关于紫外法水质在线监测技术分析
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作者: 蔡倩文
[摘 要]水是人类赖以生存的基本物质，水污染是当今社会面临的严重问题之一，因此，需要加强对水质的监测与防治工作，保护水资源并实现可持续发展战略。目前在水质监测中大多使用化学检测法，检测周期长，检测结果的时效性受到了一定的影响，并且由于化学检测法需要添加试剂，会造成水源的二次污染，不适用于在线监测中。文章主要针对紫外法水质在线监测技术展开分析。
[关键词]紫外法；水资源；在线监测
中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0319-01
紫外吸光度是一项评价污染程度的综合指标，许多国家都将其纳入水质监测的评价标准中，能够对水质中化学需氧量以及硝酸盐氮等参数进行快速分析，对于水质污染具有一定的预警作用。该方法具有操作简单、不添加化学试剂、无需预先处理、不会对样本造成二次污染的优势，并且检测速度快，能够适用于各种水体的在线监测工作中。
一、水质在线监测的重要性
随着现代经济发展越来越快，环境污染问题越来越突出，生态平衡破坏、物种多样性下降都使我国自然环境造成了严重的影响，为人类生存以及可持续发展带来了消极作用，如何实现经济社会发展与自然环境之间的和谐发展成为了我国目前迫切需要解决的重要问题[1]。水资源虽然属于可再生资源，但其能够直接利用的水资源非常少，陆地上的淡水资源总量只占地球上水体总量的2.53%，而且大部分是主要分布在南北两极地区的固体冰川，难以直接利用[2]。我国是一个人口大国，这也就意味着我国人均水资源占有量水平较低，并且我国存在地域差异，水资源分布不均匀。
水质污染一般指水体中的物理物质或化学物质超过了水质标准，工业废水、生活废水以及排放垃圾是造成水质污染的主要物质。水质污染同时可能进一步恶化土壤污染、生物污染，部分地域性疾病以及公害病就是由于饮用水源污染所导致的。据相关统计学调查指出，截止到2013年止，我国平均日排废水量>1.5亿吨，其中有70%以上的废水未经过处理就直接排入江河湖泊中，对环境造成了极其恶劣的影响[3]。虽然水体具有一定的净化能力，但是由于排放量超过其所能负荷的废水量，就会造成水体污染，所以，在线水质监测具有重要的现实意义，能够有效为水质监测提供水源的检测数据，判断水源是否符合水质标准，为进行水资源防控提供科学依据。
水质监测的主要任务是检测与分析水源的质量情况以及变化规律，为政府开发利用、防治管理提供具体依据[4]。对排放污水工厂的排水口附近的水质进行连续监测，并将数据进行储存，以便实现随时抽检，才能够保障数据有良好的时效性以及科学性，为防治水污染以及加强各级部门的监督、管理以及决策提供参数支持。
二、紫外法水质在线监测技术
文章主要针对投入式紫外光谱法水质多参数检测仪进行解释与分析，其主要应用的是物理光学监测方法，能够对水体污染物含量进行检测，减去了采集样本、专人操作等步骤，直接投入检测水体中，能够实现快捷、无需添加试剂的在线监测，一次检测能够测量水体的化学需氧量、硝酸盐氮等多项参数，能够迅速、准确的反馈检测结果，具有灵活性及灵敏度高、效率快、时效性高等优势，能够应用于水体参数实施长期监控中，特别在遇到紧急事件中，能够起到预防并且有效防止的效果[5]。
其主要应用的是分子对光的选择性吸收原理。自然界中的物质都是由分子与原子构成的，人们通过观察、分析与总结物质的光谱，从假定原子或分子结构模型中借由波动力学以及量子力学等计算，能够对组成物质的原子或分子结构进行准确推断，紫外光谱法就是利用这种原理进行水质监测。物质中的原子与分子的运动形式存在多样化，其主要以辐射或吸收的方式进行能量传递，并根据电磁辐射的规律，光谱可分为原子光谱和分子光谱。原子光谱主要是利用原子外层电子能级的变化进行检测的，分子光谱虽然可能够经由能级跃迁实现检测，但其除了电子相对原子核的运动外，同时还存在原子之间的相对振动以及分子围绕其质量中心的转动，因此，分子光谱中包括了三种光谱，分别是分子中电子能级、分子振动能级以及分子转动能级。一切物质都会对光进行不同波长以及程度的吸收，主要取决于物质分子的能级，并且物质内部能级也是不同的，各种物质对光线选择性吸收能够直接反映其内部构造，因此，能够作为紫外线水质监测原理。
朗伯-比尔定律主要是揭示了吸收光强与吸光物质浓度以及液层厚度之间的相关性，其同时也是吸光光度法的基础理论，紫外吸收法主要是通过选定一定波长的紫外光照射检测水体，观察其吸光度，从而得出其中物质含量的检测方法。当一束平行单色光穿过均匀、非散射的稀溶液中，依据光的传播性特征，其有一部分被溶液吸收，一部分会穿过溶液，还有一部分会被器皿表面反射。从理论角度分析，吸光度与溶液浓度呈正相关性，当溶液浓度不变时，吸收峰波长位置以及各吸收峰的相对高度比例关系都不会出现变化，但浓度的变化改变时，吸收峰的绝对高度会随浓度的变化呈正相关变化。可以理解为，相同物质的吸收光谱曲线呈一致性，而特定波长的吸光度能够作为判断水体污染浓度的相关参数。
根据朗伯-比尔定律，在理想环境中吸光度与溶液浓度之间的线性关系应该为一天通过原点的直线，但是在实际生活中往往由于各种因素的影响容易发生偏离而导致出现了误差，因此，在实际监测过程中需要尽可能满足朗伯-比尔定律成立的条件：①入射光需要为单色、平行且垂直，光色越纯，监测结果越准确。②吸光物质必须为均匀、非散射物质，当溶液浓度过大时，吸光离子之间的距离缩小，从而导致临近粒子的电荷分布受到影响，从而影响到其吸光能力，导致检测结果受到影响。③吸光质点之间的缔合、离解、光化反应等都会引起待检测样本的变化，并且导致吸收光谱受到一定影响而促使吸收曲线的变化。④避免胶体、乳状液以及悬浮液等物质对光传播的散射损失，从而导致与水质监测不相关的荧光反应或光化反应。⑤光程的照射需要保持相同方向。⑥仪器的噪音会导致检测结果受到一定的影响，导致出现偏差。
结束语
文章主要分析了水质在线监测技术的重要性，然后介绍了紫外法水质在线监测技术的应用原理，旨在提高我国水质监测工作技术水平，有助于我国水资源保护工作的开展。
参考文献
[1] 李秋波.紫外法测定水质中总氮的影响因素研究[J].中国环境管理干部学院学报，2013，13（3）：65-68.
[2] 侯迪波，张坚，陈泠等.基于紫外-可见光光谱的水质分析方法研究进展与应用[J].光谱学与光谱分析，2013，33（7）：1839-1844.
[3] 赵友全，王慧敏，刘子毓等.基于紫外光谱法的水质化学需氧量在线检测技术[J].仪器仪表学报，2013，31（9）：1927-1932.
[4] 蒋绍阶，石芙蓉，郑怀礼等.紫外-可见光谱法测定高锰酸盐指数的研究[J].光谱学与光谱分析，2013，29（8）：2227-2231.
[5] 杨军，王欣.紫外吸光度（UV法）在水环境监测中的应用[J].现代仪器，2015，11（4）：25-27.
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