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我們的水有多乾淨？

用光學法觀測水質

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水是生命之源，我們的生活生產都離不開水。然而，光有水是不夠的，地球上淡水（可飲用水）資源只佔3%不到。今天，我們測量了各種飲用水和地表水樣本的光譜，來看看來自不同品牌/地區的可飲用水樣品有何光譜差異。

瓶裝水和自來水樣品

在發達國家與地區，無論是當地市政供水提供的飲用水，還是瓶裝水製造商，都受嚴格監管。我們很好奇這兩種水是否有一些光譜差異，因此使用海洋HDX光譜儀進行測量。

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海洋光学HDX光谱仪

 

我們從美國東南部一家雜貨店的幾個瓶裝水樣本開始測試。

首先是：泉水。據美國食品和藥物管理局的說法，泉水“來自地下水層，水從中自然流向地球表面”。這些泉水樣品的組成似乎有所不同，具體取決於它們來自哪個工廠或公司（圖1）

 

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圖 1.雜貨店品牌泉水

 

接下來，我們測量了用於飲料或製備食物的飲用水。來自同一家雜貨店的飲用水樣本顯示出比泉水更多的紫外光譜活性（圖 2），這表明可能存在更多溶解的固體或有機物

 

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圖 2.雜貨店品牌飲用水

 

為進行比較，我們還測試了當地的自來水樣本。它具有比瓶裝水更弱的紫外峰，但在240-290nm處顯示出更多的活性（圖3）。這可能是由於其增加了氟化物等水處理方法，以及輸送水管道中的痕量污染物。。

 

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圖 3.市政（自來）水，佛羅里達州聖彼得堡

 

為完善我們對受監管水源的調查，我們測量了一個市面上比較昂貴的瓶裝水品牌Fiji的樣本。雖然這種水的售價大約是雜貨店品牌的6倍，但我們測試的Fiji瓶裝水俱有與雜貨店品牌泉水樣品非常相似的光譜特性（圖4）。


根據資料，頂級瓶裝水品牌的年銷售額達數十億美元，消費者似乎並不介意額外的費用。

 

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圖 4.高端瓶裝水Fiji

融雪，地面雪和湖泊水樣

為更好了解欠發達國家（或地區）的水質，我們還測試了來自美國兩個不同地區的地表水，這兩個地區截然不同。
在太平洋西北地區，我們測試了在華盛頓州斯波坎山附近收集的融雪（圖5）和地面積雪（圖6）。

 

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圖5. 融雪，斯波坎山，華盛頓州

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圖6. 地面積雪，斯波坎山，華盛頓州

 

斯波坎山海拔近6，000英尺，平均每年降雪約163英寸（413厘米），距離斯波坎約35英里，斯波坎是一個人口約220，000的城市。有趣的是，斯波坎山的水樣在光譜上與雜貨店的泉水和飲用水樣本非常相似。

結論

光譜法測水質靠物質的特徵光譜研究其組成、結構及存在狀態。光譜分析法具有方便快捷，靈敏準確的特點，因此成為當今廣泛使用的分析方法之一。

海洋光學光纖光譜儀體積小巧、易於集成、自動化生產工藝確保了儀器間的一致性，非常適合集成於各大水質監測系統中。