在水資源監(jiān)控能力建設(shè)中,水資源監(jiān)測設(shè)備起很大作用,本監(jiān)測實驗室通過國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項 目購置了相應(yīng)的儀器設(shè)備。為了發(fā)揮監(jiān)測設(shè)備的作用,對其中的UV1901PC雙光束紫外可見分光光度計 在254 nm下對有機物的吸收值做了研究。通過對南運河四女寺樞紐節(jié)制閘下600 m河段實驗水體進行紫外監(jiān) 測,研究了紫外吸收值作為有機物替代參數(shù)的可能性。結(jié)果表明:水體中溶解態(tài)與顆粒態(tài)有機物在254 nm下的 紫外吸光度值分別為0.107和0.165;鄰苯二甲酸氫鉀溶液在波長254 nm處有很好的響應(yīng)性和重現(xiàn)性;254值與 CODCr值之間呈很好的線性關(guān)系,可以體現(xiàn)出COD的變化趨勢。本研究對紫外分光光度計更廣泛應(yīng)用及紫外吸 收值作為有機物替代參數(shù)具有示范作用。
水資源是人類生存和發(fā)展所必需的基本資源, 是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟資源,是生態(tài) 與環(huán)境的重要控制性要素。為了提升水資源監(jiān)控能 力,以便更好地履行水資源監(jiān)測職能,相應(yīng)的監(jiān)測設(shè) 備*,而其中的紫外可見分光光度計更是應(yīng) 用廣、操作簡單的設(shè)備之一。它對于分析人員 來說是有用的分析工具之一,幾乎每一個分析實 驗室都離不開紫外可見分光光度計。紫外可見分光光度法是根據(jù)物質(zhì)分子對波長為200~760nm的電 磁波的吸收特性所建立起來的一種定性、定量和結(jié) 構(gòu)分析方法,具有操作簡單、準確度高、重現(xiàn)性好等 優(yōu)點[1]。 評價水體的治理效果主要看其水質(zhì)參數(shù)的變 化,如氨氮、COD、總磷、總氮等,其中COD是重要指 標之一[2]。傳統(tǒng)重鉻酸鉀氧化法測COD具有耗時 長、藥品消耗量大等不足,而COD在線監(jiān)測儀則由 于價格昂貴、用于重污染水監(jiān)測準確度較低在應(yīng)用 上受到限制[3]。
紫外254是20世紀70年代提出的評價水中有機污 染物的指標,是衡量水中有機物指標的一項重要控 制參數(shù)[4]。它是指在波長254nm處單位比色皿光程 下的紫外吸光度。日本已于1978年將紫外254值列為 水質(zhì)監(jiān)測的正式指標,歐洲也已將其作為水廠去除 有機物效果的監(jiān)測指標。與傳統(tǒng)重鉻酸鉀氧化法相 比,其具有便捷快速等優(yōu)點,同時也能克服COD在 線監(jiān)測儀器昂貴的問題。國內(nèi)外許多文獻資料表 明,水樣UV254值大小與水中TOC、DOC、COD等具有 一定的相關(guān)性,可間接反映水中有機物污染的程度[5-7]。 因此,對特定性質(zhì)的污水,若紫外254與其COD有良好 的相關(guān)性,用紫外254作為COD的替代參數(shù),監(jiān)測快速、 操作簡便、成本低廉。 筆者以南運河四女寺生態(tài)修復[8]段水體作為研 究對象,研究各斷面紫外254值和不同波長下的紫外吸 收值變化情況,以此評價生態(tài)修復的效果。同時,研 究了紫外254與相應(yīng)的CODCr值的關(guān)系,探討紫外254作為 COD的替代參數(shù)的可行性。 1 試驗斷面和方法 1.1 監(jiān)測斷面 從南運河四女寺閘至其下游600m河道范圍內(nèi) 的試驗區(qū)域內(nèi)(如圖1所示),分別選擇閘上(A1,進 水)、閘下上游(A2)、閘下中游(A3)、閘下下游(A4, 出水) 4個斷面進行采樣監(jiān)測。監(jiān)測時間為2014年9 月15日—10月28日的1.5月時間,每周監(jiān)測1次。
1.2 試驗試劑 取0.4251g的鄰苯二甲酸氫鉀(在105~110℃ 下干燥至恒重后)溶于水,轉(zhuǎn)至500mL容量瓶中,稀 釋至刻度線,此溶液COD值為1000mg/L。分別取 此液2.5、 5、10、15、20mL至100mL容量瓶中,定 容。系列溶液理論COD分別為25.0、50.0、100.0、 150.0、200.0mg/L。 1.3 試驗儀器 UV1901PC雙光束紫外可見分光光度計 。
1.4 試驗方法 將同一水樣分為2份, 1份用抽濾泵過濾,另1 份保持原樣。采用UV1901PC雙光束紫外可見分光 光度計,以1cm比色皿蒸餾水作參比,測定樣品在 不同波長下的吸光度。 2 結(jié)果與討論 2.1 試驗段水體紫外254值的變化情況 圖2顯示了試驗段水體紫外254值的變化情況。 由圖2可以看出,與試驗段進水水體A1的UV254相 比,隨著生物制劑的投放以及生態(tài)措施的作用,各斷 面UV254值明顯減小,迅速進入穩(wěn)定階段,治理效果 明顯。
通過對以上數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)治理效果明 顯,生物制劑的投入能夠降低水體中的溶解性物質(zhì) 和有機物的含量。通過向目標水體中投加生物制劑 可以促進水中的大分子化合物分解成小分子化合 物,從而削減水體的污染負荷,增強水體的復氧功 能,使水體的溶解氧濃度升高,降解有機物,削減河 道底質(zhì)的有機質(zhì)含量。 2.2 波長200~390nm下紫外測定值 圖3為200~400nm波長范圍內(nèi)4個斷面水樣的 紫外吸收光譜疊加圖。從圖3可以看出,四女寺閘 上(A1)水體的紫外吸收光譜與其它3個點的有明顯 不同。水體處理前有機物種類多且結(jié)構(gòu)復雜,多為 帶苯環(huán)或共軛雙鍵的有機物,經(jīng)過生物處理后,長鏈 有機物被降解為短鏈有機物,大分子有機物被降解 為小分子有機物,紫外吸收光譜與處理前相比發(fā)生 藍移。 水樣在200nm附近產(chǎn)生明顯的吸收峰,主要是 由溶解氧、水分子吸收能量產(chǎn)生的,不適宜用作表征 廢水中有機物的含量,而波長200~226nm范圍內(nèi)可 能存在無機離子的強吸收,如NO-3在220nm以下波 長有相當強的吸收,也不適宜表征有機物的含量。
因此,許多研究成果推薦采用波長254nm處UV254值 進行定量分析。從圖3可以看出,在波長254nm處, 節(jié)制閘下水體的紫外吸收光譜值比四女寺閘上的明 顯降低很多,說明經(jīng)過生物處理后,長鏈有機物被降 解為短鏈有機物,大分子有機物被降解為小分子有 機物[9]。
2.3 溶解態(tài)與顆粒態(tài)有機物情況 水體中的有機物分為溶解態(tài)和顆粒態(tài),一般 情況下,顆粒態(tài)的有機物可以通過水體過濾除去[10]。 對水體過濾后進行紫外掃描,對過濾和未過濾的 水體進行分析。由圖4可以看出,過濾的水樣測 定值比未過濾的值要小。過濾后水體只含有溶解 態(tài)有機物,溶解態(tài)有機物紫外254平均值為0.165;未 過濾水體有機物包含溶解態(tài)和顆粒態(tài),紫外254平均 值為0.272,水體中顆粒態(tài)有機物的UV254 則為 0.107。
2.4 紫外254值與CODCr的關(guān)系及比較 2.4.1 鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液的吸光度值 圖5為鄰苯二甲酸氫鉀溶液的UV254值。由圖5 可以看出,兩者之間相關(guān)性[11]特別好(r=0.9996),可 以以此作為水樣COD測定值的標準曲線。
2.4.2 紫外254值與CODCr的關(guān)系 對四女寺節(jié)制閘下水體分別進行UV254和COD 鉻法測定,選取部分數(shù)據(jù)做線性擬合,擬合曲線如圖 6所示。由圖6可見,擬合曲線中的相關(guān)系數(shù)為r= 0.9875,相關(guān)性較高。
2.4.3 紫外法和鉻法測定的COD比較 水樣在254nm下的吸光度值按鄰苯二甲酸氫 鉀標準曲線換算出COD值。 通過2種方法測定值的比較,可以看出紫外 254nm處的值明顯小于傳統(tǒng)鉻法的COD值。這是 因為,鉻法測定COD是指在一定條件下,經(jīng)重鉻酸 鉀氧化處理時水樣中的溶解性物質(zhì)和懸浮物所消耗 的重鉻酸鹽相對應(yīng)的氧的質(zhì)量濃度,幾乎能夠測定 出所有的耗氧物質(zhì)。而UV254法是首先在波長254 nm處單位比色皿光程下測定鄰苯二甲酸氫鉀系列 溶液紫外吸光度,繪制出標準曲線,再測定水樣的紫 外吸光度,通過曲線計算出含量。它測定的物質(zhì)為 類似鄰苯二甲酸氫鉀的含有共軛雙鍵的還原性物 質(zhì),并不是所有的還原性物質(zhì)。
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