针对高温条件下光谱高精度反演的需求, 对比分析了7种不同的光谱线型模型在光谱反演中的精度和稳定性, 并发展了适用于高温诊断的光谱线型选择策略。 首先测量了1 100~1 600 K温度范围的两条H2O吸收光谱, 采用七种不同的光谱线型模型分别进行分析, 获取了各测量光谱的积分吸光度, 速度依赖线宽和多普勒半高宽, 并根据双线比值法计算气体温度值。 对比分析表明, 在高温常压条件下, Gaussian线型拟合精度最差, 但通过Gaussian线型反演的气体温度精度最高; 光谱拟合过程中, 通过设置线型模型中的多普勒半高宽参数为已知量, 能有效提高光谱线参数的反演稳定性和精度, 也能有效提高各光谱线型温度反演精度。 与高阶非Voigt线型(Speed-dependent Voigt线型, Rautian线型, Speed-dependent Rautian线型和Hartman-Tran线型)对比, Voigt线型获取的积分吸光度和速度依赖线宽偏小, 计算的温度结果相对误差偏大。 最后, 对比了7种线型模型拟合程序的运行时间, 在保证精度的条件下, Speed-dependent Voigt线型拟合速度最快。 因此, 通过Gaussian线型获取气体温度, 然后根据温度计算多普勒半高宽参数并将其固定为已知量, 采用Speed-dependent Voigt线型拟合能有效提高高温光谱的反演精度, 速度和稳定性。

目前微型分光光度计已广泛应用于水质在线分析仪器中, 而杂散光作为分光光度计检定中的一个重要指标, 其大小对于测量结果具有很大的影响。理论分析了杂散光的来源及其对分光光度计测量结果的影响, 搭建了测试平台, 对两台不同程度杂散光的微型分光光度计进行了检测, 并将其分别应用于六价铬水质分析仪中, 对不同浓度的标准溶液进行了测量, 结果表明, 杂散光的存在会引入较大的测量误差, 且随着溶液浓度的增大, 其影响更加严重。因此, 在仪器设计制造和实际应用工作中须重视对杂散光的抑制和控制, 从而提高仪器的测量精度, 进一步保证用水安全, 降低水质污染带来的各种风险。

二甲苯是一种重要的人为源 VOC, 也是城市地区 SOA 的重要前体物。二甲苯光氧化形成的 SOA 受多种环境因素影响, 而 NH3 对该反应形成的 SOA 生成产率及反应机制的影响尚不清楚。基于室内烟雾箱模拟系统, 探讨了 NH3 对二甲苯光氧化形成 SOA 质量浓度、物理特性及化学组成的影响。研究表明, 在低浓度条件下, NH3 对二甲苯光氧化生成 SOA 具有明显的促进作用, 结合气溶胶质谱结果发现 NH3 促进醛酮类物质进入颗粒相以及含氮有机物的生成是导致 SOA 质量浓度增加的主要原因。此外, NH3 能够提高邻二甲苯生成 SOA 的吸光度, 但是对对二甲苯无明显影响。分析表明, 相较于对二甲苯, 邻二甲苯光氧化会生成大量醛类物质, NH3 与醛类发生美拉德反应是导致 SOA 吸光性增加的主要原因。

COD代表了水体受还原性物质污染的程度。 相对于采用传统方法检测COD, 存在检测时间长且操作复杂等缺点, 紫外光谱法以其检测速度快, 无需使用化学试剂等特点成为了主流的检测方法。 基于朗伯-比尔定律, 以邻苯二甲酸氢钾粉末配置的COD标准溶液为研究对象, 针对低温环境下利用紫外光谱法检测COD精度的问题, 分别对COD的最佳检测波长和温度对COD检测值的影响进行研究。 同时选择长春市某地区地表水为研究对象, 验证COD最佳检测波长在实际水样中的适用性及温度补偿模型的准确度。 在研究检测波长对COD检测值的影响时, 选用256, 266, 276, 286和296 nm共5个波长对样本进行回归分析, 它们的吸光度分别为A256, A266, A276, A286, A296, 将吸光度Ａ与COD标准溶液浓度值进行线性回归, 通过拟合结果得出: 276, 286和296 nm处模型具有代表性, 且在286 nm处拟合效果最好, 296 nm次之, 最后为276 nm, 其中286 nm处相关系数r为0.994 6, 决定系数R2为0.989 4, 波长为296 nm处和方差SSE=0.011 4, 预测均方根误差RMSE=0.037 7, 但其决定系数R2较低, 可见在286 nm处COD检测值与吸光度具有最高的相关性, 又探究了标准温度（20 ℃）下8 mg·L-1的COD实际水样和标准水样的光谱吸收情况, 得出286 nm同样适用于实际水样的检测, 可见286 nm处为最佳检测波长。 在研究温度对COD检测值的影响时, 采集不同温度下COD实际水样与标准水样的紫外吸收光谱, 经过分析得出: COD实际水样中紫外光谱吸收度会随温度升高而增大。 为了减弱在COD测量中温度的影响, 根据最小二乘原则, 建立温度补偿模型。 利用实际水样验证温度补偿模型的准确度, 同时进行误差分析, 分析结果表明: COD的实际值与补偿后值的最大相对误差为6.38%, 最小相对误差为0.63%, 且多数相对误差集中在4%, 由此可见, COD温度补偿模型补偿精度高, 效果良好。 结果表明: COD检测选取的最佳波长及温度补偿模型可有效的提高COD低温检测精度。

采用紫外-可见分光法测量不同浓度的海水相对于纯水的吸光度, 为达到高精度检测海水吸光度的要求, 在检测海水吸光度时将仪器本身固有的背景信号及样品容器之间的差异所产生的误差纳入研究范畴, 对实验方法展开进一步的优化, 利用差减的方法滤除背景信号的干扰, 同时验证了比色皿空杯相对于空气吸光度的重复性及比色皿之间相对于空气吸光度的差异性, 再利用差减的方法滤除比色皿之间的差异所带来的误差, 并且选取一定的特征波长观察其相对于纯水的吸光度数据, 验证了运用优化后的实验检测方法最终达到高精度测量海水吸光度的目的(＜0.000 5 AU), 对于精确检测高透明度水域中的各种物质具有重要意义。

针对低温环境下化学需氧量(COD)的检测问题, 分别研究COD的最佳检测波长的选取方法以及低温对COD的影响。采用邻苯二甲酸氢钾粉末配制的COD标准液, 建立一元线性回归模型。结果表明: COD在286nm、276nm、266nm处吸收效果最好, 波长286nm的回归模型相关系数为0.9894,决定系数为0.9789, 所以286nm处为最佳检测波长, 相关性最高, 误差最小; 研究0~30℃下不同浓度的COD紫外吸光度的变化规律, 得出温度的升高会导致标准液的紫外光谱吸光度增大。为了消除温度对COD测量的影响, 利用最小二乘法, 建立了温度补偿模型。并对模型精度和模型的补偿精度进行验证, 验证结果在误差范围内, 效果良好。