環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

徐海妹

摘要：環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)作為檢測(cè)環(huán)境污染的有效手段，為我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作提供了有效的數(shù)據(jù)。文章對(duì)環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，并介紹了有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)規(guī)范環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)方法，保證檢測(cè)結(jié)果的正確，使有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)更加科學(xué)、合理。

摘要：環(huán)境保護(hù)；環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)；環(huán)境污染；批量檢測(cè)；色譜法 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：X830 文章編號(hào)：1009-2374（2015）33-0084-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.045

1 環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀

到20世紀(jì)初，世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使環(huán)境污染問(wèn)題越發(fā)嚴(yán)重，許多國(guó)家開(kāi)始有機(jī)污染研究工作，并且有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)得到快速發(fā)展。但是在這個(gè)時(shí)期，由于我國(guó)還沒(méi)有開(kāi)始注重有機(jī)污染物，導(dǎo)致我國(guó)有機(jī)污染檢測(cè)的技術(shù)發(fā)展較為緩慢。近幾年，隨著我國(guó)改革開(kāi)放政策的展開(kāi)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，但是也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，為此我國(guó)開(kāi)始逐漸認(rèn)識(shí)到有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的重要性，國(guó)家提出“經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展”的方針，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的有機(jī)分析設(shè)備，學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，這些手段極大程度上彌補(bǔ)了我國(guó)有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的空白。近幾年，雖然我國(guó)也已經(jīng)開(kāi)始重視環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的研究，但是我國(guó)技術(shù)研究起步較晚，對(duì)有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)研究的基礎(chǔ)不扎實(shí)。另外，有機(jī)分析程序比較復(fù)雜，這導(dǎo)致我國(guó)的有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)的先進(jìn)性與其他先進(jìn)國(guó)家相比，分析技術(shù)和承擔(dān)批量檢測(cè)的能力還存在很大差距，有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)還存在很大缺陷，無(wú)法確保有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)有切實(shí)可行的檢測(cè)系統(tǒng)。

2 有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

由于有機(jī)物采樣地點(diǎn)和有機(jī)物特點(diǎn)的不同，只有選擇具有代表性的有機(jī)樣品，才能保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。另外，因?yàn)橛袡C(jī)物種類(lèi)繁多，所以在采樣前要做好詳細(xì)的采樣計(jì)劃。技術(shù)人員在采樣的時(shí)候要根據(jù)有機(jī)物類(lèi)別的不同，選擇不同的采樣方式。

2.1 水體有機(jī)污染物濃度檢測(cè)方法

部分水體有機(jī)污染物對(duì)紫外線(xiàn)的吸收能力較強(qiáng)，因此技術(shù)人員可以利用紫外吸光度檢測(cè)水體中的有機(jī)污染物濃度。紫外線(xiàn)光譜檢測(cè)的核心除了利用偏最小二乘、主元回歸、支持向量機(jī)等方法建立回歸模型，更需要以導(dǎo)數(shù)、光滑、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量等方式對(duì)光譜的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。另外，由于紫外光譜結(jié)果經(jīng)常受到樣品背景、樣品狀態(tài)、散光和散射等因素的影響，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。因此，為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，在建設(shè)模型之前要消除這些干擾因素的影響。

2.1.1 建立模型。

第一，偏最小二乘。通常情況下，偏最小二乘處理輸入光譜矩陣X和輸出COD濃度矩陣Y用同一種方法。為了解到矩陣Y對(duì)矩陣X分解時(shí)的影響，一般都將兩者直接關(guān)聯(lián)起來(lái)。另外，要對(duì)成分進(jìn)行選擇是偏最小二乘算法的關(guān)鍵，如果選擇成分不當(dāng)會(huì)影響對(duì)訓(xùn)練樣品的擬合度，導(dǎo)致模型的預(yù)測(cè)不精確。

第二，主元回歸。為了降維，以排除光譜信息中相互重疊的信息，通常轉(zhuǎn)換光譜矩陣，形成原變的線(xiàn)性組合，并選取最為主要的成分進(jìn)行多元線(xiàn)性回歸，同時(shí)要注意對(duì)有用成分的保留，防止模型出現(xiàn)誤差。

第三，支持向量機(jī)。支持向量機(jī)是將數(shù)據(jù)集映射到高維特征空間，在高維空間中求解凸二次規(guī)劃問(wèn)題，即兩類(lèi)樣本的最優(yōu)超曲面，求解一組線(xiàn)性方程來(lái)找出最優(yōu)分類(lèi)超曲面，提高求解速度。

2.1.2 數(shù)據(jù)處理。

第一，導(dǎo)數(shù)預(yù)處理主要是通過(guò)原始光譜中的幾個(gè)點(diǎn)劃分一個(gè)大小合宜的范圍，并且根據(jù)這個(gè)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)數(shù)計(jì)算求出導(dǎo)數(shù)光譜，以此解決檢測(cè)中基線(xiàn)漂移和光譜背景干擾等問(wèn)題，并且在一定程度上防止光譜之間的疊加和干擾問(wèn)題，提高光譜的分辨率。另外，為了減緩采用導(dǎo)數(shù)光譜出現(xiàn)的噪聲影響，技術(shù)人員一般將導(dǎo)數(shù)處理分為一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)方法。

第二，平滑處理也是用原始光譜中的幾個(gè)點(diǎn)劃分為一個(gè)大小適宜的范圍，并且通過(guò)這些點(diǎn)對(duì)平滑范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合或者平均，為保證平滑處理的效果，要將平滑窗口向后移動(dòng)一位將窗口并且不斷重復(fù)上述操作。

第三，標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量。為了消除光程變化、散射和顆粒大小之間的干擾可以利用一下變化公式：

式中：Xi是第i個(gè)樣品的平均值；m為紫外光譜曲線(xiàn)的波長(zhǎng)點(diǎn)數(shù)（變量個(gè)數(shù)），i是樣本數(shù)。

2.2 室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物污染及檢測(cè)方法

在檢測(cè)前，為提高檢測(cè)的靈敏度，通常要將氣體濃縮，將檢測(cè)限制降低到最小。

2.2.1 比色管檢測(cè)。在眾多的檢測(cè)方法中，比色管檢測(cè)法只能夠大概地檢測(cè)TVOC含量。這種方法是利用被檢測(cè)氣體與顯色劑反應(yīng)，并且通過(guò)顯色長(zhǎng)度來(lái)直接、大概地判別有害氣體的濃度，這種檢測(cè)結(jié)果精確度差，結(jié)果只能作為一種參考。

2.2.2 光電離檢測(cè)。將待檢測(cè)樣品引入離子室并且曝光一定能量在紫外燈下，使紫外線(xiàn)的能量能夠激活待測(cè)物，離子就被收集在采集電極上。收集離子時(shí)的電流增加，電流值與當(dāng)前混合物的濃度成正比，在用電流值進(jìn)行比對(duì)得出氣體有機(jī)污染物的濃度。

2.3 土壤固廢有機(jī)污染物檢測(cè)方法

土壤固廢檢測(cè)的主要任務(wù)是對(duì)檢測(cè)物的毒性和污染程度進(jìn)行分析，當(dāng)檢測(cè)液體中大部分是有機(jī)物并且液體是有顏色的時(shí)候可以采用這種檢測(cè)方法。

（1）可以先采用翻轉(zhuǎn)法、水平震蕩法將采集的土壤固廢制作成檢測(cè)液體；（2）在燒杯中加入200～300mL的檢測(cè)液體，加5mL HNO3到燒杯中加熱，并且在燒杯上蓋上表面皿，直至有機(jī)物分解為氮?dú)浠衔餅橹?，冷卻；（3）再在燒杯中加入10mL的60%的HClO4繼續(xù)加熱，若當(dāng)HClO4變成白煙，就可以理解為有機(jī)物完全分解，當(dāng)液體只有1～2mL的時(shí)候，冷卻液體產(chǎn)生結(jié)晶；（4）加入50mL溫水稀釋?zhuān)偌訜釘?shù)十分鐘，用濾紙過(guò)濾不容物，檢測(cè)濾液中含有的有機(jī)污染物。

2.4 土壤中持久性有機(jī)污染物檢測(cè)方法

色譜法是檢測(cè)土壤中持久性有機(jī)污染物最常用的方法。由于不同的物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相中不同的分配，導(dǎo)致其物質(zhì)有不同的流動(dòng)相速度，從而使混合物中不同的成分在固定相上分離。因此為了使檢測(cè)更加準(zhǔn)確，在對(duì)持久性有機(jī)污染物檢測(cè)的時(shí)候，在固定相和流動(dòng)相之間使待分離物質(zhì)分子均衡分配。根據(jù)檢測(cè)物的不同，技術(shù)人員通常使用的色譜法有高效液相色譜法、氣相色譜法、超臨界流體色譜等。

3 結(jié)語(yǔ)

環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中必不可少的一部分。為了提高我國(guó)的有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)水平，我國(guó)要引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的研究經(jīng)驗(yàn)和檢測(cè)設(shè)備，根據(jù)國(guó)情實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污染物檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，運(yùn)用科學(xué)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物檢測(cè)的高效、低污染甚至是無(wú)污染，更新、完善環(huán)境有機(jī)污染物分析技術(shù)的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）