紅外分光測(cè)油儀：三波長(zhǎng)紅外光譜下的水中油類“指紋鑒定”平臺(tái)
更新時(shí)間：2026-03-18 點(diǎn)擊次數(shù)：535
在水質(zhì)監(jiān)測(cè)與環(huán)境執(zhí)法領(lǐng)域，油類污染是一類既常見又復(fù)雜的污染類型。它既包括原油、成品油等礦物油，也包括動(dòng)植物油脂，來源涵蓋油田采出水、煉化廢水、餐飲廢水、港口沖洗水乃至突發(fā)溢油事故等。由于不同來源的油類在化學(xué)組成上差異巨大，僅靠單一波長(zhǎng)的吸收或熒光信號(hào)很難同時(shí)滿足“準(zhǔn)確、可比、可溯源”的監(jiān)管要求。紅外分光測(cè)油儀正是在這一背景下發(fā)展起來的專用分析設(shè)備，它以紅外分光光度法為核心，通過在三個(gè)特征波數(shù)下測(cè)量吸光度，實(shí)現(xiàn)對(duì)總油、石油類和動(dòng)植物油類的定量區(qū)分，成為水質(zhì)油類監(jiān)測(cè)中的技術(shù)平臺(tái)之一。
從方法原理上看，紅外分光測(cè)油儀的核心依據(jù)是國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)《水質(zhì)石油類和動(dòng)植物油類的測(cè)定紅外分光光度法》（HJ 637-2012），該標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)原國(guó)標(biāo)GB/T 16488?1996的修訂與替代。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：用四氯化碳（或等效萃取劑）萃取水樣中的油類物質(zhì)，測(cè)定總油；再將萃取液通過硅酸鎂吸附，去除動(dòng)植物油類等極性物質(zhì)后，測(cè)定石油類；兩者的差值即為動(dòng)植物油類濃度。這一設(shè)計(jì)巧妙地利用了極性差異，將“礦物油”與“動(dòng)植物油”在操作上分離開來，為污染溯源提供了基礎(chǔ)。
在儀器構(gòu)成上，本質(zhì)上是限定波長(zhǎng)范圍的紅外分光光度計(jì)與專用化學(xué)前處理的結(jié)合。典型儀器包括：紅外光源、波數(shù)掃描機(jī)構(gòu)、樣品池與參比池、檢測(cè)器、信號(hào)處理系統(tǒng)以及專用操作軟件等。儀器在3400～2400 cm?¹范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，定位到上述三個(gè)特征波數(shù)處進(jìn)行測(cè)量，波長(zhǎng)準(zhǔn)確度通常可達(dá)±1 cm?¹，重復(fù)性±1 cm?¹，檢出濃度可至0.001 mg/L級(jí)。現(xiàn)代儀器多采用光柵或干涉濾光片實(shí)現(xiàn)波數(shù)選擇，結(jié)合電調(diào)制光源和低噪聲電子學(xué)設(shè)計(jì)，以提高長(zhǎng)期穩(wěn)定性和信噪比。
為了實(shí)現(xiàn)方法標(biāo)準(zhǔn)化，配套了嚴(yán)格的樣品前處理流程。按照HJ 637?2012，水樣需采集于玻璃瓶中，避免塑料容器吸附或污染。在實(shí)驗(yàn)室中，用四氯化碳作為萃取劑，在分液漏斗中與水樣一起振蕩萃取，使油類物質(zhì)轉(zhuǎn)移到有機(jī)相中。校正系數(shù)X、Y、Z、F則需使用正十六烷、異辛烷和苯等標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，在規(guī)定濃度下測(cè)定各波數(shù)吸光度后計(jì)算得到。
紅外分光測(cè)油儀的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，它被用于地表水、地下水、工業(yè)廢水和生活污水中石油類和動(dòng)植物油類的常規(guī)監(jiān)測(cè)與監(jiān)督性監(jiān)測(cè)，是環(huán)境監(jiān)測(cè)站分析設(shè)備之一。在石油化工、煉油、焦化、鋼鐵等行業(yè)，用于監(jiān)測(cè)工藝廢水、循環(huán)冷卻水、油水分離器出水等，幫助企業(yè)控制油類污染物排放，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。在餐飲業(yè)油煙監(jiān)管中，也被用于固定污染源廢氣中油煙和油霧的測(cè)定，為城市餐飲油煙治理提供技術(shù)支撐。此外，它還可用于土壤、污泥及固體廢物中油類的測(cè)定，為場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
與傳統(tǒng)方法相比，紅外分光光度法在準(zhǔn)確性和可比性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。早期的重量法雖然不需要標(biāo)準(zhǔn)油，但操作繁瑣、靈敏度低，且易受揮發(fā)性組分損失的影響。非分散紅外法、紫外法或熒光法雖然儀器相對(duì)簡(jiǎn)單，但往往依賴標(biāo)準(zhǔn)油，且對(duì)不同油品組成的響應(yīng)差異較大，當(dāng)油品來源不明或組成變化時(shí)，結(jié)果易產(chǎn)生偏差。紅外分光光度法通過三波長(zhǎng)測(cè)量和系數(shù)校正，在無需逐個(gè)匹配標(biāo)準(zhǔn)油的情況下，較好地兼顧了烷烴和芳香烴的綜合貢獻(xiàn)，為監(jiān)管提供了更為客觀、可比的數(shù)據(jù)。
一方面，部分廠商推出了自動(dòng)萃取進(jìn)樣器、自動(dòng)液液萃取模塊，可將樣品萃取、分離、吸附、測(cè)量等步驟串聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)從水樣到結(jié)果的半自動(dòng)或全自動(dòng)流程。另一方面，出于對(duì)四氯化碳等有毒試劑的安全考慮，新型儀器在設(shè)計(jì)上更加強(qiáng)調(diào)密閉操作和廢氣、廢液的收集處理，如通過管路將揮發(fā)溶劑導(dǎo)至通風(fēng)櫥或活性炭吸附裝置，減少操作人員接觸。部分儀器還支持用四氯乙烯等相對(duì)安全的萃取劑替代四氯化碳，在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下降低健康風(fēng)險(xiǎn)。
在日常使用與維護(hù)方面，它屬于精密光學(xué)儀器，對(duì)環(huán)境和操作有較高要求。標(biāo)準(zhǔn)中明確提示：四氯化碳毒性較大，所有操作應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行。儀器應(yīng)放置在穩(wěn)定的工作臺(tái)上，避免強(qiáng)光直射和明顯振動(dòng)，溫度控制在15～40℃，相對(duì)濕度不宜過高。比色皿和光路窗口需保持潔凈，避免有機(jī)溶劑殘留或灰塵污染影響測(cè)量。儀器需定期進(jìn)行波長(zhǎng)校準(zhǔn)和吸光度校準(zhǔn)，可用聚苯乙烯薄膜的特征吸收峰進(jìn)行波長(zhǎng)定位，同時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)溶液檢查校正系數(shù)和測(cè)量誤差。
綜上所述，紅外分光測(cè)油儀以三波長(zhǎng)紅外分光光度法為核心，通過標(biāo)準(zhǔn)化的前處理和數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水中總油、石油類和動(dòng)植物油類的準(zhǔn)確區(qū)分與定量。對(duì)于從事環(huán)境監(jiān)測(cè)和水質(zhì)分析的技術(shù)人員而言，深入理解其原理與方法、嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)操作并做好日常維護(hù)，是獲得可靠數(shù)據(jù)、支撐環(huán)境管理決策的基礎(chǔ)。
