一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法，其包括以下步驟：1)建立包含每一水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)算法模型；2)測(cè)量得到待測(cè)水體的紫外-可見(jiàn)吸收光譜；3)根據(jù)待測(cè)水體的水質(zhì)算法模型和待測(cè)水體的紫外-可見(jiàn)吸收光譜，計(jì)算得到待測(cè)水體中各水質(zhì)指標(biāo)的初步計(jì)算值；4)將待測(cè)水體中各水質(zhì)指標(biāo)的初步計(jì)算值進(jìn)行本地校正，得到各水質(zhì)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果；5)對(duì)比得到的各水質(zhì)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果與各水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，判斷待測(cè)水質(zhì)是否超標(biāo)并預(yù)警。本發(fā)明通過(guò)測(cè)定水體的紫外-可見(jiàn)全波長(zhǎng)吸收光譜，結(jié)合水質(zhì)算法模型及校正參數(shù)，同步計(jì)算水中各水質(zhì)指標(biāo)。因此，本發(fā)明可以廣泛用于主要適用于各類(lèi)地表水、各類(lèi)污水、飲用水、污水及給水處理工藝過(guò)程控制的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。
【專利說(shuō)明】一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水質(zhì)標(biāo)檢測(cè)方法，特別是關(guān)于一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水質(zhì)分析是對(duì)水資源的質(zhì)量狀況和變化規(guī)律進(jìn)行測(cè)定和評(píng)價(jià)，為國(guó)家和各級(jí)政府開(kāi)發(fā)利用、管理與保護(hù)水資源提供科學(xué)依據(jù)。水資源的質(zhì)量狀況通常用水質(zhì)指標(biāo)來(lái)描述，常用的水質(zhì)指標(biāo)包括COD (Chemical Oxygen Demand,化學(xué)需氧量)、TOC (Total OrganicCarbon,總有機(jī)碳)、DOC (Dissolved Organic Carbon,溶解性有機(jī)碳)、BOD (BiochemicalOxygen Demand,生化需氧量)、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、濁度/懸浮物、色度(表色和真色)、UV254(或稱為SAC254，即波長(zhǎng)為254nm處的吸光度)、苯系物(苯-甲苯-二甲苯混合物)、碳?xì)浠衔?、硫化氫、余氯、臭氧等。我?guó)國(guó)標(biāo)法對(duì)許多水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)方法都是采用化學(xué)分析方法。這些化學(xué)分析方法能夠比較準(zhǔn)確地測(cè)量出對(duì)應(yīng)的水質(zhì)指標(biāo)，但在測(cè)量過(guò)程中幾乎都存在耗時(shí)長(zhǎng)、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、所需化學(xué)試劑多(且?guī)?lái)二次污染)、穩(wěn)定性差、故障率高、部署靈活性較差等問(wèn)題；同時(shí)，傳統(tǒng)的分析方法大多一次只能測(cè)定一個(gè)水質(zhì)指標(biāo)。
[0003]針對(duì)水質(zhì)多指標(biāo)的檢測(cè)目前采用基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)檢測(cè)方法，由于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)檢測(cè)方法具有吸收波段范圍寬、數(shù)據(jù)豐富、信息豐富、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。然而，由于缺乏對(duì)紫外-可見(jiàn)吸收光譜的解析方法，使得該方法未能有較多的使用。雖然有關(guān)于采用基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜進(jìn)行吸光度測(cè)定的研究和應(yīng)用，但都是采用一至兩個(gè)吸收波長(zhǎng)的吸光度進(jìn)行一個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的分析和檢驗(yàn)，并卻不能綜合反映多個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的情況，因此測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度低、穩(wěn)定性差，從而不能廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法，包括以下步驟:1)建立包含每一水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)算法模型，其包括:①對(duì)包含各種水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)際水樣樣本，一方面獲得各水質(zhì)指標(biāo)的值，另一方面獲得所測(cè)樣本的各紫外-可見(jiàn)吸收光譜；②對(duì)包含所述實(shí)際水樣樣本中相對(duì)應(yīng)的各種水質(zhì)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)樣品，一方面獲得各水質(zhì)指標(biāo)的值，另一方面獲得所測(cè)樣本的各紫外-可見(jiàn)吸收光譜；③將所測(cè)的每一個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的值與相應(yīng)的紫外-可見(jiàn)吸收光譜進(jìn)行計(jì)算和擬合，獲得每一個(gè)水質(zhì)指標(biāo)與紫外-可見(jiàn)吸收光譜的相關(guān)關(guān)系的水質(zhì)算法模型；
【權(quán)利要求】
1.一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法，包括以下步驟: 1)建立包含每一水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)算法模型，其包括: ①對(duì)包含各種水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)際水樣樣本，一方面獲得各水質(zhì)指標(biāo)的值，另一方面獲得所測(cè)樣本的各紫外-可見(jiàn)吸收光譜； ②對(duì)包含所述實(shí)際水樣樣本中相對(duì)應(yīng)的各種水質(zhì)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)樣品，一方面獲得各水質(zhì)指標(biāo)的值，另一方面獲得所測(cè)樣本的各紫外-可見(jiàn)吸收光譜； ③將所測(cè)的每一個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的值與相應(yīng)的紫外-可見(jiàn)吸收光譜進(jìn)行計(jì)算和擬合，獲得每一個(gè)水質(zhì)指標(biāo)與紫外-可見(jiàn)吸收光譜的相關(guān)關(guān)系的水質(zhì)算法模型；
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于:所述水質(zhì)多指標(biāo)包括COD、TOC、DOC、BOD、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、濁度/懸浮物、色度、UV254、苯系物、碳?xì)浠衔?、硫化氫、余氯和臭氧?br> 3.如權(quán)利要求1所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟1)的步驟①和步驟②中，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室方法獲得各水質(zhì)指標(biāo)的值；采用紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)或便攜式紫外-可見(jiàn)光譜探頭，獲得所測(cè)樣本的各紫外-可見(jiàn)吸收光譜。
4.如權(quán)利要求2所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟1)的步驟①和步驟②中，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室方法獲得各水質(zhì)指標(biāo)的值；采用紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)或便攜式紫外-可見(jiàn)光譜探頭，獲得所測(cè)樣本的各紫外-可見(jiàn)吸收光譜。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟1)的步驟③中，進(jìn)行計(jì)算和擬合所采用的方法包括差分光譜分析法、主成分分析法、多元線性回歸法、偏最小二乘法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法中的一種或幾種的組合。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟2)包括以下內(nèi)容: 獲取待測(cè)水體的紫外-可見(jiàn)吸收光譜；設(shè)待測(cè)水體的紫外-可見(jiàn)吸收光譜Aixi為:
7.如權(quán)利要求5所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟2)包括以下內(nèi)容: 獲取待測(cè)水體的紫外-可見(jiàn)吸收光譜；設(shè)待測(cè)水體的紫外-可見(jiàn)吸收光譜Aixi為:
8.如權(quán)利要求6所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟3)包括以下內(nèi)容:結(jié)合待測(cè)水體的紫外-可見(jiàn)吸收光譜Aixi和待測(cè)水體中各水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)算法模型Pixi，計(jì)算待測(cè)水體中各水質(zhì)指標(biāo)的初步計(jì)算值的集合Cixj:
9.如權(quán)利要求7所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟3)包括以下內(nèi)容:結(jié)合待測(cè)水體的紫外-可見(jiàn)吸收光譜Aixi和待測(cè)水體中各水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)算法模型Ppi,計(jì)算待測(cè)水體中各水質(zhì)指標(biāo)的初步計(jì)算值的集合Cixj:
10.如權(quán)利要求8或9所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟4)包括以下內(nèi)容: 對(duì)所述步驟3)中各水質(zhì)指標(biāo)的初步計(jì)算值進(jìn)行本地校正，校正后的值為檢測(cè)結(jié)果
C1 t = at X Ct+bt 其中，t = I, 2,..., j,C' t表示待測(cè)水體中第t個(gè)水質(zhì)指標(biāo)經(jīng)過(guò)本地校正后的檢測(cè)結(jié)果；at和bt表示待測(cè)水體中第t個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的本地校正參數(shù)；Ct表示待測(cè)水體中第t個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的初步計(jì)算值。
【文檔編號(hào)】G01N21/33GK104034684SQ201410246690
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】盛建武, 宋保棟, 楊海洋, 施漢昌 申請(qǐng)人:北京金達(dá)清創(chuàng)環(huán)境科技有限公司, 清華大學(xué)