環(huán)保監(jiān)測中紫外分光光度計的應(yīng)用研究

文_吳劍波 李福堅 白彬 浙江環(huán)境監(jiān)測工程有限公司

1 環(huán)保監(jiān)測概述

1.1 環(huán)保監(jiān)測的意義

環(huán)保監(jiān)測作為環(huán)境污染治理的重要前提，其監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性對于后續(xù)治理影響較大。通常情況下，環(huán)保監(jiān)測涉及內(nèi)容較多，例如大氣污染監(jiān)測、水體污染監(jiān)測、重金屬污染監(jiān)測等，下面以水體污染監(jiān)測為例進(jìn)行說明。當(dāng)前隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，水體污染問題愈發(fā)嚴(yán)峻，這在很大程度上制約了工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展。而要想對水環(huán)境污染問題進(jìn)行有效的治理，就必須要掌握其污染物的含量、成分及特點，以便于后續(xù)進(jìn)行針對性的解決和防范，這就需要通過先進(jìn)的現(xiàn)代化檢測分析儀器進(jìn)行水體污染情況進(jìn)行監(jiān)測，包括污染物種類、濃度等參數(shù)，為后續(xù)的污染治理提供依據(jù)。

1.2 環(huán)保監(jiān)測的現(xiàn)狀

當(dāng)前環(huán)保監(jiān)測雖然發(fā)揮著巨大的作用和優(yōu)勢，但是實際開展工作中由于受到多種因素的干擾，其也不可避免地存在一些問題，具體包括以下幾方面：第一，由于污染情況較為復(fù)雜，特別是對于水體污染而言，其污染物種類一般較多，所以很可能出現(xiàn)監(jiān)測設(shè)備或儀器不齊全的情況，同時對于一些比較特殊的污染物監(jiān)測，缺乏科學(xué)有效的監(jiān)測設(shè)備儀器，導(dǎo)致實際監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)很大偏差；第二，通常一些環(huán)保監(jiān)測站會將重點放在常規(guī)污染監(jiān)測方面，相應(yīng)的檢測設(shè)備和儀器也大都屬于實驗室應(yīng)用范疇，而對于突發(fā)性的污染監(jiān)測重視不夠，在對突發(fā)性污染監(jiān)測中往往缺乏先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備儀器，加之監(jiān)測手段不夠創(chuàng)新，無法滿足現(xiàn)場應(yīng)急需要；第三，在實際開展環(huán)保監(jiān)測時，通常監(jiān)測結(jié)果會受到氣候因素的影響，出現(xiàn)不同程度的偏差，例如在某種氣候條件下開展工作，對無機(jī)物和水的監(jiān)測能力較強(qiáng)，但是對于有機(jī)物和氣體的監(jiān)測則較弱，這會嚴(yán)重影響監(jiān)測結(jié)果的可靠性；第四，監(jiān)測工作開展需要具備高素質(zhì)的專業(yè)團(tuán)隊，但是當(dāng)前開展環(huán)保監(jiān)測的工作人員往往只具備相應(yīng)的理論知識，缺乏在資料收集和設(shè)備操作方面的能力，加之監(jiān)測環(huán)境十分復(fù)雜，所以實際監(jiān)測工作很容易出現(xiàn)失誤，影響監(jiān)測質(zhì)量。

1.3 環(huán)保監(jiān)測的內(nèi)容

環(huán)保監(jiān)測工作的開展可以實時掌握環(huán)境污染的變化情況，通過實施監(jiān)督檢查，對污染物含量進(jìn)行有效篩選和分類，使得后續(xù)有針對性地進(jìn)行污染物的排放和控制。當(dāng)前對于環(huán)保監(jiān)測工作而言，主要依靠先進(jìn)的檢測分析儀器實現(xiàn)污染物的實時監(jiān)測，而隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，紫外分光光度計得到了進(jìn)一步完善，使其成為環(huán)保監(jiān)測中常用的儀器設(shè)備。盡管紫外分光光度計具有諸多監(jiān)測優(yōu)勢，但是在實際的監(jiān)測中還是不可避免地會受到一些因素的干擾，例如監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境條件、干擾物等，因此實際應(yīng)用過程中需要重點考慮這些因素的影響，制定有效的規(guī)避措施，確保監(jiān)測水平的有效提升。

2 紫外分光光度計的原理和特性

2.1 原理分析

紫外分光光度計監(jiān)測原理主要利用朗伯比爾定律進(jìn)行污染物成分及含量分析，即在測定污染物含量時，其不同波長范圍內(nèi)光的吸光程度和發(fā)光強(qiáng)度存在差異，所以主要利用這一特性進(jìn)行污染物種類、含量等參數(shù)的定性或定量分析。由于當(dāng)前主要是利用紫外線的特性制定分光光度計，即紫外分光光度計。相對比其它分光光度計，其具有多種功能和優(yōu)勢，且覆蓋范圍更加廣泛。

2.2 特性分析

通常情況下，紫外分光光度計具有以下幾方面特性：第一，覆蓋面廣。由于大部分有機(jī)物和無機(jī)物都可以在紫外可見光區(qū)域?qū)崿F(xiàn)吸收，幾乎所有化學(xué)元素均可利用該方法進(jìn)行測定，可見其應(yīng)用十分廣泛；第二，靈敏性高。隨著信息技術(shù)水平的不斷提升，加之新型顯色劑的誕生，使得紫外分光光度計的測定靈敏度隨著升高，有效確保了實際監(jiān)測的準(zhǔn)確性；第三，選擇性好。通常有些元素僅僅需要控制顯色條件便可以實現(xiàn)紫外分光光度計的測定，例如Fe、Cu、Ag等，這些元素已經(jīng)具備了系統(tǒng)化的測定方法；第四，準(zhǔn)確性高。對于普通的紫外分光光度計，其監(jiān)測相對誤差可以達(dá)到1%～3%。而使用示差分光光度計進(jìn)行測定，其相對誤差可以在原有基礎(chǔ)上降低至0.5%左右。

3 環(huán)保監(jiān)測中紫外分光光度計的應(yīng)用研究

3.1 在有機(jī)污染監(jiān)測中的應(yīng)用

有機(jī)物污染是相對比較嚴(yán)重的一類污染問題，特別是對于水體污染來說，其中有機(jī)物含量嚴(yán)重超標(biāo)，加之有機(jī)物成分比較復(fù)雜，所以傳統(tǒng)的儀器設(shè)備很難實現(xiàn)理想的有機(jī)物定量或定性分析。當(dāng)前對于水體有機(jī)物監(jiān)測主要是采取綜合指標(biāo)COD監(jiān)測，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法中主要是將過量的K2CrO7有機(jī)物進(jìn)行回流處理，在兩小時之后對體系中剩余的成分進(jìn)行回滴，以回滴溶液量計算水體中COD含量，這種方法雖然可以達(dá)到監(jiān)測的效果，但是比較耗時。而采取快速消解紫外分光光度計法對水體COD進(jìn)行測定，不僅可以發(fā)揮理想的監(jiān)測效果，而且有效克服了傳統(tǒng)國標(biāo)法監(jiān)測中耗時長的問題，成為水體有機(jī)物監(jiān)測比較常見的測定方法。除了綜合指標(biāo)測定方法外，還存在對類別指標(biāo)的測定方法，例如對有機(jī)物中石油、苯胺、揮發(fā)酚等種類，利用紫外分光光度計進(jìn)行測定，可以達(dá)到理想的監(jiān)測目的。

3.2 在水體污染監(jiān)測中的應(yīng)用

通常情況下，水體發(fā)出污染主要是發(fā)生了水體富營養(yǎng)化，即水環(huán)境中N、P含量超出標(biāo)準(zhǔn)，造成水質(zhì)的進(jìn)一步惡化。而對于水體污染的監(jiān)測，主要是對體系中N、P兩項指標(biāo)的測定分析，其中N存在的形式主要包括以下幾種，即亞硝酸及硝酸鹽氮、氨氮、有機(jī)氮等，P存在的主要形式包括可溶性總磷酸鹽及正磷酸鹽磷、總磷等，以上這些成分均可以通過紫外分光光度計進(jìn)行測定。

3.3 在重金屬污染監(jiān)測中的應(yīng)用

通常情況下，重金屬污染涉及Pb、Hg和Gr等元素，這些元素會在生物體內(nèi)累積，當(dāng)累積達(dá)到一定程度后，會導(dǎo)致機(jī)體中毒，所以對機(jī)體重金屬含量進(jìn)行監(jiān)測，這是有效防止機(jī)體出現(xiàn)中毒的關(guān)鍵所在。在實際對重金屬含量進(jìn)行監(jiān)測中，可以采取紫外分光光度計進(jìn)行含量測定，嚴(yán)重按照我國相關(guān)重金屬成分和含量限制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定，一旦發(fā)現(xiàn)重金屬含量超標(biāo)要及時進(jìn)行應(yīng)對處理。

3.4 在大氣污染監(jiān)測中的應(yīng)用

大氣污染是最為常見的一種污染形式，主要的污染物包括二氧化硫、二氧化氮以及可吸入顆粒等，這些指標(biāo)含量的多少會在一定程度上影響到區(qū)域空氣污染情況，所以上述指標(biāo)就成為空氣污染監(jiān)測重點。但是需要注意的是，不能完全根據(jù)上述三大指標(biāo)監(jiān)測情況進(jìn)行空氣污染指數(shù)的分析，還需要考慮空氣中臭氧指標(biāo)含量。而對于這四項指標(biāo)的監(jiān)測，除了可吸入顆粒外，其它三項都可以通過紫外分光光度計進(jìn)行測定，而且測定效果比較理想。

3.5 與其它監(jiān)測儀器的結(jié)合應(yīng)用

在實際的環(huán)保監(jiān)測中，對于某些特定的污染物成分監(jiān)測，單純地依靠紫外分光光度計是無法實現(xiàn)理想測定的，需要結(jié)合其它儀器設(shè)備進(jìn)行測定，例如可將離子色譜儀、液相色譜儀與紫外分光光度計進(jìn)行聯(lián)合使用，不僅有效提升了污染物監(jiān)測的靈敏性，而且有效確保了監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。通常情況下，離子色譜法與紫外分光光度計的聯(lián)合應(yīng)用可對水中多種微量金屬離子進(jìn)行測定，且測定過程中可以直接進(jìn)樣，無需濃縮柱即可進(jìn)行快速準(zhǔn)確的監(jiān)測。

3.6 與高靈敏度試劑的結(jié)合應(yīng)用

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在紫外分光光度計中加入新型的高靈敏度試劑，可以進(jìn)一步提升污染物監(jiān)測效率和質(zhì)量，目前可以用于添加的高靈敏度試劑包括偶氮類、冠狀類以及卟啉類化合物等，其中偶氮類化合物由于含有吡啶環(huán)，這種結(jié)構(gòu)通常具有吸電子的功能，可以有效測定水體中的Fe2+；而冠狀化合物主要適用于測定Cu2+、Li+、Na+以及K+含量，卟啉類化合物在Fe2+、Cu2+等測定中具有很高的靈敏性，所以實際開展污染物監(jiān)測時可以根據(jù)實際情況進(jìn)行靈敏度試劑的選擇。

4 結(jié)語

紫外分光光度計作為一種常見的環(huán)保監(jiān)測儀器，其在水體污染、大氣污染以及重金屬污染中均有良好的監(jiān)測效果。為了最大程度地發(fā)揮紫外分光光度計的測定效果，在實際開展測定時，可以將其與其它儀器設(shè)備進(jìn)行聯(lián)合使用，同時添加新型的高靈敏度試劑，以提升紫外分光光度計監(jiān)測效果，從而為后續(xù)的污染治理提供可靠依據(jù)。