基于连续光谱分析的在线水质检测信号处理研究(2)

ΔA＝A６１０－２１０A４８０－２１０

A６９０＝kC（５）

ionic　　同理，针对水质六价铬（Cr６＋）和阴离子表面活性剂（被测光谱的特征波长surfactant，AS）的检测an-，也可采用三波长光谱分析法消除背景，依据它们各自显色反应体系的干扰［１２-１４］，如式（６）和式（７）所示。

ΔA＝A５４０－１７０A４５５－１７０A６２５＝kC（６）

ΔA＝A６５２－１６０A５６０－１６０

A７２０＝kC（７）

３　应用测试实验

　　将以上在线水质检测光谱信号处理方法应用于自主研制的基于微型光谱仪连续光谱分析的多参数水质监测仪器［６］，并针对标准混合环境水样与实际环境水样，展开了仪器与国家标准分析方法的现场对比测试实验研究，以测试仪器的重复性与准确度这两个极为关键的技术指标。3.1　标准环境水样测试

　　以地表Ⅱ类水质检测为参考［１５］，以超纯水为溶剂，采用混合法配置含有邻苯二甲酸氢钾、六价铬和阴离子表面活性在±１０％的范围内波动，对标准环境水样的测试结果在客观上反映了光谱信号处理的重要作用。3.1　实际环境水样测试

　　以重庆北碚污水处理厂排放废水为被测实际水样，展开了多参数水质监测仪与国家标准实验室分析方法（以下简称“国标法”）的现场对比测试实验研究［图９（a）］，以验证多参数水质监测仪的准确性，重点以水质COD的对比测试予以说明。按图２应用光谱信号处理方法建立的水质COD测量标准工作曲线如图９（b）所示，水样检测光谱如图９（c）所示，水质COD的对比测试结果如表２所示，由表２可见，对多日多份被测废水水样的在线分析结果表明，多参数水质监测仪剂三种物质的标准溶液作为标准环境水样，考虑到物质间的相互作用，采用国家标准实验室分析方法测量水样中这三种水质参Cr数的含量［１６-１８］，分别为：COD（１４.８４mg L－１），６＋（０.０５２mg L－１），AS（０.２０４mg L－１），仍然非常接近地表Ⅱ类水中COD，Cr６＋和AS三种水质参数的指标值［１５］，以这一标准环境水样为测试对象，展开了多参数水质监测仪器的重复性与准确性测试（图８），实验测试数据如表１

所示。

Fig.8　Measuringmulti-normativeenvironmentalwatersamplesby

parameterwaterqualitymonitoringinstrumentTable1　Thewatermeasurementsamples（unitfor：normativemg Lenvironmental

－1）

标准环境水样中各被测水质参数及含量

仪器测量值COD第一份水样测量值（１４.－１８４）Cr６＋１３.３９４（０.０５２－１）０.０４９７AS（０.２０４－１）０.１９５第二份水样测量值１５.０６４０.０５２２０.１８７第三份水样测量值１４.５９６０.０５４００.１９４第四份水样测量值１５.２０７０.０５３１０.２１０第五份水样测量值１４.８５１０.０４８９０.１９７第六份水样测量值１３.８４７０.０５３２０.２０８第七份水样测量值

１５.５６２０.０４８３０.１９２平均值

１４.８２６０.０５１２０.１９７准确度范围／％

（相对国标法测量误差）－９.７～６.７

－７.０～３.８

－８.３～３.０

重复性（RSD）／％

４.７

４.５

４.３

　　由表１测试实验数据可见，针对每一被测水质参数连续测量７份同一水样，相对标准偏差RSD＜５％，表明多参数水质监测仪器具有很好的重复性，同时，准确度较高，总体

器对水质COD

具有很高的检测准确度。

Fig.9　Themonitoringcontrastwasteexperimentwater

for

　　同理，针对水质Cr６＋和AS，仍然展开了多参数水质监测仪与国标法的现场对比测试实验研究，实验测试结果如表３和表４所示。

　　由表２—表４可见，相对标准环境水样测试而言，仪器对实际环境水样测试的重复性虽然较差RSD，但相对标准偏差实际水样比对试验相对误差≤１０％，仍然达到了国家环境保护技术标准要求［７］，同时，A≤１０％，也达到了国家环境保护技术标准要求［７］。

Table2　ThecontrasttestdataformeasuringCODcontentinthewastewatersamples（mg L－1）

试验时间

２０１１年８月２２日１１７.０１８.６９.４

２１６.８１８.１７.７１.６

３１７.１１８.６８.７

１２５.４２２.９－９.８

２０１１年８月２３日

２２５.６２３.７－７.４１.５

３２５.０２３.４－６.４

１２４.０２１.７－９.５

２０１１年８月２４日

２２４.２２２.９－５.３３.４

３２４.２２２.５－７.０

各组水样序号国标法测定值仪器检测值仪器准确度／％仪器重复性／％

Table3　ThecontrasttestdataformeasuringCr6＋contentinthewastewatersamples（mg L－1）

试验时间各组水样序号国标法测定值仪器检测值仪器准确度／％仪器重复性／％

１０.０２６０.０２４－７.７

２０１１年８月２４日

２０.０２４０.０２２－８.３６.４

３０.０２７０.０２５７.４

１０.０３２０.０３０－６.２

２０１１年８月２５日

２０.０３７０.０３５－５.４７.７

３０.０３１０.０３３６.４

１０.０２２０.０２１－４.５

２０１１年８月２６日

２０.０２６０.０２４－７.７８.９

３０.０２７０.０２５－７.４

Table4　ThecontrasttestdataformeasuringAScontentinthewastewatersamples（mg L－1）

试验时间各组水样序号国标法测定值仪器检测值仪器准确度／％仪器重复性

１０.１０４０.１００－３.８

２０１１年８月２７日

２０.０９５０.１０３８.４４.４

３０.１１７０.１０９－６.８

１０.１２７０.１１９－６.３

２０１１年８月２８日

２０.１１８０.１０７－９.３５.６

３０.１２００.１１７－２.５

１０.１５３０.１４２－７.２

２０１１年８月２９日

２０.１４６０.１５７７.５６.１

３０.１４８０.１５９７.４

４　结　论

　　在线水质检测光谱信号处理是提高监测仪器测量的准确度与重复性的关键，针对基于样品化学预处理的在线水质检测光谱信号特征，基于连续光谱分析，建立了光谱信号处理

的数学模型，提出并系统研究了基于连续光谱分析的在线水质检测光谱信号处理方法，并成功应用于自主研制的多参数光谱水质监测仪器，有效消除了在线光谱测量信号的系统误差与噪声、浊度等背景干扰，使仪器的重复性和准确度达到了国家环境保护行业技术标准，对于自主光谱水质监测仪器的工程化具有重要的理论与技术参考价值。

References

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［５］　WANGShu-tao，CHERen-sheng（王书涛，车仁生）．Opto-ElectronicEngineering（光电工程），２００６，３３（１）：１１２．

［６］　WEIKang-l …… 此处隐藏：2382字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……