基于紫外光譜分析的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)研究進展與分析

摘 要：在當今社會發(fā)展中，水污染問題已經(jīng)成為了世界各地亟待解決的一個共同性問題，由于水質(zhì)監(jiān)測可以及時準確地反映出水環(huán)境的質(zhì)量，因此，在現(xiàn)代水環(huán)境保護工作中有著廣泛的應(yīng)用。在此背景下，文章將對紫外光譜分析基礎(chǔ)上的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)進行深入的分析，同時對其發(fā)展趨勢和關(guān)鍵問題進行一定的闡述，以期為該技術(shù)的應(yīng)用和推廣提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：紫外光譜；水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)；發(fā)展趨勢

引言

在當前的世界水環(huán)境中，水污染的問題不容忽視，這是當前面臨的一個亟待解決的問題，所以，如何快速有效的控制水體污染，實現(xiàn)對水資源的保護以及合理利用，是當今水資源利用過程中人們最為關(guān)注的熱點問題。合理有效的水質(zhì)監(jiān)測可以準確及時的反映出水體的質(zhì)量，這一監(jiān)測結(jié)果有助于制定出具有針對性且切實可行的污染防治規(guī)劃和防治措施。在當前的水質(zhì)監(jiān)測中，應(yīng)用最為普遍的監(jiān)測技術(shù)主要有原子光譜技術(shù)、分子光譜技術(shù)、化學分析技術(shù)、色譜分離技術(shù)和生物傳感技術(shù)等。其中原子光譜技術(shù)、色譜分離技術(shù)和化學分析技術(shù)中使用的監(jiān)測儀器體積較大，且分析周期較長，并且相對于其他技術(shù)而言成本較高，而生物傳感技術(shù)的儀器雖然有著便攜、體積小的特點，但是這一監(jiān)測儀器的維護費用相對較高，且工作壽命較短，綜合上述儀器特點，分子光譜技術(shù)逐漸的發(fā)展成為了水質(zhì)監(jiān)測工作中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，而基于紫外光譜分析的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)主要是依據(jù)水體中的有機物質(zhì)和少量的無機物質(zhì)對紫外光的吸收性進行監(jiān)測的，這一技術(shù)在水體中物質(zhì)吸收紫外光以及水質(zhì)的濃度參數(shù)獲取的基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)分析和水體狀況分析，這一分析技術(shù)有著無需試劑、實時在線、體積小、成本低、多參數(shù)檢測等眾多的優(yōu)點，在水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)中有著明顯的優(yōu)勢，在不久的將來，這一技術(shù)也將成為水質(zhì)監(jiān)測的重要技術(shù)方法。

1 紫外光譜分析技術(shù)原理概述

在我國水資源的管理和保護工作中，水質(zhì)檢測是實現(xiàn)管理和保護的重要途徑，同時也是對環(huán)境保護的重要手段。我國當前的水資源嚴重短缺，水污染情況十分嚴重，再加上洪水等災(zāi)害的頻發(fā)，我國實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測工作面臨著更多的問題和挑戰(zhàn)；同時，由于以上現(xiàn)象的存在，水質(zhì)監(jiān)測工作的工作方式也在不斷的發(fā)生著變化。在這一新的發(fā)展背景下，基于紫外光譜分析的水質(zhì)監(jiān)測工作的技術(shù)原理可以簡述如下：

在我國的水質(zhì)監(jiān)測工作中，使用最為廣泛的檢測方法就是紫外光譜法，這一方法是依據(jù)物質(zhì)對不同波長的紫外線的吸收率之間的差異來準確的測定物質(zhì)的成分以及各種物質(zhì)的含量，在水環(huán)境的污染中，紫外光譜分析法可以很明顯的檢測出其中的有機污染物，尤其是其中的不飽和有機物。因此，在利用紫外吸收光譜來檢測水質(zhì)的污染情況時，可以根據(jù)光譜的測定結(jié)果計算得出水質(zhì)監(jiān)測的相關(guān)數(shù)據(jù)，在當前的水質(zhì)監(jiān)測工作中，紫外光譜分析技術(shù)包括單光檢測法和連續(xù)光譜檢測法兩種，這兩種方法都是以\"朗伯-比爾定律\" 為基礎(chǔ)，單光譜分析法是根據(jù)特定波長的吸收度以及吸收物質(zhì)的濃度進行計算的；而連續(xù)光譜檢測法則是需要加上其附加性質(zhì)進行綜合分析的一種參數(shù)方法。

2 紫外光譜分析的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展與研究現(xiàn)狀

2.1 單光譜檢測

單光譜檢測法是利用單管探測器進行紫外光吸收檢測的測量方法，這一方法檢測的是在某一特征波長處的水質(zhì)參數(shù)，通過對統(tǒng)一水體環(huán)境中的多個水域進行多次采樣并測量分析，得出有效的吸光度值和水體中含氧量等相關(guān)參數(shù)的回歸曲線，并根據(jù)其中相應(yīng)的關(guān)系計算得出水樣的相關(guān)參數(shù)值。

相較于傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測方法，單光譜檢測技術(shù)不需要化學分析試劑，其采樣和分析儀器結(jié)構(gòu)相對簡單，進行維護時所涉及的工作量較小，這些優(yōu)點都使得單光譜檢測技術(shù)在水質(zhì)檢測中有了廣泛的應(yīng)用。但是針對于不同性質(zhì)的水體而言，由于單光譜法僅僅是采用單波長或者是雙波長處測量得到的吸光度值來反映COD/BOD等水質(zhì)參數(shù)，因此單光譜檢測法也存在著適用范圍小、測量精度低和測量分析的相關(guān)性差等問題。

2.2 連續(xù)光譜檢測

連續(xù)光譜檢測法是利用連續(xù)的紫外光譜區(qū)對水樣進行掃描，從而獲得連續(xù)的水質(zhì)之中的吸光度信息，通過多元化的分析手段獲取水質(zhì)中的各個參數(shù)，分析得出各數(shù)據(jù)中所包含的水體特質(zhì)信息，根據(jù)以上數(shù)據(jù)建立光譜數(shù)據(jù)和水質(zhì)參數(shù)兩者之間的校正模型，以此模型為工具具體分析水質(zhì)參數(shù)。連續(xù)光譜可以有效的提高測量精度，相對于單光譜分析法而言具有較為廣泛的適用范圍，有力的提高了測量分析的相關(guān)性，連續(xù)光譜在進行水質(zhì)監(jiān)測的過程中，需要有化學計量學的方法聯(lián)合使用以提高分析的有效性。

3 紫外光譜分析的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展趨勢與關(guān)鍵問題

隨著紫外光譜分析技術(shù)在水質(zhì)檢測中的深入應(yīng)用，水質(zhì)監(jiān)測對于檢測儀器的多功能性和便攜性有了更迫切的需求，因此，現(xiàn)代水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的廣泛應(yīng)用對監(jiān)測儀器提出了更高的要求，微型化、自動化、智能化和多功能化的需求日益迫切。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，科技的進步逐漸的推進了光學系統(tǒng)微型化的進程，因此，在現(xiàn)代的水質(zhì)監(jiān)測工作中，直接光譜檢測技術(shù)逐漸的成為了主要的技術(shù)以及未來的發(fā)展趨勢。在未來的水質(zhì)監(jiān)測工作中，以下兩點可以說是在發(fā)展過程中急需解決的關(guān)鍵性技術(shù)問題。

3.1 分析儀器的微小型化

隨著紫外光譜分析技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測工作中的廣泛應(yīng)用，其中所使用的儀器要求也逐漸的趨向于高性能、低成本。同時，紫外光源的小型化發(fā)展也在水質(zhì)監(jiān)測工作發(fā)展的過程中逐漸的成為了亟待解決的關(guān)鍵性技術(shù)問題。隨著紫外光譜技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星光譜儀逐漸成為了現(xiàn)代研究的熱點，衛(wèi)星光譜儀在環(huán)境監(jiān)測、軍事分析、生物醫(yī)藥以及科技農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域中都將有廣闊的應(yīng)用前景。除此之外，為了更好的實現(xiàn)對水環(huán)境的長期穩(wěn)定的檢測，提高監(jiān)測的時效性，紫外光源的小型化逐漸有了高壽命、穩(wěn)定性強和快速啟動等要求，在目前的紫外吸收光譜技術(shù)研究中，主要的研究內(nèi)容包括小型化脈沖氦燈和無極氣燈兩方面。

3.2 分析技術(shù)的自動化

現(xiàn)代水質(zhì)檢測中，從人工采樣實驗室分析到在線自動采樣分析再到原位連續(xù)測量等一系列的發(fā)展過程中，逐漸的應(yīng)用了無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而有效的實現(xiàn)了對水資源區(qū)域內(nèi)多處水質(zhì)信息的實時快速監(jiān)測。這一技術(shù)在應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)點在于如何實現(xiàn)對水質(zhì)長期穩(wěn)定的自動檢測過程中探頭的自動清洗工作的實現(xiàn)。在目前的水質(zhì)監(jiān)測工作中，探頭的自動清洗主要采用壓縮空氣清洗和機械清洗的方法，對探頭的清洗效果將會直接影響到其測量結(jié)果的準確性與穩(wěn)定性。目前，我國水質(zhì)監(jiān)測的方法是在特點的時間、位置取河流某些斷面上的瞬時水樣，帶回實驗室進行分析檢測，這種檢測方法的缺點在于不能及時準確的獲得水質(zhì)變化的動態(tài)性數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，基于紫外光譜分析的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)有著諸多的發(fā)展優(yōu)勢，其單光檢測法和連續(xù)光譜檢測法在水質(zhì)監(jiān)測工作中有著廣泛的應(yīng)用前景。并且，隨著這一技術(shù)的應(yīng)用，分析技術(shù)的微小型化和自動化將是其發(fā)展的主要趨勢，也是今后紫外光譜分析技術(shù)在水質(zhì)檢測中應(yīng)用的主要研究方向。

參考文獻

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