一种结合氮氧同位素和三维荧光进行污染物溯源的方法技术

本发明专利技术提供了一种结合氮氧同位素和三维荧光进行污染物溯源的方法，步骤包括：同位素测定及解析步骤、荧光检测及分析步骤、污染源类型识别步骤以及污染源确定步骤。该污染物溯源的方法利用氮氧同位素解析来确定主要污染源以及污染源贡献率，并通过荧光检测确定各个荧光峰间的荧光比值，从而将主要污染源以及荧光比值相结合来判断该采样点的污染源类型，再结合地理位置、水文参数以及污染源类型确定各个采样点处的污染物主要来源，有效提高了污染源溯源的可靠性和精确性。

A method for tracing pollutants by combining nitrogen and oxygen isotopes and three-dimensional fluorescence

The invention provides a method for tracing pollutants by combining nitrogen and oxygen isotopes and three-dimensional fluorescence. The steps include isotope determination and analysis steps, fluorescence detection and analysis steps, identification steps of pollution source types and determination steps of pollution source. The traceability method uses nitrogen and oxygen isotope analysis to determine the main pollution sources and the contribution rate of pollution sources, and determines the fluorescence ratio between the fluorescence peaks by fluorescence detection, so that the main pollution sources and the fluorescence ratio can be combined to determine the type of pollution sources at the sampling point, and then the pollution at each sampling point can be determined by combining the geographical location, hydrological parameters and the type of pollution sources. The main source of dyes effectively improves the reliability and accuracy of traceability of pollution sources.

【技术实现步骤摘要】
一种结合氮氧同位素和三维荧光进行污染物溯源的方法
本专利技术涉及一种污染物溯源的方法，尤其是一种结合氮氧同位素和三维荧光进行污染物溯源的方法。
技术介绍
随着社会经济的快速发展，环境问题日益凸显，特别是与人类生存息息相关的水体环境受到了严重的污染。水体污染，严重影响着人们的用水安全，同时也制约着社会的可持续发展。然而，生活源排放，工业源的输入，农业面源污染等人为活动复杂多变，难以把握。因此，对水体污染来源的追溯，有利于高效控制和治理水体污染，确保水体水质安全，至关重要。通常，水质监测中对水体某一类物质整体的综合信息的反映，依靠化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、氨氮(NH3-N)等水质参数体现，但是区域主要污染来源很难通过这些参数判断。水体中硝酸盐广泛存在于生活污水、农业面源、工业废水等污染源中，并且在不同的污染源中硝酸盐氮氧同位素特征值表现出明显的差异性，这种差异性也被称为“指纹特性”。氮氧稳定同位素模型(SIAR模型)，是基于迪利克丝分布，以贝叶斯公式为框架的一种定量分析方法，该模型可以综合考虑氮氧同位素时空变异、硝化、反硝化等产生的同位素分馏，具有科学性、全面性、综合性的优势，成为污染物溯源方向的新兴技术，拥有良好的应用前景。但SIAR模型只能解析某一区域污染源的整体贡献率，无法针对某一位点进行污染源特性解析。同时，水体中溶解性荧光类有机物(CDOM)保存了水体中有机污染物的详细特征，如三维荧光光谱能根据污染物与含量不同，具有与水样一一对应的特点，如人的指纹具有唯一性，被称为污水的“荧光指纹”。因此，对水体CDOM三维荧光光谱的解析也可作为污染物溯源的有效手段。荧光图谱解析一般利用识峰法，利用最大荧光强度所在位置，确定激发与发射波长，继而确定荧光峰类型，但根据荧光峰类型只能大概确定是否受到人为影响，无法确定污染来源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种结合氮氧同位素和三维荧光进行污染物溯源的方法，利用硝酸盐氮氧同位素和三维荧光光谱相结合来精确确定污染来源，提高了污染物溯源的可靠性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种结合氮氧同位素和三维荧光进行污染物溯源的方法，包括如下步骤：同位素测定及解析步骤：对监测区域内各个水样采集点的水样进行硝酸盐氮氧同位素测定，对所测定的同位素值进行解析确定出各个主要污染源，再定量解析各个位点的主要污染源贡献率；荧光检测及分析步骤：对监测区域内各个水样采集点的水样进行三维荧光光谱检测，再根据荧光峰位置定义荧光峰类型，并根据荧光强度计算各个荧光峰间的荧光比值；污染源类型识别步骤：根据各个位点的主要污染源贡献率以及荧光比值判断该采样点的污染源类型；污染源确定步骤：获取监测区域内各个水样采集点的地理位置以及水文参数，再结合地理位置、水文参数以及污染源类型确定各个采样点处的污染物主要来源。进一步地，监测区域内的水样采集点需要根据监测区域的面积、位置以及地形特征确定采集点布设的数量及位置，在水样采集后，需要用0.45μm玻璃纤维滤膜进行过滤，去除水样中的杂质。进一步地，硝酸盐氮氧同位素通过细菌反硝化法及同位素质谱仪测定。进一步地，在对所测定的同位素值进行解析确定各个主要污染源时，利用硝酸盐氮氧同位素SIAR模型进行定量解析，选取所有潜在污染源作为溯源端元，保留污染源贡献率前三项且前三项污染源贡献率之和大于75％的污染源作为影响采集点的主要污染源。进一步地，在定量解析各个位点主要污染源贡献率时，具体是利用质量平衡模型对各个位点的主要污染源进行贡献率解析。进一步地，在对水样进行三维荧光光谱检测时，以超纯水作为空白消除三维荧光光谱的瑞丽散射。进一步地，在根据荧光峰位置定义荧光峰类型时，将激发波长位于(225～240nm)范围内且发射波长位于(330～370nm)内的荧光峰定义为类色氨酸峰T1，将激发波长位于(270～290nm)范围内且发射波长位于(320～370nm)范围内的荧光峰定义为类色氨酸峰T2，将激发波长位于(230～310nm)范围内且发射波长位于(380～460nm)范围内的荧光峰定义为类富里酸峰M1。进一步地，在根据荧光比值判断污染源类型时，若类色氨酸峰T1与类色氨酸峰T2的比值介于1.5～3，则判定为生活源污染；若类色氨酸峰T1与类色氨酸峰T2的比值介于4～5，则判定为石油化工类污染；若类色氨酸峰T1与类富里酸峰M1的比值大于3，则判定为农业面源污染。本专利技术的有益效果在于：利用同位素测定来确定主要污染源，并通过荧光检测确定各个荧光峰间的荧光比值，从而将主要污染源以及荧光比值相结合来判断该采样点的污染源类型，再结合地理位置、水文参数以及污染源类型确定各个采样点处的污染物主要来源，有效提高了污染源溯源的可靠性和精确性。附图说明图1为本专利技术的染物溯源方法流程图；图2为本专利技术的三维荧光光谱图及特征峰区域。具体实施方式如图1所示，本专利技术公开的结合氮氧同位素和三维荧光进行污染物溯源的方法，包括如下步骤：同位素测定及解析步骤：对监测区域内各个水样采集点的水样进行硝酸盐氮氧同位素测定，对所测定的同位素值进行解析确定出各个主要污染源，再定量解析各个位点的主要污染源贡献率；荧光检测及分析步骤：对监测区域内各个水样采集点的水样进行三维荧光光谱检测，再根据荧光峰位置定义荧光峰类型，并根据荧光强度计算各个荧光峰间的荧光比值；污染源类型识别步骤：根据各个位点的主要污染源贡献率以及荧光比值判断该采样点的污染源类型；污染源确定步骤：获取监测区域内各个水样采集点的地理位置以及水文参数，再结合地理位置、水文参数以及污染源类型确定各个采样点处的污染物主要来源。进一步地，监测区域内的水样采集点需要根据监测区域的面积、位置以及地形特征确定采集点布设的数量及位置，在水样采集后，需要用0.45μm玻璃纤维滤膜进行过滤，去除水样中的杂质。进一步地，硝酸盐氮氧同位素通过细菌反硝化法及同位素质谱仪测定。进一步地，在对所测定的同位素值进行解析确定各个主要污染源时，利用硝酸盐氮氧同位素SIAR模型进行定量解析，选取所有潜在污染源作为溯源端元，保留污染源贡献率前三项且前三项污染源贡献率之和大于75％的污染源作为影响采集点的主要污染源。进一步地，在定量解析各个位点主要污染源贡献率时，具体是利用质量平衡模型对各个位点的主要污染源进行贡献率解析。由于SIAR模型只能解析某一区域污染源的整体贡献率，而质量平衡模型可以解析单个位点上各个污染源的贡献率，因此将两种模型结合使用，可以提高硝酸盐氮氧同位素溯源的效率和准确性。进一步地，在对水样进行三维荧光光谱检测时，以超纯水作为空白消除三维荧光光谱的瑞丽散射。进一步地，在根据荧光峰位置定义荧光峰类型时，将激发波长位于(225～240nm)范围内且发射波长位于(330～370nm)内的荧光峰定义为类色氨酸峰T1，将激发波长位于(270～290nm)范围内且发射波长位于(320～370nm)范围内的荧光峰定义为类色氨酸峰T2，将激发波长位于(230～310nm)范围内且发射波长位于(380～460nm)范围内的荧光峰定义为类富里酸峰M1。进一步地，在根据荧光比值判断污染源类型时，若类色氨酸峰T1与类色氨酸峰T2的比值介于1.5～3，则判定为生活源污染；若类色氨酸峰T1与类色本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合氮氧同位素和三维荧光进行污染物溯源的方法，其特征在于，包括如下步骤：同位素测定及解析步骤：对监测区域内各个水样采集点的水样进行硝酸盐氮氧同位素测定，对所测定的同位素值进行解析确定出各个主要污染源，再定量解析各个位点的主要污染源贡献率；荧光检测及分析步骤：对监测区域内各个水样采集点的水样进行三维荧光光谱检测，再根据荧光峰位置定义荧光峰类型，并根据荧光强度计算各个荧光峰间的荧光比值；污染源类型识别步骤：根据各个位点的主要污染源贡献率以及荧光比值判断该采样点的污染源类型；污染源确定步骤：获取监测区域内各个水样采集点的地理位置以及水文参数，再结合地理位置、水文参数以及污染源类型确定各个采样点处的污染物主要来源。

【技术特征摘要】
1.一种结合氮氧同位素和三维荧光进行污染物溯源的方法，其特征在于，包括如下步骤：同位素测定及解析步骤：对监测区域内各个水样采集点的水样进行硝酸盐氮氧同位素测定，对所测定的同位素值进行解析确定出各个主要污染源，再定量解析各个位点的主要污染源贡献率；荧光检测及分析步骤：对监测区域内各个水样采集点的水样进行三维荧光光谱检测，再根据荧光峰位置定义荧光峰类型，并根据荧光强度计算各个荧光峰间的荧光比值；污染源类型识别步骤：根据各个位点的主要污染源贡献率以及荧光比值判断该采样点的污染源类型；污染源确定步骤：获取监测区域内各个水样采集点的地理位置以及水文参数，再结合地理位置、水文参数以及污染源类型确定各个采样点处的污染物主要来源。2.根据权利要求1所述的结合氮氧同位素和三维荧光进行污染物溯源的方法，其特征在于，监测区域内的水样采集点需要根据监测区域的面积、位置以及地形特征确定采集点布设的数量及位置，在水样采集后，需要用0.45μm玻璃纤维滤膜进行过滤，去除水样中的杂质。3.根据权利要求1所述的结合氮氧同位素和三维荧光进行污染物溯源的方法，其特征在于，硝酸盐氮氧同位素通过细菌反硝化法及同位素质谱仪测定。4.根据权利要求1所述的结合氮氧同位素和三维荧光进行污染物溯源的方法，其特征在于，在对所测定的同位素值进行解析确定各个主要污染源时，利用硝酸盐氮氧同位素SIAR模型进行定量解析，选取所有潜在污染源作为溯源端元，保...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘莉莉，孙小淇，董永成，武广哲，唐周，陈鑫，周纯淳，林森，张敬，赵翰斌，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31