一种海水水质在线分析方法的研究

摘要

近年来，环境污染特别是水质污染已成为社会关注的焦点，我国大面积的近海海域被污染，赤潮频繁发生，海水富营养化不断加剧，海洋环境形势严峻，如何实现长期原位的海水水质污染监测，已经成为环境保护的迫切需求。
　　目前我国大多使用化学法测量海水中的水质污染参数，检测时间长，所需试剂量大，易造成二次污染，不适宜批量和长期的水样测量。作为一种纯物理的光学方法，紫外水质检测方法不需化学试剂，无二次污染，可以对水质污染参数进行实时在线的连续监测。
　　本文利用紫外全光谱，一次检测即可得到紫外全波段的全部吸光度信息，可以比较全面的反映水体污染。本文提出了利用主成分得分结合欧氏距离对水样进行分类的方法，并针对不同的水体类型，例如河流、湖泊和海洋，验证了方法的可行性。根据有机物和无机物的不同吸收特性，以邻苯二甲酸氢钾和硝酸钾分别代表化学需氧量和硝酸盐氮，对不同浓度的同种溶液的在不同主成分上的得分变化趋势进行讨论。同时利用单波长、双波长、多波长、光谱面积和基于全光谱的主成分得分等对化学需氧量进行建模分析，提出了基于紫外全光谱的主成分分析与最小二乘法结合在水质检测技术中的可行性。并对实际海水中的化学需氧量和硝酸盐氮进行分析，结果表明，利用主成分得分的最小二乘法模型能够很好地预测水质参数含量，结果可靠。
　　用主成分分析法对紫外全光谱建模，能够更多地将组分变化的影响考虑进来，最大限度的去除外界干扰的影响，得到较为准确的水质参数含量，为水质的检测监测提供了一种适应性更好的方法。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 水质检测方法的发展

1．2．1 化学法

1．2．2 电化学法

1．2．3 分光光度法

1．2．4 化学发光分析法

1．2．5 臭氧法

1．2．6 紫外吸收法

1．3 海洋水质检测技术的发展要求

1．4 本文的主要研究内容

第二章 紫外水质检测方法

2．1 紫外吸收法的基本原理

2．2 单波长检测方法

2．3 双波长法

2．4 多波长检测法

2．5 全光谱法

2．6 本章小结

第三章 基于紫外全光谱的分析方法

3．1 主成分分析法(PCA)

3．2 系统聚类法

3．3 最小二乘法

3．4 本章小结

第四章 紫外水质检测技术实验研究

4．1 水质参数的建模实验探究

4．1．1 邻苯二甲酸氢钾溶液实验

4．1．2 硝酸钾溶液实验

4．1．3 邻苯二甲酸氢钾的标样估测模型

4．2 实际水样的聚类分析

4．2．1 河流、湖泊水样的聚类分析

4．2．2 海水的聚类分析

4．3 海水水质参数的估测模型

4．3．1 海水COD估测模型

4．3．2 海水硝酸盐氮估测模型

4．3．3 海水估测模型

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 课题工作总结

5．2 存在的问题与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢