化學分析儀器在環保水質檢測的應用

王金業 李靜 張丙珍

摘要：鑒于現階段我國水質環境不佳，將化學分析儀器有效應用于環保水質檢測工作之中是非常必要的，能夠大大提高水質檢測水平，以便更加清晰地了解現階段水質情況，為有效地處理水污染等問題創造條件。而要想真正做到這一點，應當貫徹落實科學發展觀，將先進的、可行性較高的儀器設備有效應用于環保水質檢測工作當中，實時了解水質狀態，為真正提高水質檢測水平創造條件。本文對化學分析儀器在環保水質檢測的應用進行了研究。

關鍵詞：環境保護 水質檢測 化學分析儀器 應用方法

隨著工業規模的擴大，加之居民生活活動的開展，河流、湖泊等的水質遭到污染，嚴重影響到水資源的品質，且不利于水生生物及植物的生長^[1]。因此，需配套合適的化學分析儀器，將其用于水質檢測工作中，加強檢測、分析、控制，保證水資源品質的穩定性。

1化學水質分析儀概述

在科學技術迅猛發展的背景下，相繼有更多新型的水質檢測分析儀面市，其在人們的日常生產、生活中扮演著重要的角色，可促進各行各業的發展。具體到環保水質檢測中，隨著技術的升級，大量的化學水質分析儀器應運而生，可根據實際檢測需求做合理的選擇，以便有效完成特定場景下的水質檢測工作。其中，化學水質分析儀器具有代表性，其具有檢測和分析的雙重功能，在純水質檢測中取得廣泛的應用，經過檢測后判斷水質是否達到要求，若某項或多項指標不合理，則進一步分析水中的雜質，給出具體的類型和含量，進而由相關單位采取有效的處理措施，實現對水資源品質的有效控制。化學水質分析儀器的應用主要以相關水質標準為引導，檢測氨氮、總磷、總氮等關鍵的指標，根據實測結果綜合判斷水質，所得檢測分析數據具有指導意義，以便技術人員針對水資源進行有效的處理。

2水質檢測分析方法

在水污染監測與治理中，水質檢測具有舉足輕重的地位，是水資源防護中的重點內容，有關技術人員可根據檢測數據加以分析，對特定區域內的水質做出客觀的判斷，進而采取保護措施^[2]。隨著行業的發展，現階段水質檢測的方法頗為豐富，常見的有如下幾種。

2.1化學分析法

化學分析法優勢在于測量精度高，數據的準確性得到保證，富有參考價值;不足之處在于測量周期較長，效率偏低，同時試劑樣品的消耗量較大，缺乏足夠的經濟效益優勢。

2.2電化學分析法

在地表水和污水的檢測中取得廣泛的應用，可測定pH、硝酸鹽、金屬離子等參數，以便系統性地反映出水質狀況^[3]。配套儀器的操作便捷，測試效率較高，還具有成本低、無二次污染等優勢;不足之處在于水樣接觸帶可能遭到污染，因此儀器的耐久性欠佳，難以滿足長期檢測的工作要求。

2.3色譜分離技術

對水資源的檢測能力較強，可獲得苯系物、微量酚等相關參數，優勢在于精度較高、重復性好等;不足之處在于儀器的尺寸較大，對現場作業空間提出較高的要求，同時成本需求較大，且為了高效開展檢測工作，需在線聯用光譜儀、質譜儀等相關裝置，工作量隨之增加^[4]。

2.4生物傳感技術

配套儀器的體積小，日常使用中效率、結果準確性等方面的優勢突出，從經濟效益的角度來看，由于具有批量生產的特點，可降低購置成本，對于提高經濟效益而言大有裨益，因此在現代水質監測分析中取得廣泛的應用;當然，配套儀器存在穩定性不足、耐久性有限的缺點，相關技術人員仍需在此領域深入探索，突破技術瓶頸^[5]。

3基于光譜分析的水質檢測技術

縱觀環境水質檢測工作狀況，基于光譜分析的水質檢測技術的應用頻率較高，其細分技術形式主要有以下幾種。

（1）高光譜遙感法：經驗表明，此方法的測量精度相對有限，難以滿足高精度的測量要求，主要應用于水質定性檢測場景中^[6-10]。

（2）原子光譜分析技術：在水中總鉻、總汞、總鋅等重金屬水質參數的檢測中，原子光譜分析技術取得有效的應用，其兼具靈敏、準確、高效等特點，但存在能量消耗較大的局限性，同時將其應用于非金屬元素、難熔元素的測定中則存在難度高、效果差的問題，且難以滿足在線水質檢測要求^[11-12]。

（3）分子吸收光譜分析技術：可有效規避前述所提的原子光譜分析技術的應用局限性，且隨著技術的融合，紫外-可見分子吸收光譜技術更具代表性，其已然成為現代水質檢測中極為關鍵的一種方法，優勢體現在操作便捷、重復性好、試劑消耗量較少、精度較高、可滿足在線檢測要求等多個方面，對于金屬離子、非金屬離子的檢測，均可以采用該方法，以便高效完成檢測工作，獲得準確的結果。此外，還可以在連續光譜分析范圍內完成多項參數的檢測工作，各項數據的全面性與準確性均良好。得益于分子吸收光譜分析技術的多重優勢，現階段其在飲用水、地表水、廢水等的檢測中均有廣泛的應用，配套的儀器也是分析儀表廠商高度關注的對象，正在著力研發。

根據是否需要樣品化學前處理，對技術加以細分，常見有樣品前處理光譜水質檢測和直接光譜水質檢測，以前者為例，其原理如圖1所示。在實際操作中，根據要求選擇待測水樣，有秩序性地完成預沉淀、粉碎、乳化、過濾等操作，而對于包含總氮、總磷在內的復雜水質參數，為順利完成檢測，需營造高溫高壓等特定環境，在此輔助條件下完成水樣的在線消解操作，而后再將被測物M與顯色試劑R反應，經過此過程后可產生有色化合物;在前述處理的基礎上，采取光譜分析的方法，確定被測水質參數的含量。通常，絕大部分水質參數的檢測均較為便捷，例如揮發酚、氨氮等，可直接與顯色試劑反應，總體來看檢測分析具有較突出的便捷性特征。對于直接光譜水質檢測儀器，其突出特點在于操作便捷性較好，無物理預處理和化學前處理環節，在日常應用中，可直接將探頭置于指定的水域，在此布置方式下，使水樣流經檢測池，完成水中關鍵參數的原位監測工作。當然，也可以根據需求將水抽入儀器內，在其流動路徑中，于檢測池內完成相應的在線分析工作，此時也能夠取得較為準確的結果。

樣品前處理光譜水質檢測技術的適用范圍較廣，可以應用于多數水質參數的在線檢測工作中，也是業內主流的發展方向。相比之下，直接光譜水質檢測的便捷性特征突出，即無需組織樣品前處理作業，但水體的差異化會對檢測造成干擾，所建立的核心智能算法模型在實際應用中容易由于某些因素的干擾而產生異常，缺乏足夠的普適性;并且，對于直接光譜水質檢測儀器而言，其檢測參數適用范圍有限，僅能夠滿足COD、硝酸鹽等的檢測，檢測參數的范圍有待擴寬。

4樣品前處理光譜水質檢測技術

樣品前處理光譜水質檢測基本原理如圖2所示。

在線樣品化學前處理與光譜檢測的實現通常建立在順序注射技術的基礎上，配套的是注射泵和微電子多位閥，通過兩類裝置的聯合應用，共同構成順序注射流路系統，同時還配合使用測控系統和光電檢測系統。多位閥分別對應有特定的固定通道，其能夠連接至樣品反應檢測室，而對于公共通道，則實現與注射泵的連接。配套的注射泵是重要的裝置，能夠完成液體的抽吸和推送作業。水樣在線分析時，則及時啟動注射泵，由該裝置開始抽吸，在此期間有秩序性地將化學試劑和樣品吸入儲液環（借助多位閥而實現，被吸入的物質經由通道流動），抽吸結束后，反向推送樣品與試劑，將存在于儲液環內的兩類物質送至反應檢測室，于該處完成化學反應與光電檢測。此時，根據檢測條件選擇合適的檢測系統：在單參數檢測中，應用單光譜分析系統即可，其采用到光電二極管等相關探測器;而遇到多參數檢測的情況時，為保證檢測效果和效率，則需采用連續光譜分析系統，其核心組成為光電探測器陣列。以順序注射技術平臺為依托，結合工作要求，開發一套完善的水質檢測儀器，其優勢在于：試劑與樣品反應定量準確，在此前提下，能夠獲得高精度的檢測結果;試劑的消耗量得到有效的控制，通常為常規技術的1/20～1/10;流路器件的穩定性和可靠性較為突出。

5水質檢測結果的質量控制

5.1檢測儀器的質量控制

水質檢測工作得以順利開展的關鍵前提之一在于得到配套儀器的支持，因此在正式開始檢測前，先準備好檢測儀器和玻璃器皿，對其做詳細的檢查、校準，保證數據的準確性。在水質檢測期間，需定期校準，確認無誤后方可繼續使用，由此保證檢測結果的準確性，并充分發揮出其利用價值。加強對技術人員的培訓也具有必要性，端正技術人員的態度，提高其工作水平，以便在檢測儀器出現異常后及時查明原因，妥善處理，盡快使儀器恢復正常工作狀態。

5.2水樣的保存和運輸期間的質量控制

水樣檢測前，先根據規范保存水樣，避免其發生變質或出現其他的異樣。水樣的保存方法主要為冷藏、冷凍，原因在于此類方法可有效抑制水中微生物的活動，以免水樣在尚未檢測前便發生化學反應。為取得更加突出的水樣保存效果，可向水樣中按比例摻入適量的化學試劑，其對于保證水樣的可靠性而言大有裨益。需強調的是，在應用化學試劑時必須加強對用量的控制，若用量偏低則難以起到保存水樣的效果，而用量偏多則容易影響化驗數據的準確性，因此需遵循適中的原則，將化學試劑的用量控制在合理的區間內，兼顧水樣保存和數據準確的雙重要求。

5.3應用科學嚴謹的檢測技術

向水源現場抽取水樣時，必須注重操作的規范性，宜采用全程空白、現場平行樣的形式，此時可減小外部因素的干擾，有助于提高檢測結果的準確性。在實際的檢測中，采用的試劑必須符合要求，不可受到污染，利用平行樣檢測的方法開展工作。在實驗平行樣的數量控制方面，在各批次的水樣中抽取10%左右，必要時可適當增加;若存在具有爭議的水源，則檢測數量至少需達到水樣的20%，進而獲得更為準確的結果。

6結語

綜上所述，面對水資源污染的生態環境現狀，需要加強水質檢測，及時掌握水質特征，采取有效的管控措施。作為行業工作人員，需要合理配套化學分析儀器，選用科學可行的技術，保證抽樣、檢測、分析等環節順利進行，再根據檢測分析結果采取控制措施，提高水資源的品質，促進社會經濟、生態環境的可持續發展。

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