環境水體石油類污染現場檢測技術

郝湲琪

重慶市生態環境監測中心 重慶 401147

在人類社會發展過程中，水資源逐漸成為生活與工農業生產的重要財富。對于環境水體而言，水中礦物油是最常見的污染物。而工業廢水內的礦物油污染物則以原油開采、加工以及運輸等行業為主要來源，特別是石油類物質是最常見的水污染源。因全球地下儲油量較多，特別是使用與運輸石油類物質的過程中，很容易使土壤內部滲入泄漏的礦物油，進而對水體造成污染。由此可見，深入研究并分析環境水體石油類污染現場檢測技術十分有必要。

1 系統測量概述

在礦物油中，部分基團能夠選擇性地吸收紅外光特征，也就是說，被檢測樣品處于此特征波長的位置，其吸收能力和礦物油含量呈現數學關系。為此，通過對油吸光度的檢測，即可獲取油的濃度。

1.1 測量原理

在礦物油中C-H鍵伸縮運動會吸收紅外區域部分特征波長，因而在系統設計的過程中，應以此特征波長部位的礦物油和吸光度關系為參考依據，進而定量測定礦物油的含量。在光經過溶液的時候，被吸收強度、溶液濃度與光通過距離之前存在特定關聯。根據朗伯-比耳定律，可對吸光度、溶液濃度與液層厚度定量關系作出描述：

根據公式分析，A即吸光度，I代表透射光強度，L是液層厚度的表示方法，K則表示被檢測物質吸光的系數，C是物質濃度的代表，而I0是入射光強度的代表。在公式中，K是比例常數，和入射光波長以及物質性質存在直接關聯。為此，使用文字對朗伯-比耳定律進行概括，即：單色平行光向吸收介質溶液垂直射入的時候，溶液吸光度和吸收物質濃度、液層厚度乘積存在正比例關系[1]。

1.2 測量模型

在礦物油中，于3400微米波長位置，環烷烴類的C-H鍵與直鏈烷烴存在伸縮振動吸收帶，所以在測量的時候可借助3400微米單一波長。針對特定類別油，組分與組分含量穩定，因而吸收光譜的能力也相對穩定，且吸收特定波長光的能力也極強，為定量分析提供了必要幫助。可將礦物油多組分體系當做整體做出分析，根據朗伯-比耳定律可知：，公式中的A代表了吸光度、k代表了吸光系數、c代表了濃度。

對于特定類型的油，于特定波長位置，吸光系數是常量，當液層的厚度不變的情況下，kL是常量，使即可得出。結合以上理論可知，處于特定條件下，油濃度和吸光度為線性正比例關系，是檢測系統的基本模型，在試驗的基礎上，結合油吸光度和濃度即可獲得線性關系，對油的濃度加以確定。

2 測量系統整體設計

系統是程序軟件的核心所在，在程序軟件運行的過程中即可自動測量油的濃度。通過設計程序軟件即可使系統硬件功能得到有效拓展，同樣實現了抗干擾措施的改進與完善。以下將針對環境水體石油類污染設計測量系統，借助現場檢測技術提高檢測工作的質量與效果。

2.1 構建軟件模型

在系統軟件模型中，可通過兩方面體現出來：

一方面，過程模型，即結合軟件系統和外部環境關系，對外部實體和軟件間數據流加以確定，進而創建目標系統數據流圖（圖1）。根據圖示內容可知，數據流僅存在一個可對目標軟件系統加以代表的處理功能，所以系統外部實體與數據流相對簡單[2]。

另一方面，控制模型。對實時系統事件的描述可通過控制流圖表示出來，進而了解系統狀態的改變。通常來講，控制模型描述內容同樣可借助狀態轉換圖加以描述，而其各節點均代表系統可能出現的狀態。當系統加電以后即可進入“待機狀態”，此時系統只能夠對用戶開機指令接收，在斷電以后即退出系統。當系統對關機指令接收并處理的情況下，如果檢測池內存在液體，系統即可自動處理排液。

2.2 劃分功能模塊

綜合考慮系統“松耦合”與“高內聚”基本設計原則，可對系統功能模塊加以劃分，如圖2所示：

2.3 劃分任務

對于目標系統軟件而言，一般可通過多任務并發模型得以實現，結合邏輯功能與特定原則，即可將邏輯功能細化相應的任務，借助特定策略調度執行，以將其邏輯功能充分體現出來[3]。

其一，用戶命令處理功能，通過對鍵盤的監視對用戶指令予以接收，結合指令要求執行并對相應的模塊加以調用，進而實現排液、清洗以及系統開機等多項任務指令。

其二，信息顯示功能。此模塊的主要功能就是將系統軟件內各模塊輸出的信息向LCD內傳輸。

其三，數據處理功能。在對測量控制模塊所發送的激活命令接收以后，此模塊即可對系統內相應的配置信息進行讀取，進而確定采用呢一模型對測量吸光度加以處理。若配置模式選擇成基本模型，而吸光度超過此模式但閥數值，那么此時系統即可向RBFNN模式自動轉換，進而實現計算目標。

其四，測量控制功能。當對啟動檢測指令接收以后激活處理，同時將控制信息發送給測量邏輯，進而獲取樣液內油具體吸光度。隨后，激活指令將發送給數據的處理模塊，以完成模型配置的任務。

3 結語

綜上所述，在以上研究中，即可油含量的測量機理等多方面內容，重點研究了檢測水中油含量的理論內容，并構建系統模型，科學設計系統結構，借助油類污染現場檢測技術研發出與現場使用需求相吻合的檢測手段，進而為環境水體石油類污染的現場檢測工作提供必要幫助。