紫外光譜技術(shù)在水質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

郭德春

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)在水質(zhì)檢測(cè)方面的技術(shù)逐漸成熟，實(shí)現(xiàn)了不同類型的檢測(cè)系統(tǒng)。利用水質(zhì)移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)和紫外光譜水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確掌握水質(zhì)狀態(tài)，在理論層面上為水資源的開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。本文通過(guò)分析紫外光譜技術(shù)，進(jìn)而分析了該技術(shù)在水質(zhì)檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用情況。

【關(guān)鍵詞】紫外線；光譜技術(shù)；水質(zhì)檢測(cè)

引言

在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的時(shí)代，環(huán)境狀況愈來(lái)愈差，水資源的污染也越來(lái)越嚴(yán)重，成為不容小覷的全球性問(wèn)題。各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)也隨之轉(zhuǎn)移到水資源的問(wèn)題上。水質(zhì)的檢測(cè)、環(huán)境污染的情況受到各界人士的重視。 目前在水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)上，紫外光譜分析技術(shù)收到了國(guó)內(nèi)外專家的一致好評(píng)，利用這種技術(shù)來(lái)制定切實(shí)可行的水資源防治計(jì)劃從而為我國(guó)水資源的環(huán)境問(wèn)題的控制和改善提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

1、紫外光譜分析技術(shù)原理

利用紫外線來(lái)進(jìn)行吸收凈化是紫外分析光譜技術(shù)的主要工作原理，基于這種理論，紫外光譜分析技術(shù)在水質(zhì)檢測(cè)工作中的應(yīng)用日益廣泛 利用不同的物質(zhì)的不同波長(zhǎng)對(duì)紫外線的吸收情況也不盡相同，從而測(cè)定水資源中的物質(zhì)成分和物質(zhì)的含量情況。我們都知道，有機(jī)污染物尤其是那些不飽和的有機(jī)物對(duì)紫外線的吸收特別明顯，所以，在水污染的情況下，可以利用該項(xiàng)技術(shù)測(cè)量水體對(duì)紫外線的吸收光譜從而確定水資源中的組成部分，得到有效的數(shù)據(jù)和較為準(zhǔn)確的分析。然而在實(shí)際的檢測(cè)工作中，如果要利用紫外光譜分析法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析，就要選擇更為詳細(xì)的檢查方式。目前常用的檢查方法有兩種，分別是單光譜檢測(cè)法和連續(xù)光譜檢測(cè)法。單光檢測(cè)法是利用朗伯 一比爾定律為基礎(chǔ)，即利用特定波長(zhǎng)吸收度和吸收物質(zhì)濃度來(lái)進(jìn)行計(jì)算的；而連續(xù)光譜檢測(cè)法是在朗伯 一比爾原理的基礎(chǔ)上，另外加上某些附加性質(zhì)來(lái)進(jìn)行綜合分析的一種參數(shù)方法。

2、紫外光譜分析技術(shù)在水 資源檢測(cè)中應(yīng)用的現(xiàn)狀

水質(zhì)檢測(cè)工作中，紫外光譜分析技術(shù)是目前水質(zhì)檢測(cè)工作中的核心技術(shù)之一，在工作中技術(shù)的基礎(chǔ)通常利用紫外分光光度技術(shù)和化學(xué)計(jì)量技術(shù)。在上個(gè)世紀(jì)八十年代左右，小型二極管的產(chǎn)生，使得實(shí)驗(yàn)室的紫外分光光度技術(shù)由傳統(tǒng)的掃描柵轉(zhuǎn)變成具有小型化、細(xì)分化和低成本化的發(fā)展方式，與此同時(shí)，其計(jì)量方法與劑量理論隨之發(fā)生了一些列變化，從而使得其應(yīng)用逐漸從原來(lái)的實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)展到應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，完成了由理論到實(shí)際的轉(zhuǎn)變。在這種背景下，逐漸由最小二乘 、主成份比例分析 和偏最小二乘方法的計(jì)算方式替代了傳統(tǒng)的化學(xué)計(jì)量方式。隨著世界的進(jìn)步，技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)也在不斷完善，在新的世紀(jì)中發(fā)明了許多先進(jìn)的儀器和計(jì)算方法，高效地解決了傳統(tǒng)繁瑣冗雜的計(jì)算流程，簡(jiǎn)化了工作的流程，提高了工作的效率。

2.1 單光譜檢測(cè)。單光譜檢測(cè)技術(shù)通常利用單管探測(cè)器和水質(zhì)探測(cè)特征作為主要的探測(cè)工具和探測(cè)量，通過(guò)分析水質(zhì)探測(cè)量，研究水質(zhì)組成成分，從而得出吸收紫外線的量和水質(zhì)參數(shù)的變化范圍，從而在實(shí)際工作中，利用關(guān)系計(jì)算出翻書(shū)的范圍和數(shù)值情況。單光譜檢測(cè)技術(shù)在過(guò)去的水質(zhì)檢測(cè)工作中應(yīng)用十分廣泛。然而，現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外許多企業(yè)和專家對(duì)這些參數(shù)計(jì)算的方法和檢測(cè)的儀器進(jìn)行了深入的分析，從而作了相應(yīng)的調(diào)整，生產(chǎn)了許多先進(jìn)的設(shè)備，為更好的開(kāi)展檢測(cè)工作提供了基礎(chǔ)。相比于傳統(tǒng)的檢測(cè)方式，改良后的技術(shù)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小等特點(diǎn)，然而對(duì)于不同水質(zhì)，其吸收紫外線的波長(zhǎng)和吸收量也不同，所以，我們?nèi)孕枰^續(xù)研究。

2.2 連續(xù)光譜檢測(cè)。連續(xù)光譜檢測(cè)方法是近年來(lái)國(guó)際上研究的熱點(diǎn)，它能結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)進(jìn)行快速分析。其工作原理是利用掃描水樣連續(xù)紫外光譜區(qū)，從而得到水樣吸光度的數(shù)據(jù)，利用多元分析方法對(duì)水質(zhì)參數(shù)光譜數(shù)據(jù)提供出有效的特征信息，從而建立光譜數(shù)據(jù)和各水質(zhì)參數(shù)濃度之間的聯(lián)系，算未知水樣中的水質(zhì)參數(shù)值。連續(xù)光譜檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)是解決了單光譜檢測(cè)方法的相關(guān)性較弱、適用范圍較小、不適合復(fù)雜水樣測(cè)量、精度低等問(wèn)題。

3、紫外光譜技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

近幾年，光學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得光學(xué)系統(tǒng)朝著微型化邁進(jìn)腳步，所以，依托于光學(xué)檢測(cè)技術(shù)的直接光譜檢測(cè)技術(shù)成為了水質(zhì)檢測(cè)的重點(diǎn)研究對(duì)象。由于工業(yè)在線檢測(cè)突發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的污染狀況，使得水質(zhì)檢測(cè)儀更加微型化，檢測(cè)技術(shù)更加自動(dòng)化。

3.1 儀器微型化。為了更加便捷地進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)，研究成本低廉，性能高級(jí)的微型化光譜儀和小型化紫外光源成為了當(dāng)前急需解決的問(wèn)題。眾所周知，微型化光譜儀在環(huán)境檢測(cè) 、生物醫(yī)學(xué) 、科技農(nóng)業(yè) 、軍事分析等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前的現(xiàn)狀是主要研究小型化脈沖氙燈和無(wú)極氘燈，由此實(shí)現(xiàn)了水環(huán)境長(zhǎng)期穩(wěn)定的目標(biāo)，達(dá)到了實(shí)時(shí)快速檢測(cè)的目的，從而繼續(xù)研究壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性高、啟動(dòng)速度快的小型化紫外光源。

3.2 技術(shù)自動(dòng)化。為實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的長(zhǎng)期自動(dòng)穩(wěn)定檢測(cè)，需要對(duì)所使用的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行提升。目前而言，我國(guó)水質(zhì)檢測(cè)方法是在河流某些斷面取瞬時(shí)水樣，按照某些時(shí)間進(jìn)行，之后帶回實(shí)驗(yàn)室分析，這種檢測(cè)方法最大的弊端就是不能及時(shí)、準(zhǔn)確地獲得水質(zhì)不斷變化的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。眾所周知，水質(zhì)分析技術(shù)實(shí)質(zhì)就是人工采樣到實(shí)驗(yàn)室分析到在自動(dòng)采樣分析發(fā)展到原位連續(xù)測(cè)量分 析的一系列實(shí)驗(yàn)分析，可以結(jié)合無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源區(qū)域內(nèi)多處水質(zhì)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)快速檢測(cè)的目的。目前而言，能否實(shí)及時(shí)地傳輸數(shù)據(jù)，有效的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是水質(zhì)實(shí)時(shí)檢測(cè)尤其對(duì)是對(duì)突發(fā)事件跟蹤檢測(cè)中尚未解決且有待提高的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題。

4、結(jié)束語(yǔ)

紫外光譜分析的水質(zhì)檢測(cè)應(yīng)用廣泛，在飲用水、地表水、工業(yè)廢水等水體的在線檢測(cè)方面空間廣闊，具有高效快速、便于攜帶、簡(jiǎn)單易操作、不會(huì)再次污染、成本低廉等檢測(cè)的特點(diǎn)。紫外光譜儀隨著分析儀器的微型化發(fā)展和分析技術(shù)的自動(dòng)化發(fā)展也在進(jìn)行微小化改變。在機(jī)器學(xué)習(xí)方法和多參數(shù)水質(zhì)檢測(cè)微系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)等條件下，紫外光譜檢測(cè)技術(shù)將成為水質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一。該微系統(tǒng)具有更全面、超速度地反映檢測(cè)區(qū)域水質(zhì)的信息和大大降低投入成本，例如試劑消耗及人工維護(hù)等成本的優(yōu)點(diǎn)。預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展?fàn)顩r良好，能廣泛應(yīng)用于工業(yè)水污染和流域水質(zhì)檢測(cè)各領(lǐng)域，帶來(lái)了廣大的市場(chǎng)和重大的社會(huì)效益，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾甜玲，溫中泉.基于紫外光譜分析的水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J].光譜學(xué)與光譜分析，2015，11（12）：15-16.