湖泊水源典型优先污染物指纹图谱数据库构建(附件)
近年来，随着我国社会的发展，人们生活中污水的排放量也愈来愈多，湖泊生态系统的平衡遭到了破坏。本课题的目标是通过实验，对不同的典型优先污染物在湖泊水资源中的吸收图谱以及荧光图谱进行分析，再利用臭氧发生器和紫外光照射仪两种不同的方案，对选择的实验样品降解。在实验室允许的条件中，我们以纯净水作为湖泊水源，以农药作为典型优先污染物，通过检测荧光光谱和吸收光谱检，得到实验样品的特征峰位置，在相同的环境中、相同的降解时间下，观察臭氧降解与紫外降解的特征波长位置与变化趋势。此次实验总共使用了四种农药样品进行研究，但在实验的过程中，我们也发现了并不是所有样品都适合做光谱分析的实验。实验过后，我们选取了几组具有代表性的样品光谱与降解后的图谱数据对比，利用oringin软件绘制出图谱，通过图像可观察出实验结果，研究表明，同种农药，浓度越低，荧光强度和吸光度都随之降低；在同种环境中，降解相同时间的臭氧降解强度略大于紫外线降解强度。关键词 湖泊水源，典型优先污染物，荧光光谱，吸收光谱，紫外线，臭氧，降解
目录
1 引言 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 农药残留测量技术研究现状 1
1.3 本课题研究的内容 2
2 光谱分析方法的原理概述与应用 3
2.1 荧光光谱的概述 3
2.2 荧光光谱的应用 4
2.3 紫外可见吸收光谱的概述 4
2.4 紫外可见吸收光谱的应用 4
3 紫外光与臭氧降解农药的原理概述与应用 4
3.1 紫外光降解理论概述 4
3.2 紫外光降解实验设备设计 4
3.3 臭氧降解理论概述 5
3.4 臭氧降解实验设备设计 5
3.5 紫外线与臭氧降解的系统实物图 5
4 农药残留测量分析与降解实验研究 6
4.1 实验中使用的样品 6
4.2 实验中使用的仪器 6
4.3 实验步骤 8
5 实验结果分析 10
5.1 农药通过水稀释的光谱分析实验研究结果 10
5.2 农药通过紫外照射仪和臭氧发生器降解实验研究结果 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
结论 27
致谢 28
参考文献 29
1 引言
1.1 课题背景及其意义
从古至今，水资源都是我们生命中不可缺少的一部分，但近几十年来，随着我国社会的迅速发展，人们对水资源的需求随之增长，生活中污水的排放量也愈来愈多，这不仅仅影响了湖泊水资源生态系统的平衡，更是对湖泊造成了严重的污染，因而治理湖泊水源污染已经成为了我国环境保护的重中之重。虽然我国通过加大污染源的控制，在一定程度上遏制住了环境恶化，但是湖泊的污染衰退趋势却不容乐观。
在众多类型的水污染源中，人类制造的污染源占了多数，而湖泊的主要污染特征分为以下四类：富营养化、有毒有机物污染、重金属污染、湖泊酸化。据相关专家考察，目前最大的有机物污染源是属于有毒有机污染中的工业污染源，这其中包括了工业“三废”在湖泊中的排放，生活中废水在湖泊中的直接排放，农业中使用大量农药在湖泊中的排放。
自上世纪中期开始，农药的大量使用已导致全球的污染危害越发严重，控制农药的危害得到了世界很多国家的高度重视。因此，许多国家都定制了禁止高污染农药使用的这项法规，我国也不例外，在中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要中，我国在 “加强民生科技”及“农村科技创新”等部分都将农药残留视为研究的重中之重。
在本次实验中，我们是以三人一小组的形式来研究湖泊水源典型优先污染物的降解与优化，其中我是负责湖泊水源典型优先污染物指纹图谱数据库构建，即利用实验得到种类不同、浓度不同的典型优先污染物在湖泊水源中的光谱特征峰位置以及降解后的特征峰位置。
1.2 农药残留测量技术研究现状
1.2.1 农药残留分析技术当今的发展现状
在上世纪中期，比色法、生物检测法以及化学法，是食品农药残留检测分析的主要方法，但是这几种检测方法都存在一些不足之处，如灵敏度较低、农药检测的类型范围不大；到了60年代左右，人们开始广泛运用色谱法来测量农药残留分析；80 年代后，普遍开始用高效液相色谱来检测农药及其代谢物；如今，被用于检测农药残留的方法主要包括色谱法、质谱法、免疫分析法、酶抑制法、生物传感器法、直接光谱分析法等。[1]
在物质光谱特性的基础上，进行定性定量检测，荧光光谱与紫外吸收光谱几乎涵盖了整个电磁波段的可用光谱；相比于其他光谱，表面增强拉曼光谱技术、近红外衰减全反射光谱技术显得更加快速、直接；而有的光谱是借助与良好的检测灵敏度而被世人广泛运用，如通过表面增强拉曼光谱法，Dhakal S[2]等人利用拉曼光谱技术搭建了农药残留检测平台，并对苹果中毒死蜱农药残留进行了实验研究，结果显示检出限不超过 6.69 mg/kg，用时不到 4 秒。WangX[3] 等人基于表面增强拉曼光谱技术实现了亚胺硫磷和乙拌磷的农药检测，其检测限分别为5mg/L 和1 mg/L [4]。综上所述的都是光谱检测法，每种检测法都有着自己的优点与缺陷，在本次毕业设计的实验中，我采用的方案是荧光光谱与紫外吸收光谱的检测技术。
1.2.2 农药残留降解技术当今的发展现状
如今，愈来愈多的领域广泛的使用农药，给人们带来了很多副作用和危害，为了降低农药给环境带来的污染，可以对农药残留进行适当的降解。为了使减少农药危害工作更高效地完成，就必须利用先进的科技手段来降解农药[5]。
目前，物理、化学和生物学方法，已成为农药残留降解的主要方案。
物理方法：除农药残留常用的物理方法包括超声波法、吸收法和电离辐照法。
化学方法：化学法是农药残留降解技术中研究最多的一种，具体包括光化学降解、化学氧化（臭氧、次氧酸盐等）、光催化等。
微生物降解：利用细菌、真菌和放线菌等微小生命对农药残留进行降解，在微生物降解中，主要是对有机磷、有机氯和氨基甲酸酯类杀虫剂的农药残留降解[1]。
在本次毕业设计的实验中，我采用的方案是紫外降解法和臭氧降解法。
1.3 本课题研究的内容
本课题要先掌握目前存在的湖泊典型优先污染物种类，然后借助其荧光光谱和吸收光谱特性，利用分光光度计或荧光光谱仪得到优先污染物对应的特征图谱，明确优先污染物吸收光谱或荧光光谱的特征峰位置。同时采用偏最小二乘法等方法建立最优优先污染物检测函数模型，实现对优先污染物的定性定量分析。在此基础上，最终构建优先污染物指纹图谱数据库。
（1）前往图书馆或通过网络查阅资料，在查阅的同时进行充分的调研工作；
目录
1 引言 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 农药残留测量技术研究现状 1
1.3 本课题研究的内容 2
2 光谱分析方法的原理概述与应用 3
2.1 荧光光谱的概述 3
2.2 荧光光谱的应用 4
2.3 紫外可见吸收光谱的概述 4
2.4 紫外可见吸收光谱的应用 4
3 紫外光与臭氧降解农药的原理概述与应用 4
3.1 紫外光降解理论概述 4
3.2 紫外光降解实验设备设计 4
3.3 臭氧降解理论概述 5
3.4 臭氧降解实验设备设计 5
3.5 紫外线与臭氧降解的系统实物图 5
4 农药残留测量分析与降解实验研究 6
4.1 实验中使用的样品 6
4.2 实验中使用的仪器 6
4.3 实验步骤 8
5 实验结果分析 10
5.1 农药通过水稀释的光谱分析实验研究结果 10
5.2 农药通过紫外照射仪和臭氧发生器降解实验研究结果 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
结论 27
致谢 28
参考文献 29
1 引言
1.1 课题背景及其意义
从古至今，水资源都是我们生命中不可缺少的一部分，但近几十年来，随着我国社会的迅速发展，人们对水资源的需求随之增长，生活中污水的排放量也愈来愈多，这不仅仅影响了湖泊水资源生态系统的平衡，更是对湖泊造成了严重的污染，因而治理湖泊水源污染已经成为了我国环境保护的重中之重。虽然我国通过加大污染源的控制，在一定程度上遏制住了环境恶化，但是湖泊的污染衰退趋势却不容乐观。
在众多类型的水污染源中，人类制造的污染源占了多数，而湖泊的主要污染特征分为以下四类：富营养化、有毒有机物污染、重金属污染、湖泊酸化。据相关专家考察，目前最大的有机物污染源是属于有毒有机污染中的工业污染源，这其中包括了工业“三废”在湖泊中的排放，生活中废水在湖泊中的直接排放，农业中使用大量农药在湖泊中的排放。
自上世纪中期开始，农药的大量使用已导致全球的污染危害越发严重，控制农药的危害得到了世界很多国家的高度重视。因此，许多国家都定制了禁止高污染农药使用的这项法规，我国也不例外，在中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要中，我国在 “加强民生科技”及“农村科技创新”等部分都将农药残留视为研究的重中之重。
在本次实验中，我们是以三人一小组的形式来研究湖泊水源典型优先污染物的降解与优化，其中我是负责湖泊水源典型优先污染物指纹图谱数据库构建，即利用实验得到种类不同、浓度不同的典型优先污染物在湖泊水源中的光谱特征峰位置以及降解后的特征峰位置。
1.2 农药残留测量技术研究现状
1.2.1 农药残留分析技术当今的发展现状
在上世纪中期，比色法、生物检测法以及化学法，是食品农药残留检测分析的主要方法，但是这几种检测方法都存在一些不足之处，如灵敏度较低、农药检测的类型范围不大；到了60年代左右，人们开始广泛运用色谱法来测量农药残留分析；80 年代后，普遍开始用高效液相色谱来检测农药及其代谢物；如今，被用于检测农药残留的方法主要包括色谱法、质谱法、免疫分析法、酶抑制法、生物传感器法、直接光谱分析法等。[1]
在物质光谱特性的基础上，进行定性定量检测，荧光光谱与紫外吸收光谱几乎涵盖了整个电磁波段的可用光谱；相比于其他光谱，表面增强拉曼光谱技术、近红外衰减全反射光谱技术显得更加快速、直接；而有的光谱是借助与良好的检测灵敏度而被世人广泛运用，如通过表面增强拉曼光谱法，Dhakal S[2]等人利用拉曼光谱技术搭建了农药残留检测平台，并对苹果中毒死蜱农药残留进行了实验研究，结果显示检出限不超过 6.69 mg/kg，用时不到 4 秒。WangX[3] 等人基于表面增强拉曼光谱技术实现了亚胺硫磷和乙拌磷的农药检测，其检测限分别为5mg/L 和1 mg/L [4]。综上所述的都是光谱检测法，每种检测法都有着自己的优点与缺陷，在本次毕业设计的实验中，我采用的方案是荧光光谱与紫外吸收光谱的检测技术。
1.2.2 农药残留降解技术当今的发展现状
如今，愈来愈多的领域广泛的使用农药，给人们带来了很多副作用和危害，为了降低农药给环境带来的污染，可以对农药残留进行适当的降解。为了使减少农药危害工作更高效地完成，就必须利用先进的科技手段来降解农药[5]。
目前，物理、化学和生物学方法，已成为农药残留降解的主要方案。
物理方法：除农药残留常用的物理方法包括超声波法、吸收法和电离辐照法。
化学方法：化学法是农药残留降解技术中研究最多的一种，具体包括光化学降解、化学氧化（臭氧、次氧酸盐等）、光催化等。
微生物降解：利用细菌、真菌和放线菌等微小生命对农药残留进行降解，在微生物降解中，主要是对有机磷、有机氯和氨基甲酸酯类杀虫剂的农药残留降解[1]。
在本次毕业设计的实验中，我采用的方案是紫外降解法和臭氧降解法。
1.3 本课题研究的内容
本课题要先掌握目前存在的湖泊典型优先污染物种类，然后借助其荧光光谱和吸收光谱特性，利用分光光度计或荧光光谱仪得到优先污染物对应的特征图谱，明确优先污染物吸收光谱或荧光光谱的特征峰位置。同时采用偏最小二乘法等方法建立最优优先污染物检测函数模型，实现对优先污染物的定性定量分析。在此基础上，最终构建优先污染物指纹图谱数据库。
（1）前往图书馆或通过网络查阅资料，在查阅的同时进行充分的调研工作；
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