环境水体石油类污染现场检测技术

郝湲琪

重庆市生态环境监测中心 重庆 401147

在人类社会发展过程中，水资源逐渐成为生活与工农业生产的重要财富。对于环境水体而言，水中矿物油是最常见的污染物。而工业废水内的矿物油污染物则以原油开采、加工以及运输等行业为主要来源，特别是石油类物质是最常见的水污染源。因全球地下储油量较多，特别是使用与运输石油类物质的过程中，很容易使土壤内部渗入泄漏的矿物油，进而对水体造成污染。由此可见，深入研究并分析环境水体石油类污染现场检测技术十分有必要。

1 系统测量概述

在矿物油中，部分基团能够选择性地吸收红外光特征，也就是说，被检测样品处于此特征波长的位置，其吸收能力和矿物油含量呈现数学关系。为此，通过对油吸光度的检测，即可获取油的浓度。

1.1 测量原理

在矿物油中C-H键伸缩运动会吸收红外区域部分特征波长，因而在系统设计的过程中，应以此特征波长部位的矿物油和吸光度关系为参考依据，进而定量测定矿物油的含量。在光经过溶液的时候，被吸收强度、溶液浓度与光通过距离之前存在特定关联。根据朗伯-比耳定律，可对吸光度、溶液浓度与液层厚度定量关系作出描述：

根据公式分析，A即吸光度，I代表透射光强度，L是液层厚度的表示方法，K则表示被检测物质吸光的系数，C是物质浓度的代表，而I0是入射光强度的代表。在公式中，K是比例常数，和入射光波长以及物质性质存在直接关联。为此，使用文字对朗伯-比耳定律进行概括，即：单色平行光向吸收介质溶液垂直射入的时候，溶液吸光度和吸收物质浓度、液层厚度乘积存在正比例关系[1]。

1.2 测量模型

在矿物油中，于3400微米波长位置，环烷烃类的C-H键与直链烷烃存在伸缩振动吸收带，所以在测量的时候可借助3400微米单一波长。针对特定类别油，组分与组分含量稳定，因而吸收光谱的能力也相对稳定，且吸收特定波长光的能力也极强，为定量分析提供了必要帮助。可将矿物油多组分体系当做整体做出分析，根据朗伯-比耳定律可知：，公式中的A代表了吸光度、k代表了吸光系数、c代表了浓度。

对于特定类型的油，于特定波长位置，吸光系数是常量，当液层的厚度不变的情况下，kL是常量，使即可得出。结合以上理论可知，处于特定条件下，油浓度和吸光度为线性正比例关系，是检测系统的基本模型，在试验的基础上，结合油吸光度和浓度即可获得线性关系，对油的浓度加以确定。

2 测量系统整体设计

系统是程序软件的核心所在，在程序软件运行的过程中即可自动测量油的浓度。通过设计程序软件即可使系统硬件功能得到有效拓展，同样实现了抗干扰措施的改进与完善。以下将针对环境水体石油类污染设计测量系统，借助现场检测技术提高检测工作的质量与效果。

2.1 构建软件模型

在系统软件模型中，可通过两方面体现出来：

一方面，过程模型，即结合软件系统和外部环境关系，对外部实体和软件间数据流加以确定，进而创建目标系统数据流图（图1）。根据图示内容可知，数据流仅存在一个可对目标软件系统加以代表的处理功能，所以系统外部实体与数据流相对简单[2]。

另一方面，控制模型。对实时系统事件的描述可通过控制流图表示出来，进而了解系统状态的改变。通常来讲，控制模型描述内容同样可借助状态转换图加以描述，而其各节点均代表系统可能出现的状态。当系统加电以后即可进入“待机状态”，此时系统只能够对用户开机指令接收，在断电以后即退出系统。当系统对关机指令接收并处理的情况下，如果检测池内存在液体，系统即可自动处理排液。

2.2 划分功能模块

综合考虑系统“松耦合”与“高内聚”基本设计原则，可对系统功能模块加以划分，如图2所示：

2.3 划分任务

对于目标系统软件而言，一般可通过多任务并发模型得以实现，结合逻辑功能与特定原则，即可将逻辑功能细化相应的任务，借助特定策略调度执行，以将其逻辑功能充分体现出来[3]。

其一，用户命令处理功能，通过对键盘的监视对用户指令予以接收，结合指令要求执行并对相应的模块加以调用，进而实现排液、清洗以及系统开机等多项任务指令。

其二，信息显示功能。此模块的主要功能就是将系统软件内各模块输出的信息向LCD内传输。

其三，数据处理功能。在对测量控制模块所发送的激活命令接收以后，此模块即可对系统内相应的配置信息进行读取，进而确定采用呢一模型对测量吸光度加以处理。若配置模式选择成基本模型，而吸光度超过此模式但阀数值，那么此时系统即可向RBFNN模式自动转换，进而实现计算目标。

其四，测量控制功能。当对启动检测指令接收以后激活处理，同时将控制信息发送给测量逻辑，进而获取样液内油具体吸光度。随后，激活指令将发送给数据的处理模块，以完成模型配置的任务。

3 结语

综上所述，在以上研究中，即可油含量的测量机理等多方面内容，重点研究了检测水中油含量的理论内容，并构建系统模型，科学设计系统结构，借助油类污染现场检测技术研发出与现场使用需求相吻合的检测手段，进而为环境水体石油类污染的现场检测工作提供必要帮助。