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摘要：水质检测在改善水环境污染、保护水资源质量安全等方面具有重要意义。近几年，国内外对于水质检测技术都进行了大量实践研究，其中基于光谱分析的紫外水质检测技术相比较于其他检测方法而言具有诸多优势，比如，检测方法纯粹依靠物理原理，无须使用化学试剂，不会对水质造成二次污染，而且可以进行连续监测，有助于进行水质动态参数的采集，检测数据更加全面、细致，检测结果更加可靠。下面，文章就基于光谱分析的紫外水质检测技术展开研究。
关键词：光谱分析；紫外水质；检测技术
1影响水质检测结果的因素
1.1不同水源类型影响检测结果
由于大自然的千姿百态，不同的地质条件与类型，不同的水质条件和类型等，都能够影响水质检测结果。在进行水质检测的过程中，要求检测部门及相关人员，要根据不同的地质条件，不同水源的不同指标，采用不同的技术水平、检测工具和方法，因地制宜的进行水样的选取和检测，这样才能够达到事半功倍的良好效果，充分展现出检测的实际意义与目的。根据不同的水质类型，结合现有的技术条件，将理论和实际充分的联合起来，制定出一套最为有效且切实可行的具体方案，以此不仅能够保证检测工作的顺利进行。
1.2不同的检测方法和检测设备影响检测结果
不同的水源类型及不同的水质条件，都在一定程度上影响着水质检测结果的准确性及稳定性，这些都是影响水质检测结果的内在因素，在一定程度上可能是人们不可改变的事实，有一些可能是检测机构所无法逾越的障碍，然而，不同的检测方法和不同的检测设备，在一定程度上也会影响检测水质结果的准确性与稳定性，检测机构及检测人员对水质检测知识的掌握程度，对技术的利用效率，都在一定程度上会导致检测结果的变化。
2基于光谱分析的紫外水质检测原理
目前，我国已经比较成熟的水质检测技术有很多种。其中，紫外水质检测技术是应用频率较高的一种物理检测技术，该技术依据的理论基础是朗伯比尔定律，具体公式为：
A=kcL（1）
式中，k为吸收系数；c为物质的测溶液浓度；L为光程。
水体含有的酚类和苯类化学物质在紫外光线作用下会存在较为明显的光谱吸收现象。在此基础上，人们可以利用吸收系数和光程，完成基于光谱条件的紫外水质检测，对水质中的COD成分进行测量和计算。但是，单波长的紫外吸收泛化能力不强，所以检测存在一定限制，而紫外光谱分析法则可以在很大程度上克服这一缺陷，实现高质量的水质检测效果。
3基于光谱分析的紫外水质检测试验结果与分析
3.1检测仪器说明
本文所提及的紫外水质检测技术主要由光路系统、开放流通池、光电接收/转换系统以及控制系统等几大模块组成，所使用的检测仪器框图如图1所示。脉冲氙灯是主要的发光设备，发出的光谱将进入凹面光栅系统，经由该系统进行分光处理，从中分离出单色光，然后单色光经由流通池传递到光电接收装置，光信号便可以转换为电信号，AD采样装置进行信号转换，最后利用无线传输设备将信号上传给上位机，即可显示出详细的检测数据。上位机主要通过监控软件控制，具备数据显示、处理、存储等多种功能，可以测量的光谱范围介于200～720nm。
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图1UV水质监测仪器框图
3.2紫外吸光度法检测水体中的COD
试验过程中分别采集四种不同类型的水样，然后利用上述水质检测仪器，分别测量每种水样的紫外光谱，并在波长254nm处建立吸光度和COD的数学模型关系。当二者的线性曲线相关系数大于0.99时，则表示线性关系良好，因此吸光度便可以有效反映检测水样的COD，此次试验的具体数据如表1所示。由于检测所用的水样不同，所以其各自数学模型会存在较大差别。若以其中一种水样的数学模型为基础，反演其他几类水样，则会发现获得的结果存在较大偏差。本次试验发现，在波长230nm处，检测水样表现出的吸收特性差异最为明显，由此可见，采用单波长法建立一个固定的数学模型来进行分析计算，并不适应于组分复杂的水质检测。
表1吸光度值与COD之间的线性关系
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3.3光谱分析试验
3.3.1邻苯二甲酸氢钾溶液试验
试验过程中配制浓度各不相同的邻苯二甲酸氢钾溶液14份，并对每份溶液的吸收光谱进行测量，分别采用光谱直接对比分析法和光谱归一化分析法对测量结果进行分析。结果表明，采用光谱归一化处理时，被测样品大部分的波动最大百分比都低于10%，其中每个样品归一化光谱波动低于5%的样本对比数据都大于85%，有超过一半样品数值大于99%，该数据表明，被测样本和参照样本的归一化光谱重合度较高，可以判定其为一类样品。
3.3.2实际水样试验
实际水样试验的具体方法是，同一时间节点，从同一河流的同一地点分别采集两份水质样本，其中一份添加去离子水进行稀释，然后均匀分成8份测试溶液，再用重铬酸钾滴定法对每份溶液的COD进行检测，最后用紫外水质检测仪测定样本的吸收光谱，分析光谱结果。结果表明，归一化分析方法下，检测水样的光谱波动范围保持在5%左右；直接对比分析方法下，检测水样的拟合系数均大于0.99。由此可见，在实际水样成分比例不变的情况下，其归一化分析结果和直接对比分析结果与苯二甲酸氢钾溶液试验结果一致，归一化光谱重合，而且光谱直接对比时呈线性。从两份水样的吸收光谱还可以看出，当波长为230nm时，二者的吸光特性差异较为明显，但是归一化后二者重合度仍然较高，波动小于0.05，在可接受范围内，所以仍然可以判断两份水样为同类水质。
3.3.3不同水样试验分析
试验发现，四份检测水样的吸收特性存在一定区别，即来自不同水体的水样，其归一化光谱存在较大差异。基于此，在实际检测过程中，可以采用光谱直接对比分析法和光谱归一化分析法，先对需要检测的水样进行归类区分，然后根据实际水样类别，建立相应的预测模型，使用相应的水质检测方法来进行检测，这样可以有效减少归一化光谱差异所造成的检测误差，大大提高检测精确度。
3.4基于光谱分析的紫外水质检测
试验分析结果表明，水样的吸光度和COD之间存在密切的关联，基于光谱分析的紫外水质检测技术可以简单、快捷地对COD水质参数进行测量，以便判断被测水样的质量。针对实际检测过程中所建立的数学分析模型只适用于相似水样的问题，本次试验采取紫外光谱分析法，有效实现对不同水样的判定。利用本研究提出的光谱分析方法和光谱分析预测评价指数，可以大大提高紫外水质检测技术的泛化应用范围，减少各类水样差异带来的模型计算误差，解决紫外光谱分析法在水体水质监测过程中的准确度难题。
结语
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。
参考文献：
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