基于光谱机理的水质有机物特征参数分析与检测方法研究

我国地表水污染状况严重，而工农业生产与人民生活用水量不断增长，水质检测的技术手段也应随之加强。对水质进行快速检测和分析，对于监测污染种类、快速识别污染性质、提供预警和追查事故责任具有实际应用价值。课题研究应用荧光技术检测识别水中多种污染物的方法，结合光纤传感技术与CCD光谱探测技术解决水质在线快速检测问题，拓展荧光检测技术的应用领域；通过平行因子分析算法分析多种物质形成的复杂荧光光谱，解决水中多种共存污染物识别的问题，丰富和发展光谱分析技术的理论与实践。研究的仪器与系统，可以满足工业企业对供水和排放污水水质检测的需要，也为环保部门的水质监测工作提供新的方法和手段，将对我国环境监测、污染治理有重要的推动作用。

本项目针对水中有机物成分识别与含量测量展开研究工作，研究的重点是解决现有检测方法、手段不能有效识别污染物种类且定量检测精度不足的问题。课题以石油类物质为典型对象，对被测物荧光光谱特性、检测仪器的设计以及光谱信号分析进行了深入研究，主要包括以下工作：研究了常见石油产品及其各种混合物的荧光光谱特性，研究了各种有机或无机溶剂、温度等环境因素对石油类有机物荧光光谱的影响；开发了光纤传感与CCD光谱探测相结合的水中有机物荧光检测系统，可用于水体中有机物成分荧光光谱的快速获取与测量；采用平行因子分析等化学计量学方法对被测物荧光光谱信号进行分解，用以解决复杂混合体系中相似有机物成分光谱重叠的问题，排除未知干扰物对测量的影响，实现了以“数学分离”代替化学分离来区分混合体系中的不同成分，并通过多元校正方法确定特定被测物在样本集中含量；以胶束增敏荧光方法作为辅助手段，解决部分有机物在水中因溶解度较低引起的荧光发射微弱、不稳定的问题，结合平行因子分析方法取得了较好的测量效果。