一种基于荧光光谱技术的溶解性有机物dom水质监测预警方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种基于荧光光谱技术的溶解性有机物D0M水质监测预警方法，属于水环境监测技术领域。
【背景技术】
[0002]随着工业的迅速发展，由此而产生的工业废水的种类和数量迅猛增加，大量的污染物被排入水环境中，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全，化工废水属于高浓度有机物废水，排放量大、毒性大、有机物浓度高、含盐量高、色度高、难降解化合物含量高、治理难度大，而且工业产生的超高浓度有机废水中，酸、碱类众多，往往具有强酸或强碱性，一是需氧性危害，由于生物降解作用，高浓度有机废水会使受纳水体缺氧甚至厌氧，多数水生物将死亡，从而产生恶臭，恶化水质和环境；二是感观性污染，高浓度有机废水不但使水体失去使用价值，更严重影响水体附近人民的正常生活；三是致毒性危害，超高浓度有机废水中含有大量有毒有机物，会在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存，最后进入人体，危害人体健康。处理这类废水的方法主要集中在物化处理，包括高级氧化法、萃取法和树脂吸附法，这些方法存在能耗大、运行费用高、选择性差、处理效率低、二次污染等问题。如若对每一个有机污染物进行测试，测得各种有机物的浓度，操作效率低，消耗时间长，难以起到对有机污染物的预警作用。三维荧光光谱是荧光光谱仪的一种采集方式，体现的是发射波长随着激发波长变化的荧光强度信息，获得的信息量比常规荧光光谱更多。平行因子分析法是利用胶体最小二乘法实现的一种多维数据分解法，能够从多组分混合溶液中得到各个组分准确的定量结果，在三维荧光光谱分析中得到广泛的应用，因此研究出基于三维荧光光谱的一种高操作效率、耗时周期短的预警方法，在相关领域具有重要的意义。
【发明内容】
[0003]本发明主要解决的技术问题:针对目前溶解性有机物D0M水质的快速预警方法操作效率低，处理耗时周期长的弊端，提供了一种基于三维荧光光谱的地表水有机污染的快速预警方法，本发明通过水质检测仪检测等转化成图像显示，再用三维荧光光谱扫描后得三维荧光图谱，两者数据进行对比形成标准图谱；再经水质检测仪检测等转化成图像显示，再用三维荧光光谱扫描后得三维荧光图谱，两者数据进行对比复合成溶解性有机物D0M水质水样图谱，与标准图谱数据进行对比，计算分析有机污染物总体浓度数据传入警报系统，若警报响起，则溶解性有机物D0M水质超标，反之，则溶解性有机物D0M水质未超标。本发明操作效率高，耗时周期短。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
[0005](1)首先建立光谱特征数据库，类腐植酸荧光I (Ex为340?450nm，Em为430?510nm)，II (Ex 为 300 ?360nm，Em 为 360 ?460nm)，III (Ex 为 230 ?280nm，Em 为 370 ?450nm)，类蛋白焚光(Ex为260?290nm，Em为300?350nm)，峰A-类腐植酸(Ex/Em =237 ?260/400 ?510nm)，峰 B-类腐植酸(Ex/Em = 300 ?380/400 ?510nm)，峰 C-类蛋白荧光(Ex/Em = 340 ?350/370nm)，峰 D-类蛋白荧光(Ex/Em = 230 ?285/357 ?360nm)，峰E-色氨酸类为(Ex/Em = 225 ?240/340 ?385nm)，峰 F-酪氨酸(Ex/Em = 220 ?240/305 ?325nm)；
[0006](2)待数据库建立完成后，设定荧光检测分析系统，设置激发波长为200?500nm，发射波长为300?600nm，响应时间设置为自动方式，狭缝宽度为8?llnm，扫描步长为2nm、4nm 及 5nm，扫描速度为 2000 ?2200nm/min ；
[0007](3)待上述步骤完成后，使用自动取样装置进行自动取样，然后将所得的水样通过预处理系统，对水样进行过滤，pH调节及温度调控，待调节完成后，水样进入荧光检测分析系统，进行分析检测；
[0008](4)上述检测分析结束后所得的结果，与建立光谱特征数据库进行对比，如果有相匹配的值，经过水质数据传感系统，其系统内的相关系数为0.7?0.8，通过水质数据传感系统，将所得的数据传入数据分析器中，得到溶解性有机物D0M的总体浓度，然后数据分析器将所得的总体浓度数据传入警报系统，根据等级在警报显示器上，显示不同等级警报，同时进行警报，待水质回复正常后，警报解除。
[0009]本发明的有益效果是:
[0010](1)本发明的快速预警方法快速、灵敏，操作效率高，耗时周期短，可实现对地表水的在线及时监测，提高预警效率；
[0011 ] (2)利用三维荧光光谱对地表水进行扫描，针对性强，准确性高；
[0012](3)本发明与传统方法相比效率提高了 30?40%，预警时间减少了 50?60%。
【具体实施方式】
[0013]首先建立光谱特征数据库，类腐植酸荧光I (Ex为340?450nm，Em为430?510nm)，II (Ex 为 300 ?360nm，Em 为 360 ?460nm)，III (Ex 为 230 ?280nm，Em 为 370 ?450nm)，类蛋白焚光(Ex为260?290nm，Em为300?350nm)，峰A-类腐植酸(Ex/Em =237 ?260/400 ?510nm)，峰 B-类腐植酸(Ex/Em = 300 ?380/400 ?510nm)，峰 C-类蛋白荧光(Ex/Em = 340 ?350/370nm)，峰 D-类蛋白荧光(Ex/Em = 230 ?285/357 ?360nm)，峰E-色氨酸类为(Ex/Em = 225 ?240/340 ?385nm)，峰 F-酪氨酸(Ex/Em = 220 ?240/305 ?325nm);待数据库建立完成后，设定荧光检测分析系统，设置激发波长为200?500nm，发射波长为300?600nm，响应时间设置为自动方式，狭缝宽度为8?llnm，扫描步长为2nm、4nm及5nm，扫描速度为2000?2200nm/min ;待上述步骤完成后，使用自动取样装置进行自动取样，然后将所得的水样通过预处理系统，对水样进行过滤，pH调节及温度调控，待调节完成后，水样进入荧光检测分析系统，进行分析检测；上述检测分析结束后所得的结果，与建立光谱特征数据库进行对比，如果有相匹配的值，经过水质数据传感系统，其系统内的相关系数为0.7?0.8，通过水质数据传感系统，将所得的数据传入数据分析器中，得到溶解性有机物D0M的总体浓度，然后数据分析器将所得的总体浓度数据传入警报系统，根据等级在警报显示器上，显示不同等级警报，同时进行警报，待水质回复正常后，警报解除。
[0014]实例1
[0015]首先建立光谱特征数据库，类腐植酸荧光I (Ex为340?450nm，Em为430?510nm)，II (Ex 为 300 ?360nm，Em 为 360 ?460nm)，III (Ex 为 230 ?280nm，Em 为 370 ?450nm)，类蛋白焚光(Ex为260?290nm，Em为300?350nm)，峰A_类腐植酸(Ex/Em =237 ?260/400 ?510nm)，峰 B-类腐植酸(Ex/Em = 300 ?380/400 ?510nm)，峰 C-类蛋白荧光(Ex/Em = 340 ?350/370nm)，峰 D-类蛋白荧光(Ex/Em = 230 ?285/357 ?360nm)，峰E-色氨酸类为(Ex/Em = 225 ?240/340 ?385n