[发明专利]一种呼吸图谱与光谱联用判定河流状态与自净能力的方法

说明书

本发明公开了一种呼吸图谱与光谱联用判定河流状态与自净能力的方法，包括：取河流的代表性断面中悬浮液进行呼吸图谱分析，测定耗氧速率OUR值；测定各代表性断面中溶解性有机物的三维荧光光谱与紫外吸光度；依据峰位置将三维荧光光谱分为五个区，选取表征类蛋白的峰T和吸光度UV₂₅₄；绘制点图，并将点图平面分成六个区域，不同区域对应不同河流状态。本发明根据光谱与呼吸图谱联用的方法来分析判定河流的状态与自净能力。本发明方法建立河流状态的综合评判方法，为河流生态管理提供理论依据与技术支持。

技术领域

本发明属于河流自净领域，涉及一种通过测定河流光谱与呼吸图谱，呼吸图谱与光谱联用判定河流状态与自净能力的方法。

背景技术

河流自净是一个复杂的过程，涉及物理、化学和生物过程，是在一定距离内恢复其洁净状态的现象。净化过程包括稀释、沉淀、再曝气、吸附、吸收以及化学和生物反应等多种机制，可以用数学模型来评价。斯特里特和菲尔普斯提出了现代水质模型的前身，并将其应用于关于俄亥俄河的一项研究，以提高控制污染的行动效率，该方程由后来研究者导出发展了许多计算机应用中使用的数值模型，这些模型不仅广泛用于评估水质，而且还被广泛用于预测水资源管理措施的实施所造成的损害。

Streeter-Phelps BOD-DO系统模型中DO浓度是衡量河流健康状况的主要指标，它对生物化学需氧量(BOD)负荷作出响应，这就是为什么传统上用需氧量来评估水体的污染程度和自净程度的原因，其测量简单，但涉及到的复杂机制必须通过数学模型来研究。然而DO-BOD模型获取实验数据和计算过程较复杂，需要耗费专业人员大量时间与精力，因此迫切需要探究一种简易有效的河流自净能力评价方法。

光谱测量，包括紫外可见吸光度和荧光信号，是廉价和快速的分析，为BOD的替代监测提供了特别有希望的解决方案，荧光监测技术是一种快速、无试剂、分析前不需要样品准备的技术。荧光光谱技术作为一种监测手段已被广泛应用于包括河流水质和污染监测在内的各种应用以及污水处理厂的过程控制，工业废水中的特定污染物。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种呼吸图谱与光谱联用判定河流状态与自净能力的方法，该方法利用三维荧光光谱的类蛋白峰值、UV₂₅₄吸光度值与微生物的呼吸速率为指标，来呼吸图谱与光谱联用判定河流状态与自净能力的高低，建立河流自净能力对河流生态影响的综合评判方法，为城镇两极分化状态下的河流生态管理提供理论依据与技术支持。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

根据本发明实施例提供的一种呼吸图谱与光谱联用判定河流状态与自净能力的方法，包括下述步骤：

S101，沿河流流向取具有代表性断面的水样；

S102，对步骤1)水样进行呼吸图谱测试，分别得到2个耗氧速率：现场耗氧速率OUR_s和总耗氧速率OUR_T；

S103，将水样通过0.45μm的滤膜过滤，得到仅含有溶解性有机物DOM的滤后水样；

S104，采用三维荧光光谱测定DOM，用激发波长Ex/发射波长Em将光谱划分为Ι～Ⅴ五个区，得到五个峰，其中Ex/Em＝280nm/340nm为类蛋白峰，记作T峰，以T峰的最大荧光强度作为T峰值，采用紫外分光光度计测定λ为254nm时的吸光度，记作UV₂₅₄；

S105，以T峰值为横坐标，以现场耗氧速率OUR_s和总耗氧速率OUR_T为纵坐标绘制关于OUR_T-T和OUR_s-T的点图，设定OUR_s＝R1、OUR_T＝R2，峰值T＝T’，将图平面分成六个区域(a)-(f)，不同区域对应不同河流状态；