基于KPCA-PSO-ELM算法的地表水化学需氧量紫外-可见吸收光谱检测研究

化学需氧量(COD)是水质检测重要指标之一,反映水体有机物含量。传统的COD化学检测方法存在操作繁琐,等待时间长,二次污染等缺点。紫外-可见吸收光谱法是目前水体化学需氧量检测中应用最为广泛的方法之一,具有检测快速、无污染等特点。为了满足地表水化学需氧量快速、实时、在线监测等要求,采用紫外-可见吸收光谱进行测量,提出了内核主成分分析(KPCA)结合粒子群优化极限学习机(PSO-ELM)预测模型,满足当前对地表水化学需氧量快速、实时监测的要求。对光谱进行Savitzky-Golay(SG)滤波以降低随机噪声的影响;用积分光谱代替原光谱,以降低信号波动带来的影响;再将得到的光谱信息归一化,消除不同光谱数据量纲的影响。将预处理后的数据利用KPCA算法将全光谱数据压缩为5个特征,有效解决光谱信息冗余的问题;采用PSO算法对ELM的权重和偏置进行优化极大提高了模型的精度。对217个河流、长江及支流、湖库等地表水样本按照7∶3随机划分成训练集和测试集,并进行建模测试,其中训练集拟合优度(R2)为0.930 2、均方根误差(RMSE)为0.363 0 mg·L^(-1)、测试集拟合优度R2为0.931 9、均方根误差(RMSE)为0.400 7 mg·L^(-1)。为了验证提出的基于KPCA全光谱数据压缩方法对预测模型的提升效果,分别对比了主成分分析(PCA)、连续投影算法(SPA)、套索回归(LASSO)等特征处理算法。PCA-PSO-ELM模型的RMSE为0.715 1 mg·L^(-1)、 SPA-PSO-ELM模型的RMSE为0.473 7 mg·L^(-1)、 LASSO-PSO-ELM模型的RMSE为0.412 6 mg·L^(-1), KPCA-PSO-ELM模型较上述三种模型,RMSE分别降低了78.46%、 18.22%、 2.97%,结果表明KPCA是一种高效的光谱降维算法,能够有效消除光谱冗余信息,提升模型预测精度。基于KPCA-PSO-ELM预测模型结合紫外-可见吸收光谱可以实现对地表水COD快速、实时检测,为在线COD检测场景提供方法支撑。

化学需氧量精品实验项目的建设与探索

以“环境监测实验”课程中经典的“化学需氧量(CODcr)测定”实验项目为例,从教学理念、教学内容和教学方法等开展精品实验项目建设。在教学理念上,遵循工程教育专业认证的“OBE”教学理念,将传统实验项目改进为探究性实验项目,以培养学生的动手能力、研究能力和思维能力。在传统课内实验教学基础上,引入前沿监测知识和新型测试技术,建立常规实验与拓展实验相结合的教学内容,引入两种测试方法的比较与总结环节,以此提高学生学习的主动性和综合能力。精品实验项目的建设,丰富了实验教学内涵,提高了实验教学效果,满足新时期环境学科一流人才培养的需要。

重铬酸盐法与快速消解分光光度法测定化学需氧量的对比

文章通过对重铬酸盐法和快速消解分光光度法检出限、精密度、正确度和不同行业的实际样品的分析,以及操作过程中的试剂前处理、操作步骤、消解时间、计算公式、产生废液量及实验效率的比较,着重讨论了两种检测方法的准确性与适用性。经分析可知,两种检测方法对实际水样中COD的测定结果相近。检出限、精密度、正确度均符合检测方法的要求,结果无明显差异。快速消解分光光度法所用试剂无需前处理、仪器操作简单、消解时间短、实验结果直接读取无需计算且产生废液量少,实验效率更高,在大批量快速检测或突发检测中的适用性远高于重铬酸盐法。

基于高光谱数据的地表水化学需氧量反演

化学需氧量(COD)是地表水质量评价的重要指标。传统的COD检测方法存在需使用有毒试剂、易造成二次污染等缺点,高光谱法可避免上述缺点,在COD检测方面有着广阔的应用前景。为了探索在室内利用高光谱技术反演地表水COD浓度的可行性方法,以吉林省内流域的129个地表水样本为研究对象,将样本集以3∶1划分为训练集和测试集,使用高光谱成像系统收集样本的DN值并计算相应的水体光谱反射率,采用导数法进行数据预处理,通过Pearson相关性分析判断光谱数据与COD浓度实测值间的相关程度并提取特征谱数据。利用全谱数据和特征谱数据分别建立基于粒子群算法优化的最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)反演模型,通过决定系数R^(2)、均方差RMSE和相对偏差RPD分析比较这几种模型的预测精度和可靠性。研究结果表明:经过导数法预处理后,地表水COD浓度与光谱反射率的相关性明显增强;利用导数光谱数据建模的预测结果优于用原始光谱数据建模的预测结果;提取特征谱数据所建立的模型比利用全谱数据建立的模型有更好的预测效果。其中采用一阶导数预处理方法并利用特征谱建立的地表水COD浓度反演模型预测结果最好,验证集决定系数R^(2)=0.8567,均方差RMSE=3.8229,相对偏差RPD=2.6414。以上研究初步证实了在室内基于高光谱数据对地表水COD浓度进行反演的可行性,为高光谱技术用于地表水COD检测提供了新的方法和思路。

氯离子对化学需氧量的影响及屏蔽方法的研究

为系统探明氯离子对化学需氧量(COD)的影响,并获得有效的屏蔽方法,降低检测误差,本文以COD标准溶液为研究对象,探讨了氯离子及硫酸汞对COD测试值的影响,实验结果显示,氯离子对COD的测试存在显著的干扰,特别是对于COD值小的样品,引起的测试误差更大。硫酸汞具有较好的屏蔽效果,在屏蔽倍率为30∶1时,对于COD≥200 mg/L的样品,其测试误差可以达到10.00%以内。对于COD≤50 mg/L的样品,采用低浓度测试条件,在屏蔽倍率为20∶1时可达到较好的屏蔽效果,但硫酸汞用量不宜过多且宜在量取试样后加入。

缢蛏对养殖尾水化学需氧量和悬浮物去除效果

海水养殖业作为大连重要产业之一,近年来发展迅速,2022年大连市海水养殖面积达42×104hm2,其中规模养殖面积为27.3×104hm2,水产品产量为196×104t[1]。伴随产业的快速发展,大量养殖尾水直排入海后,影响了近岸海域水环境质量。海水养殖尾水里污染物主要包括残饵、生物粪便和其他有机质碎屑,其中氮(N)、磷(P)等排放量超过近岸海域环境承载力,导致海水富营养化以及近岸海域生态环境被破坏。

某选矿厂周边地表水化学需氧量的测定

水体中的化学需氧量能够反应出水体受污染的程度。为了测定某选矿厂周边地表水质的化学需氧量,本文通过取样在室内实验室进行了测定,根据判定方法检出限、测定下限、精密度以及准确度等一些参数对样品结果进行了分析。实验数据显示测定出的检出限为3 mg/L,测定下限为12 mg/L,和标准(HJ 828—2017)中已给出的数据进行对比偏小;通过测定低浓度和高浓度两种不同浓度的标准样品,结果显示相对标准偏差分别为2.9%和0.5%,满足方法要求的±10%以内;依据检测结果可判断出该选矿厂周围地表水没有超过排放限值,数据达标。

异龙湖水体化学需氧量赋存物质的形态学分析

化学需氧量(COD)是富营养化湖泊的常见超标指标,了解COD赋存物质组成可以为有效削减COD提供重要信息。选择COD长期处于较高水平的云南省异龙湖,根据异龙湖水体悬浮颗粒的形态特征构成,设计静置、不同孔径筛网过滤、离心、0.45μm玻璃纤维滤膜过滤等4类水样处理方法,比较不同方法对水体COD及不同颗粒的削减效果,探究异龙湖水体不同形态物质对COD的贡献。结果表明,拉氏拟柱胞藻和可溶态还原性物质是异龙湖COD的最主要赋存物质,高密度的拟柱胞藻及其代谢产物是异龙湖水体COD长期居高不下的直接原因。异龙湖水质脱劣的研究重点应更多向内源污染去除倾斜,尤其关注以拉氏拟柱胞藻为绝对优势的浮游藻类群落构成的形成原因分析方面,这有可能为从源头上削减异龙湖COD找到更为“治本”的措施。

高氯低化学需氧量地表水分析方法研究

定边县部分河流断面水质的氯离子(Cl^(-))含量一般在2000~4000 mg/L之间,河(湖)床与两岸盐碱化严重。而氯离子是化学需氧量测定时的主要干扰物质,可通过选择不同浓度硫酸汞络合的方式消除氯离子对COD测定结果的干扰。当C(Cl^(-))≤2500 mg/L,使用10 mg/L硫酸汞溶液时,氯离子对COD结果干扰很小;当2500 mg/L≤C(Cl^(-))≤3500 mg/L,使用15 mg/L硫酸汞溶液时,氯离子对COD结果干扰小;当3500 mg/L≤C(Cl^(-))≤4000 mg/L,使用20 mg/L硫酸汞溶液时,氯离子对COD结果干扰小。

海上平台生活污水化学需氧量准确快速测定实验研究

海上平台需要定期测定生活污水的化学需氧量(COD),确保生活污水达标排放。本文通过对比和验证试验,利用平台现有仪器设备和试剂,研究保存时间和温度对生活污水样品COD测定的影响,建立生活污水密度与氯离子含量关系曲线,实现现场生活污水中氯离子含量的快速预测,从而确定屏蔽剂硫酸汞的加量,消除氯离子对生活污水COD测定的干扰,提高测定结果的准确性。

污水处理厂水质检测中化学需氧量(COD)测定的手工分析法和仪器法对比

化学需氧量是污水处理厂进、出水水质检测中重要的常规参数之一,主要反映水体受有机物污染程度以及污水处理厂处理效果。随着有机物对水体的污染日益严重,污水中化学需氧量的测定也越来越受到重视,对测定结果的要求也越来越高。本文依据标准《HJ 828—2017水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》要求,通过采用两种浓度范围4个有证标准物质对比了手工法和仪器法在化学需氧量测定中的准确度和精密度,并通过测定污水处理厂进、出水水样的化学需氧量而比较了两种测定方法的相对偏差。

污水中化学需氧量(COD)与浊度的关系

【目的】研究某采油管理区生活污水处理站出水样品中化学需氧量与浊度之间的关系,提出便捷、快速判断污水水质的方式,为该处理站运营人员提供管理依据。【方法】使用快速测定仪,对2023年8月份不同日期,在该采油管理区生活污水处理站出口处采取的16个水样的化学需氧量与浊度进行检测,并使用最小二乘法对检测数据进行整理、分析。【结果】结果表明,该采油管理区生活污水处理站出水水样中化学需氧量与浊度存在线性正相关关系,线性方程为y=0.247 1x-4.848 8,线性回归判定系数R2=0.931 5(即化学需氧量与浊度具有较高的相关性)。【结论】可以通过简单易测的浊度来表征该采油管理区生活污水处理站出水中的化学需氧量。

重铬酸钾法测定水中化学需氧量的影响因素探讨

化学需氧量是水质监测的重要指标之一,其数值可以直接反映水体的污染程度。目前实验室常采用重铬酸钾法测定化学需氧量,但是实验操作过程中会受到多方面因素的影响,导致实验数据出现偏差,从而影响水质分析。因此,本文从消解时间、氯离子含量、冷却时长、冷却方式、保存条件等方面进行探讨,详细分析影响测定的原因,以期获得更加准确的分析数据结果。

重铬酸盐法测定生活污水中化学需氧量时消解时间的探究

依据《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(HJ 828—2017)测定COD_(Cr)时存在消解时间过长导致工作效率低的问题,本文通过对有证标准样品以及太原市污水处理厂进水水样在不同消解时间下COD_(Cr)的测定,得出将消解时间由120 min缩短为60 min时测得的COD_(Cr)也满足方法准确度和精密度要求。因此,将消解时间适当缩短也可以满足太原市生活污水中化学需氧量的检测要求。

全自动化学需氧量分析仪在水质分析中的应用

通过使用国标手工法与北京吉天ACOD-30全自动化学需氧量分析仪测定水质化学需氧量的对比实验,分析两种测量方式测定结果之间的差异性。测量结果表明手工法与北京吉天ACOD-30全自动化学需氧量分析仪都能满足《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(HJ828-2017)中化学需氧量测定的要求。同时,利用F检验法和t检验法进一步判断手工法与北京吉天ACOD-30全自动化学需氧量分析仪在测试有证标准物质时不存在显著性差异。同时全自动化学需氧量分析仪法可有效控制测定条件,有效节约人力资源,提高分析人员在操作过程中的安全性问题,具有很好的应用前景。

大理满江洱海入湖河道化学需氧量、溶解氧测定及相互关系研究

本研究旨在响应大理白族自治州生态环境局对洱海湖区及其主要河流加密监测的号召,对大理满江洱海入湖河道的化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)和溶解氧(dissolved oxygen,DO)进行了长期、连续的监测。通过深入分析近170组监测数据,并绘制COD与DO之间的关系图,我们深入理解了这两个水质指标在大理满江洱海入湖河道中的相互关系。本研究不仅为洱海入湖河道的进一步监测与控制提供了有力的数据支持,而且为推进洱海保护工作提供了科学依据。通过揭示COD与DO之间的关系,得以更准确地评估洱海入湖河道的水质状况,从而更有效地制定和实施环保措施,为洱海生态环境的持续健康发展贡献力量。

高氯离子水中化学需氧量的测定方法研究

水质化学需氧量的测定氯离子浓度对实验结果有很大的影响。《高氯废水化学需氧量的测定氯气校正法》(HJ/T70—2001)中氯气校正法检出限为30 mg/L,对于高氯低COD的水样来说存在不足。根据此类水质特征,对上述氯气校正法进行了研究和改进,详细介绍了方法原理和测定步骤,并从检出限和测定下限、精密度、正确度进行了分析验证。结果表明,该方法对高氯低COD的样品测定准确、可靠。

水质化学需氧量重铬酸盐标准分析方法建立过程的研究

水环境的优劣关乎人类的生存繁衍以及社会经济发展。化学需氧量是评价水环境质量特别是水体受有机污染严重程度的重要指标。HJ 828—2017《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》分析水质化学需要量具精密度高、稳定性和准确性好等特点,是目前采用率较高的分析水质化学需要量的实验分析方法。本文深入开展HJ 828—2017分析方法建立全过程系统性研究分析,为环境监测机构和实验室分析人员提供重要参考,助推水资源环境保护与循环利用,对当前深入打好水资源污染与防治攻坚战具有重要意义。

高氯离子对测定地表水中化学需氧量的干扰及消除方法

通过不同实验条件的筛选,向氯离子浓度为1000 mg/L的地表水样品中加入2 mL、100 g/L的硫酸汞后基本可以消除氯离子的干扰。氯离子浓度为2000 mg/L左右的地表水样品,可以采取的前处理方法是加入2 mL、300 g/L的硫酸汞,可以较好地消除氯离子的干扰。氯离子浓度达到3000 mg/L的地表水样品,可以采取的前处理方法为加入3 mL、300 g/L的硫酸汞可以较好消除氯离子的干扰。结果表明,该前处理方法准确可靠,适用于含氯离子浓度1000~3000 mg/L的地表水中COD的测定。

水体化学需氧量监测技术创新与发展趋势分析

本文探讨了水体化学需氧量监测技术的创新和发展趋势,强调了化学需氧量(COD)监测的重要性,深入探讨了先进的传感器技术、人工智能驱动的预测模型、纳米技术应用及遥感和物联网设备的集成,讨论了新兴COD监控技术的潜在应用,以及解决数据隐私和安全问题的重要性,以期能够加强环境保护和可持续水资源的管理。