一、簡介
水質分析是對水體中各種物理、化學和生物指標進行檢測與評估的過程。其目的是評估水體的污染程度、判斷水源是否適合飲用或其他用途，確保環境與生態系統的健康。水質分析通常包括對水的COD值、水中油、葉綠素、濁度、營養鹽(如氨氮)等的測定。通過對這些指標的分析，能夠揭示水體污染的來源與類型，以及水質變化趨勢。 在實際應用中，水質分析廣泛用于飲用水源監測、工業廢水排放控制、農業灌溉水質監測以及自然水體的生態保護等領域。現代水質分析技術不斷發展，采用了如光譜分析、電化學分析、質譜分析等先進手段，以提高檢測的準確性和靈敏度。通過及時有效的水質分析，不僅能保障人類健康，還能為水資源的可持續管理和保護提供科學依據。
二、測量原理
在水質分析中，常見的光學方法有分光光度法、散射光濁度測量法以及熒光光譜法等。
(1)分光光度法
分光光度法是一種常用的分析技術，利用物質對不同波長光的吸收特性來進行定量分析。比爾-朗伯定律(Beer-Lambert Law)是分光光度法的基本定律，描述了物質對某一波長光吸收的強弱與吸光物質的濃度及其液層厚度間的關系。
物理意義是是當一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質時,其吸光度與吸光物質的濃度及吸收層厚度成正比，而與透光度成反相關。表達式如下：
A=-lg It/I0=lg 1/T=K*l*c
(其中A為吸光度，I0為入射光強度，It為透射光強度，T為透射比，K為吸收系數，l為吸收介質的厚度，c為吸光物質的濃度)
(2)光散射法
濁度測量雖然不是直接測量懸浮顆粒的濃度,而是測量由顆粒物的存在引起光散射效應的程度,但可間接表示氣體或溶液中懸浮顆粒物含量。濁度儀的主流測量方法為光散射法。濁度儀采用激光器/LED/鹵鎢燈作為光源照射樣品，樣品中的懸浮顆粒會產生與入射光束散射光后通過探測器檢測。
(3)熒光光譜法
熒光光譜法用于水質檢測的原理是具有芳香環或多個共軛雙鍵的有機化合物分子在受到光源激發后會發生激發躍遷，轉變為激發態，激發態分子會自發地通過輻射或非輻射躍遷回到基態。在這個過程中不同物質的分子會形成不同的熒光光譜，通過對得到的熒光光譜進行分析即可獲得物質濃度等信息。熒光法具有靈敏度高、檢測性好、靈敏快捷等優點。
三、常見水質分析儀器
針對不同的水質參數往往采用不同的測量方式，比如在COD、氨氮等參數的測量中通常使用分光光度法，在濁度的測量中使用光散射法，在水中油、葉綠素等參數的測量中使用熒光光譜法。
3.1 COD在線分析儀
COD是化學需氧量的簡稱，能很好地反映水體中有機物的多少。化學需氧量越大說明水體受有機物的污染越嚴重，是衡量水體有機污染的一項重要指標。
COD的測定方法有很多，在“快速消解分光光度法”中，向水樣中加入重鉻酸鉀溶液，經過化學反應后用分光光度計在600nm或440nm處測定鉻離子的吸光度，最后將吸光度換算成水樣的COD值。
COD在線分析儀的系統組成：
COD在線分析儀主要由預處理裝置、進樣/計量單元、加熱消解裝置以及分析檢測單元組成。而分析檢測單元的核心是分光光度計，其通常采用LED或鎢燈作為光源，Si-PD(硅光電二極管)作為探測器。
COD也有純光學法，水中的某些有機物如木質素、丹寧、腐殖質和各種含有芳香烴和雙鍵或羥基的共軛體系的有機化合物對254nm的紫外光有很好的特征吸收。根據朗伯-比爾定律，可以通過測量這種特征吸收值，然后轉換成有機物濃度。 探頭中光源發出的光線穿過狹縫，其中部分光線被狹縫中流動的樣品所吸收，其他的光線則透過樣品，到達探頭另一側的分光器，被一分為二。50%的光線由樣品檢測器檢測，另50%的光線由參比檢測器檢測。儀器對兩個檢測器的信號進行運算，就能得出COD值。
3.2 氨氮在線分析儀
氨氮廢水的超標排放是水體富營養化的主要原因，常見的氨氮在線分析儀采用水楊酸分光光度法來測量水中的氨氮濃度，含有銨離子的水樣在堿性介質和亞硝基鐵氰化鈉的存在下與水楊酸鹽和次氯酸離子發生化學反應，并在697nm處用分光光度計測量吸光度。
3.3 濁度儀
懸浮顆粒物的存在阻礙了光線在水中的正常通過而引起的渾濁特性,稱為濁度。濁度是反映天然水和飲用水等的物理性狀的一項常規指標,用以表示水的清澈或渾濁程度,是衡量水質優劣程度的重要指標之一。
濁度儀通常采用光散射法測量，其系統主要由光源(LED或鎢燈)、用于監測散射光的探測器(硅光電二極管)和數據處理系統組成。
3.4 水中油在線分析儀
水中油在線分析儀的主要部件為紫外熒光探針，采用熒光光譜法。光源發出波長254nm左右的光，水樣中的油粒子會吸收一部分光，并發射出360nm左右的光。這些發射出的光被檢測器捕捉到，光的強度和油的含量相關聯，因此通過監控熒光的強度便能計算出水中油的濃度。
3.5 葉綠素在線分析儀
葉綠素在線分析儀采用熒光光譜法，浮游植物細胞中的葉綠素分子吸收光能，一部分用于光合作用，一部分以熱能形式傳播到環境中，剩余的部分以熒光的形式發射出來，且熒光只有一個峰帶。當含有葉綠素的水樣經450nm左右的光激發后，會發射出波長為680nm左右的熒光，且熒光光強與葉綠素含量有關。因此使用探測器測定葉綠素發出的熒光強度便能檢測到水中葉綠素的濃度了。
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