[发明专利]三维荧光光谱结合二次微分检测水体溶解性有机物的方法

说明书

本发明公开了一种三维荧光光谱结合二次微分检测水体溶解性有机物的方法，此方法包括以下步骤：步骤1，通过荧光光谱仪测定水体的三维荧光光谱，获取紫外到可见光波段的三维荧光光谱数据；步骤2，将三维荧光光谱的拉曼和瑞丽散射峰去除；步骤3，对三维荧光光谱进行二次全微分处理；并将二次全微分处理后的正值变为0；步骤4，将溶解性有机物的TOC值和荧光光谱的二次全微分值进行相关分析，获取不同特性的溶解性有机物的TOC浓度和荧光光谱最高峰值的相关关系，实现对水体中有机物种类和浓度的快速检测。本发明提出的方法对样品数量没有要求，具有灵敏度高、不破坏样品、操作简单、方便推广和应用等优点。

技术领域

本发明属于环境工程废水水质检测的技术领域，特别指一种三维荧光光谱结合二次微分检测水体中溶解性有机物的方法。

背景技术

溶解有机物质存在于各种水生生态系统中，它被定义为包含具有宽范围分子量和化学性质的化合物的复杂且不均匀的混合物。作为一种重要的水质指标，溶解性对于金属的毒性、土壤的生物活性和废水处理性能都至关重要。因此，研究在水体中溶解性有机物的性质是环境领域的重大课题。

目前三维荧光法被广泛应用于水体中溶解性有机物的测定。然而因为各种类型的荧光体的峰值相互重叠，溶解性有机物水样的荧光光谱不容易识别。平行因子法广泛应用于对荧光光谱重叠峰的分析。然而当样品数量过少，或者样品的荧光峰值相互差别过大时，平行因子分析法会失效，分析结果变得不可信。

本研究将二次微分技术应用于三维荧光光谱的分析中，该方法不受样品数量的限制，而且样品之间的差异不会造成结果出现偏差。用该方法可以对废水和天然水体中的溶解性有机物进行检测。本发明的方法可检测溶解性有机物，不仅准确率高，而且方法操作简单、方便推广和应用。

发明内容

在对水体中溶解性有机物的检测和分析过程中，经常会遇到定性难的问题。针对这种情况，本发明提出一种三维荧光光谱结合二次微分检测水体中溶解性有机物的方法。

本发明的目的，是提供一种不受样品数量限制、准确有效、非破坏性的溶解性有机物检测方法，具体为：

一种三维荧光光谱结合二次微分检测水体溶解性有机物的方法，其特征在于该方法所包含以下步骤：

(1)首先通过荧光光谱仪测定水样的三维荧光光谱，获得紫外到可见光波段的三维荧光光谱数据；

(2)去除三维荧光光谱的拉曼和瑞丽散射峰；

(3)对三维荧光光谱进行二次全微分处理，并将二次全微分处理后的正值变为0；

(4)将溶解性有机物的TOC值和荧光光谱的二次全微分值进行相关分析，建立模型，获取不同特性的溶解性有机物的TOC浓度和荧光光谱的最高峰值的相关关系，实现对水体中有机物种类和浓度的快速检测。

其中，步骤1)中，所测定水样首先须通过0.45μm滤膜过滤后方可测定；测定水样的TOC浓度要求稀释至0.01～5ppm；水体中铜离子、汞离子等重金属离子浓度不得高于20ppb；水样的pH值不受限制。测定时，荧光光谱仪的发射和激发波长波段均设置为200～600nm；发射和激发波长每一相同间隔取样，步长设置为1～5nm；扫描速度为600～1200nm/min。

步骤3)中，包括基于最小二乘法，采用二维的Savitzky–Golay法对三维荧光光谱进行平滑处理，具体为：三维荧光光谱5nm×5nm的数据块进行多项式拟合，通过最小二乘法确定a₀,a₁,a₂,a₃,a₄和a₅；多项式拟合公式为：