紫外吸收法COD在环境监测中的应用

杨云开 何胜辉 元德仿 马光明

（七善科技有限公司，广东 深圳 518132）

COD是化学需氧量ChemicalOxygenDemand的简称，主要是指水中的还原性物质在遇到强氧化剂时，发生氧化反应所需的氧化剂的消耗量，它的单位通常以氧含量（mg/L）表示。由于大部分的废水湖泊或河流中含有大量的亚硝酸盐、硫化物等不利于水体环境的还原性物质，而COD值是测定水质中所含有的还原性物质含量的综合性分析指标。因此，对水体中有机物含量测量的重要指标之一就是对水质中的COD值进行测定，它是对水体环境进行连续性监测的重要指标之一，越来越受到世界各国的广泛关注。

1 COD环境监测现状

目前，我国主要使用的COD在线监测仪主要是通过化学反应原理，通过消解剂对待测水样进行一定的消解反应，其所需的消解时间较长，而消解剂中又有银、铬等重金属离子，极易造成再一次污染。而利用化学原理研发的COD在线监测仪，其具有数据处理效率低、维修率高、监测成本高等局限性。紫外吸收法COD的环境监测技术主要采用物理原理，具有高效、一分钟响应等优势，可以从真正意义上的实现不间断地在线监测作用。目前，紫外吸收法COD环境监测技术已在国外被广泛研发及运用，但目前国内与之相关的研究报道尚不全面，紫外吸收法COD在线监测仪还没有被完善的研发及广泛运用。

2 紫外吸收法COD监测技术

对于大部分的有机物来说，当波长在215～316 nm范围时，都呈现各自不同的吸收曲线特性。所以，紫外吸收法COD监测技术就是利用254 nm波长下紫外线的吸光特性，设置吸光度标准曲线，依据朗伯比尔定律中的吸收定律，推导计算COD值。同时，为了消除水体浑浊度对紫外光吸收造成的影响，通常通过测定546 nm波长处的可见光吸光度来排除水体浑浊度的干扰，采用双波长测定方法测量更为准确的紫外吸收法COD值。

3 紫外吸收法COD的测定原理

紫外吸收法COD的基本测量原理为：利用待测水体中有机物对紫外线的吸收作用，测定水体中有机物的含量及成分。紫外吸收法是通过指定波长的紫外光射到待测水体中，通过所得的吸光度值计算待测水体的COD含量，计算的理论是依据朗伯比尔定律中的吸收定律，它是测量所以物质吸光度值的最基本理论依据。

紫外吸收测定仪的工作原理及流程为：在测定仪的样品池中加入待测水质，利用测定仪上的发光光源发出紫外光线照入样品池中，样品池中的半透反射镜会将紫外光线分成二束光，一束光照到一个调好的工作光电元件上，为工作光束；另一束光则使其射在另一参比光电元件上，为参比光束。利用工作光束波长与参比光束波长之间的差异，所导致的废水吸收光学能量多少的差异，从而依据郎伯-比耳定律得出COD值：

而一般情况下，通过紫外吸收法测定COD都使用双波长测量方式，将上述公式经过推导得出：

式中：

C—待测水样的COD值（mg/L）；K—紫外吸收仪测定的测量参数（mg/L）；λ0—入射光束所携带的能量（J）；λx—出射光束所携带的能量（J）；λR—参比光束所携带的能量（J）；λw—工作光束所携带的能量（J）。

4 紫外吸收法COD的影响因素

4.1 水体浑浊度的影响

由于待测水质中的悬浮物可同时吸收可见光与紫外光线，造成了水体浑浊度对紫外吸收法COD监测结果的干扰。因此，在进行紫外吸收法COD测量时，可充分利用有机物和悬浮物可同时吸收紫外光线，而有机物不能吸收可见光这一特性，从而起到消除悬浮物对紫外吸收法COD测量值的影响。综上所述，水体浑浊度与有机物含量可同时影响紫外光吸光度，从而影响紫外吸收法COD的测量值。

4.2 水体温度的影响

由于水体温度的变化也会引起紫外光吸光度的微小变化，对紫外吸收法COD的监测结果造成干扰。但水体温度在10～25 ℃时，对紫外光吸光度的影响很小，可以忽略不计。

4.3 水体pH值的影响

由于紫外光吸光度会随着废水湖泊、河流或工业废水等中pH酸碱度的增大而不断变大，因此废水中的pH值也是影响紫外吸收法COD监测结果的重要评判标准之一。需要注意的是，当废水的种类没有发生变化时，一般pH值的变化也不大，监测结果也不会发生重要改变。

5 紫外吸收法COD的应用效果分析

5.1 紫外吸收法COD在环境监测应用中的优势

由于具有在线监测功能，因此被广泛运用于废水湖泊、河流或工业废水等的在线不间断监测当中。主要原因为：第一，紫外吸收COD在线监测仪可在数秒内完成对紫外光的吸收作用，并可快速进行处理器的数据处理，即使有样品池的冲洗过程，也能保证在1 min时间内完成对废水的一次测定流程，它的高效性是其他COD测量方法所比不上的；第二，通过双波长的紫外吸收法COD在线监测技术，可以补偿待测水样在测量过程中受到的干扰，将干扰作用在结果计算中给予扣除，因此一般不需要预处理待测水样；第三，只要定期对在线监测仪进行重铬酸钾的监测系数校准，就不需要不时进行标准物质的校准工作，从而降低监测费用。

5.2 紫外吸收法COD在环境监测应用中的局限性

虽然紫外吸收法COD在线监测仪具有快速计算、精准监测、监测成本低、经济效益高等监测优势，但受其测量原理的限制，决定其在适用上具有一些局限性。

由于紫外吸收法COD在线监测仪在工作前需要通过待测水样进行示值溯源CODCr值的标准物质校准，即一旦进行校准之后，这个监测仪只能用于这种待测水样或其他与之基体变化差异不明显的水样，其主要原因是当校准水样不一样时，对紫外光的吸收系数也就存在差异，从而造成监测仪转换系数的不同。当水样基体差异越明显，转换系数差异值就越大。由于COD值主要是对各种还原性水体污染物进行综合性的污染程度判定，而不同类别的水样又存在着各种不同的还原性水体污染物，从而增加了监测的难度。比如说针对工业废水的紫外吸收法COD在线监测技术，由于工业中的生产工艺等不同，造成了废水中存在着各不相同的还原性水体污染物。当工业废水集中高浓度排放时，极易造成水质中污染物的变化，引起在线监测仪转换系数的变化甚至是失效，此时监测仪示值已不能作为工业废水污染状况的判定指标，也就没有了在线监测的意义。

6 结语

紫外吸收法COD在线监测仪具有维护简单、无二次污染、故障发生率低、监测成本低、可在线不间断监测等优势，适应了现代环境监测的仪器发展要求。随着我国科学技术水平的不断提高，其技术研发和测定原理将得到改进，在环境监测中的运用也将越来越广泛。因此，大力开发和应用紫外吸收法COD在线监测仪对于提高我国污水水质的控制效果具有重要意义。