利用紫外-可见光谱（UV-Vis）和扩展吸收光谱（EEM）结合化学计量学方法测定废水中的生化需氧量和化学需氧量

《ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY》：Determination of biochemical and chemical oxygen demand in wastewater using UV-Vis and EEM spectroscopy coupled with chemometrics

水质监测新技术研究基于紫外-可见及EEM荧光光谱结合PLS、UPLS和SVR模型，提出快速、低成本、环保的废水BOD和COD监测方法，验证混合样本提升模型稳健性。

　　

摘要

监测水质和废水质量对环境管理和公共卫生至关重要，传统上依赖生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）等物理化学分析方法。然而，这些传统方法耗时、成本高昂且会产生有毒废物。在本研究中，将紫外-可见光（UV-Vis）和激发-发射矩阵（EEM）荧光光谱技术与化学计量方法相结合，为废水监测提供了一种快速且可持续的替代方案。使用处理过的废水（TWW）、原始废水（RWW）及其组合数据，评估了偏最小二乘法（PLS）、展开型PLS（UPLS）和支持向量回归（SVR）模型。结果表明，结合EEM光谱的UPLS在BOD预测方面表现最佳（R²p = 0.845），而使用290 nm处2D荧光的SVR在COD预测方面也取得了不错的结果（R²p = 0.738）。重要的是，结合TWW和RWW样本增强了模型的稳健性，这突显了数据集变异性在提高预测准确性中的作用。总体而言，EEM荧光光谱与多元回归相结合为估算废水中的BOD和COD提供了一种快速、经济且环保的方法。

图形摘要

监测水质和废水质量对环境管理和公共卫生至关重要，传统上依赖生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）等物理化学分析方法。然而，这些传统方法耗时、成本高昂且会产生有毒废物。在本研究中，将紫外-可见光（UV-Vis）和激发-发射矩阵（EEM）荧光光谱技术与化学计量方法相结合，为废水监测提供了一种快速且可持续的替代方案。使用处理过的废水（TWW）、原始废水（RWW）及其组合数据，评估了偏最小二乘法（PLS）、展开型PLS（UPLS）和支持向量回归（SVR）模型。结果表明，结合EEM光谱的UPLS在BOD预测方面表现最佳（R²p = 0.845），而使用290 nm处2D荧光的SVR在COD预测方面也取得了不错的结果（R²p = 0.738）。重要的是，结合TWW和RWW样本增强了模型的稳健性，这突显了数据集变异性在提高预测准确性中的作用。总体而言，EEM荧光光谱与多元回归相结合为估算废水中的BOD和COD提供了一种快速、经济且环保的方法。

图形摘要