基于三维荧光光谱技术的水质有机物检测方法研究硕士学位
城市生活污水处理过程三维荧光光谱在线监测分析方法
Vol 40,No. 7,ppl993-1997July , 2020第40卷，第7期2 0 2 0年7月光谱学与光谱分析Spectroscopy and Spectral Analysis 城市生活污水处理过程三维荧光光谱在线监测分析方法杨金强赵南京*宀，殷高方俞志敏2,甘婷婷王翔*, 3 , 4,陈敏* , 3 , 4,冯春* , 3 , 41. 中国科学院环境光学与技术重点实验室,中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽合肥2300312. 合肥学院生物与环境工程系，安徽合肥2306013. 中国科学技术大学，安徽合肥2300264. 安徽省环境光学监测技术重点实验室，安徽合肥230031摘要采用三维荧光光谱(3D-EEMS )结合主成分分析(PCA)方法,将城市生活污水的三维荧光光谱分为芳香性蛋白类、微生物代谢产物、腐殖酸类和富里酸类物质四个光谱区域，判断各区域的主成分贡献率，求取各区域的第一主成分区域值,建立其与水体化学需氧量(COD)和总氮(TN)关系,研究了城市生活污水处理效果快速分析评价方法％研究结果表明，城市生活污水荧光物质主要由方香性蛋白类物质、微生物代谢产物、腐殖酸类和富里酸类物质构成，各物质的荧光区域分布不同，在污水处理过程中芳香性蛋白类物质和微生物代谢产物区域光谱变化明显，腐殖酸类和富里酸类物质区域光谱变化较小&光谱各区域第一主成分区 域值与水体COD 及TN 之间具有良好相关性,其中芳香性蛋白类物质光谱第一主成分区域值与COD 相关系数达到97. 63% ,芳香性蛋白类物质和微生物代谢产物第一主成分区域值之和与腐殖酸类和富里酸类物质第一主成分区域值之和的比值(Y p/Y f)与TN 相关系数达到94.02% %通过将水体三维荧光光谱结合主成分 分析方法，实现了对污水处理各流程的荧光光谱的信息降维提取，避免了各物质荧光峰的重叠和光谱信息冗余&通过水体中各物质的光谱特性将光谱分割为不同的物质区域，求取各区域内光谱第一主成分区域值, 提高了物质识别的准确率，有效地解决了各物质光谱信息识别问题&通过利用芳香性蛋白类物质光谱第一主成分区域值和Y p/Y f 与常规水质指标COD 和TN 作相关性分析,为污水处理监测提供了一种实时有效的监测生活污水水质状况方法，解决了污水处理流程难以实时准确监测的问题％因此，利用三维荧光光谱结合主成分分析方法可对城市生活污水处理过程进行快速判别，为污水处理过程中水质监测、工艺优化及处理效果评估提供了一种全新的快速在线监测分析方法％关键词 城市生活污水&三维荧光光谱&主成分分析&溶解性有机物中图分类号：X832文献标识码：A DOI ： 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2020)07-1993-05引言城市生活污水在组分、含量、结构的多样性和复杂性,致使污水处理系统具有时变性、时滞性、扰动性以及非线性等特征污水处理过程水质的传统检测方法是基于水体COD 、TN 等指标分析，得到的数据往往不能真实反应污水中各污染物成分与含量，难以实现实时监测，还会产生二次污染，导致无法及时准确地反馈各处理流程物料平衡和控制 效果⑵％实时有效地监测生活污水水质状况，是控制污水处理过程物料投送和处理效果评价的重要依据％相关研究表明三维荧光光谱可以很好应用于水体溶解性有机物(DOM)的检测和识别，寻峰法是实现三维荧光 光谱分析常用方法⑷，其基于荧光基团特定的激发/发射波长的荧光峰，通过获取特定位置荧光信息对水体荧光基团进 行表征％对于组成较为复杂水体，不同物质成分信息常常存在着较高的相关性，使得光谱信息存在一定程度重叠，导致不同荧光峰识别不够准确，仅能选取部分特定荧光峰用于分收稿日期：2019-07-03,修订日期：2019-11-20基金项目：安徽省重点研究和开发计划项目(I04a0I02192),国家自然科学基金项目"1I75207, 61805254),安徽省杰出青年科学基金项目(1908085J23)资助作者简介：杨金强，1992年生，合肥学院生物与环境学院硕士研究生e-mail : 2213560538@qq. com通讯联系人e-mail : ***************.cn1994光谱学与光谱分析第40卷析!还会造成大量光谱信息冗余％针对此问题论文研究 采用三维荧光光谱结合主成分分析法对城市生活污水光谱特 征进行分析，基于特定荧光基团位置的不同！对荧光光谱进行分区，求取各区域第一主成分区域值，并利用其值表征污水中DOM 的含量变化特征，研究建立其与常规水质参数相关性，实现城市生活污水处理过程水质的在线实时监测。
水源水体溶解性机物(DOM)三维荧光特性研究
1 引言中国经济和城市化进程快速发展正在对饮用水水源产水量和水质产生双重响,同时对饮用水水质要求越来越高,水源水质问题倍受各界广泛关注。
溶解性有机质(D OM),是指存在于各种天然水体中如河流、湖泊、海洋、地下水、雨水等,可以通过0.45μm滤膜的天然有机质混合体,其组分包括腐殖酸、富里酸以及各种亲水性有机酸、羧酸、氨基酸、碳水化合物等。
水体中DO M的组成与质量对生物地球化学循环中营养元素活化,重金属和有机污染物迁移、转化及水体水生生态都有重要的影响。
水源水中溶解性有机物(DOM)含量相应逐渐升高,其成分也越来越复杂,传统给水处理工艺不能对其有效去除。
有研究表明,DOM 是水厂氯化消毒后产生具有致癌作用的三卤甲烷(THMs)消毒副产物(DBPs)的主要前驱物。
同时,进入管网后,部分DO M能被微生物新陈代谢所利用,可能导致水的色度和浊度的增加以及异氧菌的再繁殖,从而引发饮用水的生物稳定性问题。
各种给水处理工艺对于有机物的去除效率相差很大。
因此该领域的研究直接关系到饮用水水源水体溶解性机物(D O M )三维荧光特性研究①周珺 程海涛(中煤西安设计工程有限责任公司 陕西西安 710054)摘 要:本文采用三维荧光光谱法对某城市几个水源水库表层水体DOM进行了研究,研究结果表明:不同水源水库表层水体DOM表现出不同荧光特性,溶解性有机物种类主要以富里酸为主(包括紫外区和可见区)。
因此,如何控制和降低水源水体富里酸含量,提高水厂净水工艺对富里酸的去除效率是保证饮用水水质的关键所在之一。
关键词:水源水体 DOM 三维荧光中图分类号:X 52文献标识码:Ａ文章编号:1674-098X(2011)11(b)-0001-02表1 原水常见有机物的荧光识别位置标志种类激发波长(E x)nm 发射波长(Em )nm U V 腐殖质 230 430A U V 腐殖质 260380～460 C 可见腐殖质 320～360 420～460 D 土壤富里酸 390 509 E 土壤富里酸 455521M 航运腐殖质290～310 370～410 N 浮游植物生产力相关 280 370 T蛋白质(色氨酸)275 340Fig.1 Locations of Ex/Em penks in 3DEEM for dissolved organic matters图1 DOM Ex/Em 峰在3DEEM图中的分布①作者简介:周珺,男,本科,毕业于长安大学给水排水专业,工程师,现任职于中煤西安设计工程有限责任公司,主要负责给排水设计。
三维荧光光谱技术在水环境修复和废水处理中的应用
三维荧光光谱技术在水环境修复和废水处理中的应用三维荧光光谱技术在水环境修复和废水处理中的应用近年来，环境污染问题日益严重，特别是水污染已经成为一个全球性的挑战。
废水排放和水体污染对人类健康和生态系统造成了严重的威胁。
因此，寻找高效、经济、环保的水环境修复和废水处理方法具有重要意义。
三维荧光光谱技术作为一种新兴的分析方法，因其非破坏性、高灵敏度和实时监测等优点，在水环境修复和废水处理中得到了广泛的应用。
三维荧光光谱技术是指通过荧光光谱仪测量样品在不同激发光源激发下的荧光发射光谱，得到的是一个具有三个维度的光谱数据。
其中，激发光源波长为x轴，荧光发射光谱波长为y轴，荧光发射强度为z轴。
三维荧光光谱技术通过分析荧光发射差异，可以实现对水体中各种有机物、无机离子、微生物和污染物等的检测与监测。
首先，三维荧光光谱技术在水环境修复中的应用得到了广泛关注。
水环境修复通常包括河流、湖泊、地下水和海洋等水体的污染治理。
三维荧光光谱技术可以快速、准确地分析水体中的有机污染物，如石油类、有机溶剂、农药等，通过监测和分析水体中的有机污染物浓度和分布，可以为水环境修复的决策提供科学依据。
此外，三维荧光光谱技术还可以检测和分析水体中的蓝藻、浮游植物等微生物，对水体中的生态系统恢复与保护也具有重要意义。
其次，三维荧光光谱技术在废水处理中的应用也呈现出巨大的潜力。
废水处理是解决水污染问题的重要环节，传统的废水处理方法需要耗费大量的物力和人力，并且效果不尽如人意。
而三维荧光光谱技术提供了一种高效、快速的废水监测手段。
通过对废水中的有机物、无机离子和污染物等的荧光特性进行分析，可以实时监测废水处理过程中的水质变化，为优化处理工艺和提高废水处理效果提供指导。
同时，三维荧光光谱技术还可以用于废水中重金属离子和有机污染物的在线监测，对废水处理厂的运行和管理起到重要作用。
此外，三维荧光光谱技术在水环境修复和废水处理中的应用还存在一些挑战和问题。
三维荧光光谱在水质监测及污染溯源中的应用
三维荧光光谱在水质监测及污染溯源中的应用发布时间：2022-01-24T02:31:49.081Z 来源：《中国科技人才》2021年第30期作者：戴昕[1] 罗涛[2] 方鹿跃[3] 何宇慧[1] 孙忠[1] [导读] 三维荧光光谱技术作为新型技术手段之一，已在水质监测及污染溯源初显其应用效果。
[1] 浙江省生态环境监测中心浙江杭州 310012[2] 浙江省环境科技有限公司浙江杭州 310012[3] 嘉兴市平湖生态环境监测站浙江嘉兴 314200摘要：三维荧光光谱技术作为新型技术手段之一，已在水质监测及污染溯源初显其应用效果。
以A河为研究对象，根据水质荧光指纹判断主要污染源。
结果表明：A河水体共有2个典型荧光特征峰，均为类蛋白质荧光峰。
生活集聚区附近支流水体中荧光特征峰强度及等值线密集度明显较高，且与氨氮浓度有较强相关性。
通过污染源排查，认为雨污分流不彻底、管道破旧老化、汛期生活污水外溢的生活源问题是A河水质主要影响因素。
关键词：三维荧光光谱；水质监测；污染溯源引言水环境监测与治理作为我国水生态环境保护工作的重点，已从常规地表水环境质量监测系统往水环境污染排放溯源监测系统方向进一步发展。
利用监测设备对地表水各采样点常规水质理化监测指标进行监测，能反应地表水生态环境质量及变化情况，但难以体现污染来源。
尤其是多重污染源叠加影响的水体，无法通过常规理化监测指标快速准确的进行水污染溯源。
三维荧光光谱技术作为新形势下水质监测及污染溯源新型技术手段之一，进一步为污染源头治理和环境精细化监测管理工作提供技术支持。
1 三维荧光光谱技术 1.1 应用介绍水生态环境中含有大量有机化合物，不同污染源的地表水体呈现出来的荧光有机化合物的种类和浓度均有不同。
三维荧光光谱（excitation-emission matrix，EEM）是依靠测量含共轭π键等化学机构的分子在可见光或紫外光激发下发射特定波长的光，将荧光强度以等高线方式投影在以激发光波长（λex）和发射光波长（λem）为横纵坐标的平面上获得的谱图，以对有机化合物进行定性定量分析[1]。
三维荧光光谱法表征污水中溶解性有机污染物
三维荧光光谱法表征污水中溶解性有机污染物污水处理一直以来都是一个具有挑战性的问题，特殊是溶解性有机污染物，其对环境和人类健康都带来了严峻影响。
因此，快速、准确地鉴定和测定污水中的溶解性有机污染物成为了重要的探究领域。
一种被广泛应用于这方面探究的技术是三维荧光光谱法（3D-FS）。
三维荧光光谱法是一种非侵入性、高灵敏度的光谱技术，能够以较低浓度下检测污水中的有机污染物。
利用不同波长下样品的荧光响应特性，可以得到样品的荧光强度和峰位信息，从而对样品进行定性和定量分析。
在三维荧光光谱法中，常用的激发光源有紫外光、可见光和X射线等。
当样品处于激发光的作用下，分子内部的电子跃迁引起了荧光现象，不同的荧光信号可以用于鉴别不同的有机污染物。
由于每种溶解性有机污染物的结构都不同，其在光子等激发下产生的荧光信号也不相同，通过测量和分析这些不同的荧光信号，可以定性和定量地鉴定污水中的溶解性有机污染物。
三维荧光光谱法具有浩繁优点。
起首，它是一种非接触性的检测方法，可以在不破坏样品的状况下进行分析。
其次，它具有高灵敏度和高选择性，能够检测到极低浓度的有机污染物。
此外，该方法还具有快速分析速度、操作简便、样品损失小的优点。
因此，三维荧光光谱法已经成为探究和监测污水中溶解性有机污染物的重要工具。
在实际应用中，三维荧光光谱法屡屡与化学分析方法结合使用，以提高分析结果的准确性和可靠性。
通过与现有的污水处理技术相结合，三维荧光光谱法可以援助改善和优化现有的处理方法，提高处理效果，缩减有机污染物的排放。
尽管三维荧光光谱法在污水处理中有浩繁优点，但也存在一些挑战和限制。
起首，不同污水中的溶解性有机污染物种类繁多，光谱特性复杂，因此需要基于大量的样本数据建立相应的荧光光谱库和分析模型。
其次，样品的测量条件和环境因素可能会对荧光光谱产生影响，需要对其进行校正和修正。
此外，三维荧光光谱法还需要进一步改进和完善，以提高其在污水处理中的应用效果。
三维荧光光谱技术在多个领域的应用现状
三维荧光光谱技术在多个领域的应用现状三维荧光光谱技术是一种在多个领域有广泛应用的分析技术，其原理是利用荧光物质的荧光特性，通过激发和发射光的能量差异，获得样品的特征信息。
下面将介绍三维荧光光谱技术在环境、生物医药、食品安全和材料科学等领域的应用现状。
三维荧光光谱技术在环境领域的应用日益广泛。
通过对水体、大气和土壤等环境样品进行三维荧光光谱分析，可以获得有关污染物、有机物和光学特性等信息，为环境监测和评估提供了强有力的手段。
通过对水体中不同组分的荧光特性进行分析，可以判断水质的优劣，并对水环境中的有害物质进行检测和监测。
三维荧光光谱技术还可以应用于大气颗粒物和有机物的检测，为大气污染的研究提供了新的思路和方法。
三维荧光光谱技术在生物医药领域具有广泛的应用前景。
通过研究生物体内不同荧光物质的光谱特性，可以对生物体的构成和功能进行分析和研究。
通过对体内荧光染料的激发和发射光谱进行分析，可以实现对细胞和分子水平的定量检测和成像。
这种非侵入性的技术在生物体内观察和监测生物过程具有重要意义，如癌细胞的早期检测、纳米荧光探针的研发等。
三维荧光光谱技术还可以应用于生物体内药物释放的研究，为药物的研发和治疗提供了新的途径。
在食品安全领域，三维荧光光谱技术也得到了广泛的应用。
通过对食品中荧光物质的光谱特性进行分析，可以实现对食品中有害物质和添加剂的快速检测和评估。
对食品中的农药残留、兽药残留和重金属等进行监测和识别，可以保障食品的质量和安全。
三维荧光光谱技术还可以用于食品中添加剂的鉴定和定量分析，如食品中的防腐剂、色素和增味剂等。
在材料科学领域，三维荧光光谱技术也具有重要的应用价值。
通过对材料的荧光特性进行研究和分析，可以获得材料的化学组成、结构和性能等信息。
通过对材料表面的荧光光谱进行分析，可以实现对材料的界面性质和表面缺陷的研究。
三维荧光光谱技术还可以用于材料的分类和品质评估，如聚合物材料的鉴定和纳米材料的检测等。
三维荧光光谱技术在多个领域的应用现状
三维荧光光谱技术在多个领域的应用现状三维荧光光谱技术是一种应用广泛的光谱分析技术，可以有效地获取不同样品的荧光光谱信息，包括荧光光谱强度、荧光光谱峰位、荧光光谱峰型等，并且可以将这些信息以三维图形的方式直观地呈现出来。
三维荧光光谱技术在多个领域都有着广泛的应用，以下将就其在环境监测、食品安全、生物医学和材料分析等领域的应用现状进行介绍。
一、环境监测在环境监测领域，三维荧光光谱技术能够快速、高效地对水体、大气和土壤等环境样品进行分析和检测。
由于三维荧光光谱技术具有快速、无损、高灵敏度等特点，因此在环境监测中得到了广泛的应用。
通过对水体样品的三维荧光光谱进行分析，可以快速、准确地检测水中的有机物质、微生物和植物残渣等，从而为水质监测和环境保护提供可靠的检测手段。
二、食品安全在食品安全领域，三维荧光光谱技术可以用于鉴别食品中的添加剂、农药残留和真伪等问题。
通过对食品样品的三维荧光光谱进行分析，可以快速、准确地检测食品中是否存在非法添加剂、是否受到了污染以及食品是否过期等情况，为食品安全监测和质量控制提供了技术支持。
三、生物医学在生物医学领域，三维荧光光谱技术可以用于细胞、组织和药物等生物样品的分析和检测。
通过对生物样品的三维荧光光谱进行分析，可以了解细胞和组织的代谢情况、细胞器的构成和功能、药物的释放和代谢等信息，为疾病诊断、药物研发和生物学研究提供了重要的技术手段。
四、材料分析在材料分析领域，三维荧光光谱技术可以用于各种材料的表征和分析。
通过对材料样品的三维荧光光谱进行分析，可以了解材料的表面性质、结构特征、化学成分和磁电性等信息，为材料设计、制备和应用提供了重要的技术支持。
三维荧光光谱技术在环境监测、食品安全、生物医学和材料分析等领域都有着广泛的应用。
随着这一技术的不断发展和完善，相信它将在更多的领域得到应用，并为我们的生活和工作带来更多的便利和效益。
三维荧光光谱法表征污水中溶解性有机污染物
三维荧光光谱法表征污水中溶解性有机污染物三维荧光光谱法表征污水中溶解性有机污染物摘要：溶解性有机污染物是导致水体污染的主要因素之一，对水质的监测和治理具有重要意义。
传统的污水分析方法需要耗费大量时间和资源，并且无法准确识别和定量分析复杂的有机物。
本文介绍了一种新兴的分析技术——三维荧光光谱法，该方法通过测量污水中溶解性有机物的荧光信号，能够实现快速、高效和准确地表征和定量分析污水中的有机污染物。
1. 引言溶解性有机污染物是指能够在水中溶解的有机化合物，可以主要分为有机物类（如腐殖质、悬浮物和蛋白质等）和无机物类（如一氧化碳和硫化碳等）。
这些有机污染物会随着工业和农业活动的增加而不断释放到水体中，对水环境和生物生态系统造成严重威胁。
因此，对溶解性有机污染物的准确识别和定量分析具有重要意义。
2. 三维荧光光谱法的原理三维荧光光谱法是一种基于分子荧光的分析技术，利用溶解性有机污染物在紫外-可见光范围内的荧光发射特性，通过测量其相对荧光强度和波长进行分析。
这种光谱波形可以提供有关分子结构和组成的信息，从而实现对污水中溶解性有机污染物的表征和定量分析。
3. 实验方法为了验证三维荧光光谱法在污水中溶解性有机污染物的应用潜力，我们收集了多个污水样品，并使用荧光光谱仪进行测试。
首先，我们将样品进行预处理，去除颗粒物和杂质。
然后，将经过处理的样品分别置于合适的荧光比色皿中，并在恒定条件下，使用荧光光谱仪测量样品的荧光强度和波长。
4. 结果与讨论通过对多个污水样品的三维荧光光谱分析，我们发现溶解性有机污染物的荧光信号呈现出多样性和复杂性。
不同污水样品的荧光峰位和强度存在差异，反映了不同有机物的组合特征。
通过对荧光峰的分析，我们能够初步识别和定量分析污水中的有机污染物。
5. 优势和应用前景与传统的污水分析方法相比，三维荧光光谱法具有以下优势：快速、高效、灵敏、无需昂贵的仪器设备和试剂。
此外，该方法还易于操作，不需要复杂的样品处理步骤。
利用荧光光谱法进行水源地水质检测研究
利用荧光光谱法进行水源地水质检测研究近年来，随着城市化的快速发展和人口的不断增加，水资源的短缺问题越来越突出。
保护水资源与改善水质已成为当下的重大难题，而水源地的水质检测也成为了水资源管理的重要环节。
本文将围绕利用荧光光谱法进行水源地水质检测进行研究。
一、荧光光谱法的基本原理荧光光谱法是一种无损分析技术，它利用分子在吸收紫外光或可见光后，分子激发至高能态短暂停留，分子再通过发射光子的方式释放出此时处于较低能态的能量，形成荧光现象。
荧光光谱法通常采用热脱附法将样品分子从固体或液体表面释放出来，再通过其吸收与荧光光谱的方式进行测定。
二、荧光光谱法在水质检测中的应用荧光光谱法具有灵敏、快速、无害、非接触等优点，可以检测多种水质指标。
根据不同荧光特性，荧光光谱法可分为两种基本类型：内光谱和外光谱。
内光谱主要是检测水中有机物的含量及其种类，主要通过采集荧光基团的荧光信号后进行分析。
外光谱主要是检测水中多种元素含量，如钙、镁等，主要是分析荧光光谱中的谱带。
三、荧光光谱法在水源地水质检测中的应用荧光光谱法在水源地水质检测中具有简便快速、高分辨率、高准确性等优点。
在水源地监管中，荧光光谱法可用于测定水中微量有机指标、水中重金属离子、微量元素等。
1. 水中微量有机指标测定通过荧光光谱法可以测定水源地中各类微量有机指标在水样中的含量。
在测定过程中，首先将水中微量有机指标提取出来，随后采用荧光光谱仪对提取的样品进行测量。
通过比对样品的荧光光谱与标准谱图及对应指标的响应特征，来确定微量有机指标在水源地的含量。
2. 水中重金属离子测定荧光光谱法可以用于水中重金属离子的测定，如铜、镉、锌、铅等。
因为重金属离子通常都有稳定的荧光信号，荧光光谱法可以在水样中快速检测，从而为水源地水质保护、水源地水环境管理等提供有效的数据信息。
3. 水中微量元素测定荧光光谱法可以用于测定水中微量元素，如钙、镁、锰、铁等。
荧光光谱法通过提取水样中的微量元素，以荧光光谱荧光峰的位置和强度的变化对微量元素进行定量和定性测定。
浅析基于光谱分析的水质检测技术
浅析基于光谱分析的水质检测技术摘要：科技人员常用紫外水质检测技术来检测水质的质量，但这只是光谱分析技术中的其中一种，光谱分析技术还包括红外光谱、原子吸收和发射光谱等。
为了检测出具体的水质质量，要经过严格的实验进行比对。
水质分析的步骤是复杂的，为了确保光谱分析技术的顺利实施，要提前调制好检测液体的浓度和纯度，以免在检测的过程中出现以外的化学反应。
对于成分较多的水质不适合用于实验进行检测，更适合用于类比的方式得出线形图，套用固定值得出测评结果。
关键词：光谱分析；水质检测；吸光度前言水质的种类是繁多的，每种水质在生活中都有独特的作用。
根据水质的不同，可以划分多种水体类型，在日后的测量时以水体为基准，选择恰当的检测方式。
现在已经总结出大量的固定公式，利用简单的数学知识，可以设定多种变量进行套用，将已知量代入方程式就能得出未知量，也就是想要得到的测量结果。
1.水质检测技术研究水质检测技术最普遍的两种分类是红外和紫外光谱，而红外光谱的检测种类范围比紫外光谱能勘测的水质种类范围较大，其中拉曼光谱就是最常使用的红外光谱检测方法之一。
基准频谱数据库需要大量数据支持，其数据分析方案极其复杂，特别是对于拉曼混合光谱学，其中仍然存在重大问题。
红外光谱可简称为红外光谱。
红外光谱的原理是研究红外光谱能量的函数，该能量不同于红外光谱的能谱。
除了拉曼光谱检测法，还有一种荧光光谱法最为常见。
荧光光谱法能够直接穿透水质，检测水质的水体本质属性和原子结构分布。
运用当物质原子从基态转变为高能级时，荧光机制吸收一定量的能量，当它通过内部转换过程时失去部分能量，并且这是因为它恢复到能量水平。
各种转变决定了它吸收相同量的辐射能量，并且随着不同物体的原子结构的变化，其吸收光谱将具有其自身独特的特性。
水质检测技术最根本的目的就是将不同水质的水体提取出来进行简单的分类，使科技人员更好的运用水质。
2.水质检测技术的工作原理2.1紫外吸收原理紫外线是紫外线吸收的可见光谱，是电子光谱所拥有的。
三维荧光光谱技术在多个领域的应用现状
三维荧光光谱技术在多个领域的应用现状三维荧光光谱技术是一种新型的光谱分析技术，它能够快速、准确地获取样品的荧光光谱信息，并通过三维图像展示出来，从而为多个领域的研究和应用提供了强大的工具。
本文将介绍三维荧光光谱技术的原理和应用现状，以及其在生物医药、环境监测、食品安全等多个领域的应用案例。
一、三维荧光光谱技术的原理和特点三维荧光光谱技术是基于样品在受激发后产生的荧光光谱进行分析的一种光谱分析技术。
它与传统的二维荧光光谱技术相比，具有以下几个显著的特点：1.三维图像直观展示：三维荧光光谱技术能够将样品的荧光光谱信息以三维图像的形式直观展示出来，通过颜色深浅和位置变化展示出样品的荧光特性，使分析人员能够直观地获取样品的荧光信息。
2.快速高效：三维荧光光谱技术采用高分辨率光谱仪进行采集，能够较快地获取样品的荧光光谱信息，从而提高了分析的效率。
3.多维信息综合分析：通过三维图像展示，能够将样品在不同激发波长下的荧光光谱信息融合在一起进行综合分析，这有助于发现样品的更多特征和规律。
基于以上特点，三维荧光光谱技术被广泛应用于生物医药、环境监测、食品安全等多个领域。
三维荧光光谱技术在生物医药领域的应用主要包括药物质量控制、生物分子检测和生物组织成像等方面。
1.药物质量控制：三维荧光光谱技术能够对药物原料、中间体和成品进行快速、准确的荧光光谱分析，从而实现对药物质量的控制和监测。
2.生物分子检测：三维荧光光谱技术能够对生物分子的荧光特性进行检测和分析，用于生物标志物的检测和生物分子的定量分析，有助于生物医学研究和临床诊断。
3.生物组织成像：利用三维荧光光谱技术，可以对生物组织中的蛋白质、氨基酸、核酸等生物分子进行成像，实现对生物组织的高分辨、多维度的荧光成像分析，有助于癌症早期诊断和治疗研究。
在环境监测领域，三维荧光光谱技术被广泛应用于水质分析、大气污染监测和土壤污染检测等方面。
2.大气污染监测：利用三维荧光光谱技术，可以对大气颗粒物和气态污染物进行荧光特性的检测和分析，有助于对大气污染物的来源和变化进行监测和研究。
三维荧光光谱技术在水环境修复和废水处理中的应用
三维荧光光谱技术在水环境修复和废水处理中的应用三维荧光光谱技术在水环境修复和废水处理中的应用一、引言水是维持地球生态平衡和人类生活所必需的重要资源，然而，随着人口的增加、工业化进程的加速和城市化的快速发展，水污染问题日益突出。
废水排放中含有大量的有机物和无机物，对水体造成了严重的污染。
因此，研究和开发高效的水环境修复和废水处理技术势在必行。
二、三维荧光光谱技术的原理三维荧光光谱技术是一种非常有前景的水环境检测和污染控制技术，它能够通过测量样品中吸收和释放的荧光光子来确定有机物和无机物的存在和浓度。
该技术基于有机物和无机物的荧光特性，利用荧光峰值位置、荧光光谱峰高和峰面积等参数进行分析和判别。
通过三维荧光光谱技术，可以实现对废水中有机物种类和浓度的快速、无损分析。
三、三维荧光光谱技术在水环境修复中的应用1. 有机污染物监测：三维荧光光谱技术可以快速、准确地测定水体中的有机污染物，并对其进行定量分析。
通过对污染源的荧光光谱特征进行分析，可以判断出废水中的有机污染物的种类和来源，为环境保护和污染控制提供科学依据。
2. 水质评价：三维荧光光谱技术可以通过测量水体中有机物的荧光特性，对水体的水质进行精确评价。
通过分析水体中不同有机物的含量和分布，可以判断水体是否受到有机物的污染，从而提供相应的水质改良和修复方案。
3. 寻找污染源：三维荧光光谱技术在水环境修复中的一个重要应用是寻找污染源。
通过分析不同地区和样点的水体样品的荧光光谱特征，可以确定污染物的来源和传播路径，为污染源定位提供科学依据。
四、三维荧光光谱技术在废水处理中的应用1. 污染物的去除：三维荧光光谱技术可以通过测量废水中污染物的荧光光谱特征，分析其吸光度和浓度，以及废水处理过程中的变化趋势，为废水处理过程的优化和控制提供支持。
2. 水处理反应监控：三维荧光光谱技术可以实时监测废水处理过程中的各种反应参数和废水中污染物的变化情况，以及废水处理效果的评估。
基于三维荧光光谱-平行因子分析法的工业园区污水溶解性有机物溯源与归趋
基于三维荧光光谱-平行因子分析法的工业园区污水溶解性有机物溯源与归趋基于三维荧光光谱-平行因子分析法的工业园区污水溶解性有机物溯源与归趋摘要：随着工业园区的迅速发展，污水排放成为了一个严重的环境问题。
溶解性有机物是一类重要的水体污染物，对水环境和生态系统造成了严重影响。
因此，溯源和归趋研究变得至关重要。
本研究利用三维荧光光谱-平行因子分析法，对工业园区的污水溶解性有机物进行了溯源和归趋分析，从而为工业园区的水质环境管理和治理提供科学依据。
1. 引言工业园区是现代工业发展的重要载体，为经济增长和社会发展做出了巨大贡献。
然而，随着工业生产的不断扩大，污水排放问题日趋严重。
污水中的溶解性有机物包含了各种有机物类别，如有机酸、腐殖质、蛋白质等，它们对环境和生态系统造成了重大威胁。
因此，研究工业园区污水溶解性有机物的溯源和归趋，对环境污染治理至关重要。
2. 研究方法本研究采用三维荧光光谱-平行因子分析法对工业园区的污水溶解性有机物进行了研究。
首先，收集不同工业企业的污水样品，并进行前处理。
然后，利用荧光光谱仪对污水样品进行荧光光谱分析，得到三维荧光光谱数据。
接下来，运用平行因子分析法对荧光光谱数据进行处理，提取溶解性有机物的特征。
3. 溯源分析通过对荧光光谱数据的处理和分析，我们可以确定工业园区污水溶解性有机物的溯源。
平行因子分析法可以将复杂的荧光光谱数据分解成若干个因子，每个因子代表一种溶解性有机物成分。
我们对每个因子进行解释和分析，可以得到不同工业企业贡献的溶解性有机物的成分和特征。
通过这种方式，可以追溯到具体的工业生产活动造成的溶解性有机物排放。
4. 归趋分析除了溯源分析，平行因子分析法还可以对溶解性有机物的归趋进行分析。
通过分析不同样品、不同时间和不同位置下溶解性有机物的成分和特征变化，我们可以研究其迁移和转化规律。
这对于制定和实施工业园区的水质管理和治理措施具有重要意义。
5. 结果与讨论通过三维荧光光谱-平行因子分析法对工业园区的污水溶解性有机物进行溯源和归趋分析，我们得到了一些重要的结果和讨论。
三维荧光技术水环境监测方法探讨
关键词：三维荧光技术；水环境监测；监测误差；采样断面引言水环境监测是按照水资源生态环境规律对水质进行定期或者实时监测，其主要目的是了解目前水环境的质量状况，是否含有有毒有害物质，为水环境治理和水环境保护提供精准的数据依据。
三维荧光技术是以荧光光谱法为理论依据的一种测量方法，国外学者对三维荧光技术在水环境监测进行了探究性研究，研究表示三维荧光技术在水环境监测中具有选择性较好、灵敏度高、精度高等优点[1]。
但是三维荧光技术在国内水环境监测方面还没有得到广泛应用，此次结合国内水环境监测需求，引入三维荧光技术，设计一套新的水环境监测方法，为水环境监测提供理论依据。
1水环境监测方法设计1.1水环境监测水样采集为了满足对水环境的监测需求，本章采用获取样本数据的方式，对监测的水环境样本进行采集处理。
在此过程中，应先明确在环境中布设监测点的位置，基于此提出设计血垂直线的方式，科学规划对水环境的监测位置。
为了使获取的样本信息具备一定价值，在采集数据过程中应全面的考虑水环境中相关生物与生态链中的所属生物的位置及环境水域的特征[2]。
综合上述分析，在进行断面采样过程中，应从下述几个方面考虑：①将进水口或出水口的中心点作为监测点，每个监测点至少布设2~5个断面；②定位污染物汇入口，在距离汇入口下流约100.0m的位置处，设置3~5个断面；③在湖泊等无显著水流功能的区域内，布设5个或5个以上的断面，断面的面积与宽度应根据水域规模进行确定。
在完成相关监测点断面的设计与规划后，应同步考虑到水域的宽度、水流流速、水流被污染的情况等方面，综合上述分析，对垂直线的布设可按照下述表1中内容实施。
综合表1中提出的内容，完成对水环境断面的布设，在此基础上，对每个规划区域内的水样进行随机采集处理。
将收集的水资源样本使用黑色不透光瓶体收纳，此行为U型可有效避免样本在光照下发生反应，减少对样本监测结果造成的影响。
1.2水环境监测水样处理对水环境中水体样本采集完成后，需要对水体样本进行处理，减小其他外界条件对水环境监测精度的影响。
EEM和PARAPAC对地表水中DOM分析新进展
EEM和PARAPAC对地表水中DOM分析新进展【摘要】地表水中的溶解性有机物（DOM）是影响水体水质的重要指标，对其有效分析具有重要意义。
本文综述了基于荧光光谱技术的EEM和PARAPAC在地表水中DOM分析方面的新进展。
在介绍了EEM和PARAPAC的原理及其在地表水DOM分析中的应用、优势和案例研究，探讨了其发展趋势。
结论部分阐述了EEM和PARAPAC在地表水DOM分析中的未来展望和重要性，并对其新进展进行总结。
本文不仅有助于更深入了解地表水体中DOM的特性，也为水质监测和环境保护提供了有效工具和方法。
通过该研究，可为改善地表水质量提供重要的科学依据，并促进相关领域的发展和进步。
【关键词】EEM, PARAPAC, DOM, 地表水, 分析, 新进展, 研究背景, 研究意义, 原理, 应用, 优势, 案例研究, 发展趋势, 未来展望, 重要性, 总结。
1. 引言1.1 研究背景地表水是人类生活和生产中不可缺少的资源，但随着工业化和城市化的加剧，地表水中的有机物质含量不断增加，其中包括溶解性有机物（DOM）。
DOM是一种复杂的混合物，由生物和非生物来源组成，对水质和生态系统具有重要影响。
对地表水中DOM的分析和监测变得至关重要。
传统的DOM分析方法包括化学分析和光谱分析，然而这些方法存在着操作复杂、耗时耗力、精度不高等问题。
近年来，荧光光谱技术（如激发-发射矩阵（EEM））和基于柱层析技术的PARAPAC方法逐渐成为DOM分析领域的热门技术。
EEM技术可以提供DOM的光学指纹，PARAPAC技术则可以实现DOM的有效分离和检测。
在这样的背景下，利用EEM和PARAPAC技术对地表水中DOM 进行分析已成为研究的热点。
这些新技术不仅可以提高DOM的检测灵敏度和准确性，还可以为地表水污染的监测和治理提供重要的信息支持。
对EEM和PARAPAC在地表水中DOM分析方面的研究具有重要意义。
部分完毕。
基于三维荧光光谱—平行因子分析技术的蠡湖CDOM分布特征
基于三维荧光光谱—平行因子分析技术的蠡湖CDOM分布特征王书航;王雯雯;姜霞;赵丽;张博【摘要】利用三维荧光光谱(EMMs),并结合平行因子分析法,研究了蠡湖水体中有色可溶性有机物(CDOM)的分布特征及其来源,并探讨了不同组分荧光强度与其他水质因子间的相关性.结果表明,蠡湖水体中 CDOM 主要由 2 个荧光组分组成,分别为类色氨酸荧光组分C1(225,280/335)和类腐殖质荧光组分C2(250,300/435),并且C1和C2对总荧光强度的贡献率分别75.70%和24.30%.空间上C1和C2荧光强度自东向西依次递减,呈现东蠡湖高于西蠡湖、沿岸区高于湖心区的趋势.荧光指数(FI)、生物源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)都显示蠡湖水体CDOM来源于自生微生物、藻类等新近自生源,整体呈现弱腐殖质特征.相关性分析表明,CDOM与N、P 元素的迁移转化密切相关,并且对透明度有重要影响.%Excitation-emission matrix spectroscopy (EEMS) combined with parallel factor analysis (PARAFAC) was applied to investigate the fluorescence characteristics and its source of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) in the water of Lihu Lake, and the relationship between the fluorescence intensity of different components and other water quality parameter was also discussed. The results indicated that two fluorescence components were identified by PARAFAC, including one tryptophan-like component and one humic-like component, namely C1 (225,280/335) and C2 (250/435). The contribution rates to the total fluorescence intensity of C1 and C2 were 75.70% and 24.30%, respectively. Spatially, fluorescence intensity of C1and C2 decreased from the east district of Lihu Lake to the west, and lakesideareas was higher than lake center. Fluorescence index (FI), the index of recent autochthonous contribution (BIX) and humification index (HIX) show that CDOM in the water mainly derived from microbes, algae and other newly autochthonous sources, appeared weak humic characteristics overall. CDOM was closely related to the transformation and migration of nitrogen and phosophorus, and had important influence on transparency.【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2016(036)002【总页数】8页(P517-524)【关键词】蠡湖;有色可溶性有机物;三维荧光光谱;平行因子分析【作者】王书航;王雯雯;姜霞;赵丽;张博【作者单位】中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京100012;中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京 100012;中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京 100012;中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京 100012;中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京 100012【正文语种】中文【中图分类】X524* 责任作者, 研究员,******************.cn有色可溶性有机物(CDOM)表征的是溶解性有机物中带发色团的那部分,主要由氨基酸、腐质酸、富里酸、芳烃聚合物以及一些人类活动产生的有机污染物等一系列物质组成[1-3].一方面,CDOM作为水体中光和有效辐射的重要吸收物质,对水体透明度和沉水植物的光补偿深度具有重大影响[4];另一方面,可以通过各种物理化学过程,与水体中的颗粒物以及污染物,如矿物颗粒、金属离子、有机污染物等相互作用,从而影响水体污染物的分布、迁移转化、生物可降解性以及生物毒性[5-8],同时CDOM含有丰富碳、氮、磷等湖泊生源要素,在藻类水华暴发过程中扮演了非常重要的角色[9-10],因而受到越来越多研究者的关注.对于受人类活动影响频繁的湖泊水体, CDOM的成分复杂且来源各异,目前很难对其有机成分进行全面分析.而作为较新兴的研究方法,三维荧光光谱法—平行因子分析法(EEMS-PARAFAC)在水体CDOM研究中的应用为广大水环境研究者提供了新的可能[11].Zhang等[12-14]对中国云贵高原区38个湖泊以及中营养湖泊天目湖进行了研究,识别出了腐殖质类组分和蛋白质类组分,认为其主要由流域物质以及湖泊中生物产生的内源物质构成;同时通过基于野外和实验室试验研究了藻类降解对太湖CDOM的贡献.Bai等[15]利用平行因子分析法分析后得到南黄海沿岸带和海域内CDOM荧光物质至少有4种组分:3种腐殖质类物质和1种蛋白质类物质.Singh等[16]利用EEMs-PARAFAC技术在墨西哥湾的巴拉塔里亚流域水体成功解析了CDOM的来源及组分.通过近年来水环境综合治理,蠡湖水环境恶化趋势得到有效遏制,总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素a(Chla)等反映湖泊富营养化状态的关键指标均显著下降,但代表感观指标的SD和ρ(SS)没有显著改善[18-19].因此,作为影响水体透明度的重要因素,CDOM的空间分布及其组分将是蠡湖水环境治理重点关注内容之一.本文尝试应用EEMS-PARAFAC技术对蠡湖有色可溶性有机物的分布特征、组成及其来源进行初步研究,为进一步揭示CDOM在蠡湖的环境行为特征以及对对水体富营养化的贡献提供基础资料.1.1 研究区域蠡湖位于太湖北部,东西长约6km,南北宽0.3～1.8km,面积约8.6km2,是一个既相对独立又与太湖相通的水体.为方便讨论,以蠡堤、宝界桥和蠡湖大桥为边界将蠡湖划分为4个区域(图1),其中,A区和B区为西蠡湖,已经开展了底泥疏浚和水生植被重建工程,水质较好;C区和D区为东蠡湖,实施了沿岸整治工程,建有长广溪湿地和金城湾公园,但底泥污染较为严重[17].1.2 样品的采集与处理与2015年4月5日在蠡湖4个湖区设置了37个采样点位,每个采样点分别采集表层(0.5m)水样,于预先处理过的棕色玻璃瓶瓶中,现场测试指标包括溶解氧(DO)、透明度(SD)等,同时记录采样点环境.水样放入保温箱中送回实验室,过玻璃纤维微孔膜(Whatman GF/F,450℃马氟炉中灼烧5h后使用)后扫描CDOM三维荧光光谱,同时测定Chla、CODMn、溶解性有机碳(DOC)、溶解性总氮(DTN)、溶解性总磷(DTP)和氨氮(NH4+-N)和硝酸盐氮(NO3--N).1.3 荧光光谱分析荧光光谱用采用日立F7000荧光分析仪进行分析,使用150W氙灯为激发光源,9PMT电压设为700V;激发波长(λEx)扫描范围为200～450nm,发射波长(λEm)扫描范围为250～600nm,激发波长和发射波长增量均设为5nm,狭缝宽度为5nm,扫描速度为1200nm/min.为了尽量降低荧光淬灭作用,对扫描的样品进行稀释,直至其在波长254nm处的紫外吸光度小于0.1.1.4 数据处理1.4.1 平行因子算法平行因子算法(PARAFAC)是基于三线性分解理论,采用交替最小二乘原理的迭代类型三维数阵分解算法,将一个由多个EEMs数据构成的三维阵列X分解为3个载荷矩阵后,对CDOM的三维荧光光谱进行解谱.将预处理好的数据,在Matlab12.0软件(美国Mathworks公司)中进行平行因子模型分析(PARAFAC),同时,采用裂半分析和残差分析检验PARAFAC模型的有效性,并确定最优的DOM组分数目[11].1.4.2 CDOM荧光光谱的空白校正为保证荧光光谱特性可比性,所得到的光谱均经过扣除超纯水空白后的矫正结果,以减少仪器条件和拉曼散射对荧光光谱的影响.通过扣除λEm<λEx+20nm的区域消除一级瑞利散射对EEMs的影响,通过扣λEm>2λEx-20nm的区域扣除二级瑞利散射对EEMs的影响,扣除部分用零替换.1.4.3 荧光强度和荧光组分占总组分比例的计算平行因子分析模型得出的是每种成分的相对荧光强度(scores),每种成分的荧光强度Ii按照以下公式计算[20]:Ii= Scorei× Exi( λmax) × Emi( λmax)式中:Scorei代表第i种成分的相对荧光强度;Exn(λmax)代表第n种成分激发负载的最大值;Emn(λmax)代表第n种成分发射负载的最大值.总荧光强度ITot和荧光组分占总组分比例Pi按照以下公式计算:1.4.4 统计分析两组数据显著性差异采用独立样本t检验,多组数据显著性差异采用单因素方差分析(one-way ANOVA).试验数据采用Excel2010、Origine9.0、suffer10.0以及SPSS19.0软件进行统计检验、绘图和分析.2.1 不同区域水质参数特征蠡湖不同区域采样点水质参数差异较大(表1).CODMn在3.31～8.12mg/L之间,平均为4.44mg/ L,C区和D区的含量较高.DOC浓度在9.16～ 22.35mg/L之间,平均为13.66mg/L,空间分布趋势与CODMn相似,两者呈显著正相关(P<0.01). DTN在C区最大,尤其是长广溪附近采样点位,都超过湖泊劣V类水质标准,可能是春季两侧绿化施肥随雨水进入蠡湖水体,导致蠡湖水体中氮,尤其是硝酸盐氮的含量明显升高.DTP在6.52～276.92µg/L之间,平均为29.13g/L,C区和D区的含量较高.SD空间分布趋势呈自西向东逐渐减小,在生态恢复较好的A区较高,平均值达到0.84m,D区最小,平均值仅为0.49m.Chl a含量在4.05～23.97mg/m3,平均为7.90mg/m3,C区显著高于其他区域;而DO在C区平均值较小,主要因为C的入湖河口较多,虽然大部分河口已经封堵,但河口水质明显差于湖体.2.2 水体CDOM的三维荧光光谱特征蠡湖各采样点CDOM的三维荧光光谱图类似,主要有3个峰,即:类蛋白T1峰(λEx/Em= 225～ 230nm/320～350nm)、类蛋白T2峰(λEx/Em=270～285nm/320～340nm)和类腐殖质A峰(λEx/Em=220～ 230nm/380～440nm),同时还能观测到微弱的C峰(λEx/Em= 280～310nm/380～440nm).一般认为A 峰和C峰反映的是外源输入的腐殖酸和富里酸形成的荧光峰值,而T1峰和T2峰则反映的是生物降解来源的色氨酸的荧光峰[1].各个点位荧光峰值出现的位置和强度的不尽相同,在A区、B区和D区类蛋白T1峰最为显著,而C区类腐殖质A峰最为显著,显示不同湖区部分水体采样点CDOM的来源不一样.蠡湖不同湖区部分水体采样点CDOM的三维荧光图谱如图2所示.利用PARAFAC模型对蠡湖水体CDOM的三维荧光光谱矩阵数据进行分析,主要解析出2个具有单一的最大发射波长CDOM荧光组分.2个荧光组分的最大激发/发射波长分布及主成分的三维荧光光谱见图3.从图3可以看出,组分1在225nm和280nm存在两个明显激发波长,最大发射波长为335± 10nm附近,反映的是生物降解的类色氨酸形成的荧光峰;组分2在250nm以及300nm处存在明显的激发波长,最大发生波长在435±10nm,反映的是腐殖酸和富里酸形成的荧光峰[1,12].2.3 水体CDOM各组分的荧光强度空间分布特征蠡湖水体中CDOM各组分空间分布特征明显.各采样点上覆水中代表类色氨酸的C1的荧光强度在7.41～21.01之间,平均为11.95;代表类富里酸的C2的荧光强度在2.53～8.07之间,平均为3.85.总体来看,C1和C2荧光强度自东向西依次递减,呈现东蠡湖高于西蠡湖、沿岸区高于湖心区的趋势(图4a、图4b).同时可以看出,C1的高值区主要集中在D区,而C2主要集中在C区的长广溪区域,说明C1和C2的来源可能不同.从各荧光组分占总组分比例的比例来看, C1占绝对优势,占总荧光强度的比例在52％～ 86％之间,平均为75.70％,其中在A区、B区、C区和D区的平均值分别为79.29％、79.00％、68.54％、75.70％.同时结合CDOM的三维荧光图谱可以明显看出,除长广溪区域个别点位外,蠡湖大部分湖区水体中CDOM主要以类蛋白质为主.3.1 CDOM来源的辨识CDOM的来源可以按陆源和生物来源进行区分,也可以按外源和内源进行区分.陆源由细菌和真菌降解流域土壤中高等动植物残体形成,多表现为类腐殖质峰占绝对优势;生物来源是指由水体中浮游生物、水生细菌、藻类等生物活动产生,多表现为类蛋白峰占绝对优势[13].荧光光谱特性是理想的表征天然水体中CDOM以及评估其来源的重要参数.荧光指数(FI)是在370nm激发波处,450nm与500nm发射波长下的荧光强度比值[21],后来修正为发射波长为470nm与520nm[22],可用来表征溶解有机质中腐殖质的来源,大于1.9说明主要来源于微生物代谢等过程,小于1.4说明陆源占主要贡献.本次研究中,采用I(370:470)/I(370:520)作为荧光指数,蠡湖各区域水体荧光指数范围为2.13～2.47,平均为2.22,说明各采样点生物来源作用大于陆源作用.生物源指数(BIX)是310nm激发波长下380nm发射波长处荧光强度与420～435nm区间最大荧光强度的比值,反映了新产生的DOM在整体DOM中所占的比例,生物源指数越高,说明新近自生源组分的比例越高.Huguet等[23]指出,BIX 在0.6～0.7之间时,具有较少的自生成分;BIX在0.7～0.8时具有中度新近自生源特征;在0.8～1.0之间时,具有较强自生源特征;大于1.0是为生物细菌活动产生.蠡湖水体BIX指数在0.89～1.13之间,平均为0.96,说明各采样点整体处于较强的自生源特征,尤其是D区,平均值达到1.0.腐殖化指数(HIX)用来表征有机质腐殖化的程度或成熟度,可以通过激发波长为254nm 时,发射波长从435～480nm的峰值面积比上300～345nm的荧光峰值面积计算.当HIX小于4 时,CDOM主要由生物活动产生,腐殖化程度较弱[24].本研究中,蠡湖水体HIX在1.00～2.60之间,平均为1.47,说明蠡湖的CDOM整体处于弱腐殖质特征.综上所述,3种荧光指数对CDOM来源表征上都具有良好的指示性,都显示出蠡湖水体CDOM来源于自生微生物、藻类的自生源.除了以上3个表征CDOM荧光特性的常用指标外,还能利用CDOM中类蛋白组分的荧光强度与类腐殖质组分的荧光强度的比值来判断水体中CDOM来源,一般认为其比值大于1说明自生源占主要优势[25-27].本次研究中,C1与C2的比值在1.08～5.94之间,平均为3.52,并且与FI、BIX和HIX等反映水体CDOM来源的指数显著相关,见图5.结合图5可以看出,rC1/C2与BIX、HIX呈极显著相关,而与FI呈负的显著相关,但相关性不明显,并且FI与BIX、HIX的相关性也不明显,说明在蠡湖这样的浅水湖泊中,用FI来指示CDOM的来源不太敏感.同时还可以看出,在图5(a)中有个明显的偏离点位,可能与其位于C区入湖河口处,周边有大片住宅有关,后期将做进一步研究. 2007年以后,无锡市政府根据蠡湖和太湖水质状况,对蠡湖与周边的一些重污染入湖河流实施闸控,保持蠡湖常年高水位,防止周边污水流入和渗入,因此,研究区的外源除了大气干湿沉降之外基本得到有效控制[19],本研究结果表明,蠡湖水体CDOM 主要来源于自生微生物、藻类的自生源,与蠡湖的现状相呼应.3.2 水体CDOM组分与其他水质参数的相关性蠡湖水体CDOM的两个荧光组分(C1和C2)之间没有明显相关性,说明水体中类蛋白质与类富里酸在组成和来源上不尽相同,结合C1和C2的空间分布特征可以看出,C1荧光强度较大的区域主要分布于D区以及C区较为开阔的区域,而C2荧光强度较大的区域主要集中在长广溪区域及入湖河口处,进一步说明,占绝对优势的C1主要来源于自生微生物、藻类的自生源,而占少量比重的C2可能来源于入湖河流及其两岸的陆源.两个荧光组分(C1和C2)都与DTN、NH4+-N、NO3--N、DTP、等营养盐呈显著正相关,说明CDOM与N、P元素的迁移转化密切相关.C1荧光强度与CODMn不呈显著正相关,而与DOC 呈极显著正相关,而C2、CTot都与CODMn和DOC呈极显著正相关,说明蠡湖水体中CDOM与DOC之间存在定量关系,可以相互替换;而C1荧光强度与CODMn不呈显著正相关,说明C1可能与CODMn没有氧化的部分有机物相关.藻类的降解是CDOM的重要来源.Zhang 等[14]野外试验和降解实验数据均显示:藻类的降解是富营养化浅水湖泊中CDOM的重要来源之一.而本研究中,CDOM的组分,尤其是占绝对优势的C1与Chla相关性并不明显,可能与本次采样主要发生在4月份,除个别区域外蠡湖的藻类生物量整体较小有关.两个荧光组分(C1和C2)的荧光强度及总荧光强度CTot都与SD呈显著负相关,说明春季CDOM对透明度有重要影响.水体CDOM组分与其他水质参数的相关性见表2.4.1 利用PARAFAC模型识别出蠡湖水体CDOM主要由2个荧光组分组成,分别为类色氨酸荧光组分C1(225, 280/335)和类腐殖质荧光组分C2(250,300/435),并且C1占绝对优势,占总荧光强度比例的平均值为75.70％.4.2 组分C1的荧光强度在7.41～21.01之间,平均为11.95; C2组分的荧光强度在2.53～8.07之间,平均为3.85.空间上,C1和C2荧光强度自东向西依次递减,呈现东蠡湖高于西蠡湖、沿岸区高于湖心区的趋势.4.3 荧光指数(FI)、生物源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)都显示蠡湖水体CDOM来源于自生微生物、藻类的自生源.相关性分析表明,两个荧光组分(C1和C2)都与DTN、氨氮、硝氮、DTP、DIP等营养盐呈显著正相关,说明CDOM与N、P元素的迁移转化密切相关,而与透明度呈显著负相关,说明春季CDOM对透明度有重要影响.【相关文献】[1] Baker A. 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三维荧光结合荧光区域积分法评估净水厂有机物去除效果
） 。 国家水体污染控制与治理科技重大专项（ ２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ ０ ７ ４ ２ １ ０ ０ ２ －
等常用水质指标无法对水处理过程中有机物的去 除 情况进行充分的评估 。 近年来在水处理行业中逐步 作为有 机 物 去 除 的 指 标， 开始采用总有机碳 （ Ｔ Ｏ Ｃ） 但Ｔ 对 Ｏ Ｃ 只能 衡 量 水 体 中 总 有 机 碳 的 去 除 情 况 ， 于水体中有机物的构成和分类去除状况则无法 有效 表达 。 三维激发 — 发射荧光光谱 （ Ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ Ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｆ ｌ ｕ －
本研究以三维荧光光谱技术为手段对长江三角洲地区某典型净水厂水处理过程中水体有机物进行检测和分析结合荧光区域积分方法fluorescenceregionalintegrationfri提取有效的荧光光谱特征考察水处理过程中不同类型有机物的去除状况并进行综合评估为优化净水厂的运行与管理提供技术参考提高水中污染物的去除确保安全供水
［３］ 等 提 出， 已经成功用于水 Ｆ Ｒ Ｉ方 法 由 Ｃ ｈ ｅ ｎ１ ［ １ ４～１ ６］ 。Ｆ 体三维 荧 光 光 谱 的 解 析 Ｒ Ｉ方 法 将 激 发 、
。
大量研究表明 ， 三维荧光光谱技术可以成功地 应用于环境水 体 中 溶 解 性 有 机 物 （ 的识别和 Ｄ ＯＭ）
４， ５］ ６， ７］ 、 、 已 较 为 广 泛 地 用 于 河 流［ 湖 泊［ 地下 解析 ，
三维荧光技术分析南方某深度处理净水厂有机物去除效果
三维荧光技术分析南方某深度处理净水厂有机物去除效果何嘉莉;张晓娜;陈卓华;彭进湖【摘要】通过三维荧光光谱与荧光区域积分方法(Fluorescence Regional Integration,FRI)分析南方某深度处理水厂有机物的去除效果,同时考察荧光区域积分标准体积与有机物和消毒副产物指标的相关性.结果表明:监测期间,该水厂原水的主要污染物以BOD5的含苯环类蛋白物质、富里酸类物质和微生物代谢蛋白物质为主.常规水处理工艺对荧光溶解性有机物去除能力有限;臭氧/活性炭深度处理工艺对荧光溶解性有机物的去除效果非常显著,其中臭氧起到至关重要的作用.总荧光区域积分标准体积与有机物指标相关性较好.三氯乙醛前体物与水中芳香类蛋白、BOD5的含苯环类蛋白物质以及微生物代谢蛋白物质紧密相关,三卤甲烷生成势与荧光区域积分标准体积的相关性较差.【期刊名称】《城镇供水》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】5页(P20-24)【关键词】三维荧光;臭氧/活性炭;溶解性有机物;消毒副产物【作者】何嘉莉;张晓娜;陈卓华;彭进湖【作者单位】东莞市东江水务有限公司,广东东莞523112;东莞市东江水务有限公司,广东东莞523112;东莞市东江水务有限公司,广东东莞523112;东莞市东江水务有限公司,广东东莞523112【正文语种】中文饮用水的安全问题与社会和谐、居民的身体健康息息相关，寻求快速有效的监测手段应对水源水质突发污染，并准确判定水中污染物质的类别以及定量分析[1]，对自来水厂的水质监测和跟踪治理工作有着重要指导意义。
研究表明，三维荧光光谱技术已经广泛地应用于环境领域中溶解性有机物的定性与定量分析[2]。
本研究以三维荧光光谱与FRI法为技术手段，对南方某臭氧/活性炭深度处理净水厂各个工艺段的有机物质进行监测与分析，考察各工艺段对荧光溶解性有机物质的去除效果以及荧光区域积分标准体积与有机物和消毒副产物指标的相关性，为自来水厂的运行与管理提供技术支持。
三维荧光光谱技术在多个领域的应用现状
三维荧光光谱技术在多个领域的应用现状
三维荧光光谱技术是一种基于荧光光谱的分析方法，可以同时获得样品的激发光谱、
发射光谱和激发-发射时间解析光谱信息。
该技术具有高灵敏度、高分辨率、非侵入性、
无需标记等优点，因此在许多领域都有广泛应用。
在生物医学领域，三维荧光光谱技术可用于分析生物样品中的荧光分子，例如DNA、
蛋白质、细胞器等。
通过测量其激发光谱和发射光谱，可以研究其结构、构象和相互作用
等信息，从而对生物分子的功能和病理过程有所了解。
三维荧光光谱技术还可以用于生物
分子的定量分析和荧光标记的药物筛选等。
在环境监测领域，三维荧光光谱技术可以用于水质、大气和土壤等环境样品的分析。
通过测量样品中的荧光光谱，可以快速准确地检测出样品中的有机污染物、重金属离子和
污染物的溶解态等。
该技术还可以用于监测水污染的动态变化和生物降解过程的研究等。
在材料科学领域，三维荧光光谱技术可以用于材料的表征和分析。
通过测量材料的荧
光光谱，可以研究其光电性质、晶体缺陷和能带结构等信息，进而提高材料的性能和设计
新型功能材料。
三维荧光光谱技术还可以用于材料的质量控制和故障诊断等。
在食品安全领域，三维荧光光谱技术可以用于食品的检测和质量控制。
通过测量食品
样品的荧光光谱，可以快速检测出食品中的有害成分、添加剂和污染物等，从而保证食品
的安全和质量。
该技术还可以用于食品的品种鉴别和真伪辨别等。
三维荧光光谱技术在生物医学、环境监测、材料科学和食品安全等领域都有广泛应用。
随着技术的不断进步，其在以上领域的应用前景将更加广阔。
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基于三维荧光光谱技术的水质有机物检测方法研究硕士学位中图分类号：X83论文编号：HBLH2014-204U D C：密级：公开硕士学位论文基于三维荧光光谱技术的水质有机物检测方法研究作者姓名：周燕学科名称：控制理论与控制工程研究方向：检测与控制技术及智能装置学习单位：河北联合大学学习时间:2.5年提交日期: 2013年12月9日申请学位类别：工学硕士导师姓名：陈至坤教授单位：河北联合大学电气工程学院论文评阅人：赵春祥研究员单位：唐山亿立科技开发有限公司王福斌高工单位：河北联合大学电气工程学院论文答辩日期：2014年3月3日答辩委员会主席：赵春祥研究员关键词：微量石油类有机物；三维荧光光谱技术；平行因子分析法；成分检测唐山河北联合大学2014年3月Study of Detection Method of Water Quality Organic Based on Three-Dimensional Fluorescence SpectraTechnologyDissertation Submitted toHebei United Universityin partial fulfillment of the requirementfor the degree ofMaster of Science in EngineeringbyZhou Yan(Control Theory and Control Engineering)Supervisor: Professor Chen ZhikunMarch, 2014独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河北联合大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
论文作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解河北联合大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。
论文密级：□ 公开；□保密（至年月）(保密论文在解密后遵守此规定)。
作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要当前，我国地表水环境遭到严重污染。
不仅污染物排放强度高，范围大，而且呈加剧蔓延趋势。
石油类有机物是影响地表水环境安全的主要污染源之一。
对石油类污染物的检测分析，是评估污染状况、保护生态环境工作中必不可少的环节。
石油类有机物包含多种荧光物质，具有很强的荧光特性。
因此，应用荧光分析法成为石油类污染物组分分析、种类鉴定的一种重要而有效的手段。
基于三维荧光光谱能提供更为完整的荧光光谱信息，且具有灵敏度高、选择性好、所需样品量少、对样品结构无破坏等优点，提出了结合三维荧光光谱技术与平行因子分析法对水中石油类有机物进行检测，并加以实验论证。
实验建立三种微量石油类有机物溶于CCl4有机溶剂而形成的复杂混合体系，用于模拟石油类有机物存在于地表水环境中的模式，样本溶液浓度均参照国家标准制定。
选定各样本激发与发射波长测量范围，仪器扫描获得样本三维荧光光谱与等高线光谱，分析光谱特征，研究其与纯样品光谱间的差异。
研究平行因子分析方法理论，确定应用该方法作为识别与测量混合体系中各石油类有机物种类及其含量的基本手段。
采用平行因子分析法与三维荧光光谱技术相结合，分析混合石油类有机物的种类。
根据被测样本的光谱特征，通过核心一致法确定因子数，平行因子分析法可以准确地预测出混合物中石油的种类，处理后的光谱与实际二维光谱得到了较好的拟合，从而可以估计出预测样品中石油类有机物各成分的含量。
图26幅；表3个；参49篇。
关键词：微量石油类有机物；三维荧光光谱技术；平行因子分析法；成分检测分类号：X83AbstractAt present, surface water pollution of our country is very serious. Not only high strength and wide range pollutant emissions, but the trend is exacerbated by the expansion. Petroleum organics is one of the main sources which impacts surface water environmental security. Detection and analysis of petroleum pollutants is an essential link of work to assess the pollution and protect the environment. Petroleum organics contains a variety of organic fluorescent substance with strong fluorescence characteristics. Therefore, application of fluorescence analysis as compositional analysis and species identification is an important andeffective means of petroleum pollutants.Three-dimensional fluorescence spectroscopy based can provide more complete information on the fluorescence spectra, which have some advantages on high sensitivity, good selectivity, the less required sample and it can’t destroy the sample structure. Presenting three-dimensional fluorescence spectroscopy combined with parallel factor analysis method detect petroleum organics in water, and makes experimental demonstration.Experiment has established three kinds of trace petroleum organics dissolved in CCl4 organic solvent, which formats complex mixture system to simulating oil organics present in surface water environment model, and sampleconcentration refer to national standards. Excitation and emission wavelength measurement range of each sample have been selected. Using instrument scans the sample contour spectrum and obtains three-dimensional fluorescence spectra and study the differences of pure samples through analysis spectra.Studying parallel factor analysis method theory can determine it as the basic means to identify and measure the oil organics mixed system type and content. Combining parallel factor analysis with three-dimensional fluorescence spectroscopy, which can analysis species of mixed oil organics. According to the spectral characteristics of the sample under test, using the core consistent method can determinethe number of factors, the parallel factor analysis method can accurately predict the type and content of the mixture of oil. Compared the processed spectroscopy with actual two-dimensional well fitting, it can estimate the predicted sample full organic matter content of each component.Figure26; Table3; Reference 49Keywords: Trace organics petroleum, Three-dimensional fluorescence spectroscopy, Parallel factor analysis, Component detection Chinese books catalog: X83目次引言 (1)第1章绪论 (2)1.1课题的研究背景及意义 (2)1.2水中石油类物质检测方法 (2)1.3荧光分析法检测水中石油类物质的国内外研究现状 (5)1.3.1国外研究概况 (5)1.3.2国内研究概况 (7)1.4课题主要研究内容 (8)第2章荧光机理 (9)2.1荧光产生机理 (9)2.2激发光谱与发射光谱 (11)2.3荧光的产率与分子结构的关系 (11)2.3.1产生荧光的分子应具备的条件 (12)2.3.2化合物的结构与荧光 (13)2.4影响荧光强度的环境因素 (14)2.5荧光强度和溶液浓度的关系 (15)2.6荧光分析方法的特点与分类 (16)2.6.1荧光分析法的特点 (16)2.6.2荧光分析法的分类 (17)2.7三维荧光光谱法 (18)2.7.1三维荧光光谱的图形表示 (18)2.7.2三维荧光光谱的矩阵表示 (20)2.8荧光检测系统 (20)第3章石油类有机物三维荧光光谱的实验研究 (25)3.1实验仪器介绍及样品配制 (25)3.1.1样品及溶剂选取 (26)3.1.2溶液配置原则 (26)3.1.3实验器皿 (28)3.1.4样品溶液配制 (28)3.1.5实验注意事项 (30)3.2纯石油类有机物的三维荧光光谱 (30)3.3 CCl4溶剂的三维荧光光谱 (33)3.4 CCl4溶剂中石油类有机物的三维荧光光谱 (35)3.5三种标准溶液的二维荧光光谱 (37)3.6 CCl4溶剂下混合样品溶液的等高线光谱图 (38)3.7本章小结 (40)第4章平行因子分析法结合三维荧光光谱数据处理 (41)4.1化学计量学的发展 (41)4.1.1化学计量学 (41)4.1.2多元校正和多元分辨分析 (42)4.1.3二阶校正方法的应用 (43)4.2 Tucker3方法和平行因子分析法 (43)4.2.1 Tucker3方法 (43)4.2.2平行因子分析法（PARAFAC） (44)4.3平行因子组分数的确定 (46)4.4 CCl4溶剂下三种油类的混合溶液光谱分析 (48)4.5混合溶液的预测浓度与回收率 (49)4.6结论 (50)结论 (51)参考文献 (52)致谢 (56)导师简介 (57)作者简介 (58)学位论文数据集 (59)引言我国社会经济发展，对地表水环境保护工作造成了很大的压力。