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紫外可见分光光度法在水环境监测中的应用

2026-06-11     来源:本站     点击次数:47

引言
     做好水环境监测工作,不仅有助于掌握当前水环境质量状况及其未来变化趋势,实现对区域水体的常态化监管,还能为政府部门制定水环境保护法规、标准等提供关键数据支撑。对监测人员而言,熟练掌握相关技术手段是提升水环境监测效能的关键。实践表明,紫外 - 可见分光光度法具有多指标覆盖、多场景适用、操作简便、低污染等优势,在水环境监测中应用广泛、成效显著。因此,探讨紫外 -可见分光光度法的应用要点,具有重要的现实意义。

1.紫外可见分光光度法概述
紫外可见分光光度法是一种基于物质对紫外和可见光的电磁波选择性吸收特性进行分析的方法,被广泛应用于食品检验、药品检测、环境监测等领域。从技术原理来看,紫外 - 可见分光光度法利用物质对特定波长紫外或可见光的吸收,使分子中的价电子发生能级跃迁,从而产生特征性的吸收光谱。由于不同物质的分子结构不同,其吸收光谱也各具特征,因此,该方法可用于物质的定性与定量分析。在定性分析方面,该方法可通过检测样品在特定波长处的吸收峰,识别杂质或目标物质;在定量分析方面,该方法可测定水中铬、铅等重金属离子的浓度。
紫外可见分光光度法具有以下优势:第一,操作简便。该方法前处理流程简单,检测步骤标准化程度高,既适用于实验室精准分析,也能满足现场快速检测的需求。第二,灵敏度高。绝对检出限可达10-7g/mL,相对检出限可达10-9g/mL,能够有效识别水体中的微量污染物,满足现代水环境监测对高灵敏度的要求。第三,支持多参数同步检测。该方法能够同时分析COD(化学需氧量)、氨氮、总磷、TN(总氮)等多项指标,大幅提升检测效率。第四,低污染。相较于传统的化学分析法,该方法减少了有毒有害试剂的使用,在确保检测准确性的同时,降低了二次污染风险。

2.紫外-可见分光光度法在水环境监测中的应用价值
2.1可检测多种水质指标
紫外可见分光光度法可检测多种水质指标,包括COD、氮类污染物 [ 如TN、硝酸盐氮(NO3-N)、亚硝酸盐氮(NO2-)等]、重金属离子以及部分物理或生物指标。例如,在COD检测中,紫外可见分光光度法无须高温消解,适用于地表水与饮用水的快速筛查,也常用于突发性污染事件的应急监测;在氮类污染物检测方面,紫外可见分光光度法可实现精准测定,为评估水体富营养化程度提供可靠依据。此外,紫外可见分光光度法还可用于监测电镀、皮革等工业废水的排放口,确保六价铬浓度不超过0.05mg/L的限值,防止重金属进入水体,切实保障水环境安全。

2.2实现多情景水环境监测
在实验室分析中,紫外可见分光光度法作为核心检测手段,可精准测定地表水、地下水、工业废水及饮用水中的污染物。在在线监测场景中,紫外可见分光光度法可借助微型光纤光谱仪对水质参数进行连续、实时监测,尤其适用于野外长期观测和突发污染事件的应急监测。在生态风险评估方面,紫外可见分光光度法可检测水体中的溶解性有机物、叶绿素a等指标,科学评估水生生态系统的健康状况,为生态修复工作提供数据支持。

3.紫外-可见分光光度法在水环境监测中的应用要点
3.1做好监测准备工作并加强监测环境控制
在水环境监测中应用紫外可见分光光度法需做好监测准备工作,并加强监测环境控制,以确保水环境监测工作顺利、有序开展。
(1)监测准备工作要点。在仪器准备环节,监测人员需重视仪器选型及适配性验证。例如,对于水体中的COD、氨氮、总磷等关键指标的监测,监测人员需结合具体监测目标,选用合适的紫外可见分光光度计,并精确控制其监测波长:COD监测需覆盖180~400nm的紫外区,以捕捉有机物的特征吸收峰;氨氮监测需在420nm的波长下进行,通常采用纳氏试剂比色法。在光程选择方面,高浓度废水样品(如COD大于500mg/L 的样品)宜选用短光程石英比色皿,以确保吸光度值不超出仪器量程;低浓度废水样品(如小于0.5 mg/L 的总磷)应使用10mm光程比色皿,以保障检测灵敏度。在选择监测器类型时,监测人员应优先选用 PDA(二极管阵列检测器),借助其全谱扫描功能,实时监测光谱峰形变化,并辅助判断是否存在干扰物质,以提升监测的可靠性。

(2)监测环境控制要点。若在实验室监测,监测人员需加强对温度、湿度、防震、避光、电源等环境条件的稳定性控制,以确保仪器性能和监测结果的准确性;若在现场监测,监测人员需提升设备对现场复杂环境的适应性。同时,监测人员需采取环境干扰屏蔽措施:在强风或强降雨等恶劣天气下,可使用防风罩保护比色皿。若样品较浑浊(如悬浮固体浓度超过100mg/L),则应在监测前使用0.45μm滤膜进行过滤,以消除散射光干扰。此外,监测人员还需使用4G/5G(第四/第五代移动通信)技术,将监测数据实时上传至环境监测物联网平台,平台可同步生成污染物浓度变化曲线和应急监测报告,确保符合《突发环境事件应急监测技术规范》(HJ 589—2021)的要求,为水环境治理决策提供科学依据。

3.2规范样品处理及测量流程
在地表水、地下水、工业废水、饮用水等水环境监测中,监测人员合理运用紫外 - 可见分光光度法,通过测量物质对特定波长光的吸收特性,可实现对水质参数的快速定量分析。为保障监测工作的质量与实效,监测人员需结合具体项目要求,规范样品采集、仪器参数设置等关键操作环节,并将监测结果应用于项目环保整改等实际工作中。
以某环境集团企业对化工园区废水排放口进行的24小时连续监测为例,为精准掌握 COD、氨氮等关键污染指标的变化趋势,监测人员在采样环节使用自动采样器采集混合水样,并添加适量的硫酸进行酸化处理,使pH值小于2,以有效抑制微生物活性。同时,监测人员合理设置仪器参数,规范开展指标检测,确保每个环节都精确无误:COD检测采用重铬酸钾氧化法,将波长设定为220nm(对应有机物的特征吸收峰),光程设定为10mm,显色时间控制在15min;氨氮检测采用纳氏试剂比色法,将波长设定为420nm,光程设定为5 mm,显色时间控制在10min,确保反应充分、结果稳定可靠。此外,为提高监测质量,每批次样品均需插入10%的平行样和加标回收样,且回收率应控制在95%~105%,从源头上保障数据的准确性与可靠性。需要注意的是,监测数据应实时上传至物联网平台,真实呈现COD浓度与氨氮浓度变化。一旦发现污染物浓度超标,平台会立即触发预警,责令企业限期整改,并将数据同步推送给环保监管部门,为执法提供科学依据,持续提升当地水环境治理工作的针对性与实效性。

3.3做好定量分析与定性分析
在水环境监测中应用紫外可见分光光度法需做好定量分析与定性分析。定量分析可准确测定水体中多种无机离子与有机污染物的浓度;定性分析能够识别污染物的类别和来源,为污染溯源提供有力支撑。在定性分析方面,为准确识别污染物的结构与类别,监测人员可采用吸收光谱特征峰比对法、导数光谱法和光谱相似度匹配法。其中,吸收光谱特征峰比对法通过比对样品在紫外可见光区的特征吸收峰与标准光谱,实现污染物种类的鉴定。例如,在某地区印染废水监测中,样品在254~350nm波长出现强吸收峰,该特征与联苯胺类染料的光谱特性一致。监测人员结合质谱分析结果,进一步确认了偶氮类染料污染物的存在。这一发现为该地区印染废水的精准溯源与防控治理提供了科学依据。

3.4建立数据处理与结果验证机制
为确保水环境监测数据的准确性与可靠性,全面提升紫外可见分光光度法在实际应用中的质量与成效,监测机构需建立一套数据处理与结果验证机制。
一是规范数据处理。监测人员需详细、准确地记录波长、吸光度、测量时间、环境温湿度、仪器运行状态等关键参数。例如,在化工园区废水 COD 监测中,除紫外可见分光光度法相关数据外,监测人员还应同步记录重铬酸钾氧化法中的消解时间、温度、显色反应时间等,确保全过程可追溯。对于异常数据,监测人员应及时识别并将其剔除。凡是超出理论合理范围的检测值,必须进行严格复核。例如,若某水样在220nm波长下的吸光度为2.5,而该方法的有效响应范围为0.1~1.2,则需重新采样进行检测,排查是否存在操作失误或仪器故障等问题,以确保最终结果真实、可靠。
二是规范结果验证。监测人员可运用平行样与加标回收验证法、仪器校准与性能测试法、质控样品验证法、盲样考核法等。以质控样品验证法为例,该方法是将已知浓度的标准质控样品插入常规样品批次中进行同步分析,通过对比实测值与标准值的偏差,评估检测过程的准确性。例如,在TN检测中,采用浓度为10mg/L 的TN标准质控样品进行验证,实测值为9.9 mg/L,偏差值为0.1 mg/L,在方法允许误差范围内,说明该批次检测结果准确可靠。此外,盲样考核法通常由当地生态环境部门统一组织开展,要求关键水质指标(如 COD、氨氮等)的检测结果合格率达到100%。

5.结语
综上所述,在水环境监测过程中,紫外可见分光光度法因具备多指标覆盖、多场景适用以及操作简便、灵敏度高、低污染等优势,应用效果显著。因此,监测人员需熟练掌握紫外可见分光光度法在水环境监测中的应用要点,做好监测准备工作并加强监测环境控制,规范样品处理及测量流程,做好定量分析与定性分析,并建立数据处理与结果验证机制,以提升水环境监测工作质量与成效。
文章来源:[1]倪莹.紫外-可见分光光度法在水环境监测中的应用要点探讨[J].质量与市场,2025,(12):61-63.
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