肇庆市鼎湖区环境监测站
【摘 要】本文分析讨论了不同水质色度测量方案的优缺点，并以广东省肇庆市某制药企业废水水源为样本，用分光光度法和目视比色法对其测色结果进行对比探讨，结果表明分光光度法是测定水质色度较理想的方法。此法不仅能消除人为因素的视觉效果对测定结果的影响，而且能克服标准系列在保存过程中出现的误差，使得测量结果更加准确。
【关键词】分光光度法；目视比色法；稀释倍数法；水质色度
1 前言
水环境监测是人类合理开发利用和保护水资源的一项重要的基础工作。一般来说，各种污染都会导致水体外观如水的颜色和透明度的变化。因此，控制水污染可以先从控制水的色度入手，将色度作为监测指标。色度是指水中含有胶状物质或溶解性物质而呈现出的类黄色乃至黄褐色的程度，是一种感观指标[1]。其中由溶液状态的物质所产生的颜色称为“真色”，悬浮物质产生的颜色称为“假色”，水质色度测定前需要将水样中的悬浮物除去[2]。
2 水质色度测定的标准方法
目前，国家现行的标准测定水质色度的方法主要有目视比色法和稀释倍数法两种方法[3]。目视比色法主要方法是通过目视将待测样水与不同色度的铂钴标准溶液进行对比，从而判断出待测样水的色度，色度单位为“度”，用字母 C 来表示[4]。该方法主要用于测定比较清洁、带黄色调的饮用水和天然水的色度；稀释倍数法的主要方法是利用光学纯水待测样水进行不断地稀释，稀释到目测刚好分辨不出光学纯水与待测样水时，即达到了稀释终点，待测样水的色度用稀释倍数来表示，单位为“倍”，用字母“M”表示[5]。该方法主要用于测定含有较深色度的制药废水以及有机合成、印染、纺织等工业废水。
这两种方法操作相对简单，比色法色度稳定，稀释倍数法也不需要使用其他的化学试剂，因此被广泛采用[6]。而在实际应用中这两种方法主要都是通过人眼来判断，检测人员自身对颜色敏感度的不同会对测定结果产生一定的误差，客观性不强，而且目视比色法要求待测样水的色调跟标准溶液的色调一致，具有一定的局限性，无法实现实时监测水质色度以及现场自动检测。
本文以广东省肇庆市某制药企业废水水源为样本，根据标准色列用分光光度法对该企业废水水质色度进行了测定与探讨。
3 分光光度法
分光光度法又称吸收光谱法，是指通过测定待测水样在一定波长范围内或特定波长处光的发光强度或吸光度，对该待测水样进行定性和定量分析的方法[7]。
3.1 分光光度法原理
分光光度法的原理是利用某一单色光垂直照射进入某物质的溶液后，一部分光被吸收，设该单色光的原强度为I0，经过透射后其强度降至I，对于溶剂等其他溶液组成成分可用空白液扣除其对光的吸收[8]。
利用公式（2-1）可以计算出该物质溶液的透光率T：
T=（I0-I）/I0 （2-1）
接下来由朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律可得[9]：
吸光度A=吸光系数 a×溶液层厚度b（cm）×溶液的浓度c（g/dm3）（2-2）
其中吸光系数随着溶液的属性、波长以及温度等因素的变化而变化[10]。
由公式（2-2）可知，当固定a和b值时，溶液浓度c与吸光度A成线性关系。在进行定量分析时，需要作出A—c工作曲线。具体方法为以最大吸收波长的光作为光源，最大吸收波长可以通过测定待测溶液的吸收光谱（即溶液对不同波长光的吸收情况）来确定，利用选定光源，测定一系列已知浓度为c的溶液的吸光度A，并绘制出曲线。分析未知溶液浓度时，根据测量的吸光度A，可在A—c工作曲线上查找出未知溶液的相应浓度。
3.2 三种方法实验对比及分析
3.2.1 仪器与试剂
15mm石英比色皿，50ML具塞比色管，721N分光光度计，实验室自制高纯水，广东肇庆某制药企业制药废水（水样呈棕黄色，色度约 100~120 倍）。
3.2.2 实验过程及结果分析
用0.55 μm滤膜将采集到的制药废水样本过滤，以实验室自制高纯水作为系统基线，用721N紫外分光光度计扫描190-800 nm范围的吸光度，并绘制如图3.1所示吸收光谱。从图可以看出，最大吸收峰大概出现在210 nm处，随着波长的不断增加，吸光度A呈递减趋势并逐渐接近与系统基线。最大吸收峰出现的位置比较靠近紫外光的尾端，此处有大量的无极含氧酸根对光进行吸收，所以此处并不适合测定该色度较高待测样水。对于含有有机物污染的水质，水样UV254值的吸光度可以作为反映水质中有机物浓度的综合指标，因此本文拟选择波长为254 nm 作为测定制药废水色度的光源。
取适量待测样水分别稀释2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍，测定不同浓度的水样在254 nm 吸收波长处的吸光度值，然后绘制出不同稀释倍数下稀释倍数与吸光度关系曲线图，如图3.2所示。由图可以看出，在吸收波长为254 nm时，不同稀释比例的水样与吸光度A之间有很好的相关性，该曲线是比较符合Lambert-Beer定律的，所以最终选择吸收波长为254 nm来测定该制药的废水色度。
取适量不同色度的制药废水水样，用稀释倍数法分别测定其色度以及在吸收波长为254 nm时的吸光度值A，并绘制出相应的色度与吸光度值A的关系曲线图，如图3.3所示。从图可以明显看出，当吸收波长为254 nm时，稀释倍数法得到的水样色度与吸光度A线性相关，因此图 3.3可以作为用来测定制药废水色度的工作曲线。在实际测定时，可以通过吸光度值A从工作曲线上得出准确的待测水样色度。
最后，分别用目视比色法、稀释倍数法以及分光光度法测定不同色度的制药废水水样的色度，结果如表3.1所示。从表中可以看出，分光光度法与稀释倍数法测得的色度结果一致，具有相似的准确度。
3.3实验结论
通过上述实验过程以及三种不同测定方法所测定的色度结果比较分析，可以得出如下结论：
（1）当吸收波长为254 nm时，用分光光度法测定制药废水水质色度的测定结果准确性比较高，具有一定的可行性。
（2）利用本文中的分光光度法测定水质色度时，可以简化操作过程，不需要使用色度标准溶液，方便、易操作。同时，该方法与目视比色法以及稀释倍数法测定的结果相对误差较小，具有可比较性和稳定性，在很大程度上消除了人的主观视觉影响。
（3）对于高色度值的制药废水、纺织、印染等有机合成化工废水可以进行适度稀释后再测定其色度值。
4 结语
通过实验对比分析可知，用分光光度法测定水质中的色度，操作简单、快捷，准确度、精密度好。测定的水质色度结果既能消除人为的视觉因素对色度的影响，又能克服标准系列在保存过程中出现的误差，使测得的结果更准确，此法是测定水质色度较理想的方法。
参考文献：
[1]李艳.分光光度法测定水样的色度应用[J].山东工业技术，2015（9）：244-244.
[2]杨序勘.浅谈水样的颜色、透明度和固体悬浮物的测定[J].化学教育，1992，13（1）：31-32.
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[4]沈为民，余潘，黄杰，等.水质色度的色差测量方法[J].计量学报，2013，34（4）.
[5]宣肇菲，张胜军，谭培功，等.水质色度测定——稀释倍数法探讨[J].干旱环境监测，2010，24（2）：126-128.
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[9]孙素娟，张金柱.全自动生化分析仪测量方法探讨[J].品牌与标准化，2014（2）：43-44.
[10]张彬，陈剑虹，焦明星.氯盐溶液近红外光谱分析研究[J].光谱学与光谱分析，2015（7）：1840-1843.
论文作者:程汉庭
论文发表刊物:《低碳地产》2016年13期
论文发表时间:2016/11/9
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