我國水資源雖然豐富，但是將水質(zhì)這一概念作為評判標準之后，如今城市供水系統(tǒng)以及農(nóng)村生活生產(chǎn)用水的質(zhì)量問題下降迫在眉睫。在水質(zhì)監(jiān)測中，基于紫外光譜分析的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)是現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測工作中的一個重要的發(fā)展方向，基于紫外光譜分析的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)具有實時檢測、針對性強、準確性高、成本低等顯著優(yōu)勢。本文主要闡述了基于紫外光譜分析的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)。
目前我國乃至全世界面臨的一個非常嚴峻的問題就是水污染的問題，水質(zhì)監(jiān)測成為現(xiàn)代環(huán)境管理的重點內(nèi)容之一。通過水質(zhì)監(jiān)測能夠?qū)λh(huán)境的質(zhì)量和污染狀況進行準確、全面和及時的反映。水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)主要有色譜分離技術(shù)、原子光譜技術(shù)、化學(xué)分析技術(shù)以及電化學(xué)分析技術(shù)，其中分子光譜分析技術(shù)是水質(zhì)監(jiān)測中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，基于紫外光譜分析技術(shù)在飲用水、地表水和工業(yè)廢水水質(zhì)監(jiān)測中具有顯著的優(yōu)勢，成為水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)重要的發(fā)展方向。
一、紫外光譜分析基本原理
紫外-可見吸收光譜統(tǒng)稱為電子光譜。分子可以吸收紫外-可見光區(qū)200～800nm的電磁波而產(chǎn)生的吸收光譜稱紫外-可見吸收光譜，簡稱紫外光譜（uv）。紫外可見光可分為3個區(qū)域：遠紫外區(qū)10～l90nm；紫外區(qū)190～400nm；可見區(qū)400～800nm。
其中10～l90nm的遠紫外區(qū)又稱真空紫外區(qū)。氧氣、氮氣、水、二氧化碳對這個區(qū)域的紫外光有強烈的吸收。一般的紫外光譜儀都可檢測包括紫外光（200～400）和可見光（400～800nm）兩部分，故紫外光譜又稱之為紫外可見光譜。紫外光譜和紅外光譜統(tǒng)稱分子光譜。兩者都是屬于吸收光譜。紫外光譜是由樣品分子吸收一定波長的光，使其電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)引起。紫外光譜又稱之為電子吸收光譜。分子通常是處于基態(tài)的，但當分子受紫外光照射時，可吸收一定大小的能量（ΔE=hυ）的紫外光，此能量恰好等于電子基態(tài)與高能態(tài)能量的差值（E1～E0），使電子從E0躍遷至E1。用儀器將紫外光強度在吸收池前后的變化記錄下來，得到紫外光譜。
二、紫外光譜水質(zhì)檢測系統(tǒng)的總體架構(gòu)
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紫外光譜水質(zhì)檢測技術(shù)的理論基礎(chǔ)
分子吸收光譜原理。當外界傳導(dǎo)得來的輻射能量作用到待檢測物質(zhì)的分子時，物質(zhì)內(nèi)部便會通過電磁輻射的形式來吸收或予以釋放。而當輻射能量作用在透明或半透明的待檢測物質(zhì)時，該物質(zhì)將吸收與其運動狀態(tài)變化相對應(yīng)頻率的輻射能，并向較高的太能遷移。這種物質(zhì)對輻射具有的選擇性吸收產(chǎn)生的光譜，稱為吸收光譜。紫外－可見光譜就屬于這其中一種吸收光譜。而它的另一個重要特性是其電子躍遷產(chǎn)生的光譜是寬譜帶。
那么，當某種分子經(jīng)受連續(xù)不斷的、某一范圍波長的光照射時，其光子的能量便會傳遞給分子，并被分子有選擇性的吸收掉，降低這一區(qū)域的光能強度，也因此而產(chǎn)生的有吸收譜線組成的透射光光譜，就是分子吸收光譜。
郎伯－比爾定律。紫外光譜水質(zhì)檢測技術(shù)核心是檢測某一物質(zhì)中紫外光的吸收率來測定其濃度，其所根據(jù)的吸收定律就是郎伯比爾定律，顧名思義，是由郎伯與比爾兩種定律相輔相成的，只能適用于單色光射入的條件下。I0為初始狀態(tài)下所發(fā)射出的單色光強度，I為經(jīng)過某測量物質(zhì)C吸收后輸出的單色光強度，根據(jù)I強度與C濃度之間的比例關(guān)系，可以將輸入輸出前后的光強度變化值轉(zhuǎn)化為濃度信息。
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系統(tǒng)設(shè)計的總體框架
紫外光譜水質(zhì)檢測技術(shù)主要是硬件和軟件構(gòu)成，其中硬件部分由光路系統(tǒng)(紫外光源與分光系統(tǒng))、樣品池、信號采集等部分組成。在利用光吸收率進行水質(zhì)檢測時的工作路徑為:所接收到的紫外光源經(jīng)過分光系統(tǒng)分解為不同光譜，不同物質(zhì)的測量則會自動選擇相對應(yīng)的光譜，在經(jīng)過水質(zhì)樣品池的時候有一部分被吸收而盛裝樣品，另一部分則轉(zhuǎn)化為電信號，這一部分將被軟件設(shè)計部分進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚硇酒栽O(shè)定的紫外光譜算法計算得出所檢測物質(zhì)的含量，最終在電子屏上進行顯示。
三、紫外光譜分析的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展趨勢與關(guān)鍵問題
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分析儀器的微小型化
隨著科技進步以及水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，目前紫外光譜分析技術(shù)已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，被廣泛的應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)藥、軍事分析以及科技農(nóng)業(yè)等各行各業(yè)中，其應(yīng)用前景十分的廣闊。同時紫外光譜分析技術(shù)使用中采用的分析儀器也逐漸朝著微小型化、低成本和高性能的方向發(fā)展。
其中分析儀器的微小型化成為紫外光譜分析技術(shù)的發(fā)展重點問題之一。實現(xiàn)分析儀器的微小型化不僅能夠避免設(shè)備的復(fù)雜性和運輸?shù)睦щy，還能夠更好的對水環(huán)境的長期穩(wěn)定性進行檢測，確保監(jiān)測的時效性的提高，而小型化的分析儀器能夠?qū)崿F(xiàn)快速啟動、穩(wěn)定性高以及使用壽命高等目標，就目前情況來看，未來紫外光譜分析儀器的研究內(nèi)容包括小型化脈沖氦燈和無極氣燈兩方面。
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分析技術(shù)的自動化
縱觀水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的整個發(fā)展歷程，至今已經(jīng)實現(xiàn)了從人工采樣實驗室分析到在線自動采用分析再到原位連續(xù)測量等一系列的發(fā)展過程中，在這個過程中逐漸了對無線傳感網(wǎng)絡(luò)進行了應(yīng)用，可以說已經(jīng)對水資源區(qū)域內(nèi)多處水質(zhì)信息的實時快速監(jiān)測進行了實現(xiàn)。這一技術(shù)在應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)點在于如何實現(xiàn)對水質(zhì)長期穩(wěn)定的自動檢測過程中探頭的自動清洗工作的實現(xiàn)。就目前水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)來看，探頭的自動清洗主要采用壓縮空氣清洗和機械清洗的方法，對探頭的清洗效果將會直接影響到其測量結(jié)果的準確性與穩(wěn)定性。目前，我國水質(zhì)監(jiān)測的方法是在特定的時間、位置取河流某些斷面上的瞬時水樣，帶回實驗室進行分析檢測，這種檢測方法的缺點在于不能及時準確的獲得水質(zhì)變化的動態(tài)性數(shù)據(jù)。
綜上所述，在水質(zhì)監(jiān)測中應(yīng)用紫色光譜分析技術(shù)能夠克服傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)缺陷，基于傳統(tǒng)水質(zhì)檢測技術(shù)研制的水質(zhì)自動監(jiān)測儀還存在著體積大，維護費用高等問題，不能實現(xiàn)真正意義上的實時在線檢測。而該方法儀器結(jié)構(gòu)簡單，整個過程不用試劑，無需加熱，所以可實現(xiàn)對COD的連續(xù)、快速、穩(wěn)定的測量，而且無二次污染。
