基于激光拉曼光谱技术探测溶液中酸根离子定量分析方法研究

摘要：

激光拉曼光谱技术是水下原位探测酸根离子浓度的强有力工具，建立一套适用于海洋环境、基于拉曼光谱技术的定量分析方法对实时了解海洋化学信息具有重要意义。本文在实验室条件下，以 SO2－4和HCO－3系列浓度水溶液及近海海域的海水为样品，532 nm 激光作为激发光源，模拟原位探测方式采用侵入式光学探头采集拉曼光谱。分别采用内定标法、多元线性回归法（MLR）、偏最小二乘法（PLS）和基于主导因素的 PLS 法对光谱数据进行定量分析。研究结果表明，采用以1640 cm－1水分子 O—H 振动谱峰为内标峰的内定标法预测待测离子浓度，预测误差均相对较大，定标曲线线性相关系数不高；采用多元线性回归法，定标曲线的线性相关系数有较大提高，在一定程度上提高了定量分析的精度；采用酸根拉曼峰强度、酸根峰面积、水峰强度、水峰面积作主导因素结合 PLS 法预测配置溶液中 SO2－4和 HCO－3浓度的定标曲线相关系数 R 2分别为0．990和0．916，对待测样30 mmol·L－1的 SO2－4预测相对误差为3．262％，对20 mmol·L－1的 HCO－3预测相对误差为5．267％。以海水中 SO2－4为分析对象时，与离子色谱法预测的28．01 mmol·L－1进行对比，以上四种定标方法的研究结果表明，主导因素结合 PLS 法优于其余三种分析方法，其均值相对误差降低为1．128％。因此，采用水的拉曼信号作为主导因素结合 PLS 法预测水溶液中的酸根离子浓度时能有效提高定量分析的精度，并可应用于现场和原位探测中的定标。

关键词：激光拉曼光谱技术、酸根离子、偏最小二乘法、定量分析

分类号：O433.4(光学)

资助基金：国家高技术研究发展计划项目2012AA09A405

在线出版日期：2015-11-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：2548-2552