化学分析仪器在环保水质检测的应用

王金业 李静 张丙珍

摘要：鉴于现阶段我国水质环境不佳，将化学分析仪器有效应用于环保水质检测工作之中是非常必要的，能够大大提高水质检测水平，以便更加清晰地了解现阶段水质情况，为有效地处理水污染等问题创造条件。而要想真正做到这一点，应当贯彻落实科学发展观，将先进的、可行性较高的仪器设备有效应用于环保水质检测工作当中，实时了解水质状态，为真正提高水质检测水平创造条件。本文对化学分析仪器在环保水质检测的应用进行了研究。

关键词：环境保护 水质检测 化学分析仪器 应用方法

随着工业规模的扩大，加之居民生活活动的开展，河流、湖泊等的水质遭到污染，严重影响到水资源的品质，且不利于水生生物及植物的生长^[1]。因此，需配套合适的化学分析仪器，将其用于水质检测工作中，加强检测、分析、控制，保证水资源品质的稳定性。

1化学水质分析仪概述

在科学技术迅猛发展的背景下，相继有更多新型的水质检测分析仪面市，其在人们的日常生产、生活中扮演着重要的角色，可促进各行各业的发展。具体到环保水质检测中，随着技术的升级，大量的化学水质分析仪器应运而生，可根据实际检测需求做合理的选择，以便有效完成特定场景下的水质检测工作。其中，化学水质分析仪器具有代表性，其具有检测和分析的双重功能，在纯水质检测中取得广泛的应用，经过检测后判断水质是否达到要求，若某项或多项指标不合理，则进一步分析水中的杂质，给出具体的类型和含量，进而由相关单位采取有效的处理措施，实现对水资源品质的有效控制。化学水质分析仪器的应用主要以相关水质标准为引导，检测氨氮、总磷、总氮等关键的指标，根据实测结果综合判断水质，所得检测分析数据具有指导意义，以便技术人员针对水资源进行有效的处理。

2水质检测分析方法

在水污染监测与治理中，水质检测具有举足轻重的地位，是水资源防护中的重点内容，有关技术人员可根据检测数据加以分析，对特定区域内的水质做出客观的判断，进而采取保护措施^[2]。随着行业的发展，现阶段水质检测的方法颇为丰富，常见的有如下几种。

2.1化学分析法

化学分析法优势在于测量精度高，数据的准确性得到保证，富有参考价值;不足之处在于测量周期较长，效率偏低，同時试剂样品的消耗量较大，缺乏足够的经济效益优势。

2.2电化学分析法

在地表水和污水的检测中取得广泛的应用，可测定pH、硝酸盐、金属离子等参数，以便系统性地反映出水质状况^[3]。配套仪器的操作便捷，测试效率较高，还具有成本低、无二次污染等优势;不足之处在于水样接触带可能遭到污染，因此仪器的耐久性欠佳，难以满足长期检测的工作要求。

2.3色谱分离技术

对水资源的检测能力较强，可获得苯系物、微量酚等相关参数，优势在于精度较高、重复性好等;不足之处在于仪器的尺寸较大，对现场作业空间提出较高的要求，同时成本需求较大，且为了高效开展检测工作，需在线联用光谱仪、质谱仪等相关装置，工作量随之增加^[4]。

2.4生物传感技术

配套仪器的体积小，日常使用中效率、结果准确性等方面的优势突出，从经济效益的角度来看，由于具有批量生产的特点，可降低购置成本，对于提高经济效益而言大有裨益，因此在现代水质监测分析中取得广泛的应用;当然，配套仪器存在稳定性不足、耐久性有限的缺点，相关技术人员仍需在此领域深入探索，突破技术瓶颈^[5]。

3基于光谱分析的水质检测技术

纵观环境水质检测工作状况，基于光谱分析的水质检测技术的应用频率较高，其细分技术形式主要有以下几种。

（1）高光谱遥感法：经验表明，此方法的测量精度相对有限，难以满足高精度的测量要求，主要应用于水质定性检测场景中^[6-10]。

（2）原子光谱分析技术：在水中总铬、总汞、总锌等重金属水质参数的检测中，原子光谱分析技术取得有效的应用，其兼具灵敏、准确、高效等特点，但存在能量消耗较大的局限性，同时将其应用于非金属元素、难熔元素的测定中则存在难度高、效果差的问题，且难以满足在线水质检测要求^[11-12]。

（3）分子吸收光谱分析技术：可有效规避前述所提的原子光谱分析技术的应用局限性，且随着技术的融合，紫外-可见分子吸收光谱技术更具代表性，其已然成为现代水质检测中极为关键的一种方法，优势体现在操作便捷、重复性好、试剂消耗量较少、精度较高、可满足在线检测要求等多个方面，对于金属离子、非金属离子的检测，均可以采用该方法，以便高效完成检测工作，获得准确的结果。此外，还可以在连续光谱分析范围内完成多项参数的检测工作，各项数据的全面性与准确性均良好。得益于分子吸收光谱分析技术的多重优势，现阶段其在饮用水、地表水、废水等的检测中均有广泛的应用，配套的仪器也是分析仪表厂商高度关注的对象，正在着力研发。

根据是否需要样品化学前处理，对技术加以细分，常见有样品前处理光谱水质检测和直接光谱水质检测，以前者为例，其原理如图1所示。在实际操作中，根据要求选择待测水样，有秩序性地完成预沉淀、粉碎、乳化、过滤等操作，而对于包含总氮、总磷在内的复杂水质参数，为顺利完成检测，需营造高温高压等特定环境，在此辅助条件下完成水样的在线消解操作，而后再将被测物M与显色试剂R反应，经过此过程后可产生有色化合物;在前述处理的基础上，采取光谱分析的方法，确定被测水质参数的含量。通常，绝大部分水质参数的检测均较为便捷，例如挥发酚、氨氮等，可直接与显色试剂反应，总体来看检测分析具有较突出的便捷性特征。对于直接光谱水质检测仪器，其突出特点在于操作便捷性较好，无物理预处理和化学前处理环节，在日常应用中，可直接将探头置于指定的水域，在此布置方式下，使水样流经检测池，完成水中关键参数的原位监测工作。当然，也可以根据需求将水抽入仪器内，在其流动路径中，于检测池内完成相应的在线分析工作，此时也能够取得较为准确的结果。

样品前处理光谱水质检测技术的适用范围较广，可以应用于多数水质参数的在线检测工作中，也是业内主流的发展方向。相比之下，直接光谱水质检测的便捷性特征突出，即无需组织样品前处理作业，但水体的差异化会对检测造成干扰，所建立的核心智能算法模型在实际应用中容易由于某些因素的干扰而产生异常，缺乏足够的普适性;并且，对于直接光谱水质检测仪器而言，其检测参数适用范围有限，仅能够满足COD、硝酸盐等的检测，检测参数的范围有待扩宽。

4样品前处理光谱水质检测技术

样品前处理光谱水质检测基本原理如图2所示。

在线样品化学前处理与光谱检测的实现通常建立在顺序注射技术的基础上，配套的是注射泵和微电子多位阀，通过两类装置的联合应用，共同构成顺序注射流路系统，同时还配合使用测控系统和光电检测系统。多位阀分别对应有特定的固定通道，其能够连接至样品反应检测室，而对于公共通道，则实现与注射泵的连接。配套的注射泵是重要的装置，能够完成液体的抽吸和推送作业。水样在线分析时，则及时启动注射泵，由该装置开始抽吸，在此期间有秩序性地將化学试剂和样品吸入储液环（借助多位阀而实现，被吸入的物质经由通道流动），抽吸结束后，反向推送样品与试剂，将存在于储液环内的两类物质送至反应检测室，于该处完成化学反应与光电检测。此时，根据检测条件选择合适的检测系统：在单参数检测中，应用单光谱分析系统即可，其采用到光电二极管等相关探测器;而遇到多参数检测的情况时，为保证检测效果和效率，则需采用连续光谱分析系统，其核心组成为光电探测器阵列。以顺序注射技术平台为依托，结合工作要求，开发一套完善的水质检测仪器，其优势在于：试剂与样品反应定量准确，在此前提下，能够获得高精度的检测结果;试剂的消耗量得到有效的控制，通常为常规技术的1/20～1/10;流路器件的稳定性和可靠性较为突出。

5水质检测结果的质量控制

5.1检测仪器的质量控制

水质检测工作得以顺利开展的关键前提之一在于得到配套仪器的支持，因此在正式开始检测前，先准备好检测仪器和玻璃器皿，对其做详细的检查、校准，保证数据的准确性。在水质检测期间，需定期校准，确认无误后方可继续使用，由此保证检测结果的准确性，并充分发挥出其利用价值。加强对技术人员的培训也具有必要性，端正技术人员的态度，提高其工作水平，以便在检测仪器出现异常后及时查明原因，妥善处理，尽快使仪器恢复正常工作状态。

5.2水样的保存和运输期间的质量控制

水样检测前，先根据规范保存水样，避免其发生变质或出现其他的异样。水样的保存方法主要为冷藏、冷冻，原因在于此类方法可有效抑制水中微生物的活动，以免水样在尚未检测前便发生化学反应。为取得更加突出的水样保存效果，可向水样中按比例掺入适量的化学试剂，其对于保证水样的可靠性而言大有裨益。需强调的是，在应用化学试剂时必须加强对用量的控制，若用量偏低则难以起到保存水样的效果，而用量偏多则容易影响化验数据的准确性，因此需遵循适中的原则，将化学试剂的用量控制在合理的区间内，兼顾水样保存和数据准确的双重要求。

5.3应用科学严谨的检测技术

向水源现场抽取水样时，必须注重操作的规范性，宜采用全程空白、现场平行样的形式，此时可减小外部因素的干扰，有助于提高检测结果的准确性。在实际的检测中，采用的试剂必须符合要求，不可受到污染，利用平行样检测的方法开展工作。在实验平行样的数量控制方面，在各批次的水样中抽取10%左右，必要时可适当增加;若存在具有争议的水源，则检测数量至少需达到水样的20%，进而获得更为准确的结果。

6结语

综上所述，面对水资源污染的生态环境现状，需要加强水质检测，及时掌握水质特征，采取有效的管控措施。作为行业工作人员，需要合理配套化学分析仪器，选用科学可行的技术，保证抽样、检测、分析等环节顺利进行，再根据检测分析结果采取控制措施，提高水资源的品质，促进社会经济、生态环境的可持续发展。

参考文献

• [1]王迪.化学分析仪器在环保水质检测的应用[J].中国科技信息，2021（22）：67-68.
• [2]魏志良.提高水质检测水平促进水质管理工作[J].当代化工研究，2021（21）：94-95.
• [3]陈刚新，王国安，齐羽，等.污水在线监测仪表准确度探讨[J].净水技术，2021，40（S2）：80-83.
• [4]郭琦.基于光谱分析的紫外水质检测技术探讨[J].全面腐蚀控制，2021，35（10）：99-101.
• [5]范海霞.高锰酸盐指数分析仪在水质监测中的应用[J].黑龙江水产，2021，40（5）：27-29.
• [6]范慧.一体化智能分析仪在水质检测COD上应用的研究分析[J].当代化工研究，2021（15）：31-32.
• [7]汪向东.化学仪器分析技术在水质监测中的应用[J].信息记录材料，2021，22（2）：225-227.
• [8]周翔.提高水质检测结果的准确性及稳定性对策研究[J].环境与发展，2020，32（5）：171-172.
• [9]潘意隆，王震，朱永双.无火焰原子吸收法测定地下水中铅检测条件的研究[J].中国资源综合利用，2020，38（4）：22-24.
• [10]李颖，张纹俊.ICP-MS法测定江西省鄱阳县张家山金矿矿区水质9种元素的方法研究[J].世界有色金属，2019（23）：145-146.
• [11]张卫，杨博玥，孙奕，等.一种非接触式光电液体计量装置[C]//中国水利学会2019学术年会论文集第三分册.，2019：522-524.
• [12]谌立和.提高水质检测结果准确性的措施与方法[J].家庭生活指南，2019（6）：45.