技術(shù)文章
TECHNICAL ARTICLES在地表水監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,UV 法(紫外線吸收法)通過檢測(cè)水體對(duì)特定波長(zhǎng)紫外線(通常為 254nm)的吸收程度,間接反映水中有機(jī)物含量(以 COD_UV 或 UV254 表示),其用途和優(yōu)勢(shì)圍繞地表水質(zhì)量監(jiān)測(cè)的核心需求展開,兼具技術(shù)特性與應(yīng)用價(jià)值。
一、UV 法監(jiān)測(cè) COD 的核心用途
UV 法的核心價(jià)值在于快速、實(shí)時(shí)反映地表水有機(jī)物污染狀態(tài),為水質(zhì)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和管理決策提供數(shù)據(jù)支撐,具體用途可分為以下幾類:
1. 地表水質(zhì)量常規(guī)監(jiān)測(cè)與污染評(píng)估
有機(jī)物污染水平篩查:UV254 值與地表水中天然有機(jī)物(如腐殖酸、富里酸)及人為污染物(如生活污水、工業(yè)廢水排放的小分子有機(jī)物)的含量正相關(guān),可快速判斷水體是否存在有機(jī)物超標(biāo)(如超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3838-2002 中對(duì) COD 的限值要求)。
不同水域污染對(duì)比:通過對(duì)河流、湖泊、水庫(kù)等不同區(qū)域的 UV 值監(jiān)測(cè),可橫向?qū)Ρ任廴境潭龋ㄈ绾恿魃嫌闻c下游、湖泊近岸與中心區(qū)),定位污染高發(fā)區(qū)域。
水質(zhì)類別輔助判定:結(jié)合 COD_UV 與其他指標(biāo)(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(zhì)達(dá)標(biāo)考核提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
2. 污染溯源與應(yīng)急預(yù)警
突發(fā)污染事件響應(yīng):當(dāng)?shù)乇硭霈F(xiàn)不明污染(如工業(yè)偷排、泄漏)時(shí),UV 法可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí) / 在線監(jiān)測(cè)(響應(yīng)時(shí)間通常 < 1 分鐘),快速捕捉 COD 值突變,第一時(shí)間觸發(fā)預(yù)警(如通知環(huán)保部門溯源、啟動(dòng)應(yīng)急處理),避免污染擴(kuò)散(如污染飲用水源地)。
污染源追蹤:通過沿河流斷面布設(shè) UV 監(jiān)測(cè)點(diǎn),觀察 COD_UV 值的變化趨勢(shì)(如某斷面后數(shù)值驟升),可快速鎖定上游污染源(如工業(yè)園區(qū)、城鎮(zhèn)污水處理廠排放口)。
3. 地表水生態(tài)與飲用水源地保護(hù)
飲用水源地風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控:水庫(kù)、湖泊等飲用水源地需持續(xù)監(jiān)測(cè)有機(jī)物含量(有機(jī)物過高可能導(dǎo)致消毒副產(chǎn)物如三鹵甲烷超標(biāo)),UV 法可實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)在線監(jiān)測(cè),及時(shí)預(yù)警有機(jī)物異常升高(如雨季面源污染、農(nóng)業(yè)化肥流失導(dǎo)致的有機(jī)物增加)。
生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估:地表水中有機(jī)物含量過高會(huì)導(dǎo)致溶解氧降低(微生物分解有機(jī)物消耗氧氣),引發(fā)水華、魚類死亡等問題。UV 法可通過連續(xù)監(jiān)測(cè) COD_UV,間接反映水體自凈能力和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(如 COD_UV 持續(xù)升高可能預(yù)示富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn))。
4. 污染治理效果評(píng)估
污水處理廠排放監(jiān)督:對(duì)地表水收納的污水處理廠尾水,UV 法可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)排放口下游的 COD_UV 值,判斷尾水是否達(dá)標(biāo)(如處理后有機(jī)物是否有效去除),避免 “偷排"“超標(biāo)排放" 對(duì)地表水的影響。
流域治理成效跟蹤:針對(duì)河流、湖泊的污染治理工程(如截污、清淤、生態(tài)修復(fù)),UV 法可通過長(zhǎng)期監(jiān)測(cè) COD_UV 的變化趨勢(shì)(如數(shù)值下降),評(píng)估治理措施是否有效。
二、UV 法監(jiān)測(cè) COD 的核心優(yōu)勢(shì)
相較于傳統(tǒng)的重鉻酸鉀法(GB 11914-89,國(guó)標(biāo)法) 或高錳酸鉀法,UV 法在地表水監(jiān)測(cè)中展現(xiàn)出顯著的技術(shù)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì),具體如下:
優(yōu)勢(shì)類別 | 具體表現(xiàn) | 對(duì)比傳統(tǒng)方法的價(jià)值 |
快速實(shí)時(shí)性 | 單次檢測(cè)時(shí)間 < 1 分鐘,可實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)(如每 5 分鐘輸出 1 組數(shù)據(jù)),無滯后性。 | 傳統(tǒng)重鉻酸鉀法需加熱回流 2 小時(shí),僅能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室離線檢測(cè),無法捕捉污染突發(fā)變化(如瞬時(shí)偷排)。 |
無化學(xué)消耗 | 僅依賴紫外線照射和光信號(hào)檢測(cè),無需添加重鉻酸鉀、硫酸銀等化學(xué)試劑,無二次污染。 | 傳統(tǒng)方法需消耗大量化學(xué)試劑(如重鉻酸鉀為有毒物質(zhì)),檢測(cè)后產(chǎn)生的廢液需專門處理,成本高且污染環(huán)境。 |
低成本運(yùn)行 | 無試劑采購(gòu)、存儲(chǔ)、廢液處理成本;設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(核心為光源、檢測(cè)器),維護(hù)量小。 | 傳統(tǒng)方法的試劑成本、廢液處理成本占監(jiān)測(cè)總成本的 60% 以上,且需專業(yè)人員操作維護(hù)。 |
適配現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) | 設(shè)備可小型化(如便攜式 UV 監(jiān)測(cè)儀),支持野外現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè);在線設(shè)備可直接布設(shè)于河道、水庫(kù)。 | 傳統(tǒng)方法需采集水樣后帶回實(shí)驗(yàn)室,受采樣、運(yùn)輸、保存過程影響(如有機(jī)物降解),數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性易下降。 |
可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 | 可與物聯(lián)網(wǎng)(IoT)系統(tǒng)結(jié)合,自動(dòng)采集、傳輸、分析數(shù)據(jù),生成趨勢(shì)曲線和預(yù)警信息。 | 傳統(tǒng)方法依賴人工采樣、實(shí)驗(yàn)操作,無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模流域的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。 |
三、注意事項(xiàng)(局限性補(bǔ)充)
UV 法雖優(yōu)勢(shì)顯著,但需注意其局限性,避免數(shù)據(jù)誤判:
干擾因素:水體中的濁度(懸浮物)、硝酸鹽(NO??)會(huì)吸收 254nm 紫外線,可能導(dǎo)致 COD_UV 值偏高。需通過預(yù)處理(如過濾除濁、補(bǔ)償硝酸鹽吸收)或算法校正(如建立 COD_UV 與濁度、硝酸鹽的關(guān)聯(lián)模型)降低干擾。
需與國(guó)標(biāo)法校準(zhǔn):UV 法為間接法,需通過大量實(shí)驗(yàn)建立 COD_UV 與國(guó)標(biāo)法 COD(COD_Cr)的線性關(guān)系(如 COD_Cr = a×UV254 + b),不同流域的校準(zhǔn)系數(shù)需單獨(dú)確定(因有機(jī)物組成不同)。
不適用及端水質(zhì):對(duì)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(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性需進(jìn)一步驗(yàn)證,需結(jié)合其他輔助指標(biāo)(如濁度儀)綜合判斷。
綜上,UV 法在地表水 COD 監(jiān)測(cè)中,憑借快速、低成本、無污染、可自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì),成為常規(guī)篩查、應(yīng)急預(yù)警和在線監(jiān)控的手選技術(shù),尤其適用于大規(guī)模流域的實(shí)時(shí)污染管控;同時(shí)需通過校準(zhǔn)和干擾校正,確保數(shù)據(jù)與國(guó)標(biāo)法的一致性,為地表水質(zhì)量評(píng)估提供可靠支撐。
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