紫外吸收法COD在環境監測中的應用
摘要：紫外吸收法COD在環境監測中的應用其實就是利用紫外線對有機物質的強吸收性能，從而起到不間斷測定水質中有機污染物濃度的作用。通過對紫外吸收法COD在環境監測中的現狀進行闡述，分析紫外吸收法COD監測的技術方法與測量原理，探討水質渾濁度、水質溫度及水質pH酸堿度對紫外吸收法COD測量值的影響，分析紫外吸收法COD在環境監測中的應用效果。
關鍵詞：紫外吸收法；COD；環境監測；應用效果
COD是化學需氧量ChemicalOxygenDemand的簡稱，主要是指水中的還原性物質在遇到強氧化劑時，發生氧化反應所需的氧化劑的消耗量，它的單位通常以氧含量（mg/L）表示。由于大部分的廢水湖泊或河流中含有大量的亞硝酸鹽、硫化物等不利于水體環境的還原性物質，而COD值是測定水質中所含有的還原性物質含量的綜合性分析指標。因此，對水體中有機物含量測量的重要指標之一就是對水質中的COD值進行測定，它是對水體環境進行連續性監測的重要指標之一，越來越受到世界各國的廣泛關注。
1 COD環境監測現狀
目前，我國主要使用的COD在線監測儀主要是通過化學反應原理，通過消解劑對待測水樣進行一定的消解反應，其所需的消解時間較長，而消解劑中又有銀、鉻等重金屬離子，極易造成再一次污染。而利用化學原理研發的COD在線監測儀，其具有數據處理效率低、維修率高、監測成本高等局限性。紫外吸收法COD的環境監測技術主要采用物理原理，具有高效、一分鐘響應等優勢，可以從真正意義上的實現不間斷地在線監測作用。目前，紫外吸收法COD環境監測技術已在國外被廣泛研發及運用，但目前國內與之相關的研究報道尚不全面，紫外吸收法COD在線監測儀還沒有被完善的研發及廣泛運用。
2 紫外吸收法COD監測技術
對于大部分的有機物來說，當波長在215~316 nm范圍時，都呈現各自不同的吸收曲線特性。所以，紫外吸收法COD監測技術就是利用254 nm波長下紫外線的吸光特性，設置吸光度標準曲線，依據朗伯比爾定律中的吸收定律，推導計算COD值。同時，為了消除水體渾濁度對紫外光吸收造成的影響，通常通過測定546 nm波長處的可見光吸光度來排除水體渾濁度的干擾，采用雙波長測定方法測量更為準確的紫外吸收法COD值。
3 紫外吸收法COD的測定原理
紫外吸收法COD的基本測量原理為 ：利用待測水體中有機物對紫外線的吸收作用，測定水體中有機物的含量及成分。紫外吸收法是通過指定波長的紫外光射到待測水體中，通過所得的吸光度值計算待測水體的COD含量，計算的理論是依據朗伯比爾定律中的吸收定律，它是測量所以物質吸光度值的最基本理論依據。
紫外吸收測定儀的工作原理及流程為 ：在測定儀的樣品池中加入待測水質，利用測定儀上的發光光源發出紫外光線照入樣品池中，樣品池中的半透反射鏡會將紫外光線分成二束光，一束光照到一個調好的工作光電元件上，為工作光束；另一束光則使其射在另一參比光電元件上，為參比光束。利用工作光束波長與參比光束波長之間的差異，所導致的廢水吸收光學能量多少的差異，從而依據郎伯-比耳定律得出COD值 ：
而一般情況下，通過紫外吸收法測定COD都使用雙波長測量方式，將上述公式經過推導得出 ：
式中 ：C—待測水樣的COD值（mg/L）；K—紫外吸收儀測定的測量參數（mg/L）；λ0 —入射光束所攜帶的能量（J）；λx —出射光束所攜帶的能量（J）；λR —參比光束所攜帶的能量（J）；λw—工作光束所攜帶的能量（J）。
4 紫外吸收法COD的影響因素
4.1 水體渾濁度的影響
由于待測水質中的懸浮物可同時吸收可見光與紫外光線，造成了水體渾濁度對紫外吸收法COD監測結果的干擾。因此，在進行紫外吸收法COD測量時，可充分利用有機物和懸浮物可同時吸收紫外光線，而有機物不能吸收可見光這一特性，從而起到消除懸浮物對紫外吸收法COD測量值的影響。綜上所述，水體渾濁度與有機物含量可同時影響紫外光吸光度，從而影響紫外吸收法COD的測量值。
4.2 水體溫度的影響
由于水體溫度的變化也會引起紫外光吸光度的微小變化，對紫外吸收法COD的監測結果造成干擾。但水體溫度在10~25 ℃時，對紫外光吸光度的影響很小，可以忽略不計。
4.3 水體pH值的影響
由于紫外光吸光度會隨著廢水湖泊、河流或工業廢水等中pH酸堿度的增大而不斷變大，因此廢水中的pH值也是影響紫外吸收法COD監測結果的重要評判標準之一。需要注意的是，當廢水的種類沒有發生變化時，一般pH值的變化也不大，監測結果也不會發生重要改變。
5 紫外吸收法COD的應用效果分析
5.1 紫外吸收法COD在環境監測應用中的優勢
由于具有在線監測功能，因此被廣泛運用于廢水湖泊、河流或工業廢水等的在線不間斷監測當中。主要原因為 ：第一，紫外吸收COD在線監測儀可在數秒內完成對紫外光的吸收作用，并可快速進行處理器的數據處理，即使有樣品池的沖洗過程，也能保證在1 min時間內完成對廢水的一次測定流程，它的高效性是其他COD測量方法所比不上的；第二，通過雙波長的紫外吸收法COD在線監測技術，可以補償待測水樣在測量過程中受到的干擾，將干擾作用在結果計算中給予扣除，因此一般不需要預處理待測水樣 ；第三，只要定期對在線監測儀進行重鉻酸鉀的監測系數校準，就不需要不時進行標準物質的校準工作，從而降低監測費用。
5.2 紫外吸收法COD在環境監測應用中的局限性
雖然紫外吸收法COD在線監測儀具有快速計算、精準監測、監測成本低、經濟效益高等監測優勢，但受其測量原理的限制，決定其在適用上具有一些局限性。由于紫外吸收法COD在線監測儀在工作前需要通過待測水樣進行示值溯源CODCr值的標準物質校準，即一旦進行校準之后，這個監測儀只能用于這種待測水樣或其他與之基體變化差異不明顯的水樣，其主要原因是當校準水樣不一樣時，對紫外光的吸收系數也就存在差異，從而造成監測儀轉換系數的不同。當水樣基體差異越明顯，轉換系數差異值就越大。由于COD值主要是對各種還原性水體污染物進行綜合性的污染程度判定，而不同類別的水樣又存在著各種不同的還原性水體污染物，從而增加了監測的難度。比如說針對工業廢水的紫外吸收法COD在線監測技術，由于工業中的生產工藝等不同，造成了廢水中存在著各不相同的還原性水體污染物。當工業廢水集中高濃度排放時，極易造成水質中污染物的變化，引起在線監測儀轉換系數的變化甚至是失效，此時監測儀示值已不能作為工業廢水污染狀況的判定指標，也就沒有了在線監測的意義。
6 結語
紫外吸收法COD在線監測儀具有維護簡單、無二次污染、故障發生率低、監測成本低、可在線不間斷監測等優勢，適應了現代環境監測的儀器發展要求。隨著我國科學技術水平的不斷提高，其技術研發和測定原理將得到改進，在環境監測中的運用也將越來越廣泛。因此，大力開發和應用紫外吸收法COD在線監測儀對于提高我國污水水質的控制效果具有重要意義。
楊云開,何勝輝,元德仿,等.紫外吸收法COD在環境監測中的應用[J].智能城市, 2019, 5(16):2.DOI:CNKI:SUN:ZNCS.0.2019-16-085.
