[發明專利]一種判定河流微生物狀態和選擇凈化措施的方法

有效

• 申請號: 201811619635.4
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109696427B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 李志華;鄒家庚;劉艷霞;傅陽菲;楊成建
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種判定河流微生物狀態和選擇凈化措施的方法，包括：取河流代表性斷面的懸浮液進行呼吸圖譜分析，測定耗氧速率OUR值；測定各代表性斷面中溶解性有機物的三維熒光光譜；依據峰位置將三維熒光光譜分為五個區，選取表征類蛋白的峰T和現場呼吸比例OURs/OURt及內源呼吸比例OURe/OURt；繪制氣泡圖，并將氣泡圖平面分為4個區域，不同區域對應不同微生物健康狀況和受污染程度以及不同強化凈化措施。本發明公開了一種判定河流微生物狀態和選擇凈化措施的方法。本發明方法建立了河流微生物狀態和污染狀態及強化凈化措施的綜合評判方法。為強化河流生態管理提供理論依據與技術支持。

技術領域

本發明屬于水利、環境管理領域，涉及一種通過測定河流光譜與呼吸圖譜，及使用呼吸圖譜與光譜聯用來判定河流微生物狀態和選擇凈化措施的方法。

背景技術

河流凈化是一個復雜的過程，涉及物理、化學和生物過程，是在一定時間一定距離范圍內水體通過自身的物理擴散稀釋，化學反應和生物代謝將水體中的復雜污染物降解成小分子或轉化為其他無害物質的過程。凈化過程包括稀釋、吸附、沉淀、吸收，物理轉化，化學轉化及生物轉化等多種方式，可以使用數學模型來描述和評價。斯特里特和菲爾普斯提出的模型是現代水質模型的前身，并將其應用于關于俄亥俄河的一項研究，以提高控制污染的行動效率，該方程由后來研究者導出并發展成許多計算機應用中使用的數值模型，這些模型不僅廣泛用于評估水質，還被廣泛用于預測水資源管理措施的實施所造成的損害。

Streeter-Phelps BOD-DO系統模型中DO濃度是衡量河流健康狀況的主要指標，它對生物化學需氧量(BOD)負荷作出響應，這就是傳統上使用需氧量來表示和評估水體的污染程度和凈化能力的原因，其測量方式相對簡單，但涉及到的機理相對復雜，必須通過數學模型來研究。然而DO-BOD模型獲取的實驗數據和計算過程較為復雜，需要耗費專業人員大量時間與精力，為此迫切需要探究一種簡單易行且行之有效的河流凈化能力評價方法。

光譜測量，包括紫外可見吸光度和熒光信號，是廉價和快速的分析，為BOD的替代監測提供了特別有希望的解決方案，熒光監測技術是一種快速、無試劑、分析前不需要樣品準備的技術。熒光光譜技術作為一種監測手段已被廣泛應用于包括檢測河流水質，工業廢水中的特定污染物檢測在內的各種領域，除此之外，還應用于對污水處理廠處理污水的過程中進行監督和控制。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種判定河流微生物狀態和選擇凈化措施的方法，該方法利用三維熒光光譜的類蛋白峰值與微生物的耗氧速率為指標，使用呼吸圖譜與光譜聯用判定河流污染狀態，微生物狀態和強化河流凈化的人工措施，同時建立對河流的凈化能力和河流生態影響的綜合評判方法，為城鄉分化狀態下的河流生態治理和管理提供理論依據與技術支持。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

根據本發明實施例提供的呼吸圖譜與光譜聯用判定河流微生物狀態和選擇凈化措施的方法，包括下述步驟：

S101，沿水體流向取河流代表性斷面的水樣和污水處理廠相關處理單元的水樣；

S102，分別對步驟1)水樣進行呼吸圖譜測試，分別得到3個耗氧速率，即現場耗氧速率OUR_s、內源耗氧速率OUR_e和總耗氧速率OUR_t；

S103，使用濾膜將水樣過濾，得到僅含有溶解性有機物DOM的濾后水樣；

S104，使用三維熒光光譜測定DOM，由激發波長Ex和發射波長Em將光譜劃分為Ι-Ⅴ五個區，得到五個峰，取其類蛋白峰記作T峰，以T峰的最大熒光強度作為T峰值；

S105，以OURs/OURt為橫坐標，以OURe/OURt為縱坐標，繪制T峰值關于Rs/t-RI的氣泡圖；以氣泡大小表示T峰值，將Rs/t-RI-T氣泡圖分為四個區域S1-S4，不同區域對應不同水樣受污染狀態及其微生物健康狀態；