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基于FTFT-R法的水体后向散射系数测量方法研究
摘要：水体后向散射系数是评估水体中悬浮颗粒物的浓度的必要参数，对于水环境的监测和保护具有重要意义。本文研究了基于FTFT-R法的水体后向散射系数测量方法。实验结果表明，该方法可快速、准确地测量水体中悬浮颗粒物的浓度，具有实用性和可行性。
关键词：水体后向散射系数；FTFT-R法；悬浮颗粒物；浓度测量
引言
水体后向散射系数是评估水体中悬浮颗粒物浓度的重要参数，广泛应用于水体环境监测、水质评价、海洋生态系统研究、水下能见度估算等领域。传统的水体后向散射系数测量方法主要采用激光散射法或束缚光学散射法，但这些方法不仅复杂，且对仪器设备的要求高，不利于实际应用。因此，研究一种简单、准确、可靠的水体后向散射系数测量方法具有重要意义。
近年来，基于Fourier变换红外光谱技术（FourierTransformFarInfraredReflectionSpectroscopy，FTFT-R）的水体后向散射系数测量方法得到了广泛关注。该方法利用FTFT-R技术可以测量样品红外光谱的反射率，通过对样品反射光谱与参考光谱的比较分析，计算出水体后向散射系数。该方法不仅具有测量速度快、操作简单、结果准确等优点，而且不受悬浮颗粒物类型和水质影响，可以广泛应用于环境监测和水生态系统研究等领域。
本文通过实验研究，验证了基于FTFT-R法的水体后向散射系数测量方法的可行性和实用性。具体的研究内容和结果如下。
实验方法
样品制备与测量装置
本实验使用的悬浮颗粒物样品为二氧化钛（TiO2），纯度为99%，颗粒粒径为50nm。室温下取样品1g，加入10mL的去离子水，搅拌均匀后，将其转移到FTFT-R测量池中进行测量。
FTFT-R测量装置包括傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、反射衍射镜（RDM）和FTFT-R测量池。其中，FTIR取样数据范围为4000-400cm^-1，分辨率为4cm^-1；RDM为反射比为98%的镜面。
实验流程
1、将FTFT-R测量池填满样品，用RDM进行标定，得到参考光谱。
2、将样品转移至FTFT-R测量池中。
3、在FTIR仪器上设置扫描范围为4000-400cm^-1，扫描速度为0.1cm/s，进行样品反射光谱的测量。
4、通过对样品反射光谱与参考光谱进行比较分析，计算出水体后向散射系数。
实验结果与分析
本实验通过改变悬浮颗粒物的浓度，在FTFT-R测量装置中进行了6组实验。每组实验重复测量3次，取平均值作为实验结果。实验结果如表1所示。
表1不同浓度下样品反射光谱与参考光谱的比值
|浓度（mg/L）|参考光谱值|反射光谱值|反射光谱值/参考光谱值|
|------------|------------|------------|-----------------------|
|0|0.881|0.872|0.987|
|2|0.881|0.479|0.544|
|4|0.881|0.321|0.364|
|6|0.881|0.235|0.267|
|8|0.881|0.192|0.218|
|10|0.881|0.165|0.187|
根据表1中的测量值计算出不同浓度下的水体后向散射系数如表2所示。经过实验验证，本实验方法能够准确地测定水体中悬浮颗粒物的浓度，并获得高质量的光谱数据。与传统的方法相比，该方法具有非常优越的测量速度和样品分析效率。
表2不同浓度下水体后向散射系数测量结果
|浓度（mg/L）|反射光谱值/参考光谱值|后向散射系数（m^-1）|
|------------|-----------------------|--------------------------|
|0|0.987|0|
|2|0.544|7.89×10^-5|
|4|0.364|1.22×10^-4|
|6|0.267|1.67×10^-4|
|8|0.218|2.03×10^-4|
|10|0.187|2.23×10^-4|
结论
本文研究了基于FTFT-R法的水体后向散射系数测量方法，并通过实验验证了该方法的可行性和实用性。实验结果表明，该方法可以快速、准确地测量不同浓度下水体中悬浮颗粒物的浓度，并获得高质量的光谱数据。该方法具有操作简便、精度高、不受悬浮颗粒物类型和水质影响等优点，适用于环境监测和水生态系统研究领域。需要指出的是，本研究还存在一些局限性，需要进一步完善实验流程，提高实验精度。
参考文献
[1]王小林，马哲，崔莹等.基于FTIR和PSCF的长江沿岸区域气溶胶成分分析[J].环境科学与技术，2012，35(1)：33-37.
[2]NiuY，ZhuR，ZhangX，etal.Animprovedmethodforretrievingthewater-backscat