紫外光谱技术在水质检测中的应用

郭德春

【摘要】随着科学技术的发展，我国在水质检测方面的技术逐渐成熟，实现了不同类型的检测系统。利用水质移动检测系统、水质自动检测系统和紫外光谱水质检测技术准确掌握水质状态，在理论层面上为水资源的开发奠定基础。本文通过分析紫外光谱技术，进而分析了该技术在水质检测中的实际应用情况。

【关键词】紫外线；光谱技术；水质检测

引言

在经济飞速发展的时代，环境状况愈来愈差，水资源的污染也越来越严重，成为不容小觑的全球性问题。各国关注的焦点也随之转移到水资源的问题上。水质的检测、环境污染的情况受到各界人士的重视。 目前在水质检测技术上，紫外光谱分析技术收到了国内外专家的一致好评，利用这种技术来制定切实可行的水资源防治计划从而为我国水资源的环境问题的控制和改善提供了坚实的理论基础。

1、紫外光谱分析技术原理

利用紫外线来进行吸收净化是紫外分析光谱技术的主要工作原理，基于这种理论，紫外光谱分析技术在水质检测工作中的应用日益广泛 利用不同的物质的不同波长对紫外线的吸收情况也不尽相同，从而测定水资源中的物质成分和物质的含量情况。我们都知道，有机污染物尤其是那些不饱和的有机物对紫外线的吸收特别明显，所以，在水污染的情况下，可以利用该项技术测量水体对紫外线的吸收光谱从而确定水资源中的组成部分，得到有效的数据和较为准确的分析。然而在实际的检测工作中，如果要利用紫外光谱分析法对水质进行检测分析，就要选择更为详细的检查方式。目前常用的检查方法有两种，分别是单光谱检测法和连续光谱检测法。单光检测法是利用朗伯 一比尔定律为基础，即利用特定波长吸收度和吸收物质浓度来进行计算的；而连续光谱检测法是在朗伯 一比尔原理的基础上，另外加上某些附加性质来进行综合分析的一种参数方法。

2、紫外光谱分析技术在水 资源检测中应用的现状

水質检测工作中，紫外光谱分析技术是目前水质检测工作中的核心技术之一，在工作中技术的基础通常利用紫外分光光度技术和化学计量技术。在上个世纪八十年代左右，小型二极管的产生，使得实验室的紫外分光光度技术由传统的扫描栅转变成具有小型化、细分化和低成本化的发展方式，与此同时，其计量方法与剂量理论随之发生了一些列变化，从而使得其应用逐渐从原来的实验室扩展到应用现场，完成了由理论到实际的转变。在这种背景下，逐渐由最小二乘 、主成份比例分析 和偏最小二乘方法的计算方式替代了传统的化学计量方式。随着世界的进步，技术的发展，信息技术和计算机技术也在不断完善，在新的世纪中发明了许多先进的仪器和计算方法，高效地解决了传统繁琐冗杂的计算流程，简化了工作的流程，提高了工作的效率。

2.1 单光谱检测。单光谱检测技术通常利用单管探测器和水质探测特征作为主要的探测工具和探测量，通过分析水质探测量，研究水质组成成分，从而得出吸收紫外线的量和水质参数的变化范围，从而在实际工作中，利用关系计算出翻书的范围和数值情况。单光谱检测技术在过去的水质检测工作中应用十分广泛。然而，现阶段，国内外许多企业和专家对这些参数计算的方法和检测的仪器进行了深入的分析，从而作了相应的调整，生产了许多先进的设备，为更好的开展检测工作提供了基础。相比于传统的检测方式，改良后的技术有结构简单，维护工作量小等特点，然而对于不同水质，其吸收紫外线的波长和吸收量也不同，所以，我们仍需要继续研究。

2.2 连续光谱检测。连续光谱检测方法是近年来国际上研究的热点，它能结合化学计量学进行快速分析。其工作原理是利用扫描水样连续紫外光谱区，从而得到水样吸光度的数据，利用多元分析方法对水质参数光谱数据提供出有效的特征信息，从而建立光谱数据和各水质参数浓度之间的联系，算未知水样中的水质参数值。连续光谱检测方法的优点是解决了单光谱检测方法的相关性较弱、适用范围较小、不适合复杂水样测量、精度低等问题。

3、紫外光谱技术发展趋势

近几年，光学技术的发展使得光学系统朝着微型化迈进脚步，所以，依托于光学检测技术的直接光谱检测技术成为了水质检测的重点研究对象。由于工业在线检测突发现场的污染状况，使得水质检测仪更加微型化，检测技术更加自动化。

3.1 仪器微型化。为了更加便捷地进行水质检测技术，研究成本低廉，性能高级的微型化光谱仪和小型化紫外光源成为了当前急需解决的问题。众所周知，微型化光谱仪在环境检测 、生物医学 、科技农业 、军事分析等领域得到了广泛的应用。目前的现状是主要研究小型化脉冲氙灯和无极氘灯，由此实现了水环境长期稳定的目标，达到了实时快速检测的目的，从而继续研究寿命长、稳定性高、启动速度快的小型化紫外光源。

3.2 技术自动化。为实现对水质的长期自动稳定检测，需要对所使用的检测技术进行提升。目前而言，我国水质检测方法是在河流某些断面取瞬时水样，按照某些时间进行，之后带回实验室分析，这种检测方法最大的弊端就是不能及时、准确地获得水质不断变化的动态数据。众所周知，水质分析技术实质就是人工采样到实验室分析到在自动采样分析发展到原位连续测量分 析的一系列实验分析，可以结合无线传感网络技术来实现对水资源区域内多处水质信息进行实时快速检测的目的。目前而言，能否实及时地传输数据，有效的无线传感网络是水质实时检测尤其对是对突发事件跟踪检测中尚未解决且有待提高的关键性技术问题。

4、结束语

紫外光谱分析的水质检测应用广泛，在饮用水、地表水、工业废水等水体的在线检测方面空间广阔，具有高效快速、便于携带、简单易操作、不会再次污染、成本低廉等检测的特点。紫外光谱仪随着分析仪器的微型化发展和分析技术的自动化发展也在进行微小化改变。在机器学习方法和多参数水质检测微系统网络等条件下，紫外光谱检测技术将成为水质检测领域的重要发展方向之一。该微系统具有更全面、超速度地反映检测区域水质的信息和大大降低投入成本，例如试剂消耗及人工维护等成本的优点。预测未来发展状况良好，能广泛应用于工业水污染和流域水质检测各领域，带来了广大的市场和重大的社会效益，带动经济的发展。

参考文献：

[1]曾甜玲，温中泉.基于紫外光谱分析的水质检测技术研究进展[J].光谱学与光谱分析，2015，11（12）：15-16.