低,随后在TiO_2 NPs浓度从10mg/L增加到60mg/L过程中出现了逐渐升高的趋势。活性污泥中松散附着EPS(LB-EPS)和紧密附着EPS(TB-EPS)产量随着进水TiO_2 NPs浓度从0 mg/L增加到60 mg/L而逐渐增加。LB-EPS和TB-EPS中蛋白质(PN)和多糖(PS)含量随着TiO_2 NPs浓度增加而增加。LB-EPS和TB-EPS的三维荧光(3D-EEM)光谱中代表芳环蛋白类物质、色氨酸蛋白类物质、胡敏酸类物质和富里酸类物质的荧光峰在不同TiO_2 NPs浓度下或增加或消失,且荧光峰位置和强度也发生了相应变化。LB-EPS和TB-EPS的傅里叶红外(FTIR)光谱中不同吸收峰的强度随着TiO_2 NPs浓度变化而变化,表明TiO_2 NPs对活性污泥中LB-EPS和TB-EPS的蛋白质和多糖中C=O键和C-H产生了影响。     

水中荧光计在高混浊水域中的混合扩散实验应用

为了研究长江水域污染物质的输运和扩散规律，作者利用研制成功的水中荧光计在该水域进行了混合扩散实验。该仪器在高混浊水作中对罗丹明B的浓度检测范围为1×10－9～5×10-5g／cm3，精确度≤±10％。本文着重论述使用水中荧光计和荧光示踪染料在流速大、混浊度高的长江九江江段和镇江江段进行水体混合扩散测量实验的情况，结果令人满意，为我国的高混浊水体混合扩散实验研究提供了新的手段和方法。     

水中荧光计及其在海洋现场探测中的应用

本文描述了近几年来我们首次研制成功的３种类型的水中荧光计系统及其应用测量结果：１．用于水体混合扩散实验研究的水中荧光计，对罗丹明Ｂ浓度测量范围为１×１０－６～１×１０－１０ｇ／ｃｍ３；２．拖曳荧光计系统，能在２～８０ｍ水深内进行水平拖曳平稳地工作，拖曳速度为０～８ｋｎ，除检测罗丹明Ｂ外，还可检测无机悬浮物质的含量，检测范围为２～２０００ｍｇ／ｄｍ３；３．用于测量海中浮游植物体内叶绿素ａ浓度的水中荧光计，测量范围为１×１０－６～１×１０－９ｇ／ｃｍ３。用荧光法测量海中物质是近代新发展的一种简便、快速、灵敏度高、用途极其广泛的测量技术，有着重要的应用价值。     

基于荧光猝灭原理的溶解氧分析仪的研制及其应用

研制出一种对溶解氧敏感的传感膜,其荧光材料主要是邻菲咯啉钌。由光源发出的中心波长为465 nm的强光照射到铺有该络合物的膜片上,激发出中心波长为620 nm的荧光,水体中的溶解氧会对激发出的荧光产生猝灭效应,猝灭程度与溶解氧的质量浓度之间存在线性关系。该膜片在无氧水中的荧光强度是空气饱和水中的20倍,变化较为明显。对比检测荧光信号在待测水体中猝灭前后的强度,即可测出水体中溶解氧的质量浓度。基于这一原理和荧光测量技术研制了光学溶解氧分析仪,利用该仪器对6处不同水域的天然水体进行测试,所得测试结果与国标碘量法的测试结果之间不存在显著性差异,误差≤2%,响应时间<1 min。在海水中30 m深处进行36h稳定性考察,所得溶解氧质量浓度数值平均偏差小于0.2 mg.L-1,证实仪器可适应较为恶劣的环境,且稳定性较好。     

龙须菜对重金属汞胁迫的生理响应

研究了大型海藻龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)对不同浓度重金属汞(0、0.02、0.04、0.10、0.20和0.40 mg/L)胁迫的生理响应.结果表明:当 Hg2+浓度逸0.02 mg/L 时,龙须菜藻体的相对生长速率显著下降,并且当 Hg2+浓度达到0.20和0.40 mg/L 时,龙须菜出现负增长.随着 Hg2+浓度的升高,龙须菜藻体的最大光化学量子产量、最大净光合速率和表观光合效率逐渐下降,叶绿素 a、类胡萝卜素和藻胆蛋白含量则呈先升高后下降的趋势,且当 Hg2+浓度逸0.10 mg/L 时,叶绿素 a、类胡萝卜素和藻胆蛋白含量显著下降.说明龙须菜在受 Hg2+胁迫的环境中耐受性较差,且 Hg2+对龙须菜的毒害作用较大,当Hg2+浓度逸0.02 mg/L 时,龙须菜藻体的生理活动就会受到显著抑制.     

水中荧光计在高混浊水域中的混合扩散实验

为了研究长江水域污染物质的输运和扩散规律，作者利用研制成功的水中荧光计在该水流域事扩散实验。该仪器在高混浊水中对罗丹明Ｂ的浓度检测范围为１×１０＾－９－－５×１０＾－５ｇ／ｃｍ＾３，精确度≤±１０％。。本文着重论述使用水中荧光计和荧光示踪染料在流速大、混浊度高的长江九江江段和镇江段进行水体混合扩散测量实验的情况，结果令人满意，为我国的高混浊水体混合扩散实验研究提供了新的手段和方法。     

海水油荧光测量方法实验研究

根据荧光测量方法的原理,采和双光路,双通道及单片微机控制,数据自动采集的技术,于１９９７年研制成功用于海洋现场探测的单波段水中油荧光计。应用该水中油荧光计进行了海水中微量油份的测量实验研究。     

海洋激光荧光雷达海面油膜种类鉴别研究

海洋激光雷达在探测海面油荧光方面的应用 ,受到广泛重视。海洋激光荧光雷达是以物质荧光谱理论为基础 ,将荧光技术应用于海面油膜检测领域。本文介绍了激光荧光原理 ,青岛海洋大学海洋激光雷达的基本结构和工作过程 ,以及该套系统进行海面油膜种类鉴别的使用方法和适用范围。通过实验证明 ,该套系统性能可靠 ,测量值稳定 ,能够进行一定程度上的油荧光测量。提出采用荧光强度 4 35 / 380 ,4 35 / 5 0 0 ,4 35 / 5 5 0 ,3个比值作为油样荧光特性的描述值进行油种鉴别。相对其他的鉴别方法 ,三比值法无须配置溶液 ,适于现场测量。根据系统响应情况提取的特征值不但更有针对性 ,而且由于特征值数量多 ,对荧光谱分布曲线的描述更加准确。     

荧光技术在溢油鉴别中的应用

荧光光谱具有灵敏度高、选择性好、分析速度快等特点被广泛应用于溢油鉴别。通过结合同步荧光光谱法、导数荧光光谱法和三维荧光光谱法对某码头一次溢油事故的溢油样进行分析鉴别,快速准确地鉴别出溢油源,进一步说明了荧光光谱法是溢油鉴别中一种有效的技术方法。研究结果表明:(1)同步荧光光谱对油源较为相近的油样区分能力较差,但可初步判断其相似性;(2)三维荧光光谱图油样荧光强度会受风化等因素的影响,但谱图的整体轮廓受干扰因素影响较小,芳烃的测定结果能比较准确地反映出溢油源的特征信息;(3)一阶导数荧光光谱中峰的比值能增强光谱特征,提高溢油鉴别的分辨能力。     

海面水包油乳化液溢油量等效估算方法研究

激光诱导荧光(LIF)是一种主动光学探测技术,该技术已在海面未乳化溢油油种鉴别及油膜厚度评估方面取得了一定的研究成果,但乳化溢油的监测理论基础和探测方法尚未成熟。溢油乳化物的量化会直接影响溢油污染的应急处理和灾害评估,但目前对溢油乳化液溢油量的计算尚未有研究报道。本文以水包油乳化液为研究对象,基于等效思想,根据油量相等建立了水包油乳化液与油膜的荧光检测等效模型,并依据光的辐射传输机理推导出等效油膜厚度的估算公式,最后采用仿真实例对估算方法的适用性和有效性进行了验证。实验结果表明,当水包油乳化液含油率小于12×10^-6,厚度小于5.98 cm时,利用所提出的等效方法能有效计算出水包油实际溢油厚度。该方法可为海面乳化溢油量的估算提供一种创新性的方法,具有良好的借鉴意义和实际应用价值。     

苏北盆地海安凹陷红1井区防膨注水开发实验研究

在注水油田开发过程中,防止注水引起储层黏土膨胀是非常重要的。苏北油区红1井区储层岩石的水敏指数为0．43,临界矿化度为6000mg／L,表现为中等偏强水敏,储层能量不足,油层压力低,地层水型为CaCl2,总矿化度111643．71mg／L。文章结合拟注入的清水,研究了三种防膨剂在不同温度下的防膨率,其中l#防膨剂使用浓度为1．5％时其防膨率达到88％,在现场得到应用。     

西太平洋冬季上层水体有色溶解有机物的分布和转化特征

为深入解析西太平洋溶解有机碳的生物地球化学过程，本研究于2015年12月至2016年1月，开展了西太平洋上层水体有色溶解有机物（CDOM）吸收光谱和荧光光谱特征研究。研究结果表明，西太平洋上层水体CDOM吸收系数a（320）变化范围为0.01~1.07 m-1，平均值为0.18 m-1；其较高值位于100~200 m水层，表层的海水相对含量较低，主要以有机物的光化学分解为主。采用PARAFAC分析CDOM三维荧光光谱特征，得到1种类腐殖质组分C2（252（310 nm）/405 nm）及2种类蛋白组分C1（224（276 nm）/335 nm）和C3（224（260 nm）/300 nm），其中类腐殖质荧光组分占总荧光强度的11%~22%，蛋白质荧光组分占总荧光强度的78%~89%，蛋白质荧光中类色氨酸和类络氨酸组分对荧光强度的贡献相当。洋流在大尺度上控制西太平洋CDOM的分布特征，两流交界处和环流形成区域的CDOM相对含量较高，荧光信号较强。西太上层水体CDOM相对含量和荧光信息，与温度、盐度、DO和营养盐等理化因素之间的相关分析结果表明，CDOM主要成分类蛋白质的产生主要受上层水体初级生产过程控制。     

Practical experience with the Variosens equipment in measuring chlorophyll concentrations and fluorescent tracer substances, like rhodamine, fluorescein, and some new substances

The quantitative measurement of the dispersion of matter in large bodies of water, e.g., in ocean currents [1], needs an optoelectronic fluorometer of very high sensitivity due to the great quantities of the required fluorescent substances like rhodamine B or fluorescein that would otherwise be required. The basis of a new tracer technology of very high sensitivity is the use of pulsed bluish light for excitation [6], [7]. The instrument described here is known as the Variosens. It is able to measure concentrations of fluorescent substances down to10^{-11}and has a logarithmic scale covering a concentration range of about 1:3000. The fluorescence is excited by means of a xenon spark at a frequency of 10/s with stabilized light emission. A wide-band optical filter defines the exact spectral range of the required exciting light. The receiver operates with a narrow-band optical filter by measuring the fluorescent radiation of the tracer substance used. This filter must have a very high blocking factor. Without filters the instrument uses backscatter to measure the quantity of suspended particles in the water in milligrams/liter.     

基于荧光猝灭溶解氧传感器的校准方法研究

溶解氧是海洋水质监测的常规关键参数,基于荧光猝灭原理研制的溶解氧传感器具有准确度高、稳定性好和可长期在线测量等优点,已经被广泛用于海水溶解氧浓度监测。针对传感器可能发生的数据漂移和显著偏差可能造成的准确度问题,本文设计了一套专门的校准装置和校准方法。通过严格控制校准水体的温度和溶解氧浓度,测量待校准传感器和参比传感器的相移、温度和溶解氧浓度数据,拟合获取传感器校准系数,实现对光学溶解氧传感器的单个多点校准。传感器校准值与参比值偏差在±8μmol·L^–1以内。实验室和海水现场比测结果显示,校准结果达到传感器性能指标要求。此校准装置及方法并不局限于光学溶解氧传感器,具有良好的推广价值。     

春季东海不同水域的表层叶绿素含量

利用１９９４年春季在东海及台湾海峡首次获得的表层水中绿素含量大面走航连续观测资料，结合温盐分布及以往的有关东海及台湾海峡的海流和上升流的结论，分析了春季东海表层叶绿素含量在不同水域的分布特征。结果表明，叶绿素含量分布与水文结构关系密切。叶绿素含量值随不同海流流域而变，但在各海流流域内基本不变，黑潮表层水的叶绿素含量最低，其次是台湾暖流表层水，长江冲淡水与江浙沿岸流域的叶绿素含量较高；黑潮西侧弱流剧