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    水质监测技术研究进展与发展趋势
    发布时间:2018/3/3点击次数:

    摘要:在当今社会发展中,水污染问题已经成为了世界各地亟待解决的一个共同性问题,由于水质监测可以及时准确地反映出水环境的质量,因此,在现代水环境保护工作中有着广泛的应用。在此背景下,文章将对紫外光谱分析基础上的水质监测技术进行深入的分析,同时对其发展趋势和关键问题进行一定的阐述,以期为该技术的应用和推广提供一定的借鉴。

    关键词:紫外光谱;水质监测技术;发展趋势

    引言

    新威尼斯游戏网站-澳门威利斯游戏网站-澳门威利斯电子游戏-澳门威尼斯人v9579网在当前的世界水环境中,水污染的问题不容忽视,这是当前面临的一个亟待解决的问题,所以,如何快速有效的控制水体污染,实现对水资源的保护以及合理利用,是当今水资源利用过程中人们最为关注的热点问题。合理有效的水质监测可以准确及时的反映出水体的质量,这一监测结果有助于制定出具有针对性且切实可行的污染防治规划和防治措施。在当前的水质监测中,应用最为普遍的监测技术主要有原子光谱技术、分子光谱技术、化学分析技术、色谱分离技术和生物传感技术等。其中原子光谱技术、色谱分离技术和化学分析技术中使用的监测仪器体积较大,且分析周期较长,并且相对于其他技术而言成本较高,而生物传感技术的仪器虽然有着便携、体积小的特点,但是这一监测仪器的维护费用相对较高,且工作寿命较短,综合上述仪器特点,分子光谱技术逐渐的发展成为了水质监测工作中应用最为广泛的技术,而基于紫外光谱分析的水质监测技术主要是依据水体中的有机物质和少量的无机物质对紫外光的吸收性进行监测的,这一技术在水体中物质吸收紫外光以及水质的浓度参数获取的基础上进行数据分析和水体状况分析,这一分析技术有着无需试剂、实时在线、体积小、成本低、多参数检测等众多的优点,在水质监测技术中有着明显的优势,在不久的将来,这一技术也将成为水质监测的重要技术方法。

    1 紫外光谱分析技术原理概述

    在我国水资源的管理和保护工作中,水质检测是实现管理和保护的重要途径,同时也是对环境保护的重要手段。我国当前的水资源严重短缺,水污染情况十分严重,再加上洪水等灾害的频发,我国实现水质监测工作面临着更多的问题和挑战;同时,由于以上现象的存在,水质监测工作的工作方式也在不断的发生着变化。在这一新的发展背景下,基于紫外光谱分析的水质监测工作的技术原理可以简述如下:在我国的水质监测工作中,使用最为广泛的检测方法就是紫外光谱法,这一方法是依据物质对不同波长的紫外线的吸收率之间的差异来准确的测定物质的成分以及各种物质的含量,在水环境的污染中,紫外光谱分析法可以很明显的检测出其中的有机污染物,尤其是其中的不饱和有机物。因此,在利用紫外吸收光谱来检测水质的污染情况时,可以根据光谱的测定结果计算得出水质监测的相关数据,在当前的水质监测工作中,紫外光谱分析技术包括单光检测法和连续光谱检测法两种,这两种方法都是以"朗伯-比尔定律"为基础,单光谱分析法是根据特定波长的吸收度以及吸收物质的浓度进行计算的;而连续光谱检测法则是需要加上其附加性质进行综合分析的一种参数方法。

    2 紫外光谱分析的水质监测技术发展与研究现状

    2.1 单光谱检测

    单光谱检测法是利用单管探测器进行紫外光吸收检测的测量方法,这一方法检测的是在某一特征波长处的水质参数,通过对统一水体环境中的多个水域进行多次采样并测量分析,得出有效的吸光度值和水体中含氧量等相关参数的回归曲线,并根据其中相应的关系计算得出水样的相关参数值。相较于传统的水质监测方法,单光谱检测技术不需要化学分析试剂,其采样和分析仪器结构相对简单,进行维护时所涉及的工作量较小,这些优点都使得单光谱检测技术在水质检测中有了广泛的应用。但是针对于不同性质的水体而言,由于单光谱法仅仅是采用单波长或者是双波长处测量得到的吸光度值来反映COD/BOD等水质参数,因此单光谱检测法也存在着适用范围小、测量精度低和测量分析的相关性差等问题。

    2.2 连续光谱检测

    新威尼斯游戏网站-澳门威利斯游戏网站-澳门威利斯电子游戏-澳门威尼斯人v9579网连续光谱检测法是利用连续的紫外光谱区对水样进行扫描,从而获得连续的水质之中的吸光度信息,通过多元化的分析手段获取水质中的各个参数,分析得出各数据中所包含的水体特质信息,根据以上数据建立光谱数据和水质参数两者之间的校正模型,以此模型为工具具体分析水质参数。连续光谱可以有效的提高测量精度,相对于单光谱分析法而言具有较为广泛的适用范围,有力的提高了测量分析的相关性,连续光谱在进行水质监测的过程中,需要有化学计量学的方法联合使用以提高分析的有效性。

    3 紫外光谱分析的水质监测技术发展趋势与关键问题

    新威尼斯游戏网站-澳门威利斯游戏网站-澳门威利斯电子游戏-澳门威尼斯人v9579网随着紫外光谱分析技术在水质检测中的深入应用,水质监测对于检测仪器的多功能性和便携性有了更迫切的需求,因此,现代水质监测技术的广泛应用对监测仪器提出了更高的要求,微型化、自动化、智能化和多功能化的需求日益迫切。随着现代信息技术的不断发展,科技的进步逐渐的推进了光学系统微型化的进程,因此,在现代的水质监测工作中,直接光谱检测技术逐渐的成为了主要的技术以及未来的发展趋势。在未来的水质监测工作中,以下两点可以说是在发展过程中急需解决的关键性技术问题。

    新威尼斯游戏网站-澳门威利斯游戏网站-澳门威利斯电子游戏-澳门威尼斯人v9579网3.1 分析仪器的微小型化

    随着紫外光谱分析技术在水质监测工作中的广泛应用,其中所使用的仪器要求也逐渐的趋向于高性能、低成本。同时,紫外光源的小型化发展也在水质监测工作发展的过程中逐渐的成为了亟待解决的关键性技术问题。随着紫外光谱技术的发展,卫星光谱仪逐渐成为了现代研究的热点,卫星光谱仪在环境监测、军事分析、生物医药以及科技农业等多个领域中都将有广阔的应用前景。除此之外,为了更好的实现对水环境的长期稳定的检测,提高监测的时效性,紫外光源的小型化逐渐有了高寿命、稳定性强和快速启动等要求,在目前的紫外吸收光谱技术研究中,主要的研究内容包括小型化脉冲氦灯和无极气灯两方面。

    3.2 分析技术的自动化

    现代水质检测中,从人工采样实验室分析到在线自动采样分析再到原位连续测量等一系列的发展过程中,逐渐的应用了无线传感网络技术,从而有效的实现了对水资源区域内多处水质信息的实时快速监测。这一技术在应用中的关键技术点在于如何实现对水质长期稳定的自动检测过程中探头的自动清洗工作的实现。在目前的水质监测工作中,探头的自动清洗主要采用压缩空气清洗和机械清洗的方法,对探头的清洗效果将会直接影响到其测量结果的准确性与稳定性。目前,我国水质监测的方法是在特点的时间、位置取河流某些断面上的瞬时水样,带回实验室进行分析检测,这种检测方法的缺点在于不能及时准确的获得水质变化的动态性数据。

    4 结束语

    综上所述,基于紫外光谱分析的水质监测技术有着诸多的发展优势,其单光检测法和连续光谱检测法在水质监测工作中有着广泛的应用前景。并且,随着这一技术的应用,分析技术的微小型化和自动化将是其发展的主要趋势,也是今后紫外光谱分析技术在水质检测中应用的主要研究方向。

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