基于紫外光譜分析的水質監測技術研究進展與分析

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

關鍵詞：紫外光譜；水質監測技術；發展趨勢

引言

在當前的世界水環境中，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注的熱點問題。合理有效的水質監測可以準確及時的反映出水體的質量，這一監測結果有助于制定出具有針對性且切實可行的污染防治規劃和防治措施。在當前的水質監測中，應用最為普遍的監測技術主要有原子光譜技術、分子光譜技術、化學分析技術、色譜分離技術和生物傳感技術等。其中原子光譜技術、色譜分離技術和化學分析技術中使用的監測儀器體積較大，且分析周期較長，并且相對于其他技術而言成本較高，而生物傳感技術的儀器雖然有著便攜、體積小的特點，但是這一監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，分子光譜技術逐漸的發展成為了水質監測工作中應用最為廣泛的技術，而基于紫外光譜分析的水質監測技術主要是依據水體中的有機物質和少量的無機物質對紫外光的吸收性進行監測的，這一技術在水體中物質吸收紫外光以及水質的濃度參數獲取的基礎上進行數據分析和水體狀況分析，這一分析技術有著無需試劑、實時在線、體積小、成本低、多參數檢測等眾多的優點，在水質監測技術中有著明顯的優勢，在不久的將來，這一技術也將成為水質監測的重要技術方法。

1 紫外光譜分析技術原理概述

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

在我國的水質監測工作中，使用最為廣泛的檢測方法就是紫外光譜法，這一方法是依據物質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的成分以及各種物質的含量，在水環境的污染中，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的污染情況時，可以根據光譜的測定結果計算得出水質監測的相關數據，在當前的水質監測工作中，紫外光譜分析技術包括單光檢測法和連續光譜檢測法兩種，這兩種方法都是以\"朗伯-比爾定律\" 為基礎，單光譜分析法是根據特定波長的吸收度以及吸收物質的濃度進行計算的；而連續光譜檢測法則是需要加上其附加性質進行綜合分析的一種參數方法。

2 紫外光譜分析的水質監測技術發展與研究現狀

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參數，通過對統一水體環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參數的回歸曲線，并根據其中相應的關系計算得出水樣的相關參數值。

相較于傳統的水質監測方法，單光譜檢測技術不需要化學分析試劑，其采樣和分析儀器結構相對簡單，進行維護時所涉及的工作量較小，這些優點都使得單光譜檢測技術在水質檢測中有了廣泛的應用。但是針對于不同性質的水體而言，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等水質參數，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性差等問題。

2.2 連續光譜檢測

連續光譜檢測法是利用連續的紫外光譜區對水樣進行掃描，從而獲得連續的水質之中的吸光度信息，通過多元化的分析手段獲取水質中的各個參數，分析得出各數據中所包含的水體特質信息，根據以上數據建立光譜數據和水質參數兩者之間的校正模型，以此模型為工具具體分析水質參數。連續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性，連續光譜在進行水質監測的過程中，需要有化學計量學的方法聯合使用以提高分析的有效性。

3 紫外光譜分析的水質監測技術發展趨勢與關鍵問題

隨著紫外光譜分析技術在水質檢測中的深入應用，水質監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，現代水質監測技術的廣泛應用對監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。隨著現代信息技術的不斷發展，科技的進步逐漸的推進了光學系統微型化的進程，因此，在現代的水質監測工作中，直接光譜檢測技術逐漸的成為了主要的技術以及未來的發展趨勢。在未來的水質監測工作中，以下兩點可以說是在發展過程中急需解決的關鍵性技術問題。

3.1 分析儀器的微小型化

隨著紫外光譜分析技術在水質監測工作中的廣泛應用，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展也在水質監測工作發展的過程中逐漸的成為了亟待解決的關鍵性技術問題。隨著紫外光譜技術的發展，衛星光譜儀逐漸成為了現代研究的熱點，衛星光譜儀在環境監測、軍事分析、生物醫藥以及科技農業等多個領域中都將有廣闊的應用前景。除此之外，為了更好的實現對水環境的長期穩定的檢測，提高監測的時效性，紫外光源的小型化逐漸有了高壽命、穩定性強和快速啟動等要求，在目前的紫外吸收光譜技術研究中，主要的研究內容包括小型化脈沖氦燈和無極氣燈兩方面。

3.2 分析技術的自動化

現代水質檢測中，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測量等一系列的發展過程中，逐漸的應用了無線傳感網絡技術，從而有效的實現了對水資源區域內多處水質信息的實時快速監測。這一技術在應用中的關鍵技術點在于如何實現對水質長期穩定的自動檢測過程中探頭的自動清洗工作的實現。在目前的水質監測工作中，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果的準確性與穩定性。目前，我國水質監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變化的動態性數據。

4 結束語

綜上所述，基于紫外光譜分析的水質監測技術有著諸多的發展優勢，其單光檢測法和連續光譜檢測法在水質監測工作中有著廣泛的應用前景。并且，隨著這一技術的應用，分析技術的微小型化和自動化將是其發展的主要趨勢，也是今后紫外光譜分析技術在水質檢測中應用的主要研究方向。

參考文獻

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