水质监测技术中应用紫外光谱分析的相关研究

2022-09-10

如今, 水污染问题已经成为世界性的焦点话题, 对水环境的可持续发展造成了严重的威胁, 因此, 人们对如何合理解决水污染问题以及优化水资源配置的关注和重视程度也在逐渐增高。而在此过程中, 水质监测凭借自身的准确性、及时性以及全面性在水污染问题中逐渐得到应用, 并为其提供了一个很好的防治基础。在最近几年的时间里, 我国的水质检测技术已经逐渐完成了向水质移动、水质自动以及紫外光谱等监测系统转换的过程。下面我们将在紫外光谱分析的基础上, 分析其在水质监测系统中的具体应用情况。

一、紫外光谱分析应用原理的相关介绍

在我国的水资源中水质监测是一项重要的管理和保护途径, 同时也是维持生态平衡、进行环境保护的一项重要方法与手段。在现阶段水资源短缺以及水环境污染情况较为严重的形势下, 我国的水质监测工作出现了很多新问题, 其具体的工作方式也发生了非常大的变化。在这种情况下, 紫外光谱分析逐渐在水质监测中得到广泛的应用, 其所具有的工作原理主要为:

在现阶段的监测工作中, 紫外吸收方法是其中一个较为常用的方法和手段, 其主要指的是一种利用物质中不同波长所具有的紫外线吸收率对物质的成分以及其它物质的含量进行测定的检测方法。水污染中的有机污染物, 需要特别注意不饱和有机物, 通过紫外线检验可以发现它们具有的非常明显的紫外线吸收, 因此, 在水质监测中可以利用紫外吸收光谱来对水体进行检测并进行综合计算, 进而算出与之相对应的监测数据。目前, 紫外光谱分析在水质检测工作中的应用主要采用的是单光和连续光谱两种检测方法。其中, 单光检测方法是在朗伯比尔定律的基础上, 利用特定的波长吸收度以及吸收物质的浓度的计算方法;而连续光谱检测方法也同样是在朗伯比尔定律的基础上, 利用其附加性质来进行综合分析的参数方法。

二、水质监测技术中紫外光谱分析的具体应用研究

在水质监测技术中, 紫外光谱分析是其中一种核心技术, 其主要是在紫外分光光度技术以及化学计量技术的基础上来进行具体工作的。基于小型二极管的诞生, 用于扫描栅实验室的传统紫外分光光度技术开始在上世纪八十年代出现向小型化、低成本化以及细分化方面发展的迹象, 并逐渐扩大了应用范围, 使其摆脱了实验室应用逐渐向应用现场发展。以这种形势为基础, 其计算方式也由传统化学计量方法逐渐向主成分比例分析、最小二乘以及偏最小二乘等方法转变。在信息技术不断发展的今天, 很多新的计算技术和检测仪器被不断的开发与研究出来, 为很多计算流程所出现的问题提供了有效的解决方法, 并为其整个工作的顺利进行提供了坚实的基础。

1. 单光检测方法

在以往的水质监测工作中最为常用的就是单光检测方法, 一般情况下, 其主要探测技术是采用单管探测器来充当, 而主要探测量则是由水质探测特征充当, 经过详细的分析与研究, 总结和归纳出紫光吸收率以及水质参数所发生的变化, 进而对实际工作中的参数值进行计算。我国现阶段已经有很多的企业采用检测仪器和参数计算法来进行分析和研究, 并在此过程中研发和生产出了很多的新型设备, 为水质监测工作的顺利进行提供了可靠的设备支持。与以往所采用的传统测试方法相比, 采用这些新型设备进行单光检测具有结构简单易于操作, 无需采用化学试剂以及减少维护工作量的特征, 与此同时还可以对不同性质的水体及其波长、光谱吸收值进行有效的区分。

2. 连续光谱检测方法

该方法是利用扫描水样的连续紫外光谱区对吸光度信息进行获取, 然后采用多元分析法对水质参数中的光谱数据所具有的特征信息进行提取, 通过对光谱数据以及各个水质参数浓度两者之间的校正模型进行建立, 并以此校正模型为工具, 对未知水样中所具有的包括BOD/COD等在内的参数值进行演算。连续光谱检测方法能够对单光检测方法中所出现的较小的适用范围、较差的相关性以及较低的精度等问题进行有效的解决, 一般情况下是要在与化学计量学方法相结合的基础上来进行分析与研究的。

三、应用于水质监测技术中紫外光谱分析的未来发展方向

目前, 随着工业在线监测以及突发污染现场检测在操作便捷以及功能全面的检测仪器方面的要求和标准不断升高, 水质监测仪器也随之不断进行了多功能、微型化、智能化以及自动化的发展与改进。近些年来, 由于光学MEMS技术的不断发展, 逐渐实现了光学系统微型化的成功转变。因此, 在水质监测技术中, 对光学监测技术尤其是直接光谱监测技术的应用已经成为其重要的未来发展方向和研究课题。

结语

综上所述, 应用紫外光谱分析使得水质监测技术拥有了诸如实时监测、操作便捷、无二次污染、多参数监测以及成本低等优势和特点, 可以扩大水体监测范围, 对地表水、饮用水等各种水体进行在线监测。随着科学技术的不断发展, 其未来发展的重点方向是基于紫外光谱分析的多参数水质监测技术。此技术可以在很大程度上降低检测成本、增强检测信息的可靠性和准确性, 具有非常重大的现实意义。

摘要：在水质监测技术中应用紫外光谱分析可以在在线监测地表水、饮用水等水体时发挥出非常明显的优势, 并且凭借自身所具有的成本低、体积小、实时在线、无二次污染以及无需样品预处理和无试剂等特点, 一跃成为现代化水质监测技术的一个重要的未来发展方向。为此本文将对紫外光谱分析在水质监测技术中的应用进行详细的分析和研究, 以供参考。

关键词：水质监测技术,紫外光谱分析,应用研究