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油类污染物的检测方法

更新时间:2016-11-15      浏览次数:963

油类污染物的检测方法

1、重量法(可用于测总油)

重量法测量石油类污染物是一种不需要标准油样而直接对被测组分进行称量的办法。用萃取剂将石油类污染物从被测样品中萃取出来后,采用蒸发等办法将萃取剂蒸发除去。而后称量残留的组分即可得到样品中石油类污染物的重量。

重量法的优点是不受油品种限制,无需标准样品,设备简单,并且可用毒性较小的正己烷或石油醚作为萃取剂,可较大程度的降低对环境造成的“二次污染”;其缺点是由于采用蒸发的办法去掉萃取剂,在蒸发萃取剂的同时,沸点较萃取剂低或接近的有机物会随溶剂一起被蒸发,从而会使测量值较真实值偏低。另外,重量法的自动化程度低,操作复杂,测量过程中,也容易产生较大的系统误差,该方法只适于测定10mg/L以上的含油样品。

2、浊度法

浊度法测量石油类污染物是一种基于光散射原理检测分散在溶剂中的油珠的检测方法。

当充分震荡或超声处理被测样品时,分散于样品中的石油类污染物形成小油珠均匀的悬浮在样品溶液中,当光束通过它时,一部分发生透射,一部分发生散射,根据瑞丽散射公示,在一定条件下,透射光与微粒浓度成正比,散射光与微粒浓度成反比,检测透射光和散射光的强度可实现样品中石油类污染物含量的定量测定。从仪器结构看,浊度法又可分为透射比浊法和散射浊度法。投射比浊法测定的是透射光和浊度的关系,仪器结构简单,设计容易,但受入射光影响大,灵敏度低;而散射浊度法测定的是散射光和浊度的关系,灵敏度较高,但散射光因微粒大小和性质不同,可呈非均相散射,即不同的角度散射光的强度是不同的,因此利用散射浊度法进行测量时,在不同的角度测量将会得到不同的结果。

采用浊度法的测油用仪器的优点是光学结构简单,容易实现仪器的小型化,同时对水体中悬浮油的检测较其他方法有突出优势。其缺点是光学特异性差,灵敏度低,并且仍存在溶液萃取问题。

3、色谱法(GC)

气相色谱法测石油类污染物是将被测样品经色谱柱分离后,使其不同组分依次进入检测器而被测量的方法。

GC方法具有灵敏度高,能定性检测石油类污染物组分等优点;但由于石油的组成十分复杂,所以在用色谱法测量时其标准油的选择十分困难,这很难实现对石油类污染物总量的检测。另外,传统的GC结构复杂,很难实现现场和在线分析,这在一定程度上限制了该方法的应用。

4、电阻法

电阻法测量石油类污染物是一种通过检测样品中的石油类污染物聚集在亲油膜后电阻的变化来定量测定的方法。具体的办法是,在样品槽中置入一对电极,在两电极间放置一亲油膜,当被测样品流经这一亲油膜后,其中的油聚集在膜上,此时,两电极间的电阻发生变化,导致电流发生相应的变化,根据电流的变化大小即可定量测定被测样品中的石油类污染物。

该方法的优点是可不需要溶剂萃取过程,避免了对环境造成“二次污染”,并且可实现在线监测,但它的缺点是灵敏度不够高,电极存在易被污染的问题,另外,亲油膜在每次测量之后都需要做再生处理。所以迄今尚未见有采用该方法的商品仪器出现。

5、热解法

热解法测石油类污染物是利用热萃取的办法,将石油类污染物从被分析样品中分离出来,同时,将有机物质在高温下分解,尔后,用火焰离子化检测器进行石油类污染物的定量测定,此方法适合于测定土壤中的石油类污染物。由于土壤中的石油类污染物比较复杂,各自的热解温度也不一样,所以此方法可以借助程序控温而对不同的组分进行测定。该方法的优点是不需要溶剂萃取,缺点是操作较繁琐,仪器结构复杂。

6、紫外吸收光度法

紫外吸收光度法利用石油类污染物中带有的C-C共轭双键的有机化合物在紫外区215~230nm处有特征吸收;而含有一简单的、非共轭双键又具有n电子的生色基团的有机化合物在250~300nm范围内呈现低强度吸收带的特性进行测量,因此,紫外吸收光度测量时,一般是先在215~300nm范围内扫描,然后选取具有zui大吸收的吸收峰处进行测量。为了避免其他因素干扰,紫外吸收法常选用双波长测量的办法。

紫外吸收光度法的优点是操作简单,适用于测定0.05~50mg/L的含油样品,同时该方法还可选用低毒的石油醚作为萃取剂,对环境的“二次污染”小;缺点是测量的主要是具有共轭双键的成分和具有n电子的生色基团的有机化合物,而不包括饱和烃类,因此测量结果不具有代表性,另外该方法的标准油品取得比较困难,数据可比性差。

7、荧光光度法

荧光光度法测量石油类污染物是基于其中的苯系物具有荧光特性,因为可根据所发荧光强度大小进行定量测定石油类污染物的含量。

荧光光度法的优点是灵敏度很高,其测量范围为0.002~20mg/L。由于该方法的灵敏度很高,通常不需要萃取剂富集即可检测水中石油类污染物的含量,所以,它易于实现在线检测,另外,由于被分析样品与光学器件垂直且无直接接触,所以也不存在光学器件的清洗问题;它的缺点是仅仅考察了石油类污染物中的有荧光特性的苯系物的情况,而对于其中无荧光特性的直链烷烃却无法测定,另外,该方法如果不对样品(水样)萃取而直接测量时通常对溶解在水中的石油类污染物有十分灵敏的响应,而对于悬浮在水中的组成几乎没有响应,所以常会导致测量结果较真实值偏低。

8、免疫分析法

免疫分析法测石油类污染物是一种以抗体作为生物化学探针对石油类化合物进行定性和定量分析的方法。免疫分析法具有特异性强、灵敏度高(检测下限可达1~1000ng/mL)、方便快捷、分析通量大、检测成本低、安全可靠等优点,该方法是美国土壤中TPH检测的标准方法。

该方法一般不需要贵重仪器,可简化甚至省去繁琐的样品前处理过程,免疫分析法可研制出检测试剂盒广泛应用于现场样品定量、快速检测,对使用人员的专业素质要求不高,容易普及和推广。因此,人们称免疫分析技术是21世纪竞争性和挑战性的检测分析技术。

9、转变时间法

该方法基于不同大小和不同组成的油珠对光的反射作用的特异性,从而实现对石油类污染物的定量分析。

方法原理是采用以一定角速度转动的光束照射被检测样品,检测器接收油珠的反射光信号,根据光束的发射和光信号的接受时间差和光的旋转角速度就可以计算出油珠颗粒的大小。而从信号的峰形可以计算出油珠在样品中的分布密度,油珠的形状及其光学特性。该方法得到光信号的强度直接与油珠的大小相关,而与其他因素的影响如油珠对光的反射指数、油珠的粘度及油珠的热运动等无关,所以测量的干扰小。另外,该方法不需对样品进行萃取等处理就可以直接检测,避免了在测量过程中对环境造成的“二次污染”。

10、光声光谱法

光声光谱法测石油类污染物是利用不同有机物质有不同的光声光谱从而实现对环境样品中的有机污染物的定量检测的方法。

水的光声信号很小,而油的光声信号很大,所以光声光谱法测量水体中的石油类污染物时基体干扰非常小,同时,溶解油和悬浮油的光声响应不同,这可以用以区分它们,从而实现分别测量水体中溶解油和悬浮油的含量情况。另外,该方法可以不对样品进行萃取而直接检测。该方法的缺陷是样品对检测器存在一定的污染作用,测量的准确度会受到较大的影响。

11、红外吸收光度法

红外吸收光度法测石油类污染物是基于其组分的C-H键的收缩振动对红外区域的某些特征波长辐射有吸收,故可根据红外辐射通过样品时在该特征波长处被吸收的情况对相应石油类污染物作定量测定。此方法已被定为我国监测水中石油类污染物的国家标准。红外吸收光度法包括非色散红外吸收光度法和红外分光光度法。

(1)非色散红外吸收光度法

由于石油类污染物中的直链和环烷烃类C-H键在2942cm-1左右存在伸缩振动吸收带,因而可将测量波数定在2942cm-1左右的单一波数处对石油类污染物进行测定。该方法为美国EPA关于土壤中、水中石油类污染物测量的标准方法。

非色散红外吸收光度法测量石油类污染物的优点是仪器结构简单,测量具有较好的重现性;缺点是仅参考了石油类污染物中的直链烷烃或环烷烃,而忽略了其中的苯系物,从而影响了数据的代表性。

(2)红外分光光度法

由于石油类污染物中的主要成分由含-CH2-,CH3-,=CH-等的化合物构成,而该方法全面考察了石油类污染物中的碳氢链的伸缩振动情况,能准确得出石油类污染物的总含量;缺点是该方法涉及溶剂萃取问题,萃取过程中难免有少量挥发性有机物质丢失。

12、联用技术

环境样品中石油类污染物的检测方法各有自己的优缺点,如果将它们联用使其优点互补而克服其缺点,必将会大大提高检测的准确性。联用技术主要包括GC和其他检测技术的联用,荧光和浊度技术的联用等。

(1)GC和其他检测技术的联用

GC和其他检测技术的联用通常是先用色谱柱将样品中的石油类污染物分离后再用不同的检测技术如MS、红外、荧光等进行检测,从而可以得到更详细更准确的污染物信息。

(2)荧光光度法和浊度法的联用

荧光光度法是环境样品中有荧光特性的,溶解在水体或溶剂中的石油类污染物检测zui灵敏的方法之一,而它对悬浮在水体或其他溶剂中的石油类污染物却很难检测。浊度法虽对溶解在水中的油无法检测,但对悬浮在水体中的石油类污染物却有很好的检测能力,如果将这两种检测技术联合使用,必将提高方法对各种水体或溶剂中的石油类污染物检测的准确度。

综上可见,虽然目前石油类污染物的测试方法比较多,酶联免疫法由于操作简单,费用低,不失为一种优良的现场应急,半定量的检测方法。另外,基于红外吸收光度法的仪器(尤其是红外分光光度分析仪器)具有结构较简单,灵敏度较高,通过更换吸收池的长度和改变取样量,可以适合较大浓度范围样品的检测,全面检测石油类污染物中的成分,若加上适当的附件则还能分别测量油分中的动植物油和石油等优点,这类仪器以在我国石油类污染检测市场中占据主导地位。

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