矿物油对水体和环境的污染已成为一个越来越为全球所广泛关注的严重问题,随着我国经济的快速发展,矿物油污染监测问题已经为环保部门高度重视,各种检测水中油的仪器和方法也不断发展起来,其中包括:重量法、超声法、浊度法、色谱法、紫外吸收法、红外分光光度法、非色散红外吸收法、荧光光度法等等。
近年来,矿物油也已逐渐成为我国环境水体监测的主要污染物之一。由于方法原理的不同,我国目前主要的重量法、红外吸收法、紫外吸收法、荧光法等测定方法,得到的结果差别也很大且不受油组分和油标样不同的影响,结果准确可靠。
除了进口的基于非分散红外吸收原理的测油仪之外,目前我国普遍使用的专用测油仪由于结构和加工精度的限制,仪器还存在如下缺陷:不能同时获得三个功能结构波长处的信息,分析速度慢;灵敏度较低,很难满足地表水等低含量样品的检测;萃取和样品采集完全是手工操作;溶剂用量多,所用萃取剂CCL4对环境会产生二次污染,且污染大,对操作人员健康有害。
紫外分光光度法
该方法主要依靠水中矿物油类在紫外光区存在特征吸收。一般原油的两个吸收峰波长为225nm和254nm ,而芳香族化合物的主要吸收波长为250 -260nm ;带有共扼双键化合物的主要吸收波长为215-230nm。在紫外光区进行比色定量前,先利用石油醚在酸性条件下萃取出水中的油份。但在浊度较高的水中若以石油醚作萃取剂,则很容易产生乳化现象,为了减少这种情况,可以正己烷作为萃取剂直接从水中萃取油。该方法最低检出限为0.025mg/L,油的平均回收率达到96%以上类因为油份的来源以及组成的不同,其所具有的吸收曲线也不相同,所以恰当的选择标准油是测定的关键。但由于油的组份复杂,国内至今尚未制定出适合紫外分光光度法的标准油品。
该方法由于灵敏度高精密度好,已为国内外广泛采用,特别是含油量低的矿井水中,常采用该法进行测定。但是与红外光度法相似,其作为传统测定法。同时具有以下弊端。1)取样要求比较严格,各容器要用自来水或蒸馏水仔细洗涤,取样时应按规定的地点、位置和时间取样,目前尚缺乏高保真油水取样装。2)操作程序严谨,必须严格按照操作规程进行。3)分光光度计的工作环境要求苛刻。4)需时长,化验一个污水样需半小时的时间,效率较低。
光反射法
现有一种利用光反射法进行海上漂油实时监测的系统,该方法通过对油膜的反射光谱,反射系数等综合参数的分析,来判断油膜的有无及厚薄,可用于海上油污染的实时测量。
使用光学法识别原油类别的基础为:随着原油中烃类等物质的产地不同,其折射率,吸收系数,荧光光谱的分布会有明显的区别。其中原油的折射率,吸收系数皆大于海水;在受到紫外光激发时,不同类别的油膜所发出的荧光光谱是互不相同的。
当水面上有油膜时,可见光的反射率比无油膜时的反射率大,所以在油膜有无,薄厚和油类种类不同的情况下,根据光线在不同波长的反射率的差异,可以得出油指纹,再通过对比判别即可得出结果。
紫外荧光法
目前,我国对水中矿物油含量进行测量时使用现场取样—实验室分析的方法,取样分析方法存在定位随机性大、取样困难、周期长、数据少等缺点,所以研究水中微量矿物油污染在线监测理论及实施技术,对污染控制和环境保护有特别重要的意义,以便可以及时掌握矿物油污染的动态变化趋势。光纤传感技术和荧光光谱分析技术的发展,为研制矿物油浓度光纤荧光测量仪创造了条件。
根据物质分子吸收光谱和荧光光谱能级跃迁机理,具有吸收光子能力的物质在特定波长光(如紫外光)照射下,可在瞬间(10-8 s )发射出比激发光波长更长的光,即荧光。荧光物质的分子在吸光过程中可以有几个不同的吸收峰带,不同的荧光物质由于分子结构和能量分布的差异,各自显示出不同的吸收光谱和荧光光谱特性,这就决定了荧光测量法具有很高的选择性和灵敏度。要使物质产生荧光,激发光必须具有与物质相关的频谱特性,即满足受激荧光发射的唯一确定性.由此可以通过光谱滤光技术进行荧光强度检测,进而实现荧光物质的间接测量。
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