基于對(duì)水質(zhì)分析的研究方法

周月雙

天津市地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試中心 天津 300191

水是生命之源，也是環(huán)境的控制元素。水質(zhì)直接關(guān)系到所有生物的健康。地表水質(zhì)量分析是水環(huán)境管理的基本組成部分之一。水質(zhì)分析涉及數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)評(píng)估以及諸如相關(guān)性和時(shí)間分析之類的預(yù)測(cè)的使用。水質(zhì)分析的特點(diǎn)是水資源分布不均，可以科學(xué)評(píng)估地表水資源的水質(zhì)并確定水體中的多余因素。水質(zhì)直接影響水生生物的生存，以便查明該區(qū)域水生環(huán)境中的問題，并為決策者保護(hù)水生生物提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是，現(xiàn)有的水質(zhì)分析方法在客觀性，化學(xué)性和效率方面存在缺陷。如果分析方法選擇不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致多種不利因素，例如水生環(huán)境中功能區(qū)的不適當(dāng)分配，水資源的不合理使用以及主要地下水問題的延遲發(fā)現(xiàn)。鑒于水質(zhì)分析的重要性，選擇科學(xué)客觀的水質(zhì)分析方法尤為重要。

1 水質(zhì)分析概述

水質(zhì)是水質(zhì)水量質(zhì)量的簡(jiǎn)稱，例如其物理性質(zhì)（顏色，濁度，氣味等），化學(xué)性質(zhì)（無機(jī)和有機(jī)含量）和生物學(xué)性質(zhì)（細(xì)菌，微生物，浮游生物，底棲生物）。水質(zhì)測(cè)試是使用化學(xué)、物理方法確定水中各種化學(xué)成分的含量（例如硝酸鹽，亞硝酸鹽，揮發(fā)性酚，氰化物和其他可能導(dǎo)致水中重大水質(zhì)問題的元素）。

2 水質(zhì)分析方法

2.1 感觀法

在這種方法中，檢查員根據(jù)收集的水樣的顏色和透明度估算水的性能。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便快捷。缺點(diǎn)是它受主觀影響。換句話說，每個(gè)人的主觀感受都不同。因此，由不同檢查員測(cè)量的數(shù)據(jù)之間可能存在顯著差異，這直接影響分析結(jié)果[1]。

2.2 化學(xué)分析法

化學(xué)分析方法主要用于一般水質(zhì)管理。通常使用以下方法：

酸堿滴定法。也就是說，酸堿中和是合法的，分析人員通過向水樣品中添加酸堿指示劑來測(cè)量和測(cè)量水中pH值的強(qiáng)度。

絡(luò)合滴定法。該方法主要包括通過絡(luò)合反應(yīng)滴定水樣品。在形成過程中，必須控制絡(luò)合物反應(yīng)的速率，然后確定滴定的化學(xué)計(jì)量，以確保絡(luò)合物形成過程的穩(wěn)定性。

沉淀滴定法。沉淀滴定法旨在通過沉淀反應(yīng)來分析水質(zhì)。該方法要求對(duì)反應(yīng)水的質(zhì)量進(jìn)行氧化還原滴定，并非所有沉淀物都可以滴定。氧化還原滴定法主要基于氧化反應(yīng)，因此要注意物質(zhì)在水中的反應(yīng)速率。

2.3 儀器分析法

（1）色譜法，其原理是使用固定相中各種物質(zhì)的不同分配系數(shù)來分析物質(zhì)。對(duì)于各種固定相，這可以是氣相色譜，液相色譜和離子色譜。這三種色譜檢測(cè)方法的特點(diǎn)是快速，準(zhǔn)確和高效。氣相色譜法主要用于檢測(cè)水中的有機(jī)氯農(nóng)藥，有機(jī)磷農(nóng)藥，有機(jī)化學(xué)污染物和痕量金屬，例如硒，鈹和銅。離子色譜法通常用于測(cè)量各種陰離子，例如Cl-，NO3-，SO42-，Na+，K+，Mg2+，Ca2+。方健等。使用氣相色譜法測(cè)量不同類型和含量。作為地表水的有機(jī)物質(zhì)，蘇玉良、方力等人，使用離子色譜法檢測(cè)飲用水中的各種陰離子，這些都取得了相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)果[2]。

光譜學(xué)。根據(jù)不同的光源，光譜學(xué)可分為以下幾類。首先，紫外線吸收光譜法是基于各種波長(zhǎng)的紫外線的吸收來確定物質(zhì)的組成和含量的方法。該方法提供了實(shí)時(shí)性能和速度，便攜性，高精度，無二次污染和低成本。二是紅外吸收法。原理是使用水樣品的不同成分在紅外范圍內(nèi)獲得不同的吸收特性。如果使用此方法，則在檢測(cè)時(shí)必須對(duì)水樣品進(jìn)行預(yù)處理。

熒光光譜法，熒光光譜法是基于這樣的事實(shí)，即物質(zhì)分子可以用特定波長(zhǎng)的光（例如紫外線）立即發(fā)出熒光，其激發(fā)時(shí)間比激發(fā)光波更長(zhǎng)。熒光光譜中發(fā)射峰的波長(zhǎng)和強(qiáng)度具有許多重要目的。由于與信息物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和電子狀態(tài)有關(guān)的信息是該物質(zhì)特有的，因此該物質(zhì)的熒光光譜可用于對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析。

拉曼光譜。當(dāng)頻率為V0的單色光進(jìn)入物質(zhì)時(shí)，該物質(zhì)的分子散射入射光。散射光的頻率為V0±ΔV，波長(zhǎng)偏移ΔV與該物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，與傳統(tǒng)水質(zhì)分析方法相比，使用拉曼光譜法分析水質(zhì)時(shí)，樣品無需準(zhǔn)備或損失?？梢酝瑫r(shí)測(cè)試樣本中的多個(gè)組件。它消耗更少的樣品，高度靈敏，并且可以進(jìn)行遙測(cè)，實(shí)時(shí)測(cè)量和分析。

質(zhì)譜法。磁場(chǎng)和磁場(chǎng)用于根據(jù)運(yùn)動(dòng)離子的質(zhì)荷比來分離和檢測(cè)運(yùn)動(dòng)離子。由于一個(gè)核素的精確質(zhì)量是幾個(gè)數(shù)量級(jí)，并且每個(gè)核素的質(zhì)量都是唯一的，因此沒有一個(gè)核素的質(zhì)量是另一個(gè)核素質(zhì)量的精確倍數(shù)，因此我們僅測(cè)量離子的質(zhì)量。精確質(zhì)量可以確定離子的組成。該方法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)范圍廣，靈敏度高，分析速度快，但也存在光譜解決方案復(fù)雜，定量分析誤差大等缺點(diǎn)。

此外，質(zhì)譜儀包括電子沖擊質(zhì)譜儀（EI-MS），場(chǎng)解吸質(zhì)譜儀（FD-MS），快速原子轟擊質(zhì)譜儀（FAB-MS）和基于激光解吸矩陣的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀（MALDI-TOFMS）和電子噴霧質(zhì)譜（ESIMS）。在正常條件下，這些傳統(tǒng)方法可以滿足檢測(cè)任務(wù)的需要，但是各種水質(zhì)指標(biāo)通常具有復(fù)雜的非線性關(guān)系，并且在檢測(cè)過程中會(huì)引起背景噪聲，因此，這些因素直接影響測(cè)量和分析的結(jié)果。因此，在檢查水質(zhì)時(shí)，可以使用化學(xué)計(jì)量學(xué)模擬對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以克服這些缺點(diǎn)[3]。

3 結(jié)語

通過檢查陰離子和陽離子的平衡，總?cè)芙夤腆w的平衡，二氧化碳的平衡，電導(dǎo)率和總?cè)芙夤腆w的相關(guān)性以及堿對(duì)Na++和K+的濃度比（負(fù)責(zé)人）制造更加簡(jiǎn)單易用。水質(zhì)分析結(jié)果提高了工作質(zhì)量和效率。水質(zhì)測(cè)試和分析是一個(gè)復(fù)雜的主題領(lǐng)域，其發(fā)展需要許多利益相關(guān)者的支持。同時(shí)，隨著人們?cè)絹碓疥P(guān)注水資源和環(huán)境，分析和評(píng)估水質(zhì)的任務(wù)需要進(jìn)一步的研究和開發(fā)。