紫外分光光度计UV254指标的研究

杨苗苗

（海河水利委员会漳卫南运河管理局，山东德州253009）

紫外分光光度计UV254指标的研究

杨苗苗

（海河水利委员会漳卫南运河管理局，山东德州253009）

在水资源监控能力建设中，水资源监测设备起很大作用，本监测实验室通过国家水资源监控能力建设项目购置了相应的仪器设备。为了最大程度发挥监测设备的作用，对其中的TU-1950双光束紫外可见分光光度计在254 nm下对有机物的吸收值做了研究。通过对南运河四女寺枢纽节制闸下600 m河段实验水体进行紫外监测，研究了紫外吸收值作为有机物替代参数的可能性。结果表明：水体中溶解态与颗粒态有机物在254 nm下的紫外吸光度值分别为0.107和0.165；邻苯二甲酸氢钾溶液在波长254 nm处有很好的响应性和重现性；UV254值与CODCr值之间呈很好的线性关系，可以体现出COD的变化趋势。本研究对紫外分光光度计更广泛应用及紫外吸收值作为有机物替代参数具有示范作用。

水资源监测设备；紫外分光光度计；UV254；COD

水资源是人类生存和发展所必需的基本资源，是基础性的自然资源和战略性的经济资源，是生态与环境的重要控制性要素。为了提升水资源监控能力，以便更好地履行水资源监测职能，相应的监测设备必不可少，而其中的紫外可见分光光度计更是应用最广、操作最简单的设备之一。它对于分析人员来说是最有用的分析工具之一，几乎每一个分析实验室都离不开紫外可见分光光度计。紫外可见分光光度法是根据物质分子对波长为200～760 nm的电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析方法，具有操作简单、准确度高、重现性好等优点[1]。

评价水体的治理效果主要看其水质参数的变化，如氨氮、COD、总磷、总氮等，其中COD是重要指标之一[2]。传统重铬酸钾氧化法测COD具有耗时长、药品消耗量大等不足，而COD在线监测仪则由于价格昂贵、用于重污染水监测准确度较低在应用上受到限制[3]。

UV254是20世纪70年代提出的评价水中有机污染物的指标，是衡量水中有机物指标的一项重要控制参数[4]。它是指在波长254 nm处单位比色皿光程下的紫外吸光度。日本已于1978年将UV254值列为水质监测的正式指标，欧洲也已将其作为水厂去除有机物效果的监测指标。与传统重铬酸钾氧化法相比，其具有便捷快速等优点，同时也能克服COD在线监测仪器昂贵的问题。国内外许多文献资料表明，水样UV254值大小与水中TOC、DOC、COD等具有一定的相关性，可间接反映水中有机物污染的程度[5-7]。因此，对特定性质的污水，若UV254与其COD有良好的相关性，用UV254作为COD的替代参数，监测快速、操作简便、成本低廉。

笔者以南运河四女寺生态修复[8]段水体作为研究对象，研究各断面UV254值和不同波长下的紫外吸收值变化情况，以此评价生态修复的效果。同时，研究了UV254与相应的CODCr值的关系，探讨UV254作为COD的替代参数的可行性。

1 试验断面和方法

1.1 监测断面

从南运河四女寺闸至其下游600 m河道范围内的试验区域内（如图1所示），分别选择闸上（A1，进水）、闸下上游（A2）、闸下中游（A3）、闸下下游（A4，出水）4个断面进行采样监测。监测时间为2014年9月15日—10月28日的1.5月时间，每周监测1次。

图1 四女寺试验河道位置

1.2 试验试剂

取0.425 1 g的邻苯二甲酸氢钾（在105～110℃下干燥至恒重后）溶于水，转至500 mL容量瓶中，稀释至刻度线，此溶液COD值为1 000 mg/L。分别取此液2.5、5、10、15、20 mL至100 mL容量瓶中，定容。系列溶液理论COD分别为25.0、50.0、100.0、150.0、200.0 mg/L。

1.3 试验仪器

TU-1950双光束紫外可见分光光度计、5B-6C（H）型COD测定仪。

1.4 试验方法

将同一水样分为2份，1份用抽滤泵过滤，另1份保持原样。采用TU-1950双光束紫外可见分光光度计，以1 cm比色皿蒸馏水作参比，测定样品在不同波长下的吸光度。

2 结果与讨论

2.1 试验段水体UV254值的变化情况

图2显示了试验段水体UV254值的变化情况。由图2可以看出，与试验段进水水体A1的UV254相比，随着生物制剂的投放以及生态措施的作用，各断面UV254值明显减小，迅速进入稳定阶段，治理效果明显。

图2 试验段水体UV254值

通过对以上数据的分析可以发现治理效果明显，生物制剂的投入能够降低水体中的溶解性物质和有机物的含量。通过向目标水体中投加生物制剂可以促进水中的大分子化合物分解成小分子化合物，从而削减水体的污染负荷，增强水体的复氧功能，使水体的溶解氧浓度升高，降解有机物，削减河道底质的有机质含量。

2.2 波长200～390 nm下紫外测定值

图3为200～400 nm波长范围内4个断面水样的紫外吸收光谱叠加图。从图3可以看出，四女寺闸上（A1）水体的紫外吸收光谱与其它3个点的有明显不同。水体处理前有机物种类多且结构复杂，多为带苯环或共轭双键的有机物，经过生物处理后，长链有机物被降解为短链有机物，大分子有机物被降解为小分子有机物，紫外吸收光谱与处理前相比发生蓝移。

水样在200 nm附近产生明显的吸收峰，主要是由溶解氧、水分子吸收能量产生的，不适宜用作表征废水中有机物的含量，而波长200～226 nm范围内可能存在无机离子的强吸收，如NO-3在220 nm以下波长有相当强的吸收，也不适宜表征有机物的含量。因此，许多研究成果推荐采用波长254 nm处UV254值进行定量分析。从图3可以看出，在波长254 nm处，节制闸下水体的紫外吸收光谱值比四女寺闸上的明显降低很多，说明经过生物处理后，长链有机物被降解为短链有机物，大分子有机物被降解为小分子有机物[9]。

图3 不同水样的紫外吸收光谱

2.3 溶解态与颗粒态有机物情况

水体中的有机物分为溶解态和颗粒态，一般情况下，颗粒态的有机物可以通过水体过滤除去[10]。对水体过滤后进行紫外扫描，对过滤和未过滤的水体进行分析。由图4可以看出，过滤的水样测定值比未过滤的值要小。过滤后水体只含有溶解态有机物，溶解态有机物UV254平均值为0.165；未过滤水体有机物包含溶解态和颗粒态，UV254平均值为0.272，水体中颗粒态有机物的UV254则为0.107。

图4 未过滤与过滤水样UV254值对比

2.4 UV254值与CODCr的关系及比较

2.4.1 邻苯二甲酸氢钾标准溶液的吸光度值

图5为邻苯二甲酸氢钾溶液的UV254值。由图5可以看出，两者之间相关性[11]特别好（r=0.999 6），可以以此作为水样COD测定值的标准曲线。

图5 邻苯二甲酸氢钾溶液的UV254值

2.4.2 UV254值与CODCr的关系

对四女寺节制闸下水体分别进行UV254和COD铬法测定，选取部分数据做线性拟合，拟合曲线如图6所示。由图6可见，拟合曲线中的相关系数为r= 0.987 5，相关性较高。

图6 水样UV254值与CODCr的关系

2.4.3 紫外法和铬法测定的COD比较

水样在254 nm下的吸光度值按邻苯二甲酸氢钾标准曲线换算出COD值。

通过2种方法测定值的比较，可以看出紫外254 nm处的值明显小于传统铬法的COD值。这是因为，铬法测定COD是指在一定条件下，经重铬酸钾氧化处理时水样中的溶解性物质和悬浮物所消耗的重铬酸盐相对应的氧的质量浓度，几乎能够测定出所有的耗氧物质。而UV254法是首先在波长254 nm处单位比色皿光程下测定邻苯二甲酸氢钾系列溶液紫外吸光度，绘制出标准曲线，再测定水样的紫外吸光度，通过曲线计算出含量。它测定的物质为类似邻苯二甲酸氢钾的含有共轭双键的还原性物质，并不是所有的还原性物质。

表1 紫外法和铬法测定的COD值

结合表1和图5，在要求不严格的情况下，可以以UV254值来测量，它可以体现出COD的变化趋势，但与传统法测定的数值还存在一定差异。

3 结论

通过对试验结果的分析，可以得到以下结论：

（1）用紫外可见分光光度计测定污水中有机物的方法监测快速、操作简便、成本低廉。

（2）试验段监测点监测的UV254值显示，随着生物制剂的加入，UV254值不断减小，表明生物制剂的投入能够降低水体中的溶解性物质和有机物的含量。

（3）邻苯二甲酸氢钾溶液在波长254 nm处有很好的响应性和重现性，且为还原性物质，可以以它作标准曲线。

（4）水体中溶解态与颗粒态有机物在254 nm下的紫外吸光度值分别为0.107和0.165。

（5）UV254值与CODCr值之间呈很好的线性关系，它可以体现出COD的变化趋势，但与传统法测定的数值还存在一定差异。

[1]邓芹英，刘岚，邓慧明.波谱分析教程[M].北京：科学出版社，2006.

[2]董滨，段妮娜.UV254作为COD替代参数用于猪场污水的监测[J].安徽农业科学，2009，37（4）：1724-1725，1727.

[3]金伟，范瑾初.紫外吸光值（UV254）作为有机物替代参数探讨[J].工业水处理，1997，17（6）：30-33.

[4]EATON A D.Measuring UV-Absorbing organics：a standard method[J].Jour AWWA，1995，87（2）：86-90.

[5]陈华，严莲荷，陈媛，等.富马酸废水降解菌的选育及降解效果[J].环境科学与技术，2005，28（6）：75-76.

[6]蒋齐光，严莲荷，周申范.微波催化氧化法处理富马酸废水[J].化工环保.2005，25（3）：217-219.

[7]彭绍玲，伍钦.生物接触氧化法处理富马酸废水[J].华南理工大学学报（自然科学版），2004，32（5）：71-73.

[8]张辉，李培军，胡筱敏，等.微生物固定化技术对地表水油类污染物的修复[J].环境保护科学，2007，32（6）：59-61.

[9]何海军，瞿文川，钱君龙.湖泊沉积物中腐殖酸的紫外可见分光光度法测定[J].分析测试技术与仪器，1996，2（1）：14-18.

[10]左航，杨勇，贺鹏，等.颗粒物对污染源COD水质在线监测仪比对监测的影响[J].中国环境监测，2014，30（5）：141-144.

[11]中国环境监测总站.环境水质监测质量保证手册（2版）[M].北京：化工出版社，1998：289-291.

Reasearch on UV254Index by Ultraviolet Spectrophotometer

YANG Miao-miao
（Zhangweinan Canal Administration，Haihe River Water Conservancy Commission，Dezhou 253009，China）

Water monitoring equipments have broad applications in the capacity building of water resources monitoring，and we purchased the appropriate equipments through this project.The absorption of organic matter at 254nm by ultraviolet spectrophotometer was studied in order to maximize the role of monitoring equipment.The possibility of UV absorption as an alternative to organic matter was studied by UV monitoring of the water in the South Canal.The results showed that the UV absorbance at 254 nm was 0.107 and 0.165 respectively.Potassium hydrogen phthalate solution at 254 nm wavelength has a good response and reproducibility.There was a good linear relationship between UV254and CODCr，which can reflect the change trend of COD.This study had an exemplary role in widely application of ultraviolet spectrophotometer and that UV254as a substitution to organic parameters.

water monitoring equipment；ultraviolet spectrophotometer；UV254；COD

X824

A

1004-7328（2017）02-0058-04

10.3969/j.issn.1004-7328.2017.02.018

2017—01—10

杨苗苗（1988—），女，硕士，工程师，主要从事水质监测工作。