一种同步实时监测不同深度水体溶解氧浓度的装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种水体不同深度溶解氧浓度同步监测的装置和方法，所述装置包括相互连接的微生物电化学敏感单元、信号采集转换单元、阳极电势长期稳定单元、和保护内层电极间距不变的受力结构组件。其中微生物电化学敏感单元包括阳极组、沿水体不同高度布置的阴极组、导线和外电阻，通过导线将阴极组、阳极组以及外电阻串联起来形成闭合回路。阴极组置于上层水相中，阳极组插入沉积物中。信号采集转换单元采集微生物电化学敏感元件输出的电压信号。本发明所述方法简单，传感器装置信号灵敏度高、结构简单、建造运行和维护成本低，可实现不同深度水体溶解氧浓度长期、同步、实时监测的目的。
【专利说明】—种同步实时监测不同深度水体溶解氧浓度的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境监测【技术领域】，具体涉及一种同步实时监测不同深度水体溶解氧浓度的装置及方法。
【背景技术】
[0002]溶解氧(Dissolved Oxygen)是指溶解于水中分子状态的氧，是水生物生存不可缺少的条件，是衡量水质的综合指标之一。在20°C，10kPa条件下，纯水中溶解氧的饱和溶解度约为9.0 mg L'如果水中的溶解氧浓度小于5.0 mg Γ1时，水中的一些生物就会因缺氧而死亡。当水中的溶解氧减少时，可以通过大气中的氧气以及绿色植物的光合作用来补充，但是当水体受到丰富的有机物污染时，溶解氧就会被过度消耗而得不到及时的补充，此时水中的厌氧菌得以大量快速繁殖，水体会因有机物污染进一步陷入恶性循环污染，最终引起水体变黑、发臭。所以溶解氧浓度能够反映出水体受到有机物污染的程度，是水体污染程度的重要指标。
[0003]对于水体溶解氧浓度的监测，一般只是监测表层水体的变化情况，而没有考虑溶解氧随水体深度变化。需要指出的是，对于湖泊水库等水体，溶解氧浓度随水体深度增加有很多波动。其原因主要有以下三个方面:(1)随着水体的富营养化，水体透明度降低，有效光强随水深增加而衰减明显，从而光合作用产氧能力随水深越来越弱；(2)随着水体的富营养化导致水体沉积物有机质含量增加，由于沉积物丰富微生物的代谢活动，使得泥水界面溶解氧消耗快；(3)由于水体初级生产力高，使得水体有机质浓度高，增加了水体耗氧速率。在这三方面的共同作用下，湖库水体溶解氧浓度随水深波动频繁，甚至会存在水体表层溶解氧浓度饱和而底部厌氧的情况。因此，研究同时测定不同深度水体溶解氧的含量，对于环境监测、水质保障、水生态修复、水生态系统评估、和水产养殖都具有重要意义。
[0004]目前常用的溶解氧检测方法有碘量法、电流测定法和荧光淬灭法。其中碘量法是一种纯化学检测法，适用于水源水、地面水等清洁水，耗时长，程序繁琐，无法满足现场不同深度水体同时实时远程监测的要求。电流测定法操作简便，干扰少，但是由于它的透氧膜和电极容易老化，需要及时更换，大大增加了维护费用，并且由于它依靠电极本身在氧的作用下发生氧化还原反应来测定氧浓度，测定过程中需要消耗氧气，因此在测量过程中需不停的搅拌样品。目前国内外对基于荧光淬灭法的荧光光纤传感器有所研究，但是目前市场化的产品并不多，这类仪器测量精确，响应时间短，但技术壁垒更大，并且价格昂贵。目前来看，所有的方法都因操作及成本等方面原因而不适用于同步、实时、远程监测水体中不同深度溶解氧的浓度，因此急需开发灵敏高、操作简单并且经济实用的溶解氧传感器。
[0005]生物反应具有高度的专一性，生物传感器正是利用生物反应的这一特点经分子识别、能量转换，对待测指标进行精确测定。近年来，微生物电化学技术迅速发展，提供了一种全新的生物传感方法和装置，而沉积物微生物电化学技术是至今为止在实际运用中发挥作用的微生物电化学技术。沉积物微生物电化学技术构造简单，阳极埋在还原性的沉积物中，阴极置放在空气-水界面，阴阳极之间的外电路接入负载。其作用机理为:阳极区的有机物被产电微生物氧化分解，产生的电子到阳极，再经过外电路到达阴极形成电流，质子通过水溶液传递到阴极，并与氧气反应生成水。近年来，微生物电化学技术已成功用于生化需氧量(BOD)的在线监测，研究发现BOD浓度与微生物电化学技术的稳定输出电流或输出电量呈良好的线性关系，可以通过检测微生物电化学技术的输出电量，测定样品中BOD的含量。同样地，我们证实水体中的溶解氧浓度与沉积物微生物电化学技术的输出电压有良好的对应关系，运用这一原理开发出一种不同深度水体溶解氧浓度同步监测的方法及装置。和以往的微生物电化学技术监测技术明显不同的是，用于水体中的溶解氧浓度与沉积物微生物电化学的阳极电势需要在一段时间内保持稳定，这对水体中的溶解氧浓度监测特别重要。
[0006]本发明为一种运行互不干扰的单阳极多阴极的微生物电化学组的新结构，通过优化阳极和阴极面积比和设置泥水交换通道，保证单阳极多阴极的微生物电化学组产出多个电信号不受相互影响；此装置为一种外层受力保护内层电极的双层结构组件，底部的倒角结构，起到保护内层电极组的作用，便于野外操作；提供一种同步实时监测不同深度水体溶解氧浓度的方法，具有高灵敏度和快速响应时间等优点；提供一种保障阳极电势长期稳定的新方法，将干燥粉碎处理后的水生植物茎叶有机质按比例放进管壁上有孔的硅胶管内，投加到沉积物阳极区内，使阳极区微生物活性不受碳源匮乏的影响，保障阳极电势长期稳定和装置有效运行。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对上述问题提供一种同步实时监测水体不同深度溶解氧浓度的装置。
[0008]本发明的另一目的是提供同步监测水体不同深度溶解氧浓度的方法。
[0009]本发明实现其技术目的所采用的技术方案如下:
一种同步监测水体不同深度溶解氧浓度的装置，其特征在于:所述装置包括相互连接的微生物电化学敏感单元(A)、信号采集转换单元(B)、阳极电势长期稳定单元(C)、和保护内层电极间距不变的受力结构组件(D)；
所述微生物电化学敏感单元(A)包括:
阴极组，所述阴极组包括阴极支架，以及固定在阴极支架上不同高度的多个阴极，阴极组置于待测水体中；
阳极组，所述阳极组包括阳极支架，以及固定在阳极支架上的单个阳极，阳极要安插在沉积物中；
导线和多个外电阻，所述外电阻数量与阴极相同；
其中，阴极组中的阴极以任意择一的方式经导线I个串联外电阻与阳极组形成闭合回路；
所述阳极电势长期稳定单元(C)布置在所述微生物电化学敏感单元(A)的沉积物中，微生物电化学敏感单元(A)布置在受力结构组件(D)内。
[0010]本发明所述的技术方案，阴极组可为多个阴极在不同高度布置，每个阴极串联一个外电阻检测此阴极所在高度的水体溶解氧浓度，所有阴极共用一个阳极组。本发明将阴极组作为一个整体连接，由于阴极设计为不同高度，故可实现不同深度水体中溶解氧浓度的同时测定。
[0011]其中，信号采集转换元件(B)为现有技术，如数据采集器，其作用在于接收并储存微生物燃料电池的输出电压，为现场数据的真实性、有效性、实时性提供了保证。
[0012]本发明所述阴极组中阴极支架高度和数量根据实际要监测的水体深度和精度确定，优选本发明所述的阴极组中阴极支架高度为20-300 cm,阴极可为2-30个，沿高度方向设置在阴极支架上，在阴极支架上的设置间隔不小于3 cm。
[0013]其中，优选阴极为10个，等间隔设置在阴极支架上。
[0014]本发明所述的装置，阳极组中阳极为单个阳极，多个阴极共用一个阳极，并且阴阳极面积比为1: 10到1: 15，优选1:11。
[0015]本发明所述微生物电化学敏感元件中阴极支架、阳极支架和外层受力保护内层的受力组件的材料均为聚氯乙烯或者硬度为60-90的塑性材料。
[0016]本发明所述微生物电化学敏感元件的阴极和阳极均采用碳毡或石墨毡，所述阴极以氧气为电子受体。
[0017]本发明所述微生物电化学敏感元件(A)的阴极和阳极均由铜线导出外接外电阻，所述的导线与电极连接处用环氧树脂密封，导线暴露部分以环氧树脂覆盖密封，所述的外电阻为 800-1000 Ω。
[0018]其中，所述阴极支架采用两端通透的塑料管，在阴极布置位置处管壁设置孔洞以作为泥水交换通道，保证单阳极多阴极的微生物电化学组产出多个电信号不受相互影响。
[0019]所述的阳极电势长期稳定单元(C)，具体是将干燥粉碎处理后的水生植物茎叶有机质投加到装置阳极区内沉积物中(优选放进管壁上有孔的硅胶管内投加)。其中，干燥粉碎处理后的水生植物茎叶有机质是指挺水植物残体和沉水植物残体，具体植物的品种为本领域技术人员所理解，能满足使阳极区微生物活性不受碳源匮乏的影响，保障阳极电势长期稳定和装置有效运行即可。
[0020]本发明所述装置还包括保护内层电极间距不变的受力结构组件(D)，所述受力结构组件(D)呈圆柱状，其管壁均匀打孔以保证管子内外水可交换，底部设有2-3个高度为5cm的倒V型槽，保护微生物电化学敏感单元(A)在水体布置时整体结构没有任何变形。使用过程中放置此装置到待测水体的沉积物中时，可缓解沉积物对内层装置的阻力，保护内层电极间距不发生变化，并且有效阻止水体中悬浮物或水生生物对电极的覆盖和损坏，起到保护内层电极和电极间距的作用。
[0021]本发明同时提供了一种同步实时监测水体不同深度溶解氧浓度的方法。所述方法包括如下步骤:
A、电极安装
将阳极固定在阳极支架上形成阳极组，多个阴极固定在阴极支架上形成阴极组，然后将阳极组插入到水体底部沉积物中，阴极组垂直置于待测水体中(阴极组固定在阴极支架上，故能够置于待测水体中，使用时连接不同高度位置的阴极进行监测)；
B、电路连接
用导线将阴极组中不同高度位置的阴极分别与I个外电阻、以及所述阳极组串联在一起形成回路，并与信号采集转换单元连接，构成同步监测不同深度水体溶解氧浓度的装置； C、运行装置建立线性方程
启动装置，在线纪录电压；通过曝气和冲氮气方式改变水体中溶解氧浓度，并用在线监测溶氧仪在线纪录水体中溶解氧浓度，建立溶解氧浓度与微生物电化学敏感元件所产电量的数学关系，形成可通用的数学方程；
D、运行装置测定不同深度待测水体溶解氧浓度
启动装置，在线纪录不同深度待测溶解氧的水体的输出电压值，代入数学方程计算不同深度水体中溶解氧浓度。
[0022]其中，本发明所述的水体中溶解氧浓度与微生物电化学技术的稳定输出电量呈良好的线性关系:γ=0.029Χ+0.066，相关系数R2=0.889 ;如得出溶解氧浓度为0-3.0 mg L—1范围内，再应用方程Y=0.062X+0.041 (相关系数R2=0.943)进行进一步精确计算。其中Y代表电压值(mV)，X代表水体溶解氧含量(mg L—1)。
[0023]本发明所述装置及方法可用于多种待测水体，优选所述的待测水体为湖泊、水库、河流、湿地或沼泽水体。
[0024]本发明的有益效果在于:
(1)本发明与现有技术的不同及优势在于:本发明主要是利用水体溶解氧浓度高低会影响到微生物电化学工艺的电信号输出，来计算出溶解氧含量；
(2)本发明所述的不同深度水体溶解氧浓度同时监测的装置结构简单，运行和维护成本低，并且反应灵敏，能够在保准客观精准度的前提下实现只用一台仪器实现不同深度水体同时在线监测，实时远程获取沿水深氧浓度链的数据，这是其它仪器设备所不具备的性倉泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1本发明所述装置的纵剖面构造图；
附图标记，A-微生物电化学敏感单元；B-信号采集转换单元；C-阳极电势长期稳定单元；受力结构组件(D)
1-阴极;2-阴极支架；3-阳极；4-阳极支架；5-导线；6-外电阻图2本发明所述装置在阳极电势稳定、连接一个阴极的条件下，在线监测此过程中输出电压、阴极电势和溶解氧浓度随时间的变化趋势；
图3传感器输出电压与溶解氧浓度(O - 9.0 mg L—1)相关关系图；
图4传感器输出阴极电势与溶解氧浓度(O - 9.0 mg L—1)相关关系图；
图5传感器输出电压与溶解氧浓度(O - 3.0 mg L—1)相关关系图；
图6传感器输出阴极电势与溶解氧浓度(O - 3.0 mg L—1)相关关系图；
图7传感器多阴极和单阴极结构下对电压输出的影响；
图8传感器不同阳极面积对电压输出的影响；
图9有机质添加对电压输出的影响；
其中，图2-图6的具体实施方法参见实施例2，输出电压与溶解氧浓度具有较好的线性回归关系，可将原位监测中得到的输出电压带入线性回归方程得到溶解氧浓度值，实现不同水体深度溶解氧浓度同时监测的目的。
[0026]图7为优化此装置性能的测定，将单阴极和多阴极条件下电压输出信号比较，无显著性差异，故在实际操作中可运用多阴极装置，可实现节约成本，利于现场操作的目的。
[0027]图8为优化此装置性能的测定，固定阴极面积为38cm2，选定不同的阳极面积为(长* 宽):10cm*7cm, 20cm*7cm, 40cm*7cm, 60cm*7cm, 80cm*7cm,结果表明输出电压随着阳极面积增大而升高，但是当阳极面积增大为60cm*7cm，输出电压受阳极面积变化影响很小，故选择此装置下的最佳阴阳极面积比为1:11。
[0028]图9为优化此装置性能的测定，筛选不同植物的残体，粉碎后加入到沉积物中，以获得较高并且较长时间稳定的阳极电势。添加粉碎的马来眼子菜到沉积物中，可以获得较高并且稳定至少15天的阳极电势输出值。
【具体实施方式】
[0029]下面通过具体的实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0030]实施例1
本实施例说明本发明所述水体不同深度溶解氧浓度同步实时监测装置的具体结构、应用方法及工作原理。
[0031]如图1所示，本发明所述的水体不同深度溶解氧浓度同时监测装置，主要包括微生物电化学敏感单元(A)、信号采集转换单元(B)、阳极电势长期稳定单元(C)、和保护内层电极间距不变的受力结构组件(D)。
[0032]微生物电化学敏感单元组成为:阴极组，包括阴极(I)和中空管阴极支架(2)，阳极组，包括阳极(3)和阳极支架(4)，导线(5)和外电阻(6)，其中阴极组包括固定在阴极支架上不同高度的多个阴极，阳极组包括固定在阳极支架上的单个阳极。阴极组中的阴极以任意择一的方式经导线串联外电阻与阳极组形成闭合回路，阴极组可为多个阴极在不同高度布置，每个阴极串联一个外电阻检测此阴极所在高度的水体溶解氧浓度，每个阴极共用一个阳极组。此方案将阴极组作为一个整体连接，由于阴极设计为不同高度，故可实现不同深度水体中溶解氧浓度的同时测定；
本发明所述信号采集转换元件为现有技术，如数据采集器，其作用在于接收并储存微生物燃料电池的输出电压，为现场数据的真实性、有效性、实时性提供了保证。
[0033]本发明所述阳极电势长期稳定单元是将干燥粉碎处理后的水生植物茎叶有机质投加到阳极组沉积物内形成，使阳极区微生物活性不受碳源匮乏的影响，保障阳极电势长期稳定和装置有效运行。
[0034]保护内层电极间距不变的受力结构组件的底部设计为倒角结构，故在实验中放置此装置致待测水体的沉积物中时，可缓解沉积物对内层装置的阻力，保护内层电极间距不发生变化，并且有效阻止水体中悬浮物或水生生物对电极的覆盖和损坏，起到保护内层电极及电极间距的作用。
[0035]其中，阴极支架、阳极支架和保护内层电极的受力外层组件的材料是聚氯乙烯或者硬度为60-90的塑性材料；阴极和阳极的材料均采用碳毡或石墨毡；所述外电阻优选为1000 Ω。
[0036]测定水体溶解氧浓度时，阳极附近的厌氧呼吸菌，以电极作为电子受体，不断的将其沉积物中的有机物氧化，传递电子和质子到阴极从而形成电流。而随着水体中溶解氧浓度的变化，会影响到质子的传递速度，从而反馈到电压信号上，以指示出水体中溶解氧浓度的含量，并且不同深度水体中的溶解氧浓度不同，从而可以反馈不同水体深度的电压信号。上述电压信号经由信号采集转换元件采集并输出，进而计算得到不同深度水体溶解氧浓度。
[0037]实施例2
本实施例说明利用上述的水体不同深度溶解氧浓度同步监测装置测定水体溶解氧浓度与输出电压的相关性的实验。
[0038]取1500 g的江苏境内太湖中的沉积物置于反应器中，加入1%干燥粉碎后的植物残体放进管壁上有孔的内径为Icm硅胶管内，投加到装置阳极区内沉积物中。按实施例1所述的安装方法将碳毡阳极固定在支架上，插入到沉积物中。加入400毫升的模拟湖水，并将阴极组置于上覆水体中，以氧气作为电子受体。连接任意一组阴极，接好电阻后，在25°C的工作环境中运行2天以获得稳定的阳极电势。此处的实施例是在模拟条件下获得输出电压和溶解氧浓度的回归方程，若直接置于湖底的沉积物中监测，则无需驯化。驯化结束后，向水体中曝气，增加溶氧浓度，用在线监测溶氧仪实时监测水体中溶解氧浓度，待水体中溶解氧含量超过8.0 mg L—1时，停止曝气lh，接着向水体中充入氮气，待水体中溶解氧含量低于0.5 mg L—1时停止充入氮气，从输出电压信号上反映出溶解氧降低的趋势。控制水体中溶解氧浓度在不同的数值上，会分别得到相应的电压值。回归此数据得到公式(图
2-图6)，当溶解氧浓度在0-9.0 mg I/1之间，输出电压与溶解氧浓度的线性回归方程为Y=0.029X+0.066，相关系数R2=0.889 ;当溶解氧浓度在0-3.0 mg L—1之间，电压与溶解氧浓度的线性回归方程为Y=0.062X+0.041，相关系数R2=0.943，阴极电势与溶解氧浓度的线性回归方程为Y=0.064X+0.077，相关系数R2=0.892 ；其中Y代表电压值(mV)，X代表水体溶解氧含量(mg L-1)0以上结果表明在实验室模拟条件下，输出电压信号和溶解氧浓度有较好的相关关系。在原位测定中，将此装置阳极组置于待测水体沉积物中，阴极组置于水体中，将不同高度阴极输出电压信号带入上述线性方程中，得到不同深度水体中溶解氧浓度，实现不同水体深度溶解氧浓度同时监测。
[0039]实施例3
本实施例说明通过改变此装置的参数来优化此装置的运行性能。
[0040]取50L的我国太湖中的沉积物置于大的敞口反应器中，加入1%干燥粉碎后的植物残体，充分混匀。按实施例1所述的安装方法将碳毡阳极固定在支架上，插入到沉积物中。加入400 L的模拟湖水，并将阴极置于待测水体中，以氧气作为电子受体。分别连接一组和多组阴极，接好电阻后，在25°C的工作环境中运行，采集输出电压信号。将单阴极和多阴极条件下电压输出信号比较，无显著性差异(图7)，故在实际操作中可运用多阴极装置，可实现节约成本，利于现场操作的目的。
[0041]实施例4
本实施例说明通过改变此装置的阴极阳极面积比参数来优化此装置的运行性能。
[0042]分别取50L的我国太湖中的沉积物置于大的敞口反应器中，加入1%干燥粉碎后的植物残体，充分混勻。阴极面积固定为38cm2,选定不同的阳极面积为(长*宽):10cm*7cm,20cm*7cm, 40cm*7cm, 60cm*7cm, 80cm*7cm,按实施例1所述的安装方法将碳租阳极固定在支架上，插入到沉积物中。加入400 L的模拟湖水，并将阴极置于上覆水体中，以氧气作为电子受体。每个阳极连接多个阴极(此实验选择为3个)，在25°C的工作环境中运行，采集输出电压信号。输出电压随着阳极面积增大而升高，但是当阳极面积增大为60cm*7cm，输出电压受阳极面积变化影响很小，故选择此装置下的最佳阴阳极面积比为1:11 (图8)。
[0043]实施例5
本实施例说明通过添加水生植物残体，使阳极电势值高且稳定，从而提高装置的输出电信号强度。
[0044]分别取50L的我国太湖中的沉积物置于大的敞口反应器中，分别添加1%干燥粉碎的马来眼子菜植物残体后，充分混匀，放进管壁上有孔的硅胶管内。然后，这些硅胶管投加到装置阳极区内沉积物15厘米厚度区。阴阳极面积比选择为1:11，按实施例1所述的安装方法将碳毡阳极固定在支架上，插入到沉积物中。加入400 L的模拟湖水，并将阴极置于上覆水体中，以氧气作为电子受体。每个阳极连接多个阴极(此实验选择为3个)，在25°C的工作环境中运行，采集输出电压信号。实验发现添加马来眼子菜可获得超过500 mV并且稳定至少15天的输出电压(图9)，而对照组没有投加水生植物残体有机质，其信号输出强度不及投加了马来眼子菜的实验组。
[0045]上述实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种同步监测水体不同深度溶解氧浓度的装置，其特征在于:所述装置包括相互连接的微生物电化学敏感单元(A)、信号采集转换单元(B)、阳极电势长期稳定单元(C)、和保护内层电极间距不变的受力结构组件(D)； 所述微生物电化学敏感单元(A)包括: 阴极组，所述阴极组包括阴极支架，以及固定在阴极支架上不同高度的多个阴极，阴极组置于待测水体中； 阳极组，所述阳极组包括阳极支架，以及固定在阳极支架上的单个阳极，阳极要安插在沉积物中； 导线和多个外电阻，所述外电阻数量与阴极相同； 其中，阴极组中的阴极以任意择一的方式经导线I个串联外电阻与阳极组形成闭合回路； 所述阳极电势长期稳定单元(C)布置在所述微生物电化学敏感单元(A)的沉积物中，微生物电化学敏感单元(A)布置在受力结构组件(D)内。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阴极支架高度为20-300cm，阴极为2-30个，沿高度方向设置在阴极支架上，在阴极支架上的设置间隔不小于3 cm。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述阳极组中阳极为单个阳极，多个阴极共用一个阳极，阴阳极面积比为1: 10到1: 15。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微生物电化学敏感元件(A)的阴极和阳极均采用碳毡或石墨毡，所述阴极以氧气为电子受体。
5.如权利要求1或4所述的装置，其特征在于，所述微生物电化学敏感元件(A)的阴极和阳极均由铜线导出外接外电阻，所述的导线与电极连接处用环氧树脂密封，导线暴露部分以环氧树脂覆盖密封，所述的外电阻优选800-1000 Ω。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微生物电化学敏感元件(A)中阴极支架和阳极支架、及受力结构组件(D)的材料均为聚氯乙烯或者硬度为60-90的塑性材料；优选所述阴极支架采用两端通透的塑料管，在阴极布置位置处的管壁设置孔洞以作为泥水交换通道。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阳极电势长期稳定单元(C)是将干燥粉碎处理后的水生植物茎叶有机质投加到阳极组沉积物区形成。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述受力结构组件(D)呈圆柱状，其管壁均匀打孔以保证管子内外水可交换，底部设有2-3个高度为5cm的倒V型槽。
9.一种同步监测不同深度水体溶解氧浓度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: A、电极安装 将阳极固定在阳极支架上形成阳极组，多个阴极固定在阴极支架上形成阴极组，然后将阳极组插入到水体底部沉积物中，阴极组垂直置于待测水体中； B、电路连接 用导线将阴极组中不同高度位置的阴极分别与I个外电阻、以及所述阳极组串联在一起形成回路，并与信号采集转换单元连接，构成同步监测不同深度水体溶解氧浓度的装置； C、运行装置建立线性方程 启动装置，在线纪录电压；通过曝气和冲氮气方式改变水体中溶解氧浓度，并用在线监测溶氧仪在线纪录水体中溶解氧浓度，建立溶解氧浓度与微生物电化学敏感元件所产电量的数学关系，形成可通用的数学方程； D、运行装置测定不同深度待测水体溶解氧浓度 启动装置，在线纪录不同深度待测溶解氧的水体的输出电压值，代入数学方程计算不同深度水体中溶解氧浓度。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于:所述的数学方程为:Y=0.029X+0.066，相关系数R2=0.889 ;如得出溶解氧浓度为0-3.0 mg L—1范围内，再应用方程Y=0.062X+0.041，相关系数R2=0.943，进行进一步精确计算；其中Y代表电压值(mV)，X代表水体溶解氧含量(mgI/1 )。
【文档编号】G01N27/416GK104330456SQ201410614945
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】江和龙, 宋娜 申请人:中国科学院南京地理与湖泊研究所