基于紫外光谱分析的水质监测技术研究

1 基于紫外光谱分析的基于究水质监测技术及其原理研究

基于紫外光谱分析的水质监测中，对水质的紫外质监检测与分析，是光谱根据物质的光谱吸收情况，对其物质成分以及结构、分析浓度等进行分析。测技即通过利用朗伯比尔吸收定律，术研依照一定的基于究吸收光程下物质浓度与吸光度之间呈正比，而在多组分共同存在时，紫外质监比如，光谱检测物质中的分析各吸光组分浓度较低，对其之间的测技相互作用可以忽略，那么其物质体系的术研总吸光度即为各物质组分的吸光度和值，并且根据吸光度的基于究加和特征，则能够实现多组分与多参数的紫外质监测量分析。

值得注意的光谱是，由于不同化学物质之间的特征不同，其对光谱吸收的情况也各不相同。其中，采用吸收光谱分析方法对水质成分进行检测和分析，也是实现水质定性与定量分析的重要基础。

根据上述对基于紫外光谱分析的水质检测技术原理研究，在进行水质检测与分析中，可以通过紫外光谱仪，进行检测环境的水样标本采集后，对其在紫外区或者是可见光区的全波段连续光谱进行检测分析，以获取被测物质的特征吸收光谱，从而在有关计算分析基础上，对其光谱以及各待测水质参数的关系进行判断，并建立相应的预测模型，分析多种水质参数测量与变化预测。基于紫外光谱分析的水质检测技术在进行水质污染物检测应用中，能够对有机物类污染物实现较好的检测与分析，尤其是对不饱和有机物类型污染物成分的检测，其结果更加精准。

2 基于紫外光谱分析的水质监测技术研究现状研究

2.1 技术研究

结合基于紫外光谱分析的水质监测技术研究现状，主要包含单光谱检测技术与连续光谱检测技术等不同技术类型。其中，单光谱检测技术即在水质监测中采用紫外光谱分析技术，严格按照水质检测与分析的有关要求操作，从而促进其水质监测的质量和效果提升，并实现有关数据的综合对比与分析。此外，对单光谱检测分析技术的具体检测应用，可以理解为通过对被测样本和参考样本的光谱吸光度值及其关系进行计算分析，来满足有关水质检测与控制分析的具体要求，如式（2）所示。通过该方法进行检测与计算分析中，将被测水样和参考水样的光谱变化线性相关关系建立，采用拟合直线 R2 作为评价指标，对其进行评价分析，在其结果高于 0.99 的情况下，即表示其拟合曲线是直线，而被测水样和参考水样的物质组成基本相似，属于同一类水质，反之则表明其物质浓度越高。

连续光谱检测技术在水质监测中应用，是通过光谱归一化分析方法来实现水质检测与分析，它实际上是通过将有量纲的表达式向无量纲表达式转换，以实现对有关检测分析目标的计算获取，如式（3）所示：

式中：A（λ）表示的是物质在波长 λ 处的吸光度，而 Amax与 Amin则分别表示波长范围内物质的最大与最小吸光度。那么，根据上述检测技术的具体检测与分析方法，在进行同一种水质检测与分析中，由于其浓度与光程相同，就可以结合朗伯比尔吸收定律的计算公式进行化简分析，最终可得出式（4）：

采用光谱归一化分析方法进行水质检测分析中，在归一光谱存在重合的情况下，即表示样品的组成成分具有相同或相似性，可归为同一类样品；而对重合性表现较差的样品，其组成成分的差别也比较大，则不能归为同一类样品。

2.2 试验分析

结合上述对基于紫外光谱分析的水质监测技术研究，以图 1 紫外水质检测仪为例，通过开展相应的紫外光谱分析水质检测试验，对基于紫外光谱分析的水质检测技术及其应用进行研究，以供参考。

首先，图 1 所示的紫外光谱水质检测分析仪，是由开放流通池以及光路系统、控制系统、光电接收与转换系统等不同系统结构组成的，其在水质检测与分析应用中，对脉冲氙灯所发出的光，通过步进电机所带动的凹面光栅分光系统所组成单色器装置进行分离，然后将所分离的单色光引入开放流通池，对被吸收的光信号在经光电二极管进行转化，形成相应的电信号后，利用 AD 转换器进行转换，再使用无线数据传输向上位机传送，以满足其实时显示和存储、处理等功能需求。此外，图 1 所示的紫外光谱水质检测仪，在进行水质检测分析应用中，是通过上位机的监控软件对其操作进行控制，其能够测量的光谱范围在200~720 nm 之间，在实际检测与分析中的应用优势十分显著。

其次，通过对上述的紫外水质检测仪及其工作结构、原理分析，在具体试验分析中，可进行四种不同的水样采集，然后使用该检测仪器对其光谱变化进行测量分析，对其在波长为254 nm 处的吸光度和化学需氧量 COD 关系模型分析并建立，具体如图 2 所示。可以看出，该紫外光谱分析水质检测仪在具体检测分析应用中，具有较好的线性变化关系，并且通过具体检测和分析，能够根据其吸光度值对所检测水样的 COD值进行计算获取。

根据图 2 可以看出，采用紫外水质检测仪对四种不同水样进行检测分析中，根据其水质检测的吸光度值与化学需氧量 COD 之间的关系所建立的数学模型，具有较为明显的差异。其中，利用一个数学模型对另一个检测水样的 COD 值进行推算分析中，就会导致一定的误差发生，并且根据图 2 所示的检测分析结果及其曲线变化情况，采用紫外光谱分析水质检测仪进行四种不同水样检测时，其在波长大于 230 nm 处的吸收特性差异最为明显，这一结果也表明单波长所建立的固定数学模型对不同组分水样的检测不能满足其水质检测的准确性等有关需求，需要在具体检测分析中引起重视。 

3 基于紫外光谱分析的水质监测技术发展趋势研究

随着对基于紫外光谱分析的水质监测技术研究的不断深入及其技术应用的不断发展，一些现代化光谱分析技术产品在水质监测领域中的应用实现，为其提供了一个新的发展领域和空间，也在很大程度上推动了水质监测技术研究与工作开展成效的显著提升。值得注意的是，虽然光谱分析技术及其有关产品在市场中越来越多呈现，但由于当前社会发展对环境监测及其有关工作开展质量要求的不断提升，导致在实际工作开展中，不仅对紫外光谱分析技术的应用及其分析准确性要求越来越高，而且也需要通过对有关水质检验设备及其性能的不断优化改建，满足其在实际检测与分析应用中的各项性能需求，也因此推动了我国对水质监测技术的研究与发展中，围绕基于紫外光谱分析的水质监测技术产品及其智能化、微型化与功能更加多样化研究开展的需求日益突出，这也是基于紫外光谱分析的水质监测技术研究与发展的重要方向和趋势。

基于紫外光谱分析的水质监测技术本身具有较为突出的发展和应用优势，并且其具体检测方法在水质监测领域应用的前景十分广阔，随着对基于紫外光谱分析的水质监测技术的研究和应用发展，也会逐渐推动其向微小型化与自动化等方向领域不断进步，为我国水质监测的发展提供更好的支持。 

4 结束语

总之，对基于紫外光谱分析的水质监测技术研究，有利于促进其在水质监测与分析中的有效运用，促进我国水质监测的技术系统不断发展和完善，为我国水污染防治以及有关工作的持续推进提供充分的支持，推动我国社会经济发展与环境生态保护的同步提升，具有十分积极的作用和意义。

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