光谱分析的紫外水质检测技术研究

摘要：水质检测技术中，光谱分析的紫外水质检测技术是近些年应用较多的技术类型。文章以此为中心，详细介绍了光谱分析的紫外水质检测技术以及计算方法，根据试验检测结果总结出该检测技术未来发展方向，目的在于进一步提高水质检测的准确性，掌握更全面的水质情况，为水质改善做好充足的准备。

关键词：水质检测;光谱分析;线性关系;数学模型

中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.061

Analysis of UV water quality detection technology of spectral analysis

Wang Yujun

（Laojunhe Water Conservancy Management Office，Shandan County，Zhangye City，Gansu Province，Zhangye Gansu 734000，China）

Abstract：In the water quality detection technology，the UV water quality detection technology of spectral analysis has been widely used in recent years.Taking this as the center，this paper introduces the UV water quality detection technology and calculation method of spectral analysis in detail，summarizes the future development direction of this detection technology according to the test results，aiming to further improve the accuracy of water quality detection，master more comprehensive water quality situation， and make adequate preparation for water quality improvement.

Key words：Water quality detection;Spectral analysis;Linear relationship;Mathematical model

水质检测是改善水污染、保护水资源的重要手段。光谱分析的紫外水质检测方法是当前应用最广泛的水质检测技术。近些年紫外吸收水质检测研究不断拓展，发现其在水質检测中，不仅操作步骤简单、科学避免二次污染，以物理检测的方式替代化学试剂检测。对水源进行在线检测，时刻观察水质参数变化，记录动态浮动数据，为水源改善提供更多参考。

1 光谱分析的紫外水质检测技术方法介绍

1.1 光谱分析的紫外水质检测原理分析

水质检测方法较多，其中紫外水质检测技术运用朗伯比尔定律，属于物理检测方法，该原理公式为A=kcl，公式中包含吸收系数k、光程L，因为水资源中包含多种化学需氧量的物质，例苯、酚类以及甲苯在等，利用吸收系数与光程，与被测溶液浓度相互作用下，完成紫外水质检测。紫外水质检测中，紫外区会出现光谱吸收现象，为水质检测中COD（化学需氧量）的确定创造有利条件[1]。因为紫外吸收单波长吸收弱，因此配合光谱分析的方式，解决紫外水质检测中的不足。

1.2 水质检测光谱分析方法介绍

水质检测中所应用的光谱分析方法主要包括光谱直接对比分析、光谱归一化分析。

其中，光谱直接对比分析，选定水质检测样本，根据光谱吸收情况对照光谱吸光度值，计算两者关系，计算公式如下：

ABS1（λ）=f（ABSref（λ））

紫外水质检测样品通过光谱分析，检测数值变化与参考样本之间存在线性联系，这种线性关系按照评价指标（拟合直线R2），如果对比计算数值<0.99，则表示拟合曲线并非直线，被测水源样品质量不理想，与参考水样成分相差较大。数值>0.99，表示被测水样与参考水样关系接近直线，两者水样组成相似。拟合曲线的变化代表被测水样中物质浓度的变化，曲线波动与浓度成正比。

其中光谱归一化分析，利用归一化的计算方式，变换有量纲表达式为无量纲表达式，转换所得公式如下：

（λ）=

根据实验检测，样品成分归一化的光谱曲线重合，则表示其与参照样本成分相似，属于同一种。但是检测结果若重合性不好，表示样品成分特殊，与参照样品差别大，水质污染严重。归一化光谱检测中，必须对样品进行多个划分，分别进行光谱分析，经过有效实验处理，M个光谱线形成，统计波长λi数值计算平均值，计算公式为：

结合样品检测数量的增加，计算波长吸光度值，统计每个波长波动情况，得到波长波动平均值Pk：

Pk=

归一化光谱分析中，参考指标包括两方面，其一是光谱波动百分比，最大值为Pmax=。波动平均值在水质检测整个范围中单个检测数值的百分比数值，个数q<0.05、0.05>q<0.1、q>0.1分别用、、。那么波动平均值Pk中个数范围分别对照个数范围中的n，分别为n1∈[0，0.05];n2∈[0.05，0.1];n3∈（0.1，+∞）。

2 光谱分析的紫外水质检测试验讨论

光谱分析紫外水质检测实验中，应用水质检测仪器，从控制系统控制光电接收变化信息。经过单色器检测装置的处理，水质检测色谱传入到流通池，转变为相应的电信号，利用无线数据及时将其上传到检测仪器的数据库进行数据处理。紫外水质检测仪器在光谱分析方面的范围能够达到200-720nm。化学需氧量吸光度检测中，根据需要检测的水源范围，实验水样至少为四种，以保证试验检测的全面性与准确性。通过检测仪器获得样品的光谱变化，获得相关数值创建化学需氧量模型，求拟合直线平均值，线性变化平稳，数值>0.99，得到吸光度化学需氧量数值。但是在实验计算中，水样数值均以一种水样推算另一种水样，这其中会出现推算误差。为了更好地解决这一差异，需要在单波长分析基础上对数学模型进行创新，以此来控制光谱分析误差。

根据某地实际水样检测发现，取得的4份相同河流中的样品，其中两份进行了稀释，并且以重铬酸钾滴定法，得到水样的化学需氧量值。其中两份以紫外水质检测方法得到水质样品的吸收光谱，对光谱进行分析。发现归一化检测方法中，光谱变化范围计算数值波动率为5%，检测水样的线性拟合曲线呈现直线，数值>0.99，吸收光谱数值相同。从中可以发现，去离子水将样品稀释后进行滴定的测量方法，在最终数值计算中误差大于紫外水质检测方法。

3 光谱分析的紫外水质检测技术应用前景

水质检测技术不断升级，投入检测的仪器设备越来越先进。在这种发展背景下，光谱分析的紫外水质检测技术拥有越来越广阔的发展前景。

3.1 光谱分析的紫外水质检测技术操作更便捷

实验操作相较于传统化学水质检验更为便捷，不需要大量器具，并且具有非常理想的重复性能。尤其是紫外水质检测仪器的应用，操作人员只需要按照步骤完成检测准备工作，为水质检测节省很多时间。与此同时仪器检测将水质检测中可能出现的检测误差或者操作失误降到最低，以仪器为载体减轻检测人员的工作负担，提高了水质检测工作效率[2]。当然这种检测技术可以在任何水质监测部门进行重复应用，帮助水质检测在节省更多检测经费，将节省的检测经费更好的投入到水质改善方面，检测技术逐渐延伸到其他领域。紫外水质检测技术操作便捷性优势，为我国水质检测发展带来帮助，操作性强，检测误差小，在未来发展中拥有更广泛的空间，为水质改善创造有利条件。

3.2 水质检测精准度、稳定性更好，检测速度更快

光谱分析的紫外水质检测技术，在未来发展中朝着检测精准度、稳定性提高，检测速度更快方面前进。這种物理水质检测方式，精准度不断提高，根据不同的水源样品制定不同的对比精度标准，以模块化的方式完成精准度优化。结合水质环境为基础，制定具体的精准度检测方案，并且提高仪器测量标准，确保水质检测数据不会出现计算误差。在当前检测基础上加快紫外水质检测技术的检测速度，重视检测技能性的提高，进一步为检测技术应用创造有利条件，提供更多水质检测新服务。充分发挥出光谱分析的紫外水质检测技术优势，做好水质检测相关工作，革新水质检测技术，保证水质检测的稳定性，为光谱分析的紫外水质检测精准性提高与未来发展搭建扎实的台阶[3]。

3.3 降低水质检测消耗与成本

光谱分析的紫外水质检测技术在未来发展中更加重视向降低检测消耗，节省检测成本，保证检测精准性方向发展。尤其在光谱分析方面，调整紫外水质检测仪器，降低仪器检测消耗，以最少的检测资源得出最准确的检测成果。减少水样品的应用，控制好检测投入元素，尽量减少油料消耗，以此达到降低成本的目的。注意检测仪器的规范操作，避免因为操作不规范导致仪器出现故障，造成维修成本增加。进一步完善光谱分析的紫外水质检测技术，提高检测的整体性。

4 结束语

利用光谱分析的紫外水质检测技术进行水质检测，检测操作简便，获得更准确的线性关系与化学需氧量数值，创建水质检测数学模型，对比光谱检测标准，降低水质检测中的误差，为紫外水质检测技术未来发展提供更多创新参考。

参考文献

[1]朱娜.对基于光谱分析的紫外水质检测技术的几点探讨[J].建材与装饰，2019（30）：211.

[2]王炜煜，赵芳，井晓兵.基于光谱分析的紫外水质检测技术[J].化工管理，2016（13）：215.

[3]刘宝宝.基于紫外-可见光谱分析的水质监测技术研究进展[J].四川建材，2016，42（01）：297-298+300.

收稿日期：2020-02-19

作者简介：王玉军（1973-），男，汉族，中专学历，研究方向为人饮管理。