基于紫外光谱及常规水质参数信息的水质有机物污染检测方法研究

【摘要】水是人类赖以生存与发展的重要资源,一旦城市供水水源受到污染,会影响人民正常生活和工作。化学需氧量(COD)是评价水质的一项重要指标。光谱分析作为一种新型的分析检测技术,具有无损、快速、样品制备简单及可实现在线分析等特点,被广泛应用于水质检测以及COD检测领域。本文结合国家水体污染控制与治理科技重大专项课题和国家自然科学基金项目,围绕光谱法进行水质COD指标检测问题,研究提出了两种技术方法,即基于连续紫外光谱的COD检测方法以及融合水质参数和紫外光谱检测COD的方法。主要工作和创新点如下：(1)为了研究紫外光谱在水质污染检测分析中的作用,根据光谱对水样中不同有机物的不同吸收程度,选择了区间偏最小二乘和偏最小二乘支持向量机算法,对紫外光谱扫描获得的吸收度和分光光度法测得的COD建立回归模型,并通过预测误差均方根和相关系数评估各模型的预测性能,其中结合区间最小二乘和反向区间最小二乘的算法总体建模预测效果较好。(2)研究了水质参数对紫外光谱法检测COD的影响,从理论角度分析了常规水质参数pH、温度、浊度、电导率和溶解氧等水质参数对紫外光谱检测COD的影响,通过进一步对比实验,分析验证了pH、温度和浊度等水质参数对紫外光谱检测COD的影响程度。(3)为了研究水质参数和紫外光谱的信息融合COD检测,基于多源信息融合理论,通过水质参数和光谱数据进行数据处理和特征提取完成数据对准,然后基于特征级融合原理,利用LS-SVM算法将水质参数和光谱数据融合建模,最后将三项水质参数加权平均组成新的吸光度辅助变量,融合光谱吸光度信息进行建模,并和连续紫外光谱检测COD建模结果进行比较,结果表明,融合水质参数和光谱信息的建模方法提高了模型的置信度和评价参数。本文研究的连续紫外光谱COD分析方法和将水质参数同光谱融合建模的方法,为COD在线检测与分析提供了一种无二次污染的技术方案,对于自主研发水质COD分析仪以及进行水质有机污染综合指标的自动在线监测等均具有重要的应用价值。
【作者】李家琛；
【导师】张光新；
【作者基本信息】浙江大学，检测技术与自动化装置，2014，硕士
【关键词】水质检测；化学需氧量(COD)；连续紫外光谱；水质参数法；多源信息融合；

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