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基于紫外-可见光光谱的水质分析方法研究进展与应用基于紫外-可见光光谱的水质分析方法研究进展与应用
更新时间:2016-07-11 来源:《光谱学与光谱分析》 作者:侯迪波,张坚,陈泠,黄平捷,张光新

摘要:相对于传统水质分析方法,紫外-可见光(ultraviolet-visible,UV-Vis)光谱法具有检测速度快、维护成本低、无二次污染等优点,目前已被广泛应用于水质在线监测各个领域。介绍了UV-Vis光谱法的检测原理,论述了基于UV-Vis光谱的常规水质分析方法研究现状,以及UV-Vis光谱法与其他水质检测方法相融合以提高水质检测性能方面的研究进展,探讨了UV-Vis光谱分析在水质多参数在线监测、水质分类、水质报警等方面的应用现状及其发展趋势。

引 言

  水质在线监测是实现水环境保护、饮用水安全保障、污水处理和污染物排放控制、水资源管理等方面的重要基础和有效手段。近年来,随着对水质监测实时性和监测频率要求的逐步提高,传统实验室手动分析已很难满足监测需求,使得在线监测得到了广泛关注和快速发展,越来越多的在线监测仪表被推广并应用于水质监测的各个领域。目前常用的水质在线监测方法主要有化学法、色谱法、生物法等[1]。化学法发展较为成熟,它模拟了实验室人工分析过程,借助顺序式注射平台,完成采样、预处理、注射试剂、反应、分析检验等流程,实现水质在线监测。化学法适用范围广,测量准确,分析高效快速。然而,化学法依赖于化学反应,很难彻底摆脱结构复杂、消耗试剂、易造成二次污染等固有不足[2,3]。

色谱法根据不同组分在两相中的分离顺序,来分辨水样中的污染物。色谱法选择性好,灵敏度高,适合微量甚至痕量有机污染物的检测[1]。但是色谱法检测成本高,分析效率和自动化程度有待进一步提高,在组分复杂、变化较快的水样中难以发挥作用。生物法通过观测水中鱼、发光菌或者人体组织细胞的活性,来监测综合毒性[1]。综合毒性监测实用性好,覆盖面广,监测范围包括杀虫剂、除草剂等有毒有害污染物。但生物活性的测量与表述存在一定困难,失去活性的生物需要定期更换。另一方面,在管网水输送过程中,会加入过量的氯,以防止细菌滋生,这种工艺使得生物法在管网水水质监测中应用效果欠佳[1]。

鉴于现有水质在线监测方法存在的问题,基于紫外-可见光光谱(ultraviolet-visible,UV-Vis)的水质分析方法和在线监测设备的研究和应用近年来得到了普遍关注。相对于传统化学分析方法,UV-Vis光谱法具有许多显著优势:(1)不需要添加化学试剂[4],对水质本身影响较小;(2)不需要或很少需要对水样进行处理[5],分析所需水样很少,仪表结构简单,降低了安装、运行、维护成本[4,6,7];(3)检测速度快,能在短时间内产生大量的分析数据[8],同时检测硝酸盐、COD等多个参数[9]。由于检测机理上的限制,UV-Vis光谱法无法对大部分无机污染物以及饱和有机物进行检测,且容易受温度、浊度、搅拌、曝气、光散射等环境因素影响。所以,目前UV-Vis光谱法主要用于监测水体有机污染程度,以替代COD,BOD5和TOC的标准测量方法。

本文介绍了UV-Vis光谱法的检测原理,论述了基于UV-Vis光谱的常规水质分析方法研究现状,以及UV-Vis光谱与其他水质检测方法相融合以提高水质检测性能方面的研究进展,探讨了UV-Vis光谱分析在水质多参数在线监测、水质分类、水质报警等方面的应用现状及其发展趋势。

版权、出处:《光谱学与光谱分析》

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