技术摘要：
本发明公开了一种海洋水下总氮总磷原位在线监测装置及方法，旨在解决现有技术中存在的非原位测量导致测量精度小且使用不方便、非连续精细光谱测量导致影响化学反应的显色剂且无法校正过滤的浊度，以及总氮、总磷分立探测，导致探测效率较低的技术问题。本发明提出了一  全部
背景技术：
总氮和总磷是反映水体受污染程度及水体富营养化程度的重要指标之一，总磷和 总氮含量的增加会导致微生物及藻类等水生生物大量繁殖，造成水体富营养化和水体质量 的恶化。而海水中的成分复杂、形态多样、瞬息多变，通过监测分析海水中的总氮、总磷，了 解海水中营养元素的含量，这对保护海洋生态系统有着至关重要的作用。 现有的总磷自动监测仪对总磷的检测都以化学法为基础，只是在水样消解方法及 分解速度上有所不同。主要类型有过硫酸盐高温高压消解-光度法、过硫酸盐紫外消解-光 度法、紫外线照射-钼催化加热消解-流动注射-光度法；总氮在线自动分析仪的主要类型有 过硫酸盐高温高压消解-光度法、密闭燃烧氧化-化学发光分析法、过硫酸盐紫外消解-光度 法、过硫酸盐高温高压消解-流动注射-光度法。 上述方法存在着诸多缺点：一是使用型式为柜式机，需要抽水到仪器内部进行测 量分析，存在着非原位、使用不方便等缺点；二是光度测量为单光谱点测量，非连续精细光 谱测量，对仪器化学反应的显色剂影响、过滤的浊度校正无能为力等缺点；三是总氮、总磷 分立探测，其探测效率较低。
技术实现要素：
本发明旨在解决现有技术中存在的非原位测量导致测量精度小且使用不方便、非 连续精细光谱测量导致影响化学反应的显色剂且无法校正过滤的浊度，以及总氮、总磷分 立探测，导致探测效率较低的技术问题，而提供一种海洋水下总氮总磷原位在线监测装置 及方法。 本发明提出了一种海洋水下原位应用的总氮总磷在线监测装置及方法，结合化学 预处理与连续精细光谱法结合的方式，并将监测装置整体密封，采用水下侵入式原位长期 测量，测量数据通过串口发送至岸边或者趸船，相比传统的柜式总氮总磷在线监测装置及 方法，本发明的装置及方法具有海洋或者水下原位测量、连续精细光谱分析校正能力、总氮 总磷整机光流一体探测能力等优点。 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为： 一种海洋水下总氮总磷原位在线监测装置，其特殊之处在于： 包括密封壳体和废液收集桶，以及均位于密封壳体内的化学预处理单元、光流一 体单元、光谱分析单元和主控单元； 所述密封壳体上设有液体入口和液体出口； 所述化学预处理单元的输入端与所述液体入口连通，用于将海水处理成待测液并 输出；所述化学预处理单元的输入端还连接有去离子水； 4 CN 111595789 A 说　明　书 2/5 页 所述光流一体单元包括相互连通的总氮池、总磷池和一分二光纤束； 所述总氮池内设有第一流道、第一光源以及第一准直镜； 所述第一流道一端与化学预处理单元的输出端连通； 所述第一光源发出的光束依次穿过第一流道内的待测液以及第一准直镜后，通过 一分二光纤束传输至光谱分析单元； 所述总磷池内设有第二流道、第二光源和第二准直镜； 所述第二流道一端与第一流道另一端连通； 所述第二光源发出的光束依次穿过第二流道内的待测液以及第二准直镜后，通过 一分二光纤束传输至光谱分析单元； 所述第二流道的另一端通过液体出口与废液收集桶连通； 所述光谱分析单元对出射光进行分析处理，并将分析处理后的光谱数据传输至主 控单元； 所述主控单元控制化学预处理单元、光流一体单元以及光谱分析单元，并且根据 所述光谱数据进行总氮、总磷浓度的实时计算。 进一步地，所述第一流道及第二流道均为Z型结构； 所述第一光源与第一准直镜分别位于Z型结构的第一流道中间段两端； 所述第二光源与第二准直镜分别位于Z型结构的第二流道中间段两端。 进一步地，所述第一光源和第二光源均为LED灯。 进一步地，所述光谱分析单元包含紫外-可见-近红外谱段。 进一步地，所述第一光源的波长范围为380～720nm； 所述第二光源的波长范围为650～880nm。 进一步地，所述第一流道与第二流道通过连接管连通。 基于一种海洋水下总氮总磷原位在线监测装置，本发明还提供了一种海洋水下总 氮总磷原位在线监测方法，其特殊之处在于，包括以下步骤： 步骤1.采集亚硝氮混合液连续光谱数据和第一去离子水光谱数据； 1.1.通过化学预处理单元抽取海水并对其进行预处理，获取亚硝氮混合液； 1.2.亚硝氮混合液进入光流一体单元中的总氮池，开启第一光源，关闭第二光源， 第一光源发出的光束经亚硝氮混合液后通过一分二光纤束传输至光谱分析单元，光谱分析 单元对采集的光束进行分析处理获取亚硝氮混合液连续光谱数据，并将亚硝氮混合液连续 光谱数据传输至主控单元存储； 1.3.通过化学预处理单元抽取去离子水； 1.4.去离子水进入总氮池，第一光源发出的光束经去离子水后通过一分二光纤束 传输至光谱分析单元，光谱分析单元对采集的光束进行分析处理获取第一去离子水光谱数 据，并将第一去离子水光谱数据传输至主控单元存储； 步骤2.采集正磷酸盐混合液光谱数据和第二去离子水光谱数据； 2.1.通过化学预处理单元抽取海水并对其进行预处理，获取正磷酸盐混合液； 2.2.正磷酸盐混合液进入总磷池，关闭第一光源，开启第二光源，第二光源发出的 光束经正磷酸盐混合液后通过一分二光纤束传输至光谱分析单元，光谱分析单元对采集的 光束进行分析处理获取正磷酸盐混合液光谱数据，并将正磷酸盐混合液光谱数据传输至主 5 CN 111595789 A 说　明　书 3/5 页 控单元存储； 2.3.通过化学预处理单元抽取去离子水； 2.4.去离子水进入总氮池，第二光源发出的光束经去离子水后传输至光谱分析单 元，光谱分析单元对采集的光束进行分析处理获取第二去离子水光谱数据，并第二去离子 水光谱数据传输至主控单元存储； 步骤3.数据处理及实时计算； 所述主控单元通过存储的亚硝氮混合液连续光谱数据、第一去离子水光谱数据、 正磷酸盐混合液光谱数据和第二去离子水光谱数据实时计算海水中总氮、总磷的浓度。 进一步地，步骤1中所述第一光源发出的光束经亚硝氮混合液或去离子水后还包 括经第一准直镜准直； 步骤2中所述第二光源发出的光束经正磷酸盐混合液或去离子水后还包括经第二 准直镜准直。 进一步地，步骤1.2)、2.2)进行光束采集时，所述第一光源和第二光源均至少闪烁 三次，每次间隔一秒。 进一步地；所述光谱分析单元对采集的光束进行分析处理时，其分析谱段依次为 紫外光谱、可见光光谱和近红外光谱。 本发明的有益效果是： 1.本发明的海洋水下总氮总磷原位在线监测装置相比传统的柜式测量装置，具有 良好的水下原位测量能力，可直接置于海水中进行测量，进而达到实时测量的目的，由于是 原位测量，其测量精度更高，符合实际测量应用，而且化学预处理单元、光流一体单元和光 谱分析单元均通过主控单元控制完成，其使用更方便。 2.本发明通过连续精细光谱获取测量所需信息，具有对海水过滤后浊度影响、显 色剂的色度影响的校正能力，进一步提升了测量准确度。 3.本发明通过机械组合方式实现总氮总磷整机光流一体探测，其探测效率更高。 附图说明 图1是本发明一种海洋水下总氮总磷原位在线监测装置的结构示意图。 附图说明： 1-密封壳体，11-液体入口，12-液体出口； 2-废液收集桶； 3-化学预处理单元； 4-光流一体单元，41-总氮池，411-第一流道，412-第一光源，413-第一准直镜，42- 总磷池，421-第二流道，422-第二光源，423-第二准直镜，43-一分二光纤束，431-SMA905接 口,44-连接管； 5-光谱分析单元； 6-主控单元。