一、檢測原理

1. 光纖光譜儀主要是通過檢測水中物質(zhì)對光的吸收、散射和發(fā)射等光學(xué)特性來判定水質(zhì)。不同的物質(zhì)在特定波長下有不同的吸收或發(fā)射光譜。例如，水中的有機(jī)物、無機(jī)物和微生物等成分在不同波長范圍內(nèi)會產(chǎn)生特征性的光譜信號。

2. 當(dāng)光通過水樣時(shí)，水中的溶解物質(zhì)（如重金屬離子、營養(yǎng)鹽等）會吸收特定波長的光，導(dǎo)致光強(qiáng)減弱。而水中的懸浮顆粒（如泥沙、藻類等）會對光產(chǎn)生散射作用，改變光的傳播方向和強(qiáng)度。這些變化可以被光纖光譜儀檢測到，從而分析出水樣中各種成分的種類和含量。

二、檢測參數(shù)及對應(yīng)水質(zhì)狀況

一、化學(xué)需氧量（COD）檢測

1. 原理：化學(xué)需氧量是衡量水中有機(jī)物含量的一個(gè)重要指標(biāo)。有機(jī)物在一定條件下會被強(qiáng)氧化劑氧化，消耗氧化劑的量與水中有機(jī)物的含量成正比。光纖光譜儀可以檢測在有機(jī)物氧化過程中產(chǎn)生的特定光譜變化。例如，某些有機(jī)物在特定波長下有吸收峰，隨著有機(jī)物被氧化，這些吸收峰的強(qiáng)度會發(fā)生變化。

2. 水質(zhì)判斷：高 COD 值通常表示水中有機(jī)物含量高，水質(zhì)較差。如果 COD 值超過一定標(biāo)準(zhǔn)（如地表水一般不超過 20 - 40mg/L，具體標(biāo)準(zhǔn)因水域功能等因素而異），說明水體可能受到了生活污水、工業(yè)廢水等有機(jī)物污染源的污染，水體可能呈現(xiàn)出渾濁、有異味等現(xiàn)象。

二、重金屬檢測

1. 原理：每種重金屬離子在水中有其獨(dú)特的吸收光譜。例如，銅離子（Cu2?）在一定波長范圍內(nèi)有吸收峰，光纖光譜儀通過檢測這些吸收峰的位置和強(qiáng)度，可以確定水中重金屬離子的種類和濃度。

2. 水質(zhì)判斷：水中重金屬超標(biāo)會對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。如水中汞（Hg）、鎘（Cd）、鉛（Pb）等重金屬離子濃度超過飲用水標(biāo)準(zhǔn)（如鉛的飲用水標(biāo)準(zhǔn)一般為 0.01mg/L），則水質(zhì)不適宜飲用，而且會對水生生物產(chǎn)生毒性，影響水生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

三、營養(yǎng)鹽檢測（如氮、磷）

1. 原理：水中的氮、磷等營養(yǎng)鹽是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的主要因素。以硝酸鹽為例，它在特定波長下有吸收特性，光纖光譜儀可以利用這一點(diǎn)來檢測其在水中的濃度。

2. 水質(zhì)判斷：當(dāng)水中總磷濃度大于 0.02mg/L、總氮濃度大于 0.2mg/L 時(shí)，水體就有富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。富營養(yǎng)化會導(dǎo)致藻類大量繁殖，使水體透明度降低，出現(xiàn)水華現(xiàn)象，水質(zhì)惡化。

四、微生物檢測（間接）

1. 原理：雖然光纖光譜儀不能直接檢測微生物個(gè)體，但可以通過檢測微生物代謝產(chǎn)物（如某些酶、有機(jī)酸等）的光譜特征來間接反映微生物的情況。例如，微生物分解有機(jī)物過程中會產(chǎn)生一些有特定光譜信號的有機(jī)酸。

2. 水質(zhì)判斷：如果檢測到微生物代謝產(chǎn)物的光譜信號較強(qiáng)，可能意味著水中微生物數(shù)量較多，水質(zhì)可能受到污染。例如在飲用水中，如果微生物代謝產(chǎn)物超標(biāo)，可能會導(dǎo)致水有異味，不符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

三、操作步驟

1. 水樣采集：首先要根據(jù)檢測目的和水體類型（如地表水、地下水、污水等）進(jìn)行水樣采集。采集過程中要注意使用合適的采樣器具，避免水樣受到污染。例如，對于檢測飲用水源的水樣，要使用經(jīng)過消毒處理的采樣瓶，并且在采樣時(shí)避免接觸采樣瓶口。

2. 儀器校準(zhǔn)：在使用光纖光譜儀檢測之前，需要對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。這包括波長校準(zhǔn)和強(qiáng)度校準(zhǔn)。波長校準(zhǔn)是為了確保儀器檢測的波長準(zhǔn)確，通常使用已知波長的標(biāo)準(zhǔn)光源進(jìn)行校準(zhǔn)。強(qiáng)度校準(zhǔn)是為了保證光強(qiáng)檢測的準(zhǔn)確性，通過調(diào)節(jié)儀器的增益等參數(shù)，使檢測到的光強(qiáng)信號在合理范圍內(nèi)。

3. 檢測過程：將采集的水樣放入合適的比色皿或檢測池中，然后通過光纖將光引入水樣，再將經(jīng)過水樣后的光傳輸?shù)焦庾V儀中進(jìn)行檢測。在檢測過程中，要確保光纖和檢測池的清潔，避免外界光干擾。

4. 數(shù)據(jù)分析：根據(jù)檢測到的光譜數(shù)據(jù)，與已知的標(biāo)準(zhǔn)光譜庫進(jìn)行對比，或者利用建立的數(shù)學(xué)模型（如根據(jù)朗伯 - 比爾定律建立的濃度 - 光吸收關(guān)系模型）來分析水中各種成分的濃度，從而判斷水質(zhì)的好壞。