紫外可見光分光光度計在環(huán)保檢測領域的應用及使用問題分析

張夢索

（江西中檢聯(lián)檢測有限公司，江西 南昌 330000）

在電子產(chǎn)品快速發(fā)展的背景下，為滿足技術與產(chǎn)品功能的需求，一些電子產(chǎn)品的原材料、零部件中添加了鉛（Pb）、汞（Hg）、鎘（Cd）、六價鉻（Cr6+）、多溴聯(lián)苯（PBBs）、多溴聯(lián)苯醚（PBDEs）等有毒有害元素或物質(zhì)[1]。這些毒害元素或物質(zhì)在電子產(chǎn)品廢棄后，若處理不當就會造成環(huán)境污染以及資源浪費。為節(jié)約資源和保護環(huán)境，開展電子產(chǎn)品污染控制工作將毒害元素或物質(zhì)進行減量化替代，檢測工作尤為重要。在環(huán)境保護工作日益嚴峻的背景下，想要快速獲取準確的檢測結果，則需要采用更為科學的檢測技術以及設備，紫外可見光分光光度法是一種新型檢測方法，而紫外線可見光分光光度計在環(huán)保檢測領域的應用日益廣泛。此外，污染物對于紫外線有較強的敏感度，使得紫外線可見光分光光度計可以準確檢測污染物成分與含量，檢測效果明顯。

1 應用原理及其特征分析

紫外線可見光分光光度計應用單色器技術，波長區(qū)間為190～1 100 nm，該儀器被廣泛應用在有機化學的相關研究中。與紅外光譜儀的原理相似，紫外線可見光分光光度計主要是通過使用一定幅度的紫外線可見光去照射被分析的有機物，從而引起分子中的帶價電子快速活動，并且有選擇性吸收電子。在照射有機物時，會產(chǎn)生一組吸收受波長改變影響的光譜，對產(chǎn)生的光譜實施分析，即可獲取檢測結果。

紫外線可見光分光光度計被廣泛應用在有機化學中，鑒定物質(zhì)、測定純度、觀察有機分子結構等研究均可用到光度計[2]。由于紫外線可見光分光光度計可以準確測定結構復雜的化學物和混合物中各物質(zhì)的構成水平，還能測定物質(zhì)中的離解常數(shù)，鑒別物質(zhì)的分子量等，因此被廣泛應用。在經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，環(huán)境污染也愈發(fā)嚴重，為了貫徹落實可持續(xù)發(fā)展觀，人們愈發(fā)關注環(huán)境污染與治理情況，為此需要選擇合適的檢測儀器來了解污染情況。紫外線可見光分光光度計可以有效檢測環(huán)境中污染物的類型與水平，并實施定性與定量分析，方便相關人員評估與處理。

紫外線可見光分光光度計包含單光束與雙光束儀器，這是按照紫外線不同光路而產(chǎn)生的分別[3]。單光束紫外線可見光分光光度計具備較高光效率，結構也比較簡單，并且價格低廉，性價比較高，但該類型光度計穩(wěn)定性較差，并且漂移較大。然而雙光束光度計的穩(wěn)定性較高，且漂移較小，但其結構較復雜、價格昂貴。在實際應用中，人們通常根據(jù)實際情況選擇使用或混合使用，以充分利用其優(yōu)勢。

紫外線可見光分光光度計在環(huán)保檢測領域中的基本定律便是郎伯-比爾定律，也可將其稱之為光吸收定律[4]。該定律作為分光光度法定量分析的基礎與參照，其在紫外線可見光分光光度計環(huán)保檢測過程中發(fā)揮著重要的基礎性作用，這一點是不能忽略的。該定律是利用物質(zhì)對某一波長光吸收的強弱與溶液的吸光程度、吸光物質(zhì)的濃度之間的函數(shù)關系來測量環(huán)境中各物質(zhì)的濃度，從而得出清潔某一物質(zhì)的結論。例如，大氣污染的檢測工作中，采用該光度計能夠快速測得大氣中存在的污染物及其具體含量，整體過程較為便利，且檢測結果更加清晰直觀，能夠為后續(xù)環(huán)保工作提供重要支持?；诖?，工作人員需要制定相應的解決方案，減少大氣中氮元素濃度，保持大氣的安全。

紫外線可見光分光光度法是紫外線可見光分光光度計應用在環(huán)保檢測領域的核心內(nèi)容，該方法主要是通過利用物質(zhì)分子對紫外可見光光譜的輻射吸收性能來分析物質(zhì)成分。物質(zhì)分子可以吸收的光譜是在電子與分子軌道上的電子之間產(chǎn)生的，對于無機物與有機物的定性與定量分析有積極效果[5]。其利用環(huán)境中不同物質(zhì)所吸收的光譜的不同的特性以及紫外線的吸收情況，區(qū)分環(huán)境中的各種不同物質(zhì)。

2 在環(huán)保檢測中的重要應用價值分析

2.1 在大氣污染中的檢測

在城市化建設進程不斷加速的背景下，雖然城鎮(zhèn)經(jīng)濟發(fā)展速度不斷提高，但工業(yè)生產(chǎn)使得當前城市生態(tài)環(huán)境不斷惡化，大氣環(huán)境污染最明顯，污濁的空氣環(huán)境會嚴重影響人們的身體健康，是當前環(huán)境檢測工作中的主要內(nèi)容?？諝猱斨械亩趸颍⊿O2）、氮氧化物等污染物均可以使用紫外可見光分光光度法來進行檢測，但是該方法與相應儀器不能檢測空氣當中的顆粒污染物，因此在實際使用紫外可見光分光光度法與分光光度計檢測空氣污染時，不能準確檢測中空氣中包含的氣溶膠濃度[6]。根據(jù)我國政府規(guī)定，需要不斷加強大氣污染檢測工作，相關部門也制定了科學的檢測工作目標對大氣污染檢測工作進行指導，確定的主要檢測項目是臭氧濃度，而使用紫外可見光分光光度法與分光光度計可以準確檢測空氣中的臭氧濃度，其數(shù)據(jù)結果的準確率較高。除此之外，采用該光度計對大氣污染情況進行檢測，能夠準確地判斷出大氣中存在的主要污染物，并判斷各項污染物的具體含量。目前，應用紫外可見光分光光度計已經(jīng)成為環(huán)保檢測領域的專家學者快速了解大氣層是否出現(xiàn)損害的主要手段，這為大氣環(huán)保檢測提供了準確、可靠的數(shù)據(jù)基礎，從而幫助人們更好地分析大氣情況。

2.2 在水源與廢水中的檢測

水體富營養(yǎng)化是水體污染的一種，是指水中氮、磷元素超過標準含量，產(chǎn)生水體污染并形成惡性循環(huán)，為水生生物提供豐富營養(yǎng)物質(zhì)，加快生物生長、繁殖，從而嚴重影響水系統(tǒng)生態(tài)平衡[7]。因此，需要采用科學的檢測技術保證整體檢測效果。為了綜合且全面地了解和完成水體質(zhì)量評估，需要使用相應專業(yè)的檢測技術，其中包括對水體水相、固相以及生物相等不同方面展開全面且綜合的檢測與評估。結合當前環(huán)境污染的實際情況來看，需要明確當前水體污染存在的具體問題以及導致水污染的主要原因，采用相應的檢測技術，主要檢測內(nèi)容為固相污染和生物相污染，采用光度計檢測方法能夠取得良好的效果，這主要是因為水體中的廢水組成成分十分復雜，如果想要找到水體污染源，則需要根據(jù)檢測結果進行分析與判斷，準確、綜合探究廢水的情況，而應用紫外線可見光分光光度計就可以準確檢測出水體氮、磷元素含量，從而幫助工作人員完成污染評估工作，預防水體富營養(yǎng)化。另外，氮磷元素在水中的存在形式是含有氮磷的化學物質(zhì)，需要對其進行處理，使其轉(zhuǎn)換成含有氮磷的正鹽類才能進行檢測。

2.3 在土壤污染中的檢測

在工業(yè)不斷發(fā)展的背景下，我國農(nóng)業(yè)以及城市的土壤污染問題逐漸加劇，工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的重金屬元素等進入土壤后，會對土壤結構造成破壞，被污染的土壤無法用于農(nóng)業(yè)種植或工程建設，所以為了明確土壤污染的實際情況，則需要采用相應的技術和設備對土壤元素進行檢測，應用紫外線可見光分光光度計能夠?qū)ν寥乐械闹亟饘俸窟M行快速、準確的測定與分析，隨后還需根據(jù)實際情況對區(qū)域內(nèi)土壤進行標記[8]。另外，相關環(huán)境管理部門也可以通過檢測出的土壤中包含的重金屬水平來了解與評估土壤污染水平，并據(jù)此對污染土壤進行處理，從而保證人們的健康生產(chǎn)與生活。

2.4 在有機物污染中的檢測

有機物污染的檢測是環(huán)保檢測領域中重要的工作內(nèi)容，當有機物污染廣泛分布在大氣、水體與土壤中，就會造成十分嚴重的環(huán)境污染。有機物污染的具體情況以及其污染構成比較復雜，應用紫外線可見光分光光度計僅能完成綜合評估，不能對某一項污染物進行檢測，因此紫外線可見光分光光度計不能為環(huán)保檢測提供定性以及定量檢測的結果與相關報告。通常情況下，應用紫外線可見光分光光度計對有機污染物實施綜合檢測的項目為COD，并且將類別項目作為對象，實現(xiàn)有機污染物水平的評估[9]。

3 紫外可見光分光光度計在使用中的問題分析

3.1 常見問題

3.1.1 雜散光

問題：出現(xiàn)雜散光后，紫外可見光純度就會降低，因此檢測的誤差就會增加，導致檢測結果與被檢測目標實際情況不符。產(chǎn)生雜散光的原因主要是紫外線可見光分光光度計光敏部位密封不嚴，光學元件錯位、損壞、污染、老化等。解決對策：因為紫外線可見光分光光度計的光敏元件較為活躍，想要保持元件溫度穩(wěn)定則必須予以充分的散熱，但是在散熱期間，大氣中的灰塵會從散熱孔吸入并附著在光敏元件上，從而導致雜散光的出現(xiàn)，這就會對檢測結果產(chǎn)生直接影響。因此需要使用酒精將灰塵擦拭掉，并使用吹風機吹干，以避免酒精、水漬殘留、水等造成的影響。同時，因為反光鏡設備與常規(guī)的設備存在很大差異，反光鏡表面鍍一層軟膜，所以需要采用特殊的除塵方法。在除塵過程中需要保證軟膜不被破壞。除此之外，引起紫外光出現(xiàn)雜散光超差問題的因素，還包括光度計元件存在故障問題，比如準直鏡錯位等，此時需要對光度計進行調(diào)節(jié)與修復，將存在的誤差問題全部解決，從而使光度計恢復正常狀態(tài)。除了元件故障問題之外，光度計焦距誤差也會引起檢測超差問題出現(xiàn)，在這種情況下，需要調(diào)整焦距與光源的位置，直至出現(xiàn)一半光斑，純凈且均勻，此時說明調(diào)整良好，隨后將光源位置固定[10]。

3.1.2 基線平直度

問題：在紫外線可見光分光光度計中，基線平直度是主要技術參數(shù)，具備重要意義。因為基線平直度、噪聲等綜合作用，使得紫外線可見光分光光度計性能優(yōu)良，從而能夠提高檢測結果的準確性。當基線平直度超過標準誤差范圍時，圖譜上就會出現(xiàn)扭曲值與假峰值，從而明顯降低光度計的準確性。解決對策：造成基線平直度改變的原因可能是光的散射、光敏元件被污染等情況，利用清理光學元件上的雜質(zhì)能夠調(diào)整修改基線平直度[11]。若在切換光源時，發(fā)現(xiàn)基線有較大改變，則需要調(diào)整與校正光源處理該問題。當儀器使用較長時間后，需要及時對其進行保養(yǎng)和維修，從而消除基線平直度誤差。也可安裝穩(wěn)壓器來保證電壓穩(wěn)定。

3.2 儀器預熱問題

對于儀器的預熱情況，多數(shù)光度計說明書要求約20 min。如果是帶有微處理器的光度計，在開機后自檢約10 min。有些相關人員認為儀器初始化過程即加熱過程，開機只需預熱電路系統(tǒng)[12]。預熱的目的是讓儀器達到可以使用的目的，使儀器在測量時可以更加穩(wěn)定，所得數(shù)據(jù)更加準確。并且預熱儀器也會讓光路系統(tǒng)、電子元件維持穩(wěn)定。不同紫外線可見光分光光度計需要按照說明書預熱，待儀器顯示數(shù)據(jù)不再變化即可開始檢測。由于紫外線可見光分光光度計具備雙光源，在開機自檢結束后需要將無用光源關閉，以延長使用壽命。

3.3 誤差分析

3.3.1 檢測方法不當

連續(xù)法經(jīng)常應用在檢測波長示值上，連續(xù)對驅(qū)動波長檢測，使用儀器自身投射對比測試示值變化。該方法會讓光譜發(fā)生較大改變，因此被否定，后改用逐點法[13]。該方法能夠保證數(shù)據(jù)的準確性，從而最大限度表現(xiàn)儀器波長，能夠明顯減少誤差。

3.3.2 檢測環(huán)境不當

當開展相關物質(zhì)檢測時，檢測環(huán)境會在一定程度上影響檢測效果，從而造成結果誤差。若沒有密封處理分光計或儀器密封性降低，強光會直射光源系統(tǒng)中，雜散光會減少，結果就會出現(xiàn)誤差[14]。若環(huán)境中有較多灰塵，灰塵附著到濾光片上，也會產(chǎn)生誤差。

3.4 波長準確度檢查與矯正

在日常使用紫外線可見光分光光度計檢測時無需檢查儀器波長準確度。若檢測時發(fā)現(xiàn)靈敏度降低則需要檢查。在采用該方法進行檢測時，需要將波長調(diào)節(jié)至580 nm，之后將白紙插入吸收池座的通光道內(nèi)，如果在白紙上識別出長方形黃色光斑，則表明波長準確度處于正常范圍內(nèi)，如果沒有發(fā)生，則需要對波長進行矯正處理。在長途搬運儀器后需要更換光源的燈泡，受到機械振動后需要檢查與矯正波長準確度。矯正方法包含利用氪燈特征的發(fā)射線矯正法、干涉濾光片法等[15]。

4 結語

在工業(yè)化進程不斷加快，環(huán)境問題日益突出的背景下，紫外可見光分光光度計被廣泛應用在環(huán)保檢測領域中，用來檢測污染物的濃度以及污染程度，其產(chǎn)生的結果為管理層的決策提供了準確、客觀的數(shù)據(jù)基礎，從而助力環(huán)境污染的安全有效治理。紫外可見光分光光度計在環(huán)保檢測領域的應用代表著環(huán)保檢測水平向著多功能化、集成化、便捷化發(fā)展，提高了環(huán)境檢測的工作效率以及環(huán)境治理的質(zhì)量與效率，從而在保證我國經(jīng)濟快速發(fā)展的同時保障環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。