月球紫外-可见-近红外反射光谱的基本特征及解析方法

月球紫外一可见一近红外反射光谱(强度,反照率以及吸收特征)是研究月球表面物质组成的重要手段。文章简要介绍了月球表面反射光谱的基本特征、形成机制以及现有月球反射光谱数据及其解析方法。这些方法主要有光谱参数、连续背景扣除、高斯反卷积分析以及主成分分析。还讨论了高光谱探测器在月球探测中的应用前景、已有方案以及获取新的月球样品对月球反射光谱研究的重要性。     

废水DOM荧光强度与COD总氮的相关分析

采用三维荧光光谱技术考察某食品工业废水处理中溶解性有机物(DOM)的荧光光谱特征,并分析DOM各组分转化及来源,以及建立DOM特征峰荧光强度与总氮、COD浓度的关系。三维荧光光谱分析表明,原水中主要存在5种DOM的特征荧光峰,即高激发波长和低激发波长类色氨酸(分别为峰A和峰B)、可见区和紫外区类富里酸(分别为峰C、峰D)和腐殖酸(峰E、峰F和峰G)。荧光光谱参数表明,荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)、生物源指数(BIX)表明食品废水处理过程中DOM具有明显的生物源特征。建立腐殖酸(峰E、峰F和峰G)荧光强度与总氮浓度在处理过程中的相关性,其相关系数分别为0.965 5、0.961 2和0.914 1,以及建立高激发波长类色氨酸荧光强度、低激发波长类色氨酸荧光强度及其荧光强度之和与COD浓度相关关系,其相关系数分别为0.871 9和0.752 5和0.853 2。说明可以借助三维荧光光谱技术快速检测腐殖酸和类色氨酸荧光强度,来判断食品工业废水中总氮和COD处理程度,进而及时快速实现总氮和COD浓度的测定。     

水质COD检测用光谱法的水体环境浊度解算方法

针对紫外-可见光谱法水质COD检测中光谱的变化能够反映水体环境不同浊度这一情况,通过实验方法分析了福尔马肼浊度液对邻苯二甲酸氢钾标准液的紫外-可见吸收光谱影响,引入并改进了多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)方法以消除光散射影响所导致的基线平移和偏移。研究结果表明,改进了的多元散射校正方法,不仅可以解算紫外-可见光水质COD检测时的水体环境之浊度,获得了有别于传统光谱法进行水体或水质浊度测量的技术及方法,而且还为水体环境中浊度测量提供了一种新途径。     

Fe~0-C-Clay陶粒用于亚甲基蓝模拟废水处理的研究

针对传统微电解工艺存在的填料板结问题,烧制了一种新型微电解材料——Fe0/C/Clay陶粒,并将其应用于亚甲基蓝模拟废水的处理。单因素试验筛选的最佳试验参数为:亚甲基蓝浓度为1 000 mg/L,pH=5,A/L=1.5,HRT=4 h,此时色度去除率和COD去除率分别为90%和58%。紫外可见光谱扫描分析表明:可见光区的吸收明显减少。连续运行试验发现,出水水质稳定时间较长,运行中陶粒填料没有发生板结。     

月球紫外-可见-近红外反射光谱的基本特征及解析方法

月球紫外-可见-近红外反射光谱(强度,反照率以及吸收特征)是研究月球表面物质组成的重要手段。文章简要介绍了月球表面反射光谱的基本特征、形成机制以及现有月球反射光谱数据及其解析方法。这些方法主要有光谱参数、连续背景扣除、高斯反卷积分析以及主成分分析。还讨论了高光谱探测器在月球探测中的应用前景、已有方案以及获取新的月球样品对月球反射光谱研究的重要性。     

月球紫外-可见-近红外反射光谱的基本特征及解析方法

月球紫外-可见-近红外反射光谱(强度,反照率以及吸收特征)是研究月球表面物质组成的重要手段.文章简要介绍了月球表面反射光谱的基本特征、形成机制以及现有月球反射光谱数据及其解析方法.这些方法主要有光谱参数、连续背景扣除、高斯反卷积分析以及主成分分析.还讨论了高光谱探测器在月球探测中的应用前景、已有方案以及获取新的月球样品对月球反射光谱研究的重要性.     

一种紫外-可见光谱检测水质COD预测模型优化方法

针对紫外-可见光谱法检测水质COD预测模型的精度低和收敛速度慢等问题,研究了一种基于粒子群算法联合最小二乘支持向量机(PSO_LSSVM)的水质检测COD预测模型优化方法,并引入主元分析(PCA)算法对模型输入光谱数据进行降维预处理,借以提高模型的收敛速度.结果表明,利用粒子群(PSO)算法收敛速度快和全局优化能力,优化了最小二乘支持向量机(LSSVM)模型的惩罚因子和核函数参数,避免了人为选择参数的盲目性,克服了传统LSSVM预测模型的精度较低、稳健性较差等缺点.通过以收敛时间、预测平均相对误差(MRE)和均方根误差(RMSE)为评价标准进行评估,输入样本经过PCA降维预处理的PSO_LSSVM模型的预测能力和输入样本未经过降维预处理的LSSVM模型与PSO_LSSVM模型进行了比较分析,输入样本经过PCA降维预处理的PSO_LSSVM模型预测效果最优,且此算法使用C语言实现,易于移植,这为紫外-可见光谱水质COD在线、实时性检测奠定了基础.     

ASBR处理食品废水中DOM转化过程的荧光光谱

利用厌氧序批式反应器(ASBR)处理食品废水,结合三维荧光光谱技术考察不同反应时段废水中溶解性有机物(DOM)的光谱特征和物质来源,并建立DOM特征峰荧光强度与氨氮浓度的关系.工艺运行结果表明:食品废水经过ASBR处理后,进水的COD从1100mg/L降至91mg/L,COD去除率达到91.73%,说明ASBR反应器可有效降解食品废水中的有机物质.三维荧光光谱显示,5种物质的特征荧光峰,即高激发波长色氨酸(峰A)、低激发波长色氨酸(峰B)、可见光区富里酸(峰C)、紫外光区富里酸(峰D)、类腐殖酸(峰E).随着厌氧生物处理的进行,峰A、峰B和峰C的荧光强度表现为先增加后减少的趋势;峰D荧光强度表现为微弱增加趋势;峰E荧光强度为先减少后增加趋势.荧光光谱指数FI、HIX、BIX表明,废水具有明显生物源特征.建立高激发波长色氨酸、低激发波长色氨酸特征峰荧光强度与色氨酸荧光强度之和与氨氮浓度在反应周期内的相关性,其相关系数分别为0.8136、0.9390、0.9153,说明可通过三维荧光光谱技术快速监测食品废水厌氧生物处理过程中的氨氮浓度.     

水质监测中光谱数据的压缩与重构算法研究

针对基于无线传感网络传输的紫外-可见光谱法水质监测光谱数据耗时耗能且传输过程存在丢失数据的关键技术问题,在传统小波变换编码的基础上,依据压缩感知框架下压缩感知之子空间追踪(subspace pursuit,SP)重构算法,将压缩感知理论应用于水质监测的光谱数据分析与处理,实现了对水质监测光谱数据的压缩与重构,提高了紫外-可见光谱法水质监测光谱数据传输过程中的抗干扰能力。实验研究结果表明,在满足测量中对水质监测精度要求的前提下,压缩比可达19.5%。同时,传输过程中可允许25%以内的丢包率,这对压缩感知算法解决水质监测光谱数据的存储和传输过程中数据量大、节点能量消耗以及传输过程中丢失数据等问题,具有一定的潜在应用价值。     

含油污水光谱特性的研究

含油污水对良好水环境构成了极大威胁,其含油量将直接影响污染情况.光学检测是测量其含油量的重要方法,光学常数则是其测量的基础.利用TU-19双光束紫外可见分光光度计测量了2 mm、10 mm厚含油污水样品光学腔在300~900 nm波长范围内的透射光谱,通过MC(Monte-Carlo)法和区间逼近法反演出含油污水样品光学常数,进而计算得到了含油污水的吸收光谱.结果表明:含油污水光谱特性明显,且在波长380 nm处存在吸收峰,其多数波长下的折射率约为1.2,而吸收指数在5×10-7~2.5×10-6之间.     

遥感技术在湖泊水质监测中的应用

环境污染遥感监测技术具有监测范围广、速度快、成本低,且便于进行长期的动态监测等优点,是实现宏观、快速、连续、动态地监测环境污染的有效方法,已成为湖泊环境动态变化监测的重要技术手段.湖泊水质遥感监测是基于经验、统计分析或水质参数的光谱特征,选择遥感波段数据与地面实测水质参数数据进行数学分析,建立水质参数反演模型实现的.在运用遥感技术对湖泊进行水质监测的方法中有传统方法和神经网络模型.与传统方法相比,神经网络模型有较强的水质识别的容错性,水质状况识别的可信度.今后,神经网络模型、高光谱遥感技术以及RS与GIS、GPS的结合运用等将是遥感技术在此领域中的发展方向.     

小球藻强化餐厨废水处理效果及机理

利用小球藻对混凝出水进行处理,考察小球藻接种量对COD、DTP和TN去除率的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱、比表面积微孔分析仪分析小球藻形貌和组成结构的变化,采用紫外可见光谱和三维荧光光谱研究餐厨废水中有机物成分的变化,探究小球藻降解餐厨废水的机理.结果表明:当小球藻接种量为25%时,COD和TN去除率最高(分别为79.73%和78.28%);当小球藻接种量为35%时,DTP去除率最高(85.55%).反应前的小球藻细胞表面相对光滑,反应后的小球藻细胞表面粗糙,比表面积增大,并粘附大量颗粒态物质;小球藻细胞表面的羧基、氨基和磷酸基团等官能团参与污染物的吸附沉淀;小球藻破坏了腐殖质结构,降低了腐殖质芳香性;小球藻在降解可溶性微生物副产物和类腐殖酸的同时,产生芳香类蛋白物质.     

不同深度处理工艺再生水中余氯衰减规律及溶解性有机物变化特性比较

考察了余氯在不同深度处理工艺再生水中的衰减规律,并利用紫外-可见吸收差光谱和三维荧光光谱对余氯衰减过程的有机物变化进行了初步解析.结果表明,再生水中的余氯衰减迅速,加氯前0.5 h内的氯消耗占8 h内氯消耗的50%以上.混凝出水水样的余氯衰减速率大于超滤出水和臭氧出水.加氯后,混凝出水和超滤出水的紫外-可见吸收差光谱在230 nm和280 nm附近出现特征峰,表明余氯衰减过程中,水中具有不饱和键和生色团的物质被破坏.臭氧出水在波长230 nm附近出现特征峰.加氯使再生水的荧光强度减弱,混凝出水中腐殖质类物质荧光强度的降低程度大于超滤出水和臭氧出水,表明该类物质可能是影响余氯衰减速率的主要物质.     

污水厂出水COD预测模型的对比分析

根据污水厂日报表中的数据分别建立了ARMA、逐步回归分析、基于回归分析的神经网络模型和基于时间序列分析的神经网络模型,通过比较选择了基于时间序列分析的神经网络模型作为对污水厂出水COD的预测模型,其平均预测精度为85%,取得了满意的预测结果,有利于克服根据在线监测调整工艺参数的滞后性的缺陷,保证出水水质.     

一种水质COD在线检测装置

本文首先介绍了我国的水资源情况以及水质COD在线的意义,在其基础上介绍了水质COD在线检测的最常见分析方法,并研究开发了一套基于臭氧紫外协同作用消解水样,利用多个传感器信息融合来测定水体化学需氧量的装置,通过研究比对证明了臭氧紫外协同氧化技术具有更强的氧化性,反应条件温和容易控制,氧化速率快,可以满足各种水质的检测要求。     

紫外—可见分光光度法在水质分析检测中的应用研究

在诸多化学分析法中,紫外—可见分光光度法较为常见,同时应用范围也很广,尤其是分析环境方面,是水质检测中较为成熟的一种检测方法。如果水体中存在有害物质,那么通过与某些试剂反应,在特定波长下能够产生不同的吸收特性。这种检测方法就能够快速的检测出水中有害物含量,而且具有一定的精密度和准确度,同时加标回收率也能够符合环境检测的需求,在检测水体中的有害物方面效率较高。     

滇池流域土壤活性腐殖质及其主要组分的紫外-可见与三维荧光光学特性

利用紫外-可见光谱和三维荧光光谱技术,结合土壤腐殖质及腐殖质组分(胡敏酸、富里酸)中的有机碳含量,研究了滇池流域土壤活性腐殖质及其组分胡敏酸和富里酸的光谱特征.结果表明,滇池流域土壤活性腐殖质中富里酸含量高于胡敏酸,流域范围内土壤活性腐殖质及其组分含量分布不均匀,活性腐殖质、胡敏酸和富里酸含量的变异系数分别达37.7%、36.4%、40.9%.土壤活性腐殖质及其组分胡敏酸和富里酸的碳含量均表现为菜地荒地草地湿地.光谱特征结果表明,滇池流域土壤活性腐殖质主要由自生源物质和经一定程度降解后的外源物质共同组成.此外,自生源性与光化学及生物活性具有正相关关系.因此,具有弱自生源性的滇池流域土壤活性腐殖质所具有的光化学和生物活性较弱.     

2-丁烯醛生产废水中溶解性有机物的分级解析

采用超滤膜法将2-丁烯醛生产废水中的有机物分为相对分子质量不同的7个级分,并应用溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、紫外吸收光谱(ultraviolet spectrum,UV)、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectrometer,FT-IR)和气相色谱/质谱联用仪(gas chromatography with mass spectrometry,GC-MS)技术对不同相对分子质量区间的有机物所占比例及物质结构进行了研究.结果表明,废水中相对分子质量1×103的有机物所占比例最高,达到88.57%;采用GCMS对废水中相对分子质量1×103的级分进行分析,定性出27种化合物,包含醛、酮、酯、醇、酚、酸、烷烃类及其他苯系物等,其峰面积占有机物峰面积总和的比例分别为6.9%、5.3%、35.4%、13.2%、4.6%、0.4%、1.7%、16.8%,总和为84%.UV和FT-IR分析结果均显示不同相对分子质量区间的光谱吸收特征没有明显差别,级分中存在含有不饱和双键、羟基、羰基化合物及芳香族化合物,与GC-MS检测结果相吻合.研究结果为废水处理工艺的开发与优化提供了重要的指导作用.     

拉曼光谱在水质分析中的应用进展

近年来,水污染事件频发并带来严重的社会后果,如何才能行之有效的检验水质的好坏,采取何种水质分析技术至关重要。传统水质分析方法存在步骤繁琐等弊端。拉曼光谱是一种研究物质结构快速有效的方法,目前广泛应用于多个领域,但在水质分析中的应用讨论依然为数不多。拉曼光谱能够在不破坏水样的前提下快速准确的检测水质,为日常水质监督检测及水污染事件发生后快速找到污染源提供积极有效的帮助。本文概述了拉曼光谱用于水质分析的原理及优势,详细评述了拉曼光谱在水质分析领域中的研究成果,并对拉曼光谱用于水质分析的未来进行展望。     

基于UV-vis及EEMs解析周村水库夏秋季降雨不同相对分子质量DOM的光谱特征及来源

运用三维荧光光谱(EEMs)技术结合平行因子分析法(PARAFAC)以及紫外-可见光谱技术,对周村水库夏秋季降雨不同相对分子质量雨水的溶解性有机物(DOM)光谱特征和来源进行分析.结果表明,夏秋季降雨不同相对分子质量DOM的紫外-可见吸收光谱并无明显特征峰,吸收系数的变异系数在75%~469%之间,表明其性质在不同季节和相对分子质量上存在差异;a254和E3/E4变化说明DOM的相对浓度和富里酸所占DOM的比例随着季节由夏入秋而增加;三维荧光通过PARAFAC解析出4种组分,分别为类腐殖质(C1、C2)、可见区富里酸(C3)和类蛋白(C4);对4个组分进行相关性分析,结果显示C1与C2、C3以及C4具有显著的相关性(P0.01),C2与C3具有显著的相关性(P0.01);夏秋季降雨DOM总荧光强度以及各组分荧光强度差异明显(P0.05),类腐殖质(C1+C2)是其主要成分、富里酸的荧光强度和所占比例随着季节由夏入秋而增加、类蛋白随着季节由夏入秋而减少;夏秋季降雨有机物来源都呈现以自生源为主的特征,夏季降雨具有自生源特征更强、类蛋白物质含量和占比更多的特点;PCA分析显示夏秋季降雨中不同相对分子质量雨水荧光特征差异明显,并且组分C1、C2和C3与DOM特征参数[HIX、Fn(355)、Fn(280)、E3/E4、a254]以及水质参数(硝氮、氨氮、总氮以及有机碳)显著相关性(P0.01).通过对夏秋季不同降雨相对分子质量的DOM光谱特征研究,可以进一步分析水库大气沉降型外源输入的有机物污染特征,并为水库水质管理提供技术支持.