紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域運(yùn)用分析

徐 磊，陶小龍

（南昌市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江西 南昌 330038）

在開(kāi)展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)相關(guān)工作時(shí)，工作人員僅憑借肉眼無(wú)法準(zhǔn)確辨別細(xì)微污染源，而采用常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)，不僅要投入大量時(shí)間與精力，在監(jiān)測(cè)效果方面也難以得到保障。要想及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理生態(tài)環(huán)境保護(hù)相關(guān)問(wèn)題，對(duì)分光光度法加以應(yīng)用很有必要。該技術(shù)可做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并確定污染程度，在對(duì)污染物進(jìn)行定位的基礎(chǔ)上，為工作人員開(kāi)展后續(xù)工作提供理論依據(jù)。

1 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的意義

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作被提出的初衷，主要是檢測(cè)并監(jiān)督生活垃圾、工業(yè)排放物組分，通過(guò)降低環(huán)境污染的方式，使生態(tài)系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)[1]。針對(duì)環(huán)境污染所開(kāi)展的檢測(cè)工作，檢測(cè)內(nèi)容往往涉及土壤、大氣和水體等方面，其中，水體污染問(wèn)題發(fā)生頻率較高，由該問(wèn)題所產(chǎn)生的影響極為深遠(yuǎn)。無(wú)論是土壤、大氣還是水體，均與人們?nèi)粘Ｉ畲嬖诿芮嘘P(guān)聯(lián)。隨著工業(yè)化水平的提高，環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題頻頻發(fā)生，若不及時(shí)對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題加以解決，不僅會(huì)制約工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，還會(huì)給人類(lèi)健康產(chǎn)生直接影響。近幾年，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域引入新技術(shù)的數(shù)量持續(xù)增加，其中，最具代表性的技術(shù)便是分光光度法，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在準(zhǔn)確性、簡(jiǎn)便性以及快捷性三個(gè)方面，在應(yīng)急檢測(cè)環(huán)節(jié)具有其他技術(shù)所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的開(kāi)展具有重大意義。

2 分光光度計(jì)的工作原理

2.1 朗伯比爾定律

該定律又被稱(chēng)作光吸收定律，其所描述的內(nèi)容主要是物質(zhì)吸光程度、液層厚度與自身濃度間的關(guān)系，對(duì)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的高效開(kāi)展具有重要意義。該定律的物理意義可被概括如下：以均勻的非散射性吸光物質(zhì)為載體，對(duì)垂直通過(guò)該載體的平行單色光的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)透光度、吸光度、物質(zhì)濃度與吸收層厚度間的關(guān)系，對(duì)可使特定物質(zhì)得到有效清除的策略進(jìn)行制定。以大氣監(jiān)測(cè)為例，工作人員可借助分光光度計(jì)對(duì)空氣所含碳元素的實(shí)際含量進(jìn)行測(cè)定，若空氣含碳量超出允許范圍，該工具便會(huì)傳遞警報(bào)信息，通過(guò)制定并落實(shí)相關(guān)改進(jìn)方案的方式，使空氣含碳量得到有效控制，隨著空氣組分區(qū)域平衡，大氣質(zhì)量自然能夠得到改善，這對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的達(dá)成具有重大意義。

2.2 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)原理

分光光度法所遵循的理論依據(jù)為光吸收定律，強(qiáng)調(diào)在波長(zhǎng)特定的情況下，通過(guò)對(duì)物質(zhì)吸光度進(jìn)行測(cè)定的方式，達(dá)到定量及定性分析的目的。紫外光區(qū)的波長(zhǎng)為200 nm～400 nm，可見(jiàn)光區(qū)的波長(zhǎng)為400 nm～760 nm，紅外光區(qū)的波長(zhǎng)為2.5 μm～25 μm。本文所討論分光光度計(jì)，通常分為信號(hào)顯示器、光源感應(yīng)和接收裝置等部分，其優(yōu)點(diǎn)可被概括為具有良好的實(shí)用性，便于操作，成本低廉，測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度高，靈敏度理想，濃度分化范圍相對(duì)廣泛，現(xiàn)已在諸多領(lǐng)域得到應(yīng)用。對(duì)該工具加以應(yīng)用的方法如下：第一步，確保光束能夠經(jīng)由狹縫被投射到對(duì)應(yīng)的光柵或是棱鏡上，由于不同顏色光線(xiàn)對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)通常有明顯差異存在，經(jīng)過(guò)單色器分割的光束往往能夠轉(zhuǎn)化為連續(xù)色帶[2]。第二步，對(duì)連續(xù)色帶進(jìn)行過(guò)濾，獲得具有不同光譜寬度的單頻率光。而選擇讓光束經(jīng)由狹小縫隙投射至光柵或是棱鏡的原因，主要是為截取長(zhǎng)度特定的光譜提供便利，光譜帶寬度往往取決于狹縫寬度，這點(diǎn)需要工作人員引起重視。經(jīng)過(guò)集中處理器、接收裝置處理的光線(xiàn)，通常會(huì)以電信號(hào)的形態(tài)存在，在將其投射至顯示屏后，便可開(kāi)展接下來(lái)的觀(guān)察以及分析工作。

3 如何利用分光光度計(jì)開(kāi)展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作

3.1 有機(jī)物污染

有機(jī)物同樣會(huì)給環(huán)境造成污染，相關(guān)檢測(cè)工作已納入生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)范圍。現(xiàn)階段，可能存在有機(jī)物污染的載體主要有土壤、大氣和水體，由于組成有機(jī)物的成分相對(duì)復(fù)雜，由有機(jī)物所造成的污染，通常較其他類(lèi)型污染更加嚴(yán)重。工作人員可借助分光光度計(jì)，對(duì)自然環(huán)境所存在有機(jī)物種類(lèi)及含量進(jìn)行全面分析，根據(jù)分析結(jié)果制定相應(yīng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)方案，將有機(jī)物污染所產(chǎn)生不利影響降至最低。

3.2 土壤污染

對(duì)土壤進(jìn)行生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，工作人員可借助分光光度計(jì)，對(duì)土壤所含重金屬元素及含量、實(shí)際污染程度加以了解。通過(guò)檢測(cè)可知，導(dǎo)致土壤被污染的原因，主要涉及土壤自身和工業(yè)排放兩方面，其中，工業(yè)所排放物質(zhì)多為廢棄重金屬、化學(xué)原料，隨著重金屬元素的不斷積累，土壤所承受壓力將變得更大，甚至?xí)?dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)被破壞。基于分光光度計(jì)對(duì)土壤所含重金屬進(jìn)行檢測(cè)，強(qiáng)調(diào)先以檢測(cè)結(jié)果為依據(jù)，對(duì)重金屬進(jìn)行適當(dāng)標(biāo)記，再對(duì)其含量進(jìn)行全面檢測(cè)，明確土壤當(dāng)前狀況，通過(guò)制定并落實(shí)生態(tài)環(huán)境保護(hù)策略的方式，有效控制污染擴(kuò)散范圍與速度，使土壤所具有的凈化水平得到顯著提高[3]。

3.3 大氣污染

以分光光度計(jì)為主要工具，針對(duì)大氣污染開(kāi)展檢測(cè)工作，其結(jié)果表明：導(dǎo)致大氣被污染的原因，主要是空氣中含有過(guò)多氣態(tài)污染物及氣溶膠，其中，氣態(tài)污染物所造成的后果較氣溶膠更加嚴(yán)重。如果有關(guān)部門(mén)未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理該問(wèn)題，不僅會(huì)使大氣層受到損害，還會(huì)給人們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生不利影響。分光光度計(jì)可被用來(lái)對(duì)空氣中所含氮氧化物及二氧化硫進(jìn)行檢測(cè)，但要注意一點(diǎn)，該設(shè)備并不支持對(duì)顆粒污染物進(jìn)行檢測(cè)的工作，換言之，僅憑借分光光度計(jì)，通常無(wú)法對(duì)空氣實(shí)際氣溶膠含量進(jìn)行快速且準(zhǔn)確地測(cè)定。

政府部門(mén)針對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量所制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)明確指出，要想使檢測(cè)氣態(tài)污染物的工作得到加強(qiáng)，關(guān)鍵是要確定檢測(cè)指標(biāo)。除特殊情況外，檢測(cè)指標(biāo)均以臭氧為主，而在測(cè)定空氣臭氧含量方面，分光光度計(jì)具有十分突出的優(yōu)勢(shì)，工作人員可借助該工具對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，在明確氣態(tài)污染物給大氣質(zhì)量所造成影響的基礎(chǔ)上，對(duì)大氣層實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行判斷。現(xiàn)階段，分光光度計(jì)已成為有關(guān)部門(mén)對(duì)大氣層狀態(tài)進(jìn)行了解所依托的主要工具，不僅為檢測(cè)大氣環(huán)境奠定了基礎(chǔ)，在分析大氣環(huán)境及相關(guān)工作開(kāi)展的過(guò)程中，同樣發(fā)揮著極為重要的作用。

3.4 水體污染

分光光度計(jì)還可以被用來(lái)檢測(cè)并評(píng)定水體質(zhì)量，要想使評(píng)定結(jié)果更具實(shí)際意義，關(guān)鍵是確保有切實(shí)可行的生產(chǎn)系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，針對(duì)水體污染所開(kāi)展的檢測(cè)工作，其內(nèi)容往往涉及固相、生成相和水相等方面。固相檢測(cè)的對(duì)象主要是水體底質(zhì)和所含懸浮物，生成相檢測(cè)以水生生物的檢測(cè)為主，水相檢測(cè)通常是指針對(duì)水體溶液所開(kāi)展的檢測(cè)工作。對(duì)水體檢測(cè)而言，分光光度計(jì)的優(yōu)勢(shì)極為明顯，這是因?yàn)閺U水組分相對(duì)復(fù)雜，要想盡快確定水體被污染的原因，關(guān)鍵是要全面掌握水體情況，在此基礎(chǔ)上對(duì)廢水成分加以分析，對(duì)分光光度計(jì)加以運(yùn)用，可最大程度保證檢測(cè)所得數(shù)據(jù)真實(shí)而準(zhǔn)確，為日后生態(tài)環(huán)境保護(hù)及相關(guān)工作的有序推進(jìn)提供理論依據(jù)。

4 結(jié)論

近幾年，國(guó)內(nèi)工業(yè)化水平隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而持續(xù)提高，環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題也變得更加嚴(yán)峻。結(jié)合生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)相關(guān)工作落實(shí)情況可知，基于分光光度計(jì)對(duì)污染物類(lèi)型及含量進(jìn)行檢測(cè)是大勢(shì)所趨，這樣做可使工作人員對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)有更加系統(tǒng)且全面的掌握，真正做到以實(shí)際情況為依據(jù)，對(duì)切實(shí)可行的處理方案進(jìn)行制定，使環(huán)境污染程度與范圍得到有力控制，為持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的達(dá)成助力。