1、浅谈红外分光测油仪在水质监测中的应用摘要：红外测油分析是一种现代化光谱化学分析方法，该方法以其操作简便、快速、灵敏度高、测定范围广、干扰少等优点，在各领域得到广泛应用。本文从红外测油的原理出发，介绍 JDS106A 红外分光测油仪在我省水环境监测中的应用，并对影响测定因素作了分析、讨论。 关键词：红外分光测油仪；水质监测 中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号： 水污染物有两种不同的油,第一种为动物和植物的脂肪,它是由不同链长的脂肪酸和甘油之间形成的甘油三酸酸脂所组成的；第二种是原油或矿物油的液体部分。油的密度小于水，不会与水混合，往往成为薄膜漂于水面之上，影响与水体界面中氧的交换；分
2、散在水中的油易被微生物分解，从而消耗水中溶解氧，使水质恶化，因此水中油含量是环境评价的重要指标。 测定水体中油类物质含量，通常采用的方法：重量法：不受油品种类限制，但操作复杂，灵敏度低，测定结果难于比较，难以区分油类物质与非油类的有机物质；紫外分光光度法：操作简单，精密度好，灵敏度高，但标准油的取得比较困难，数据可比性差；非分散红外油：测定结果的可比性较好，但测定矿物油时，需要消除其它非烃类有机物的干扰；荧光法是最为灵敏的测油方法，测定对象是矿物油类，但当油品组分中芳烃数目不同时，所产生的荧光强度差别很大。1996 年国家质量技术监督局和国家环境保护总局联合发布了中华人民共和国国家标准 GB/
3、T16488-1996 水质石油类和动植物油的测定红外光度法“，统一了油类测试标准问题。将红外光度法确定为油污染测定的标准方法，并在全国推广应用。 1 水质监测的涵义 水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水（江、河、湖、海和地下水）及各种各样的工业排水等。主要监测项目可分为两大类：一类是反映水质状况的综合指标，如温度、色度、浊度、pH 值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生物需氧量等；另一类是一些有毒物质，如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药等。为客观的评价江河和海洋水质的状况，除上述监测项
4、目外，有时需进行流速和流量的测定。 2 水质监测的目的 （1）地表水及地下水经常性监测。 （2）生产和生活过程监视性监测。 （3）事故监测应急监测。 （4）为环境管理提供数据和资料。 （5）为环境科学研究提供数据和资料。 3 红外测油仪的原理、特点、性能 3.1 分析方法及原理 JDS-106A 红外分光测油仪，采用 300 条线/mm 的光栅，使用波长包括测油波长 3.23.6m，单色器采用自准分光原理，将光源与比色皿的距离拉开，避免了比色皿受到光源的高温照射。 3.2 油的定义 水体在酸性介质中能被四氯化碳萃取的碳氢化合物，称为总油。 总油=矿物油+动、植物油 波数 2930cm-1 特征
5、吸收是 CH2 的吸收，波数 2960cm-1 特征吸收是CH3 的吸收，波数 3030cm-1 特征吸收是 CH 的吸收，它们的和是总含油量。计算公式： Q=X?A2930+Y?A2960+Z（A3030?A2930/F） ， 式中，A2930、A2960、A3030 是各自波数的吸光度；X、Y、Z、F 分别是上述波数的校正系数。 红外光度法包括红外分光光度法和非分散红外光度法二个部分。本文主要讨论红外分光光度法的应用。它是利用烷烃中亚甲基，甲基及芳烃的碳氢伸缩振动确定 2930cm-1，2960cm-1，3030cm-1，三个波数为油的特征吸收。在一定范围内，吸收峰高度与测定的油含量成正比
6、。此方法将十六烷，姥鲛烷（或异辛烷） ，甲苯（或）配制成混合烃作为标准油品，从而使油分析的数据具有可比性。 3.3 红外测油仪分析的特点 红外分光测油仪，在编制软件时充分考虑到测油工作需要定性分析的重要性，加强了谱图分析、打印、查询等功能，同时具有强大的帮助功能。该软件的特点是定性分析刻度非常细腻，谱图清晰，能够分辩出各种干扰现象，使用非常方便；具有红外谱图分析、谱图存储、数据查询、统计计算、打印等功能；具有非色散测量结果的直读功能，不必换算；可直接计算水体、气体和固体中的含油量；由计算机控制波长扫描精度，使机械误差影响趋近零；软件通过鼠标的滑动便可显示出特征吸收峰的波度、波数、透光度和吸光度
7、的值，打印和查询谱图也非常方便，也可将需要打印的数据联接到 Word 或其它办公文件中，该软件使仪器的自动化、多功能化大大提高。该仪器的特点是定性可靠，定量灵敏、准确。 3.3.1 灵敏度、准确度高。 对于大多数元素来说红外分光测油仪是很灵敏的，重复测定六次国家环境保护总局标准样品研究所的矿物油标准（73280110）其保证值为149+15mg/L,结果如下(单位: mg/L) 139 139 145 143 148 测定均值 C=143 标准偏差 S=3.6 变异系数 Cv=2.5% 其测定均值在标准样品置信范围内,准确度误差小于 10%,符合仪器说明书中的规定值. 3.3.2 重现性 配制
8、浓度为 38 mg/L 的油标准溶液,重复测定 13 次,结果如下(mg/L)38.900 38.074 37.515 36.960 38.214 37.953 38.159 37.844 37.534 37.717 37.288 37.854 37.716 测定均值 C=37.825 标准偏差 S=0.4778 变异系数 CV%=1.2 变异系数小于仪器说明书中规定的 5% 3.3.3 检测限 仪器说明中检测限为:检出限0.4 mg/L(油/四氯化碳),相当于水样中的 0.02 mg/L. 从分析过程式来看,当样品浓度1.0 mg/L(油/四氯化碳)时,如果单纯测定石油类的标准样品,不经过前
9、处理阶段,则测定结果相对较为稳定. 以企业标准油为储备液,配制浓度为 0.5 mg/L 的油标准溶液,重复测定结果为(单位: mg/L) 0.56 0.58 0.59 0.49 0.56 0.54 测定均值 C=0.55 标准偏差 S=0.045 变异系数 CV%=8.0 由此可见.稳定性较好.从理论上讲，应该能够达到 0.02mg/L（油水）检出限 从实际样品测定结果来看，最低测定浓度能达到 0.002mg/L，也能满足说明书中的规定范围要求 4 分析方法的精密度和准确度 4.1 线性范围 用混和烃油标准系列溶液，选取用cm 石英比色皿测量后绘制的标准曲线，其浓度范围在70mg/L，经多次测
10、定，其相关系数值均在0.99930.9997 之内斜率的范围在 0.9911.01 之间 4.2 精密度 用三种不同浓度的样品，进行连续五天的测试，每次测定二个平行样，结果见（表 1） 。 表 1 精密度测定结果（mg/L） 4.3 准确度 （1）对比试验 我们采用国家总站标准样品研究所研制的矿物油质控样品进行对比实验。其测定结果在保正值范围内， （见表 2） 表 2 质控样测定结果 （2）萃取率试验 我们在蒸馏水中分别加入矿物标准油、自制猪油和小磨香油经过四氯化碳萃取后测得浓度，求出四氯化碳对各种油的萃取率。 测定结果见（表 3） 在化学分析中所产生的系统误差和随机误差，用准确度表示，常用加
11、标回收率来表示。准确度是在做好精密度测定的基础上进行的。我们在测定过程中向天然水样中加入一定浓度的被测物，使其浓度大于测试样品，但不超过其测试样品的 2 倍。每天分析一批，共重复测定至十次，计算回收率。 精密度测定结果（表 4） 表 4 精密度测定结果(mg/L) 以上两项结果表明，该仪器精密度好，准确度高，确保了分析成果的质量，提高了工作效率。 5 测定因素分析 5.1 仪器使用环境的影响 该仪器对环境的要求较高。如果仪器所处环境的温度、湿度变异太大，仪器的稳定性会有明显的降低。其测试结果会出现明显的变异。 5.2 四氯化碳纯度的影响 由于该仪器灵敏度高，检测限低，现市售 GR 级的四氯化碳
12、试剂很难达到该仪器对试剂纯度的要求。需要用活性碳、硅藻土、硅胶、三氧化二铝、硅酸镁等再次吸附，或用水浴蒸馏法、酸化法以及蒸馏后再用吸附法交叉法对四氯化碳进行提纯。提纯后的四氯化碳很容易受到污染，必须装入棕色磨口瓶，存放在没有阳光直射的实验室。 5.3 玻璃器皿的影响 由于油的吸附性强。玻璃器皿需彻底清洗干净，再用提纯过的四氯化碳冲刷后，方可使用。 综上所述，红外分光测油仪虽然对工作环境要求比较苛刻，但在实际工作中只要对仪器进行充分有效的调整，将能得到可靠的测定结果。本方法以它简便、快速、测定精度高等诸多优点在水质监测中，是测定石油类的首选方法之一。 参考文献： 【1】吉林北光分析仪器厂， JDS-106A红外分光测油仪使用说明书。 【2】中华人民共和国国家标准 . 水质 石油类和动植物油的测定红外光度法. GB/T16488-1996.
