基于紫外_可见光谱分析的水质监测技术研究进展
《2024年基于紫外-可见光光谱的水质分析方法研究进展与应用》范文
《基于紫外-可见光光谱的水质分析方法研究进展与应用》篇一一、引言随着工业化的快速发展和人口的增长，水资源的污染问题日益严重，水质监测成为了环境保护和公共卫生领域的重要议题。
紫外-可见光光谱（UV-Vis）作为一种高效、快速的水质分析方法，近年来得到了广泛的研究和应用。
本文将就基于紫外-可见光光谱的水质分析方法的研究进展、应用及其未来发展进行详细阐述。
二、紫外-可见光光谱基本原理紫外-可见光光谱是一种通过测量物质对不同波长光的吸收、反射或散射强度，从而推断出物质成分和性质的分析方法。
在水质分析中，紫外-可见光光谱主要用于测定水中的有机物、无机物、重金属等污染物的含量。
其基本原理是基于Lambert-Beer定律，即光的吸收与物质浓度成正比。
三、研究进展1. 分析方法的优化：针对不同的水质特点，研究者们不断优化紫外-可见光光谱的分析方法，如多元线性回归、偏最小二乘法、人工神经网络等，这些方法的应用使得水质分析的准确性和可靠性得到了显著提高。
2. 新技术的应用：随着科技的发展，一些新的技术如同步荧光光谱、三维荧光光谱等被引入到水质分析中，这些技术可以更全面、更准确地反映水质状况。
3. 在线监测系统的开发：为了实现水质的实时监测，研究者们开发了基于紫外-可见光光谱的在线监测系统，这些系统可以实时获取水质数据，为水资源的保护和管理提供了有力支持。
四、应用领域1. 饮用水安全：紫外-可见光光谱被广泛应用于饮用水安全监测，包括自来水和瓶装水的质量检测。
2. 工业废水处理：在工业废水处理过程中，紫外-可见光光谱被用于监测废水的处理效果和排放标准。
3. 环境监测：在环境监测领域，紫外-可见光光谱被用于监测河流、湖泊、海洋等自然水体的污染状况。
五、未来展望1. 进一步提高分析精度：随着科技的发展，更多的先进技术将被引入到水质分析中，进一步提高紫外-可见光光谱的分析精度。
2. 实现自动化和智能化：未来的水质分析将更加注重自动化和智能化，实现水质的实时监测和自动报警。
基于紫外光谱的环境水质监测技术研究
基于紫外光谱的环境水质监测技术研究随着人类经济和社会的发展，水资源的稀缺性和污染程度也变得越来越严重。
许多地区的水资源已经变得难以饮用和使用。
高效的水质监测技术对于保障水资源的安全非常重要，而基于紫外光谱的环境水质监测技术正是其中一种有效的方法。
1.紫外光谱的原理和特点紫外光谱是一种用于研究物质分子的电子结构的分析技术。
该技术基于紫外光通过样品时，物质吸收光谱的原理进行分析。
在紫外光区域，分子和离子中的电子处在基态和激发态之间跃迁时，吸收了一定波长的光线，从而产生吸收光谱。
紫外光谱能够快速、准确地分析化学物质，其特点如下：①检测速度快，可以实时监测水质。
②无需样品的前处理，可以直接检测。
③灵敏度高，可以达到微克级别。
④分析结果准确可靠，可避免人为误差。
因此，紫外光谱被广泛应用于环境水质监测领域。
2.紫外光谱在水质监测中的应用紫外光谱在水质监测方面的应用主要集中在以下几个方面：（1）有机物质的监测水样中的有机物质包括悬浮物、溶解有机物、油类等。
这些有机物质对水身的化学和生物变化都有着不同程度的影响，因此需要监测其含量。
紫外光谱可以直接监测水样中的有机物质含量，并据此评价水质的好坏。
（2）污染源分析污染源分析是环保工作的一项重要内容。
通过紫外光谱技术，可以直接测定水样中污染物的含量，从而参考污染源的类型和数量。
利用污染源分析结果，可以快速、准确地找到污染源，定位污染源，采取相应的措施进行治理。
（3）改善生态环境水质的好坏对于生态环境的开发和保护非常重要。
在一些重要的生态系统中，水质监测尤为重要。
紫外光谱技术可以通过直接检测水样中的微生物、有机物质等来评价水质的好坏，帮助改善生态环境。
3.紫外光谱技术的局限性虽然紫外光谱在水质监测中有着很好的应用前景，但是也有其局限性。
在某些情况下，紫外光谱无法对所有污染物进行检测描述。
比如，在水中含有化学物质，会影响紫外光谱的检测，从而影响分析结果的准确性。
同时，紫外光谱技术还存在着检测灵敏度不高等缺陷，需要不断地进行技术创新来提高其精度和灵敏度。
紫外―可见光谱分析基础下的水质监测技术研究进展
紫外―可见光谱分析基础下的水质监测技术研究进展【摘要】：紫外-可见光谱分析技术在水质监测工作中的应用，可以让工业废水、生活污水和地表水的监测工作的优化，有着一定的促进作用。
本文主要从这一技术的概念入手，这一技术的研究进展的影响和未来的发展方向进行了探究。
【关键词】：紫外-可见光谱；水质监测；环境工程；研究状态【前言】：紫外-可见光谱研究工作的开展，对我国水资源检测技术的发展有着积极而对促进作用。
紫外-可见光谱的应用，对传统的水质监测工作中存在的技术测量周期长、测量过程复杂和所需化学材料相对较多的问题进行了解决，也在环境工程领域的饮用水工程、地表水工程和工业用水工程的发展过程中发挥了积极作用一、紫外-可见光谱分析下的水质监测技术的概述紫外-可见光谱分析基础下的水质检测技术主要指的是借助化学计量分析法和连续光谱检测技术进行水质监测的检测技术[1]。
在水质监测工作中，这一技术主要在以下几项工作中得到了应用，一是生活污水的监测工作，而是工厂废水的监测工作，三是饮用水的水源监测工作。
在水质监测工作的开展过程中，这一技术可以对系统的精度和反应速度等问题进行控制。
连续光谱检测技术也可以对系统的稳定性、可靠性和分辨率进行有效控制。
TOC参数、COD参数、TURB 参数和NO3-N参数是紫外-可见光谱技术在水质监测工作中涉及到的主要参数。
信息技术的发展，对这一技术的发展起到了一定的促进作用，从具体的监测方法来看，水质分析方法主要由以下几个部分组成，一是连续光谱分析法；而是多波长分析法；三是双波长分析法；四是单波长分析法。
二、紫外-可见光谱分析下的水质监测研究现状及影响紫外-可见光谱分析下的水质监测研究现状紫外-可见光谱分析下的水质检测技术是以集成电路光谱扫描为硬件基础的一种扫描技术。
从国外的研究进展来看，基于这一技术的水质污染预警技术的研究已经取得了突破性的进展。
在设计应用过程中，这种预警技术在将水质紫外-可见光谱看作是系统中的具体输入变量以后，可以通过对光谱中可能出现的异常变化的方式，进行水质污染预警。
《2024年紫外—可见光谱水质检测多参数测量系统的关键技术研究》范文
《紫外—可见光谱水质检测多参数测量系统的关键技术研究》篇一一、引言随着环境问题的日益突出，水质监测已成为环境保护和治理的重要手段。
紫外—可见光谱水质检测多参数测量系统作为一种高效、快速、准确的水质监测工具，其关键技术研究具有重要意义。
本文将重点探讨该系统的核心技术，分析其工作原理，以及在实际应用中的关键技术问题及其解决方案。
二、紫外—可见光谱水质检测系统概述紫外—可见光谱水质检测系统是一种基于光谱分析原理的水质监测设备。
该系统利用紫外和可见光波段的电磁辐射，对水质进行多参数测量，如浊度、总有机碳（TOC）、氮磷等元素含量。
通过采集和解析水样光谱数据，该系统能够为水环境质量评估和污染治理提供科学依据。
三、关键技术研究（一）多参数同时测量技术该系统能够在同一光谱中获取多种参数信息，因此需要具备多参数同时测量技术。
这一技术涉及到多个光谱区间的优化选择和信号处理方法，以及数据处理算法的优化等。
通过对这些关键技术的深入研究，可以实现对多种水质的快速、准确测量。
（二）光谱数据处理算法研究光谱数据处理算法是该系统的核心技术之一。
通过对光谱数据的预处理、特征提取和模型建立等过程，可以实现对水质的精确测量。
在算法研究方面，应注重提高算法的鲁棒性和抗干扰能力，以提高测量的准确性和可靠性。
（三）紫外—可见光检测器件的研究紫外—可见光检测器件的性能直接影响到该系统的测量效果。
因此，研究具有高灵敏度、高稳定性和长寿命的紫外—可见光检测器件具有重要意义。
此外，还应关注器件的抗干扰能力和信号噪声的抑制能力等方面的研究。
（四）系统集成与智能化研究为提高系统的整体性能和便利性，需要将上述各项关键技术进行集成与优化。
同时，随着人工智能技术的发展，将智能化技术引入到该系统中具有重要意义。
通过智能化的数据处理和决策支持系统，可以实现对水质的实时监测、预警和远程控制等功能。
四、实际应用中的关键技术问题及其解决方案（一）光谱干扰问题在实际应用中，由于水质成分复杂，可能会存在光谱干扰问题。
《2024年基于紫外-可见光光谱的水质分析方法研究进展与应用》范文
《基于紫外-可见光光谱的水质分析方法研究进展与应用》篇一一、引言随着社会的发展，水质监测逐渐受到重视。
水质的好坏直接关系到人类的健康与生态环境。
而基于紫外-可见光光谱的水质分析方法因其非破坏性、高灵敏度、快速响应等优点，在众多水质监测技术中脱颖而出。
本文将详细探讨基于紫外-可见光光谱的水质分析方法的研究进展、应用及其未来发展趋势。
二、紫外-可见光光谱水质分析方法概述紫外-可见光光谱分析法是一种通过测量物质对紫外和可见光区域的吸收，来研究物质的成分、结构和含量等性质的分析方法。
在水质分析中，该方法主要用于测定水中的有机物、无机物、重金属等污染物的含量。
三、研究进展1. 技术发展：随着科技的进步，紫外-可见光光谱分析仪的精度和灵敏度得到了显著提高。
新型的光源、检测器和数据处理系统使得该方法在分析复杂水质时更加准确和高效。
2. 多参数同时测定：传统的水质分析方法往往只能测定单一参数，而基于紫外-可见光光谱的多参数同时测定技术，可以在一次测量中获取多种参数的信息，大大提高了工作效率。
3. 新型算法的应用：随着计算机科学和人工智能的发展，许多新型算法被应用于紫外-可见光光谱水质分析中，如机器学习、神经网络等，这些算法能够更好地处理和分析复杂的光谱数据，提高了分析的准确性和可靠性。
四、应用领域1. 饮用水安全监测：基于紫外-可见光光谱的水质分析方法可用于饮用水中的各种污染物的监测，如重金属、有机物等，保障饮用水安全。
2. 工业废水处理：在工业废水处理过程中，该方法可用于监测废水中各种污染物的含量，帮助企业了解废水处理效果，调整处理工艺。
3. 环境监测：该方法还可用于河流、湖泊等自然水体的监测，评估水体污染程度，为环境保护提供依据。
五、未来发展趋势1. 仪器自动化和智能化：随着科技的进步，紫外-可见光光谱水质分析仪将更加自动化和智能化，操作更加简便，分析更加准确。
2. 在线监测与实时预警：基于紫外-可见光光谱的水质分析方法将更多地应用于在线监测和实时预警系统，实现对水质的实时监测和预警，提高水质管理的效率和准确性。
基于紫外光谱分析的水质监测技术研究进展
基 于紫 外 光谱 分 析 的水质 监 测 技术研 究进展
曾甜玲 ，温志渝 ， 温 中泉ｋ ， 张 中卫 ， 魏康林。
１ ．重庆大学新型微 纳器件 与系统技术国家重点学科实验室 ，重庆 ２ ．重庆大学微系统研究中心，重庆 ３ ．三峡大学理学院 ， 湖北 宜昌 ４ ０ ０ ０ ３ ０ ４ ４ ３ ０ ０ ２ ４ ０ ０ ０ ３ ０
低、 多参 数检测 等优点 ，在对 饮用水 、地表水 、工 业废水 等
水体的在线监测 中具有显著优势 ， 满足现代水 质监测对 监测 仪器提出的微 型便携 、 现 场 实时 、多参数 、低 成 本等需 求 ， 成为水质监测仪器 的重要发展方 向。
直接 紫外光谱分 析法按照 检测方式 主要有 单光谱检 测 、 连续 光谱 检测 两种方 式。单 光谱 检测 主要 利用 朗伯一 比尔定
第 ３ ３ 卷， 第４ 期 ２ ０ １ ３年 ４月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｖ ｏ １ ． ３ ３ ， Ｎ ｏ ． ４ ， ｐ ｐ １ ０ ９ ８ 一 ｌ １ ０ ３
Ａｐ ｒ ｉ ｌ ，２ ０ １ ３
Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
一
波 长 光 的吸 收 等 于 溶 液 中 各 个 成 分 对 该 波 长 光 的 吸 收 之 和， 如式（ ２ ） 所 示
Ａ — Ａ１ ＋ Ａｚ ＋ Ａ３＋ … ＋ ＡＮ （ ２ ）
光的特性 建立 紫外 吸光度和水质参数 浓度 的相关模 型来 获得 重要 的水质 参数 ，具有无 需试剂 、实时 在线 、体积小 、成本
ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｔ ｌ ｚ ｅ ｎ ｇ ＠ｆ ｏ ｘ ｍａ ｉ ｌ ． ｃ ０ ｍ
《2024年紫外—可见光谱水质检测多参数测量系统的关键技术研究》范文
《紫外—可见光谱水质检测多参数测量系统的关键技术研究》篇一一、引言随着社会的发展，水质检测成为了环境监测与治理领域不可或缺的一部分。
而紫外—可见光谱水质检测多参数测量系统作为一种新型的检测技术，以其高精度、高效率、多参数测量的特点，在环境保护、水处理、工业生产等领域得到了广泛的应用。
本文将就紫外—可见光谱水质检测多参数测量系统的关键技术进行研究，旨在提高水质检测的准确性和效率。
二、紫外—可见光谱水质检测技术概述紫外—可见光谱水质检测技术是一种基于光谱分析原理的水质检测技术。
该技术通过测量水样中各种成分对紫外—可见光的吸收、散射等特性，从而得到水样的多种参数信息，如总有机碳（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）等。
这种技术具有高灵敏度、高选择性、非破坏性等优点，能够实现对水质的快速、准确检测。
三、多参数测量系统的关键技术研究1. 光源与光谱系统紫外—可见光谱水质检测多参数测量系统的核心部分是光源与光谱系统。
该系统需要提供稳定、可靠的紫外—可见光源，并配备高性能的光谱分析仪器，以实现对水样中各种成分的准确测量。
其中，光源的稳定性、光谱的分辨率和信噪比等关键参数对测量结果的准确性有着重要的影响。
因此，研究如何提高光源的稳定性和光谱的分辨率，降低信噪比，是提高多参数测量系统性能的关键。
2. 算法与数据处理算法与数据处理是紫外—可见光谱水质检测多参数测量系统的重要组成部分。
在测量过程中，需要采用合适的算法对采集到的光谱数据进行处理和分析，以得到准确的参数信息。
此外，还需要对数据进行存储、传输和展示等操作。
因此，研究如何设计高效、准确的算法，以及如何对数据进行有效的处理和存储，是提高多参数测量系统性能的重要方向。
3. 系统集成与优化系统集成与优化是提高紫外—可见光谱水质检测多参数测量系统性能的另一关键技术。
在系统集成方面，需要将光源、光谱系统、算法与数据处理等各个部分进行有机结合，以实现系统的整体性能最优。
基于紫外光谱分析的水质监测技术研究
基于紫外光谱分析的水质监测技术研究发布时间：2021-03-17T10:18:54.630Z 来源：《基层建设》2020年第28期作者：洛桑旺杰[导读] 摘要：对水体环境的监测不仅仅是为了保证人们用水健康，更是为了保护环境，实现人与自然的和谐相处。
西藏自治区水文水资源勘测局西藏拉萨 850000摘要：对水体环境的监测不仅仅是为了保证人们用水健康，更是为了保护环境，实现人与自然的和谐相处。
当前人们选择利用紫外光谱分析就是为了能够更好的监测水体环境，得到确切的数据，让研究人员对水体进行分析时可以得到更加有效的分析和处理。
关键词：紫外光谱分析；水质监测技术1水质监测概述所谓的水质监测，实际上便是社会组织部门中的相关水质监测机构，通过先进的水质监测技术，针对工业用水、农业用水、生活用水等多项领域水资源供应系统进行质量的检测与信息记录，整个检测活动的全面开展都是为了构建良好水资源生态环境所做出的前提工作。
而水质监测结果，是基于完成水质监测基础工作之上的，能充分体现检测水质的权威性检测结果，是一项经过多项数据检验与数据分析所提出的信息资料。
与此同时，水质监测一般都是面对当代社会日常生活中可能接触过的各类水源进行的科学实验与系统检测活动，而检测水资源的核心标准在于是否依照水资源的实际用途而产生的一系列变化所做出相对调整工作，其具体的实验与检测方式也是基于水源实际情况之上进行的一系列检测操作，目的在于真正意义上确保水质安全保障工作能保持长期有效运转状态。
除此之外，水质监测的实际状况主要包含了“水体的色泽、具体浑浊度、水体源头以及水体中涵盖的微生物”等基本内容，通过对以上内容的全面性检测，以此来测试出水质的具体pH值、水中微生物实际需氧量等硬性检测指标，而所得出的最终检测结果也可以当作是研究水体状况的实际物理参数。
这些信息数据不仅是检测水体实际质量状况的基础标准，更是进一步制定水质优化策略的重要数据指标。
2基于光谱分析中紫外水质监测技术的应用紫外光谱分析技术主要是按照物质的特点，对其进行分类，而且在应用的时候，技术人员也根据其中的参数去判定检测物质中的含量。
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第31卷,第4期 光谱学与光谱分析Vol 31,No 4,pp1074 10772011年4月 Spectro sco py and Spectr al AnalysisA pril,2011基于紫外 可见光谱分析的水质监测技术研究进展魏康林,温志渝*,武 新,张中卫,曾甜玲重庆大学新型微纳器件与系统国家重点学科实验室,微系统研究中心,光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044摘 要 光谱分析在水质监测领域的应用是现代环境监测技术的一个重要发展方向。
文章论述了基于紫外 可见光谱分析的现代水质监测技术的原理与特点,并从在线监测和原位监测两个方面论述了该技术的主要研究现状与进展,指出了尚需突破的关键技术问题,展望了基于集成化微型光谱仪的多参数水质监测微系统及水质监测微系统网络的技术发展趋势,对我国水资源环境监测技术的发展及现代科学仪器的研发具有一定的参考价值。
关键词 水质监测;光谱分析;微型光谱仪中图分类号:T P27 文献标识码:A DOI :10 3964/j issn 1000 0593(2011)04 1074 04收稿日期:2010 07 22,修订日期:2010 11 07基金项目:科技部国际科技合作项目(2007DFC00040)和国家 863计划 项目(2007AA042101)资助 作者简介:魏康林,1976年生,重庆大学微系统研究中心博士研究生 e mail:zeyu anw ei@*通讯联系人 e mail:w zy@.en引 言基于光谱分析的水质监测技术是现代环境监测的一个重要发展方向,与传统的化学分析、电化学分析和色谱分析等分析方法相比,光谱分析技术更具有操作简便、消耗试剂量小、重复性好、测量精度高和检测快速的优点,非常适合对环境水样的快速在线监测。
目前该技术主要有原子吸收光谱法、分子吸收光谱法以及高光谱遥感法,其中高光谱遥感法由于测量精度不高多数用于定性分析,而原子吸收光谱法精度虽高,但由于首先要把样品汽化,因而耗能较高,系统体积大,不适合广泛使用,比较而言,分子吸收光谱法是目前应用较为广泛的水质分析技术,其中紫外 可见光谱分析法可直接或间接地测定水中大多数金属离子、非金属离子和有机污染物的含量,具有灵敏、快速、准确、简单等优点,并可实现对多种水质参数的检测,在对饮用水、地表水、工业废水等水体的在线监测中具有显著的技术优势,是国内外科研机构与主要分析仪表厂商竞相研发的现代水质监测技术。
本文介绍了基于紫外 可见分子吸收光谱分析的现代水质监测技术的原理、特点和主要研究现状与进展,展望了该技术在多参数水质监测方面的发展趋势,并对需要解决的关键技术作了评述。
1 原 理紫外 可见分子吸收光谱分析是根据物质的吸收光谱来分析物质的成分、结构和浓度的方法,其基本原理是是朗伯比尔吸收定律(图1),即在一定的吸收光程下,物质的浓度与吸光度成正比,见式(1)。
A =lg I I 0=kbc (1)式中:A 为吸光度;I 0为入射光强度;I 为透射光强度;k 为摩尔吸光系数,单位为L (mol cm)-1;b 为液层厚度(吸收光程),单位为cm ;c 为吸光物质的浓度,单位为mol L -1。
Fig 1 Principle of spectrum measurement在多组分共存的情况下,如各吸光组分的浓度均比较稀,可忽略相互之间的作用,这时体系的总吸光度等于各组分的吸光度之和如式(2)所示A =A 1+A 2+A 3+ +A N (2)式中A 为溶液总的吸光度,A i 式第i 个组分的吸光度,依据吸光度的加和性,可以进行多组分分析和多参数测量。
不同化学物质各自不同的特征吸收光谱是对水质进行定性、定量分析的基础。
通过紫外/可见光谱仪,采集环境水样在紫外区或可见光区的全波段连续光谱,可以获得待测物质的特征吸收光谱,然后利用智能算法分析光谱和各待测水质参数的关系,建立相关预测模型,可以实现对多种水质参数的测量并预测其变化趋势[1]。
2 主要研究现状与进展目前,光谱水质监测技术主要有在线(on line)水质监测和原位(in situ)水质监测两类[2]。
在线(o n line)光谱水质监测具有采样环节,主要是在监测区域通过泵、阀、导管等流路控制器件把经过沉淀和过滤的水样送入流通池(样品光学检测室),然后通过吸收光谱对水样中的某种物质的成分及其含量进行定量分析,其中对待检水样一般要经过在线前处理[3,4],如显色、富集和消解等。
而原位(in situ)光谱水质监测(即投入式)则无需样品采样,直接把光学水质探头固定在监测水域,这样水样可以自动流经光学检测室,然后通过光谱分析实现对水样的原位监测。
就目前国内外技术发展来看,顺序注射光谱分析法是比较典型和普遍应用的在线光谱水质监测技术。
顺序注射光谱分析法原理如图2所示,主要是以光谱仪为核心,借助顺序注射平台,实现对水样品的在线前处理、顺序进样和顺序检测。
顺序注射光谱分析技术具有试剂消耗量少( L 级消耗)、进样精确( L 级)、测量准确(检出限能够达到 g L -1,甚至更高的量级)和分析高效快速的优点。
Fig 2 Principle of sequential injection spectrophotometer Abdalla 等[5]报道了在线监测饮用水中氰化物含量的相关技术,采用光纤光谱分析仪与美国FIA lab 仪器公司的F I A lab 3500顺序注射分析仪,在600nm 波长处可测得饮用水中氰化物浓度与吸光度的线性范围为2 00~7 00mg L -1之间,检出限达到0 16mg L -1,每小时可以监测45个样品,具有很高的样品采样率,足以反映饮用水中氰化物含量变化的高频信息。
V anlo ot 等[6]报道了饮用水中Fe 3+和A l 3+的在线监测技术,应用顺序注射光谱分析技术在水厂在线监测饮用水中的Fe 3+和Al 3+的含量,F e 3+和A l 3+的检出限分别达到5 6和4 9 g L -1。
2008年Po achanee N orfun 等报道了基于顺序注射光谱分析的工业污染水样中Al 3+的监测技术,在428nm 处的检测线性范围为0 02~0 6mg L -1,检出限达到13 g L -1。
2009年葡萄牙波尔图大学的Silva等[7]报道了废水中钒的含量监测,采用顺序注射光谱分析技术,在565nm 波长处,检出限达到0 39mg L -1。
Zhang 等[8]报道了顺序注射光谱分析监测海水中的亚硝酸盐含量,采用在线预富集技术,在543nm 波长处,采用20mm 光程的流通池,能够检测到nmol L -1的亚硝酸盐的含量,监测精度远远高于传统的分析技术。
近年来,顺序注射光谱分析技术正朝着高度集成化的方向发展,主要是以微型光谱仪为核心,依托阀上实验室(LO V ,lab o n v alv e),即把试样的注入口、反应通道及样品光学检测室以精密加工技术集成在多通道选择阀上,实现了水质监测系统的集成化与微型化。
如美国F IA lab 仪器公司的集成化顺序注射光谱水质分析系统(图3),采用海洋公司的微型光谱仪,不但体积小(24cm 24cm 16 5cm)、重量轻(6 75kg ),而且对硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、磷酸盐和氯化物等多种水质参数具有比较高的检测精度和 g L -1级的检出限[9]。
Fig 3 Water quality monitoring microsystem based onmicrospectrometer and LOV与(on line)在线水质监测比较而言,目前原位(in situ)水质监测技术应用更为广泛,更易实现多参数水质监测[10 12],比较典型是奥地利Scan 公司的G 系列在线水质分析仪,专门为地表水,地下水和市政污水的监测而设计。
采用紫外 可见光电阵列感光器和差分光谱分析软件,与传统的滤光片单波长紫外分析仪相比有了革命性的进步,可以测量硝氮,COD,BO D,T O C,DOC,浊度或悬浮浓度;可以实现更多参数的在线测量;仪器出厂按全球参数标准预标定,通常无须现场标定。
对于复杂的工业废水,该公司研发的spect ro::lyserT M 系列水质分析监测仪更为先进,采取浸没式微小型U V VIS 分光光度计和双光束检测技术,通过直接扫描水样连续光谱区,获得水质参数的特征光谱;然后利用算法分析光谱和各水质参数的关系,建立相关预测模型,再根据模型演算未知水样的CO D 和BO D 等参数信息。
该仪器可实现从污水到超纯水的CO D 、BO D 、T O C 、硝氮、苯、甲苯、二甲苯、苯酚等多参数的测量,测量过程中不需要样品采样与相关前处理技术,也不需要泵、阀等样品流路控制器件,仅用12V 低电压电源供电即可驱动,其测量时间短,根据其所测参数的多少一个测量周期在20~60s 之间,也足以1075第4期 光谱学与光谱分析反映水质变化的高频信息。
但也正是由于缺乏有效的前处理技术,干扰较大,使得测量准确度及系统稳定性与在线(o n line)测量相比相对较低,一般在检出限在mg L -1的量级。
德国E +H 公司的st ip scan 产品以及德国WT W 公司的IQSensor Net 等具有类似特点。
图4所示为Scan 公司的产品及应用现场。
Fig 4 In situ water quality monitoring instrumentbased on UV Vis microspectrometer3 基于光谱分析的水质监测技术发展趋势现代光谱分析技术为水质监测开辟了一个崭新的领域,尽管已有部分产品进入市场,但是仍然存在一些亟待突破的关键技术需要解决,主要有如下几个方面。
研究低功耗、低成本的微型化水质监测仪器是技术发展的必然,而光谱仪的微型化与低功耗化是需要解决的核心关键技术,因此M EM S 微型光谱仪(based microspect rometer ,M EM S)、芯片级光谱仪(Chip sized optical spectr ometers)和片上光谱仪(M icrospect rometer o n a Chip)的研究成为当前国际仪器科学、生化分析和环境科学等诸多相关领域的研究热点[13,14]。
如美国监测微系统公司(measur ement micro sy s tems,M M )开发的片上光谱仪,其波长分辨率达到0 5nm,较传统的紫外 可见微型光谱仪提高了近10倍,更适合对水质的光谱分析;美国加州大学应用物理系的A dams 等采用微细加工技术和新材料技术,把片上光谱仪和微流控芯片集成于一体,实现了对水体样本的片上分析。