[发明专利]一种多源光谱融合水质分析方法

说明书

技术领域

本发明属于资源环境技术领域，用于水质指标的快速检测，特别是指一种多源光谱融合水质分析方法。

背景技术

综合有机指标(如TOC、COD、BOD、DOC、PAHs和高锰酸盐指数)是衡量水质污染程度的重要国定指标。

传统的化学分析方法历史悠久，技术成熟、分析精度高，结果可靠。但其分析周期长、二次污染、需要专业分析人员操作等缺点，使得这种方法在野外或者没有专业分析人员等情况下无法使用，更会造成环境的二次污染。

基于光谱分析的水质综合有机指标分析方法具有无化学试剂污染、分析速度快等显著优点，近年来得到快速的发展。现有这类方法主要是基于紫外/可见(UV/Vis)吸收光谱或荧光激发光谱。

紫外吸收光谱用于估计TOC、COD等有机物综合参数已有很多研究成果，并已有便携式分析装置进入市场。2005年中国颁布了紫外吸收水质自动在线监测仪技术要求(HJ/T 191-2005)，指出在水质监测中吸光度与COD或高锰酸盐指数具有相关性时，可将UV吸收光谱吸光度折算成COD或高锰酸盐指数，为该类光学分析方法在水质分析中的应用铺平了道路。但事实上，由于无机悬浮物对UV/Vis光源有较强的吸收率，对吸收光谱干扰很大；如采用过滤分离，又会同时去除有悬浮物，无法监测真实污染情况；此外，UV吸收分光光度法对比吸光系数极低的有机物分析误差较大，只适用于组分变化不大的水样对象。这些缺点阻碍基于UV吸收光谱的水质分析仪表在大规模环境监测系统中的广泛应用。

荧光分析法包括同步荧光法、三维荧光法、导数荧光法、时间分辨荧光法、相分辨荧光法、荧光动力学法等，其中表现突出的是三维激发-发射荧光法，能完整地描述物质的荧光特征，被称作荧光物质的光谱指纹技术。2004年美国学者利用三维荧光对美国新泽西洲地表径流的溶解性有机碳进行监测，效果优于单波长UV吸光度法[6]。2003年始中国学者也相继展开荧光法用于水质分析的研究，分析水中有机物有腐殖酸，溶解有机物，叶绿素-a。荧光分析法的缺点是易受环境影响，荧光本身存在淬灭、自吸收、内滤光等不稳定因素，直接测量的荧光光谱数据中除荧光信息外还包含了水本身的光谱信息(比如拉曼光谱)，及其它一些干扰和噪声信息。

为此，课题研究中解决的主要问题包括分析水样光谱测量数据中高强度干扰信息的预处理、分析水样的紫外/可见吸收光谱和多维荧光发射光谱的信息融合和快速建模算法，利用模型求解待测水样的有机物参数指标。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种多源光谱融合水质分析方法。

多源光谱融合水质分析方法包括如下步骤：

1)对于给定的水样，通过紫外灯和集成半导体激光器照射，分别产生紫外/可见吸收光谱信号x1={x1,1,x1,2,···,x1,s1}]]>和多维荧光发射光谱信号

x2={x2,1,x2,2,···,x2,s2};]]>