本文關鍵詞：水中石油類污染物光纖光譜檢測方法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《燕山大學》 2012年

水中石油類污染物光纖光譜檢測方法的研究

談愛玲  

【摘要】：隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，水體環(huán)境污染日益嚴重，，石油類物質(zhì)是主要污染源之一。快速、準確的水中石油類污染物檢測方法的研究對于及時掌握水質(zhì)變化、有效控制水污染事故、保護水資源具有十分重要的理論研究價值和現(xiàn)實意義。 本文對目前水中石油類污染物檢測與分析的各種方法進行相關文獻的調(diào)研和總結(jié)，研究基于光纖近紅外消逝波吸收光譜探測與分析技術(shù)的水中石油類污染物檢測新方法。提出光纖近紅外消逝波吸收光譜探測結(jié)構(gòu)，并對該結(jié)構(gòu)進行理論和實驗研究；研究適用于水中石油污染物種類定性分析和多組分石油污染物濃度定量分析的化學計量學算法。論文主要內(nèi)容有： 首先，詳細介紹近紅外光譜基本原理和化學計量學算法；分析汽油、柴油和煤油三種典型的石油類污染物組成基團的近紅外光譜特性，論證利用光纖近紅外光譜技術(shù)檢測石油類污染物的可行性。 其次，基于光纖消逝波吸收傳感原理，對具有疏水親油薄膜的光纖近紅外消逝波吸收光譜探測單元進行研究；對消逝場能量與纖芯半徑、剩余包層厚度、疏水親油薄膜厚度、薄膜折射率和探測單元長度等關鍵參數(shù)之間的關系進行數(shù)值仿真研究，為探測單元的優(yōu)化設計提供理論依據(jù)。 然后，在討論疏水親油材料特點的基礎上，利用聚苯乙烯高分子溶液對腐蝕后的光纖進行涂覆，在光纖外形成聚苯乙烯薄膜層，該薄膜既起富集水中油污的作用，又把水分子擋在消逝場的范圍之外，避免水分子在近紅外段強吸收產(chǎn)生的干擾；詳細介紹探測單元的腐蝕和涂覆制作過程；配置汽油、煤油和柴油三類典型石油類污染物的油水混合溶液，并基于傅里葉變換近紅外光譜儀搭建探測單元性能測試系統(tǒng)，將光譜儀自帶探頭測量的純油、純水與油水混合溶液的近紅外光譜與探測單元直接探測的油水混合溶液的近紅外光譜進行比較分析。 再次，針對傳統(tǒng)近紅外光譜分析方法未充分考慮吸光度數(shù)據(jù)非負的特點導致分析結(jié)果缺乏合理解釋的問題，研究基于帶有稀疏約束的非負矩陣分解特征提取算法結(jié)合支持向量機分類的水中單一石油類污染物種類鑒別定性分析方法，深入討論特征提取算法參數(shù)和支持向量機分類器參數(shù)對分類正確率的影響，優(yōu)化近紅外光譜定性分析模型。 最后，針對多組分混合的復雜石油類污染物中各組分濃度定量分析問題，分別研究建立基于偏最小二乘回歸和粒子群優(yōu)化的偏最小二乘支持向量機回歸的汽油、柴油和煤油三組分濃度的定量分析模型，給出了定量分析模型的最優(yōu)參數(shù)并利用三組分的最優(yōu)模型對驗證集進行濃度預測，比較兩種回歸方法所建模型的預測結(jié)果。 本文在利用光纖消逝波探測水中石油類污染物吸收光譜和石油類污染物近紅外光譜分析兩個方面進行了較為深入的理論研究和實驗工作，能夠為光纖近紅外消逝波吸收光譜探測在環(huán)境監(jiān)測領域的實際應用提供有價值的參考。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X832;O657.3
【目錄】：

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