[发明专利]一种基于紫外-可见光谱数据的水污染溯源方法

说明书

本发明提供了一种基于紫外－可见光谱数据的水污染溯源方法，包括S1、归一化水污染溯源光谱库的建立；S2、待溯源水污染物的三维紫外－可见－待溯源水质指纹图谱获取；S3、对待溯源水污染物智能溯源。原理是：获取河流、湖泊、多个行业(加工厂)的已知污染源的已知水样，经检测及预处理获取不同稀释浓度下的紫外－可见－水污染水质指纹图谱光谱数据；经非线性拟合获得各已知水样的三维紫外－可见－水污染水质指纹图谱；对得到的三维紫外－可见－水污染水质指纹图谱归一化处理，形成归一化水污染溯源光谱库；将待溯源水污染物的光谱特征与已知水样的光谱特征溯源模拟比对，获得潜在的污染清单，具有溯源效率高、时效性强、准确性高的优点。

技术领域

本发明涉及水污染溯源技术领域，具体为一种基于紫外-可见光谱数据的水污染溯源方法。

背景技术

水资源是人类生产生活的关键资源之一，随着城市化和经济社会发展，污染物的大量排放对大气环境及水环境的造成了不同程度的污染，生态环境受到了严重破坏。我国水资源和水环境主要面临着淡水资源短缺、水资源浪费严重、水质污染严重三方面的问题，水环境的现实状况与经济社会发展对水环境的需求之间存在着尖锐矛盾，水资源的保护和水污染的治理成为现代社会最关注的问题。

目前，水环境监测和评价是当前控制水污染、防止水环境退化的基本手段。通过对水环境进行连续有效的水质监测可以使环保部门及时掌握准确的水质信息，为防治水环境污染提供可靠的科学依据，一旦水环境恶化，监测网络能够及时的预警，从而使政府能够在污染加重之前做出决策，及时防范治理，防止水污染进一步扩散。

水污染溯源就是确定污染源头，目前对于水污染溯源大多采用人工排查的方法，该方法费时费力且准确性差。同时，通过使用水纹、雨晴等信息对水质模拟的方法需要采集大量的水纹、雨晴信息，其计算复杂、具有局限性且时效性差。对于水污染溯源的计算方法包括因子分析、聚类分析和层析分析三种，其中，聚类分析是将样品或变量按照它们性质上的亲疏程度进行分类的多元统计分析方法，其不能准确定位到发生污染概率最大的污染源，为水污染环境监控中心提供的数据不够准确。

因此，需要对现有的水污染溯源方法进行改进。

发明内容

紫外-可见分子吸收光谱(UV-VIS)法，又称紫外-可见分光光度法，其是根据物质在200～720nm的吸收光谱以分析物质的成分、结构、浓度，基本原理是朗伯-比尔吸收定律，即在一定的吸收光程下，物质的浓度与吸光度成正比。由于全光谱承载了被测水样的很多信息，其能够在很宽的光谱范围内展开水质监测，因此，在此基础上，本发明的目的在于提供一种时效性强、准确性高、可用范围广、实用价值高的基于紫外-可见光谱数据的水污染溯源方法。

实现发明目的技术方案如下：一种基于紫外-可见光谱数据的水污染溯源方法，包括S1、归一化水污染溯源光谱库的建立；S2、待溯源水污染物的三维紫外-可见-待溯源水质指纹图谱获取；S3、对待溯源水污染物进行智能识别及溯源。

其中，S1、归一化水污染溯源光谱库的建立，包括以下步骤：

S101、取若干个已知污染源的已知水样，并对已知水样进行稀释，测定在稀释浓度下的紫外-可见-水污染水质指纹图谱的光谱数据；

S102、对步骤S101的紫外-可见-水污染水质指纹图谱光谱数据预处理，预处理过程包括随机噪声降噪、基线漂移矫正、多元散射矫正；

S103、对步骤S102中预处理后的紫外-可见-水污染水质指纹图谱的光谱数据进行非线性拟合，获得各个已知水样融合吸光度及波长信息的三维紫外-可见-水污染水质指纹图谱；

S104、依据若干个已知水样的三维紫外-可见-水污染水质指纹图谱的光谱数据，计算若干个已知水样在稀释浓度条件下的已知水样浓度与吸光度相关性，并获取覆盖若干个已知水样的污染物信息的光谱信息，光谱信息包括归一化波长信息；