基于烧失量分析的水体悬浮物浓度测量方法改进.pdf

第33卷第2期
海洋技术学报
Vol 33, No.2
2014年4月
JOURNAL OF OCEAN TECHNOLOGY
Apr,2014
基于烧失量分析的水体悬浮物浓度测量方法改进
谌沁祎2,申茜2,李俊生2,张民伟2,官云兰
(1.东华理工大学测绘工程学院,江西南昌330013;2.中国科学院遥感与数字地球研究所,北京10004
摘要:浇失量( Loss on ignition)法可以完成悬浮物中有机悬浮物和无杌悬浮物的分高过程。然
而,科学机构并没有统一的标准规范,例如煅烧温度、煅烧时长等因素都会造成各个实验室分析结
果的羞异。煅娆时间过长,无疑増大了工作量;时间太短,又不能充分除去有机物和水分。针対原
有实验规范笼统地认为空白潓膜和过滤水样后滤膜的浇时长是一致的问题,文中提出了对原有
实验规范的改进措施。研究的対象是滤膜在煅烧过程中的质量变化对悬浮物浓度测璗的影响。利
用SPSS进行One- Way ANOVA(单因素方差分析),处理同一煅浇温度(550℃)不同煅烧时长(15
min,30min,45min,1h,2h,3h,4h)下滤膜的烧失量,显著性水平为0.05。分析结果表明:针对原
有规范中所采用的,以4h作为空白滤膜的煅娆时长,可以缩短至2h。按照同样的方法,分别处理
高有机悬浮物和高无机悬浮物浓度的水样,分析过滤水样后的滤膜在煅燒过程中的垸失变化
进而判断合适的煅煷时长。利用该方法可在不影响结果精度的前提下提高悬浮物浓度测量的工
作效率
关键词:娆失量;悬浮物;煅燒时长;滤膜;单因素方姜分析
中图分类号:P734.4文献标志码:A文章编号:1003-2029(2014)02-0014-10
悬浮颗粒物(以下简称悬浮物)直接影响水体的操作规范不尽相同。
的光学性质,其含量是衡量水污染程度的重要参数
烧失量( Loss on ignition,简称为LOD)是指将烘
目前悬浮物含量的测量方法主要是称重法。该方干后的原料在某一特定温度下灼烧后失去的重量
法是利用煅烧称重好的 Whatman GF/C玻璃纤维空百分比,其表征原料加热分解的气态产物(如HO,
白滤膜过滤水样,在105℃下烘干该滤膜后再次称CO2等)和有机质含量的多少。从以往的研究来看
重,该重量减去空白滤膜重量即可得到过滤水样中主要分析的对象是烧失量随时间的变化,以判断有
的总悬浮物( Total Suspended Matter,简称为TSM)质机悬浮物的煅烧分离过程是否充分,进而选取合适
量。然后在550℃下煅烧该滤膜,煅烧前后的重量的燬烧温庋和煅烧时长。OI测量值的影响因素主
差即有机悬浮物( Organie Suspended Matter,简称为要包括样本的组成、样本的质量、煅烧的温度和时
OSM)质量,最后滤膜上留下的是无机悬浮物(Inor-长。有机物含量高的样本比有机物含量低的样本烧
ganic Suspended Matter.简称为ISM)质量。烘干的目失量变化大,质量小的样本比质量大的样本烧失量
的是为了除去滤膜中的水分,煅烧的目的是为了除变化更快,煅烧的温度越高烧失量就越大,煅烧的
去过滤物中的有机物和气态产物。针对烘干、煅烧时间越长烧失量也越大。此外,在马弗炉中所处的
温度和煅烧时长,国际上不同的机构和实验室采取位置也有影响,中间的位置比炉子边缘位置的烧失
收稿日期:2013-10-15
基金项目:国家自然科学基金资助项目(41001205のD0106);国家高技术研究发展计刘(863计划)资助项目(2013A12A302);国
家杰出青年科学基金资助项目(41325004):高分重大科技专项资助项目(05-Y30B02-9001-13/15-5);江西省教育厅
科技项目资助(CJ12378,KJLD12077
作者简介:谌沁(1991-),女,研究生,主要研究方向为水体光学遥感。E-mail:1025715046@gcom
通讯作者:官云兰,副教授,主要研究方向为摄影测量,遥感影像处理,地面三维激光扫描。F- mail: guan8098@l63com
万方数据
第2期
谌沁祎,等:基于烧失量分析的水体悬浮物浓度测量方法改进
15
量大。
针对OSM测量,不同研究者在煆烧时长的问1方法
题上争议较大。 Heiri0等堤出的操作规范是在550
℃下煅烧滤膜,时长为4h。 Stavn RH等提出先在1.1娆失量法
550℃条件下煅烧滤膜,时长为0.25h,然后反复煅
总悬浮物分为有机和无机两大部分。TSM中有
烧、冷却、燥和称重直至滤膜质量达到稳定。一般
机物的量为挥发性悬浮物,这部分大多数是碎屑颗
经过3个回合,即总煅烧时长为0.75h,可以满足质
粒,由碳水化合物、蛋白质、类脂物等组成。由有机
量基本不变的要求,有时需要经过4个回合。在关
部分的组成可知,经过高温煅烧后转化为气态产物
国APHA《水和废水检验标准方法》?中也有提到:如
排出,即在灼烧过程中会烧失有机质,灼烧后的残
果要测得挥发性的固体物质含量,在马弗炉中煅烧
留物是无机质。无机部分包括陆源矿物碎屑和水生
0.25h,且经过反复煅烧、冷却、干燥和称重的过程
后,直至样品的质量改变少于上一次称重结果的矿物等。
滤膜为有机材料构成,戏留的有机溶剂需彻底
4%或者两者质量变化少于05 mgo Juhani Virkanen
挥发掉,低浓度的悬浮物浓度测量不能忽路滤膜的
等涉及有机悬浮物的烧失量法时采用的煅烧温度
影响。对于同一种滤膜,尽管每张滤膜之间的质量
为550℃,煅烧时长为2.5h。 Christophe Luczak等?
不同,但总的失重比在一定的温度范围内应该
提出在不受其它关键因素的干扰下能充分煅烧并
致,进而煅烧一定数量的滤膜,用多张滤膜失重比
除去有机物的最佳时长可能为6h。 Yunlin Zhang等
的平均值评估采用不同的煅烧方法对滤膜质量的
四采用 Whatman GF/C玻璃纤维滤膜,先将其在550
C条件下煅烧4h以除去空白滤膜中的溶解性有机
影响。烧失量(の)的定义公式如式(1)
S=(C1-CyC1*100%
悬浮物。 Daniel Karlsson为了得到有机悬浮物含量,
式中:G1为烧前质量(g);C2为烧后质量(g
采用直径为25mm的 Whatman GE/F玻璃纤维滤
1.2单因素方差分析法
膜过滤水样,在550℃条件下煅烧4h。 Christian
单因素方差分析法是检验某一个控制因素的
Wilhelm Mohr采用孔泾为0.7m的 Whatman改变是否会给观察变量带来显著性影响。本文采用
CFF玻璃纤维滤膜过滤水样,在550℃条件下煅烧
单因素方差分析法(One- way analysis of variance,缩
4h。
目前通用的实验规范采用的烷时长一般为的变化。文中控制因素是某种实验操作(烧时长
长,我们推测可能是由于所选取的滤膜的规格不
或冷却方法),将烧失量看作观察变量。方差分析可
比较不同组之间的样本均值是否相等,用F统计量
同、水样组成不同等原因所致。此外,若能保证在烧
失量不变的前提下缩短煅烧时长,则可以大幅提高
进行检验,这个统计量是样本组间均方差与组内均
方差的比值。
工