技術文章
TECHNICAL ARTICLES在地表水監測領域,UV 法(紫外線吸收法)通過檢測水體對特定波長紫外線(通常為 254nm)的吸收程度,間接反映水中有機物含量(以 COD_UV 或 UV254 表示),其用途和優勢圍繞地表水質量監測的核心需求展開,兼具技術特性與應用價值。
一、UV 法監測 COD 的核心用途
UV 法的核心價值在于快速、實時反映地表水有機物污染狀態,為水質評估、風險預警和管理決策提供數據支撐,具體用途可分為以下幾類:
1. 地表水質量常規監測與污染評估
有機物污染水平篩查:UV254 值與地表水中天然有機物(如腐殖酸、富里酸)及人為污染物(如生活污水、工業廢水排放的小分子有機物)的含量正相關,可快速判斷水體是否存在有機物超標(如超過《地表水環境質量標準》GB 3838-2002 中對 COD 的限值要求)。
不同水域污染對比:通過對河流、湖泊、水庫等不同區域的 UV 值監測,可橫向對比污染程度(如河流上游與下游、湖泊近岸與中心區),定位污染高發區域。
水質類別輔助判定:結合 COD_UV 與其他指標(如氨氮、總磷),可輔助判斷地表水屬于 Ⅰ-Ⅴ 類或劣 Ⅴ 類,為水質達標考核提供基礎數據。
2. 污染溯源與應急預警
突發污染事件響應:當地表水出現不明污染(如工業偷排、泄漏)時,UV 法可實現實時 / 在線監測(響應時間通常 < 1 分鐘),快速捕捉 COD 值突變,第一時間觸發預警(如通知環保部門溯源、啟動應急處理),避免污染擴散(如污染飲用水源地)。
污染源追蹤:通過沿河流斷面布設 UV 監測點,觀察 COD_UV 值的變化趨勢(如某斷面后數值驟升),可快速鎖定上游污染源(如工業園區、城鎮污水處理廠排放口)。
3. 地表水生態與飲用水源地保護
飲用水源地風險監控:水庫、湖泊等飲用水源地需持續監測有機物含量(有機物過高可能導致消毒副產物如三鹵甲烷超標),UV 法可實現 24 小時在線監測,及時預警有機物異常升高(如雨季面源污染、農業化肥流失導致的有機物增加)。
生態系統健康評估:地表水中有機物含量過高會導致溶解氧降低(微生物分解有機物消耗氧氣),引發水華、魚類死亡等問題。UV 法可通過連續監測 COD_UV,間接反映水體自凈能力和生態風險(如 COD_UV 持續升高可能預示富營養化風險)。
4. 污染治理效果評估
污水處理廠排放監督:對地表水收納的污水處理廠尾水,UV 法可實時監測排放口下游的 COD_UV 值,判斷尾水是否達標(如處理后有機物是否有效去除),避免 “偷排"“超標排放" 對地表水的影響。
流域治理成效跟蹤:針對河流、湖泊的污染治理工程(如截污、清淤、生態修復),UV 法可通過長期監測 COD_UV 的變化趨勢(如數值下降),評估治理措施是否有效。
二、UV 法監測 COD 的核心優勢
相較于傳統的重鉻酸鉀法(GB 11914-89,國標法) 或高錳酸鉀法,UV 法在地表水監測中展現出顯著的技術和應用優勢,具體如下:
優勢類別 | 具體表現 | 對比傳統方法的價值 |
快速實時性 | 單次檢測時間 < 1 分鐘,可實現在線連續監測(如每 5 分鐘輸出 1 組數據),無滯后性。 | 傳統重鉻酸鉀法需加熱回流 2 小時,僅能進行實驗室離線檢測,無法捕捉污染突發變化(如瞬時偷排)。 |
無化學消耗 | 僅依賴紫外線照射和光信號檢測,無需添加重鉻酸鉀、硫酸銀等化學試劑,無二次污染。 | 傳統方法需消耗大量化學試劑(如重鉻酸鉀為有毒物質),檢測后產生的廢液需專門處理,成本高且污染環境。 |
低成本運行 | 無試劑采購、存儲、廢液處理成本;設備結構簡單(核心為光源、檢測器),維護量小。 | 傳統方法的試劑成本、廢液處理成本占監測總成本的 60% 以上,且需專業人員操作維護。 |
適配現場監測 | 設備可小型化(如便攜式 UV 監測儀),支持野外現場檢測;在線設備可直接布設于河道、水庫。 | 傳統方法需采集水樣后帶回實驗室,受采樣、運輸、保存過程影響(如有機物降解),數據準確性易下降。 |
可實現自動化 | 可與物聯網(IoT)系統結合,自動采集、傳輸、分析數據,生成趨勢曲線和預警信息。 | 傳統方法依賴人工采樣、實驗操作,無法實現大規模流域的自動化監測網絡建設。 |
三、注意事項(局限性補充)
UV 法雖優勢顯著,但需注意其局限性,避免數據誤判:
干擾因素:水體中的濁度(懸浮物)、硝酸鹽(NO??)會吸收 254nm 紫外線,可能導致 COD_UV 值偏高。需通過預處理(如過濾除濁、補償硝酸鹽吸收)或算法校正(如建立 COD_UV 與濁度、硝酸鹽的關聯模型)降低干擾。
需與國標法校準:UV 法為間接法,需通過大量實驗建立 COD_UV 與國標法 COD(COD_Cr)的線性關系(如 COD_Cr = a×UV254 + b),不同流域的校準系數需單獨確定(因有機物組成不同)。
不適用及端水質:對高鹽度(如河口地表水)、高濃度懸浮液(如暴雨后渾濁水體)的監測準確性需進一步驗證,需結合其他輔助指標(如濁度儀)綜合判斷。
綜上,UV 法在地表水 COD 監測中,憑借快速、低成本、無污染、可自動化的優勢,成為常規篩查、應急預警和在線監控的手選技術,尤其適用于大規模流域的實時污染管控;同時需通過校準和干擾校正,確保數據與國標法的一致性,為地表水質量評估提供可靠支撐。