摘要：苯系物和多环芳烃作为石化场所中常见的有机污染物，对环境和人类健康构成了严重威胁。为了对石化场所中的苯系物和多环芳烃进行高效、准确的实时监测，研究利用荧光光度分析法以及有机物污染监测传感器对石化场所的地下水样进行污染监测，并应用聚类算法和加和性检验对干扰因素进行排查。结果显示，检测方法的检测准确度为98.2％，精密度为1.2％，采用该方法不仅能够对石化场所的有机污染进行实时监测，而且能为该区域的污染治理提供有力的数据支撑。

　　关键词：荧光光度分析；苯系物；石化场所；多环芳烃；有机污染

　　0引言

　　随着工业化的快速发展，石化行业作为国民经济的重要支柱之一，其生产过程中产生的环境污染问题日益凸显[1]。苯系物（Benzene Series Compounds，BSCs）和多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）作为石化场所常见的有机污染物，因其对人体健康和环境生态的潜在危害，已成为环境监测领域的研究热点[2-3]。地下水是人类生存的基本资源，对于公共卫生至关重要，但在石化工业的生产过程中，由于泄漏、排放等不当处理，苯系物和多环芳烃有可能对地下水造成严重污染。因此，针对石化场所周边及内部的地下水进行苯系物和多环芳烃的污染监测显得尤为重要[4-6]。针对以上问题，研究采用荧光光度分析法（Fluorescence Spectroscopy，FS）以及有机物污染检测传感器对石化场所的苯系物和多环芳烃进行检测。研究旨在进一步优化和扩展FS技术在石化场所污染监测中的应用，特别是在提升检测灵敏度、选择性和实时性方面。研究的创新性在于，在检测过程中考虑了干扰因素对检测结果的影响，使用系统聚类和加和性检验方法，进一步排除干扰因素的影响。

　　1基于FS的石化场所苯系物和多环芳烃污染监测

　　1.1实验试剂与设备

　　此次实验所用样品为石化场所周边地下水，采集自多个预设监测井点，确保样本的代表性和广泛性。研究将苯系物中的苯以及多环芳羟中的苯并（b）荧蒽作为目标分析物，以评估FS技术在复杂环境基质中的检测效能。实验所需的主要试剂包括苯标准溶液、苯并（b）荧蒽标准溶液，用于建立定量分析曲线和校准仪器。同时，采用甲醇溶剂作为溶剂来配制标准溶液和稀释样品。稀释后的2个标准溶液的质量浓度要求，制备4 000 NTU的浊度标准试剂。为做空白实验和背景扣除，还需准备去离子水作为空白对照。研究使用的设备包括荧光光度计、胶头滴管、防毒面具、玻璃棒、量筒、万用表以及示波器等。研究采用美国PenkinElmer公司的Ls-55荧光分光光度计，光源为脉冲氙灯，液体比色皿为1 cm带塞石英液体池。激发波长扫描范围为220～300 nm，共有17个激发波长，激发狭缝宽度为10 am，发射波长扫描范围为350~500 nm，涵盖了苯系物和多环芳烃常见的荧光发射区域，以确保对目标污染物的高灵敏度检测。发射狭缝宽度同样设定为10 nm，以优化信噪比。根据需求，研究选择400、460 nm附近的截止型滤波片。

　　1.2实验方法设计

　　研究发现，在激光波长为260～400 nm、发射波长为300～500 nm范围内，混合溶液的荧光光谱重叠严重，但混合物浓度配比不同时，荧光特性也存在很大的差异。在实验数据处理阶段，研究考虑采用多元回归模型对单一波长下的荧光强度进行初步拟合，以估算各组分的大致浓度。然而，由于干扰因素的存在，直接应用MLR模型可能会导致较大的误差。为进一步提高检测精度，研究引入了主成分分析和偏最小二乘法作为数据预处理步骤。通过PCA-PLS联合处理，研究从复杂的光谱数据中提取出了苯系物和多环芳烃的特征信息，以提高检测的准确性和灵敏度。此外，针对地下水中可能存在的其他荧光物质，如腐殖质、微生物代谢产物等对FS检测结果的潜在干扰，研究采用系统聚类方法对这些物质进行识别和分类。通过对比不同类别物质的荧光光谱特征，制定了相应的背景消除策略，进一步减少了非目标污染物的干扰。同时，加和性检验也被应用于验证扣除背景后的光谱数皆为100 mg/L。此外，研究按照GWR 3059—2016《水据是否满足线性叠加原理，从而确保了检测结果的可质有机物污染物的测定荧光分光光度法》的标准靠性和准确性。

　　2结果分析

　　研究在水样预处理阶段对提取到的水样进行了稀释过滤处理，以降低水样的浊度。溶液的浊度会影响FS技术的检测精度，因此，研究通过实验测试寻找合适的水样浊度，以避免后续检测精度不理想的情况发生。在实验过程中，通过加入浊度标准试剂模拟实际地下水中的浊度情况，并评估其对FS检测结果的影响，如图1所示。

       由图1可知，随着浊度的增加，苯系物和多环芳烃浓度的检测精度也逐渐下降，这主要是由于浊度中的悬浮颗粒物和胶体物质会散射或吸收激发光和发射光，从而干扰荧光信号的收集，导致荧光强度减弱，检测灵敏度降低。因此，研究提出浊度补偿策略，对浊度高于5 NTU的水样进行浊度补偿，即在样品分析前通过离心方法去除水样中的悬浮颗粒物，以降低浊度对荧光光度分析的影响。此外，利用最小二乘法建立浊度校正的数学模型，用于修正浊度引起的荧光强度偏差，确保在不同浊度条件下检测结果的准确性和一致性。为检验研究提出的检测方法的正确性，研究对比了改进前后FS法的检测准确度和精密度，对比结果如图2所示。

　　由图2-1可知，改进前FS法检测准确度的平均值为93.4％，改进后，准确度的平均值达到了98.2%,提高了4.8％。由图2-2可知，FS法在改进前的检测精密度平均值为2.4％，而改进后的检测精密度平均值为1.2％，检测精密度显著提升。研究发现，随着样品质量浓度的增加，检测准确度和精密度皆出现了先上升、后下降的趋势。在样品质量浓度为0.5μg/mL时，检测效果最佳。这主要是由于在低浓度范围时，容易受到仪器噪声和背景干扰的影响，导致检测精度下降。而在高浓度范围时，荧光信号可能达到饱和，或者出现非线性效应。在利用研究设计的监测方法对A石化场所的多环芳烃及苯系物进行检测后，得到该区域地下水内的两种污染物的含量，具体结果如图3所示。

　　由图3-1可知，A石化场所地下水中的苯含量超标，为相关标准限值的7倍。由图3-2可知，苯并（b）荧蒽的超标倍数高达40倍，这表明该地区地下水受到较为严重的有机物污染。通过追踪污染源发现，该石化场所的废水处理系统存在明显缺陷，部分废水未经充分处理便直接排放。这是导致地下水污染的主要原因。运输管道的老化和维护不当也是不容忽视的潜在污染源。因此，研究考虑对受污染的地下水进行治理，通过注入微生物制剂降解或去除地下水中的污染物，并定期对地下水进行取样检测，及时掌握污染状况的变化趋势。

　　3结语

　　为提高石化场所中的有机污染物的监测精度，研究针对苯系物和多环芳烃的荧光光谱特性，设计了一套检测方案。针对地下水中可能存在的其他荧光物质干扰，研究采取了背景扣除和系统聚类等方法。研究发现，浊度大于5 NTU的水样对检测精度的影响较大。因此，提出了浊度补偿策略。对检测方法进行改进，对改进前后的检测结果进行对比发现，改进后的FS法在检测准确度和精密度上均取得了显著提升，检测准确度和精确度分别为98.2％和1.2％。通过对A石化场所地下水的实际检测发现，该地区地下水中苯系物和多环芳烃两种污染物严重超标。研究结果能够为石化场所的污染治理提供更加科学、可靠的数据支持。在今后的研究中，可考虑对更多类型的有机污染进行监测，进一步提高治理效果

　参考文献

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