环保监测中紫外分光光度计的应用研究

2020-02-10吴剑波李福坚白彬浙江环境监测工程有限公司

节能与环保 2020年3期

文_吴剑波李福坚白彬浙江环境监测工程有限公司

1 环保监测概述

1.1 环保监测的意义

环保监测作为环境污染治理的重要前提，其监测结果的准确性对于后续治理影响较大。通常情况下，环保监测涉及内容较多，例如大气污染监测、水体污染监测、重金属污染监测等，下面以水体污染监测为例进行说明。当前随着工业化进程的不断加快，水体污染问题愈发严峻，这在很大程度上制约了工业化的进一步发展。而要想对水环境污染问题进行有效的治理，就必须要掌握其污染物的含量、成分及特点，以便于后续进行针对性的解决和防范，这就需要通过先进的现代化检测分析仪器进行水体污染情况进行监测，包括污染物种类、浓度等参数，为后续的污染治理提供依据。

1.2 环保监测的现状

当前环保监测虽然发挥着巨大的作用和优势，但是实际开展工作中由于受到多种因素的干扰，其也不可避免地存在一些问题，具体包括以下几方面：第一，由于污染情况较为复杂，特别是对于水体污染而言，其污染物种类一般较多，所以很可能出现监测设备或仪器不齐全的情况，同时对于一些比较特殊的污染物监测，缺乏科学有效的监测设备仪器，导致实际监测结果出现很大偏差；第二，通常一些环保监测站会将重点放在常规污染监测方面，相应的检测设备和仪器也大都属于实验室应用范畴，而对于突发性的污染监测重视不够，在对突发性污染监测中往往缺乏先进的监测设备仪器，加之监测手段不够创新，无法满足现场应急需要；第三，在实际开展环保监测时，通常监测结果会受到气候因素的影响，出现不同程度的偏差，例如在某种气候条件下开展工作，对无机物和水的监测能力较强，但是对于有机物和气体的监测则较弱，这会严重影响监测结果的可靠性；第四，监测工作开展需要具备高素质的专业团队，但是当前开展环保监测的工作人员往往只具备相应的理论知识，缺乏在资料收集和设备操作方面的能力，加之监测环境十分复杂，所以实际监测工作很容易出现失误，影响监测质量。

1.3 环保监测的内容

环保监测工作的开展可以实时掌握环境污染的变化情况，通过实施监督检查，对污染物含量进行有效筛选和分类，使得后续有针对性地进行污染物的排放和控制。当前对于环保监测工作而言，主要依靠先进的检测分析仪器实现污染物的实时监测，而随着科学技术水平的不断提升，紫外分光光度计得到了进一步完善，使其成为环保监测中常用的仪器设备。尽管紫外分光光度计具有诸多监测优势，但是在实际的监测中还是不可避免地会受到一些因素的干扰，例如监测现场环境条件、干扰物等，因此实际应用过程中需要重点考虑这些因素的影响，制定有效的规避措施，确保监测水平的有效提升。

2 紫外分光光度计的原理和特性

2.1 原理分析

紫外分光光度计监测原理主要利用朗伯比尔定律进行污染物成分及含量分析，即在测定污染物含量时，其不同波长范围内光的吸光程度和发光强度存在差异，所以主要利用这一特性进行污染物种类、含量等参数的定性或定量分析。由于当前主要是利用紫外线的特性制定分光光度计，即紫外分光光度计。相对比其它分光光度计，其具有多种功能和优势，且覆盖范围更加广泛。

2.2 特性分析

通常情况下，紫外分光光度计具有以下几方面特性：第一，覆盖面广。由于大部分有机物和无机物都可以在紫外可见光区域实现吸收，几乎所有化学元素均可利用该方法进行测定，可见其应用十分广泛；第二，灵敏性高。随着信息技术水平的不断提升，加之新型显色剂的诞生，使得紫外分光光度计的测定灵敏度随着升高，有效确保了实际监测的准确性；第三，选择性好。通常有些元素仅仅需要控制显色条件便可以实现紫外分光光度计的测定，例如Fe、Cu、Ag等，这些元素已经具备了系统化的测定方法；第四，准确性高。对于普通的紫外分光光度计，其监测相对误差可以达到1%～3%。而使用示差分光光度计进行测定，其相对误差可以在原有基础上降低至0.5%左右。

3 环保监测中紫外分光光度计的应用研究

3.1 在有机污染监测中的应用

有机物污染是相对比较严重的一类污染问题，特别是对于水体污染来说，其中有机物含量严重超标，加之有机物成分比较复杂，所以传统的仪器设备很难实现理想的有机物定量或定性分析。当前对于水体有机物监测主要是采取综合指标COD监测，传统的监测方法中主要是将过量的K2CrO7有机物进行回流处理，在两小时之后对体系中剩余的成分进行回滴，以回滴溶液量计算水体中COD含量，这种方法虽然可以达到监测的效果，但是比较耗时。而采取快速消解紫外分光光度计法对水体COD进行测定，不仅可以发挥理想的监测效果，而且有效克服了传统国标法监测中耗时长的问题，成为水体有机物监测比较常见的测定方法。除了综合指标测定方法外，还存在对类别指标的测定方法，例如对有机物中石油、苯胺、挥发酚等种类，利用紫外分光光度计进行测定，可以达到理想的监测目的。

3.2 在水体污染监测中的应用

通常情况下，水体发出污染主要是发生了水体富营养化，即水环境中N、P含量超出标准，造成水质的进一步恶化。而对于水体污染的监测，主要是对体系中N、P两项指标的测定分析，其中N存在的形式主要包括以下几种，即亚硝酸及硝酸盐氮、氨氮、有机氮等，P存在的主要形式包括可溶性总磷酸盐及正磷酸盐磷、总磷等，以上这些成分均可以通过紫外分光光度计进行测定。

3.3 在重金属污染监测中的应用

通常情况下，重金属污染涉及Pb、Hg和Gr等元素，这些元素会在生物体内累积，当累积达到一定程度后，会导致机体中毒，所以对机体重金属含量进行监测，这是有效防止机体出现中毒的关键所在。在实际对重金属含量进行监测中，可以采取紫外分光光度计进行含量测定，严重按照我国相关重金属成分和含量限制标准进行测定，一旦发现重金属含量超标要及时进行应对处理。

3.4 在大气污染监测中的应用

大气污染是最为常见的一种污染形式，主要的污染物包括二氧化硫、二氧化氮以及可吸入颗粒等，这些指标含量的多少会在一定程度上影响到区域空气污染情况，所以上述指标就成为空气污染监测重点。但是需要注意的是，不能完全根据上述三大指标监测情况进行空气污染指数的分析，还需要考虑空气中臭氧指标含量。而对于这四项指标的监测，除了可吸入颗粒外，其它三项都可以通过紫外分光光度计进行测定，而且测定效果比较理想。

3.5 与其它监测仪器的结合应用

在实际的环保监测中，对于某些特定的污染物成分监测，单纯地依靠紫外分光光度计是无法实现理想测定的，需要结合其它仪器设备进行测定，例如可将离子色谱仪、液相色谱仪与紫外分光光度计进行联合使用，不仅有效提升了污染物监测的灵敏性，而且有效确保了监测结果的准确性。通常情况下，离子色谱法与紫外分光光度计的联合应用可对水中多种微量金属离子进行测定，且测定过程中可以直接进样，无需浓缩柱即可进行快速准确的监测。

3.6 与高灵敏度试剂的结合应用

相关研究发现，在紫外分光光度计中加入新型的高灵敏度试剂，可以进一步提升污染物监测效率和质量，目前可以用于添加的高灵敏度试剂包括偶氮类、冠状类以及卟啉类化合物等，其中偶氮类化合物由于含有吡啶环，这种结构通常具有吸电子的功能，可以有效测定水体中的Fe2+；而冠状化合物主要适用于测定Cu2+、Li+、Na+以及K+含量，卟啉类化合物在Fe2+、Cu2+等测定中具有很高的灵敏性，所以实际开展污染物监测时可以根据实际情况进行灵敏度试剂的选择。