第30卷，第12期 2010年12月
光谱学与光讲分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.30,No.12-pp3268-3271
December,2010
基于三维荧光导数光谱的水体有机污染物浓度检测
杜树新，社阳锋，武晓
浙江大学工业控制技术国家重点实验室，浙江大学工业控制研究所，浙江杭州310027
摘要提出了应用三维荧光一阶导数光谱检测水体中有机污染物浓度的分析方法。在计算一维荧光导数光谱时，采用Savitzky-Golay多项式拟合微分法对激发、发射光谱分别求导。由于在计算导数光谱时所采用的多项式拟合本身具有平滑功能，因此不需要单独进行平滑处理以去除噪声。针对所构成的四维荧光导数光谱（激发波长，发射波长，激发波长的一阶导数，发射波长的一阶导数)，采用偏最小二乘方法建立同归模型。实验结果表明，在对水体中总有机碳的检测中，与常规的三维荧光光谱分析方法相比，文章提出的分析方法可较好地提高分析精度。
关键词三维荧光；导数光谱；有机污染物检测
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOl: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2010)12-3268-04
可溶解有机物来源进行示踪研究。郝瑞霞等[采用一维荧光光讲法研究了污水处理过程中可济解有机物的荧光特性。武晓莉等采用三维荧光光谱与紫外吸收光谱融合分析方
水体中有机污染物浓度如化学耗氧量(COD)、生物耗氧量(BOD)、总有机碳(TOC)等的在线检测，是地表水和承点污染源监测的主要依据。三维荧光光诺反映了光谱强度随激发波长和发射波长变化的情况，能较完整地展示光谱信息，具有高灵敏度、高选择性、快速检测以及无需化学试剂等优点，内此，在水体有机污染物浓度检测中成为了研究热点".2]，Marhaba等l]针对219个地表水样分析了三维荧光光谱与DOC（可溶解有机碳）、T(C之间的相关性；Ben graine等"]采用三维荧光光谱预测地表水的有机物总量； Baker等[3]将一维荧光光谱用于垃圾掩理渗滤液的分析； Saadi等L6)采用三维荧光光谱测量水样的DX)M(可溶解有机物)；Keltona等应用三维荧光光谱判别水样的来源；Jan-hom等采用三维荧光检测酿酒厂污水处理过程的进出口水质；Gone等通过研究二维荧光光谱与DOC的相关性检测凝案-絮凝过程中DOM的去除效率；Marhaba等[0]应用主元回归研究了源水的三维荧光光谱与DOM相关性，能快速辨别D)M中的主要成分；在国内，中科院安徽光机所在三维荧光光谱分析方面作了大量的工作，如落解性有机物的荧光光谱特征研究，对水体中有机污染物浓度指标进行分析测定以及构建基于LED阵列的光谱测量系统[]。另外，欧阳二明等12/将三维荧光用于分析污水的有机污染物的特征、类型及来源。钟润生等(")采用三维荧光对受污染河流中的
收稿日期：2010-01-26，修订日期：2010-04-28
法预测地表水的TOC指标。
在光谱分析中，微分(即导数光谱)可以消除基线漂移、强化谱带特征、克服谱带重登，是常见的二维光请分析方法。然而在三维荧光光谱分析中，三维荧光导数光谱的研究无论国内还是国外都非常少，只有都远等[1提出了.维荧光导数光谱总体积积分法测定多环芳烃的方法。本文应用三维荧光一阶导数光谱研究了水体中有机污染物浓度的检测，实验结果表明，采用三维荧光一阶导数光谱可较好地提高预测精度。
1方法 1.1
原始光谱中瑞利散射光的去除
原始三维荧光光谱中既包含反映有机污染物组成信息的荧光光谱，也包括激发光所产生的反射光、瑞利（Rayleigh）敢射光等下扰光。在三维荧光光谱数据预处理中，主要是针对瑞利散射光的消除。本文采用插值法来消除瑞利散射光。 1.2三维荧光光谱一阶导数的数值计算
在计算三维荧光一阶导数光谱时，需要分别计算对发射光(轴)的偏导和对激发光(y轴)的偏导。在计算对工的一阶偏导时，固定轴，同样，在计算对的一阶偏导时，固定轴，也就是说一阶导数光谐分别是对和y独立求导，
基金项目：国家自然科学基金项日(60974111)和国家(863计划)项目(2009AA04Z123)资助
作者简介：杜树新，1967年生，浙江大学工业控制研究所副研究员万方数据
e-mail; shxdu@iipc, zju. edu. cn;shxdu@zju, edu. cn