淺談紅外光譜技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用與展望

歐 宇

(湖南有色金屬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412006)

隨著時(shí)代的變遷，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)逐漸發(fā)展了起來(lái)，科技水平也得到了提高，紅外光譜技術(shù)是近些年科技發(fā)展的產(chǎn)物，紅外光譜技術(shù)自問(wèn)世以來(lái)，就得到了迅速發(fā)展。當(dāng)下社會(huì)，因?yàn)榧t外光譜技術(shù)的科學(xué)性較高，且對(duì)企業(yè)的發(fā)展很有幫助，所以光譜技術(shù)被應(yīng)用到多個(gè)行業(yè)，其應(yīng)用率較高。其中，紅外光譜技術(shù)對(duì)環(huán)境科學(xué)行業(yè)的價(jià)值較高，能夠有效地把環(huán)境中的污染物排查出來(lái)，改善環(huán)境的效果顯著。因此，相關(guān)環(huán)境部門應(yīng)該大力普及紅外光譜技術(shù)，把它應(yīng)用到環(huán)境科學(xué)行業(yè)中。下文是我對(duì)紅外光譜技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行的分析。

1 紅外光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1.1 不用進(jìn)行樣品檢測(cè)

根據(jù)當(dāng)下科技背景研發(fā)出來(lái)的紅外光譜技術(shù)容易使用且操作方便，它不需要花時(shí)間去檢查和處理樣品。因?yàn)榧t外光譜技術(shù)的光線很強(qiáng)而且其散射效果也很大，它的光散穿透力度大，紅外光譜技術(shù)可以通過(guò)其光的穿透力穿透過(guò)物品甚至是墻來(lái)進(jìn)行照射。相關(guān)部門不需要檢查樣品就可以通過(guò)紅外光譜技術(shù)來(lái)快速的檢測(cè)樣品，這樣可以減少檢查樣品的步驟，加快檢查時(shí)間，能在一定程度上節(jié)約人力資源，節(jié)約工作時(shí)間和節(jié)約成本。

1.2 能分析其內(nèi)在化學(xué)物質(zhì)

為了提高相關(guān)企業(yè)的工作效率，相關(guān)企業(yè)在利用紅外光譜技術(shù)操作的時(shí)候，可以把需要測(cè)定的樣品進(jìn)行分揀，把它們組合成小組，然后就可以一次性的通過(guò)紅外光譜技術(shù)進(jìn)行掃描，節(jié)約了檢測(cè)時(shí)間。紅外光譜技術(shù)在進(jìn)行樣品檢測(cè)的時(shí)候，不但能得出樣品好壞的結(jié)果，還能得出其化學(xué)物質(zhì)成分，更加詳細(xì)地得出檢測(cè)物品的報(bào)道。

1.3 沒(méi)有破壞性

紅外光譜技術(shù)最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是沒(méi)有破壞性。很多紅外線檢測(cè)技術(shù)雖然能有效地檢測(cè)出樣品的質(zhì)量，但是在檢測(cè)過(guò)程中對(duì)樣品都有一些損害，還會(huì)影響到周邊微小物質(zhì)，還有的紅外線技術(shù)甚至?xí)θ说纳眢w健康。因此科學(xué)家們?cè)谶M(jìn)行紅外光譜技術(shù)研制的過(guò)程中考慮了其破壞性這一方面的影響，并對(duì)其進(jìn)行了研究，最終新型紅外光譜技術(shù)研制成功了。它最大的優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)樣品沒(méi)有任何破壞性，對(duì)樣品的內(nèi)在沒(méi)有任何消耗副作用。一些企業(yè)可能會(huì)認(rèn)為此技術(shù)不對(duì)樣品有損害，對(duì)人體健康也不會(huì)有影響，那么就可能在檢測(cè)結(jié)果上存在缺陷，擔(dān)心紅外光譜技術(shù)檢測(cè)不準(zhǔn)確，但其實(shí)這一點(diǎn)是完全不需要擔(dān)心的。

1.4 掃描時(shí)間短

紅外光譜技術(shù)是利用傳輸光譜信號(hào)來(lái)進(jìn)行樣品檢測(cè)的，紅外光譜技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就在于他傳輸光譜信號(hào)的時(shí)間較短，它能夠在極短的時(shí)間內(nèi)就完成對(duì)樣品的掃描，然后進(jìn)行檢測(cè)分析得出光譜圖。這一過(guò)程所用的時(shí)間是比較短的，能有效地提高相關(guān)檢測(cè)部門工作的效率。

1.5 能遠(yuǎn)距離進(jìn)行樣品分析檢查

當(dāng)某個(gè)企業(yè)需要檢測(cè)一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，但是這個(gè)產(chǎn)品卻不在自己身邊，這時(shí)候進(jìn)行產(chǎn)品傳輸不但浪費(fèi)時(shí)間而且浪費(fèi)傳輸資金，這在一定程度上會(huì)減小企業(yè)的所得利益。這時(shí)候紅外光譜技術(shù)就能派上用場(chǎng)了，它與之前的紅外線檢測(cè)技術(shù)不同，它能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離的樣品檢查。在進(jìn)行遠(yuǎn)距離的產(chǎn)品檢測(cè)的時(shí)候，相關(guān)部門只需要利用紅外光譜技術(shù)把光譜信號(hào)傳輸?shù)綑z測(cè)物主體身上就可以得出樣品的成分，完成樣品檢測(cè)。這種檢測(cè)模式不但能節(jié)省傳輸時(shí)間，還能節(jié)省傳輸運(yùn)費(fèi)，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 紅外光譜技術(shù)的分析

2.1 定性分析

紅外光譜技術(shù)的成功離不開它的定性分析技術(shù)，其定性分析技術(shù)能夠在檢測(cè)過(guò)程中分析樣品的內(nèi)在，得出樣品內(nèi)在數(shù)據(jù)。而且紅外光譜技術(shù)進(jìn)行定性分析的時(shí)間較短，所需要的檢測(cè)樣品也比較小。此定性分析技術(shù)能有效地幫助紅外線檢測(cè)技術(shù)不破壞樣品的質(zhì)量，還加快了檢測(cè)時(shí)間。

2.2 定量分析

雖然當(dāng)下科技水平和之前相比已經(jīng)有了顯著提高，但也還存在一些不足。因此紅外光譜定量分析技術(shù)也有一些缺陷存在，所以紅外光譜分析技術(shù)的應(yīng)用率較低，只有在特殊的情況下才會(huì)使用，當(dāng)異構(gòu)體出現(xiàn)時(shí)相關(guān)部門才不得已會(huì)使用定量分析技術(shù)。因?yàn)榧t外光譜定量技術(shù)的要求比較高，以當(dāng)下的技術(shù)還在不足以支撐其技術(shù)的應(yīng)用。因此相關(guān)部門需要等以后科技得到了更好的發(fā)展，紅外光譜技術(shù)得到完善之后在進(jìn)行此技術(shù)普及。

3 在環(huán)境科學(xué)行業(yè)中紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用

在當(dāng)今社會(huì)的背景下，我國(guó)紅外光譜技術(shù)已經(jīng)得到了普及且應(yīng)用比較廣泛。因?yàn)榧t外光譜技術(shù)對(duì)固體、液體甚至氣體都能進(jìn)行檢測(cè)，所以在地理科學(xué)、天文科學(xué)、生物科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)學(xué)等行業(yè)都有涉及。尤其紅外光譜技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用很是廣泛，它能有效檢測(cè)出環(huán)境中的污染顆粒等污染物。它能夠分析出存在于環(huán)境污染物內(nèi)部的化學(xué)成分，而且環(huán)境中液體、氣體物質(zhì)里面的污染顆粒也能被檢測(cè)出來(lái)，所以紅外光譜技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境科學(xué)中是很有必要的，它能有效的檢測(cè)出環(huán)境中的污染物，方便相關(guān)部門進(jìn)行環(huán)境改善和治理。

3.1 檢測(cè)固體環(huán)境

固體環(huán)境中存在的污染是很多的，它靠普通儀器是不能檢測(cè)出來(lái)的。比如土壤固體環(huán)境，土壤里面包含的微生物和化學(xué)成分較多，這時(shí)候環(huán)境部門就需要利用紅外光譜技術(shù)進(jìn)行土壤分析，紅外光譜技術(shù)能夠檢測(cè)出菌體等其他微生物，并分析出相關(guān)特性，研究人員就可以通過(guò)分析其特殊性，研究出殺菌藥品進(jìn)行土壤殺菌，這就能有效的幫助改善土質(zhì)，改善其土壤環(huán)境。還有相關(guān)研究人員還會(huì)通過(guò)運(yùn)用紅外光譜法，對(duì)土壤中的農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè)分析，紅外光譜技術(shù)能夠代替原始檢測(cè)方法，加快檢測(cè)時(shí)間檢測(cè)質(zhì)量提高檢測(cè)的效率，所以利用紅外光譜技術(shù)檢測(cè)固體環(huán)境能有效的檢測(cè)出有害物質(zhì)，從而幫助相關(guān)部門改善土質(zhì)，改善其環(huán)境。

3.2 監(jiān)測(cè)液體環(huán)境

近些年水體污染率也隨著各方面的污染升高，其中有機(jī)污染物對(duì)水體污染的占比最大，為了改善我國(guó)的水體質(zhì)量，檢測(cè)液體中的有機(jī)污染物就顯得很重要了。在紅外光譜技術(shù)沒(méi)有出現(xiàn)之前，大多數(shù)相關(guān)部門都是用重鎘酸鹽法去檢測(cè)液體中的有機(jī)污染物，但是這種方法流程較多檢測(cè)過(guò)程麻煩。自紅外光譜技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，紅外光譜技術(shù)就代替了重鎘酸鹽法去進(jìn)行有機(jī)污染物檢測(cè)，這種新技術(shù)流程少精準(zhǔn)度高，所以用紅外光譜技術(shù)檢測(cè)液體環(huán)境中的污染物對(duì)改善液體環(huán)境很有幫助。

3.3 檢測(cè)氣體環(huán)境

氣體環(huán)境中的污染物都是極其微小的，這時(shí)候就需要非常精準(zhǔn)的儀器才能檢測(cè)出氣體環(huán)境中存在的雜質(zhì)。檢測(cè)部門能夠通過(guò)紅外光譜技術(shù)檢測(cè)出氣體環(huán)境中存在的污染顆粒，并會(huì)自動(dòng)分析得出其污染物的光譜信息。環(huán)境部門就可以利用其光譜信息知道污染物的構(gòu)成，從而對(duì)癥下藥提出改善環(huán)境的方法。因?yàn)闅怏w環(huán)境范圍廣，而且在監(jiān)測(cè)氣體環(huán)境的過(guò)程中，還會(huì)受到天氣等自然影響，這在一定程度上加大了檢測(cè)的難度。一部分污染物的化學(xué)物質(zhì)會(huì)因?yàn)樽匀辉蚴艿诫[藏，加大了紅外光譜檢測(cè)污染物的難度。但是隨著科研人員的不斷研究，有研究人員表明可以把紅外光譜技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)這兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合，它檢測(cè)污染物的強(qiáng)度也就隨之增加，它在一定程度上能經(jīng)受的住外界的影響，不受自然原因的干擾，從而把一些隱藏了的化學(xué)物質(zhì)檢測(cè)出來(lái)，這對(duì)改善氣體環(huán)境很有幫助。

4 環(huán)境檢測(cè)的作用分析

4.1 能分析得出環(huán)境受到污染的程度

進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)過(guò)程時(shí)，各方面的人員必須通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析從而知道環(huán)境受到的污染情況。如果相關(guān)企業(yè)要在地方進(jìn)行發(fā)展，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該利用紅外光譜技術(shù)對(duì)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)得出相關(guān)環(huán)境情況，之后企業(yè)就能從中分析得出自己能否在此開展建設(shè)，并且這樣就可以更好的減少開支，提高企業(yè)的利潤(rùn)，保證企業(yè)不會(huì)虧本。

4.2 環(huán)境檢測(cè)為環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)提供了依據(jù)

為了確保環(huán)境檢測(cè)工作順利開展，相關(guān)部門就要制定出一定的制度去規(guī)范員工的行為，因?yàn)橐恍﹩T工的不自制所以只有靠制度去約束工作人員才能保證好環(huán)境檢測(cè)工作的順利實(shí)行。還有企業(yè)也要制定出一個(gè)環(huán)保檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，這樣工作人員就可以按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)去排查哪一部分的環(huán)境不合格，有一個(gè)固定的環(huán)保參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)方便工作人員去操作，為環(huán)境檢測(cè)提供了一個(gè)參考依據(jù)。

4.3 環(huán)境檢測(cè)能有效的促進(jìn)環(huán)境呈好的趨勢(shì)發(fā)展

在進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)工作時(shí)，企業(yè)要制定出一些規(guī)章制度去管理好員工和相關(guān)的環(huán)境情況。通過(guò)多次使用環(huán)境檢測(cè)工具來(lái)分析環(huán)境狀況并找出不好的地方來(lái)優(yōu)化，我們發(fā)現(xiàn)通過(guò)監(jiān)測(cè)技術(shù)找出問(wèn)題，相關(guān)工作人員就能有針對(duì)性的去改善環(huán)境問(wèn)題，使得其環(huán)境得到了很好的發(fā)展。由此可見環(huán)境監(jiān)測(cè)能夠良好的促進(jìn)環(huán)境改善，所以環(huán)境監(jiān)測(cè)部門要充分利用紅外光譜技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)，幫助環(huán)境部門達(dá)到改善環(huán)境的效果。

5 對(duì)紅外光譜技術(shù)展開未來(lái)期望

時(shí)代不斷變遷，近些年我國(guó)科技不斷發(fā)展，紅外光譜技術(shù)也不斷得到改善提高。紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用廣泛，在很大程度上幫助了許多企業(yè)節(jié)約時(shí)間節(jié)約成本，為企業(yè)帶來(lái)了更大的經(jīng)濟(jì)效益。其中在紅外光譜技術(shù)涉及到的行業(yè)中，紅外光譜技術(shù)對(duì)環(huán)境科學(xué)幫助極大，紅外光譜技術(shù)能夠幫助檢測(cè)環(huán)境污染狀況，分析出污染物的化學(xué)物質(zhì)構(gòu)成。而且整個(gè)檢測(cè)過(guò)程容易操作，時(shí)間短，在一定程度上幫助了環(huán)境部門節(jié)約了人力物力、時(shí)間等。紅外光譜的檢測(cè)技術(shù)和其他技術(shù)相比，還存在一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)，其他檢測(cè)技術(shù)在監(jiān)測(cè)環(huán)境的過(guò)程中可能會(huì)給環(huán)境帶來(lái)一些傷害，但是紅外光譜技術(shù)不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)任何傷害，也不會(huì)污染環(huán)境。特別是隨著近些年科技的發(fā)展，紅外光譜技術(shù)也不斷得到完善，他的檢測(cè)精確度越來(lái)越高，檢測(cè)時(shí)間也越來(lái)越快，這使得很多行業(yè)都開始應(yīng)用紅外光譜技術(shù)。所以我認(rèn)為紅外光譜技術(shù)在未來(lái)一定會(huì)發(fā)展得更好，應(yīng)用的更加廣泛，讓我們一起期待那一天的到來(lái)。

6 結(jié)語(yǔ)

上文我主要描述了紅外光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用，其中重點(diǎn)說(shuō)明了紅外光譜技術(shù)對(duì)環(huán)境科學(xué)的幫助。雖然紅外光譜技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)處于成熟階段，但是紅外光譜技術(shù)的提升空間依舊很大。我相信，通過(guò)科研人員的不斷研究，紅外光譜技術(shù)一定會(huì)變得更好應(yīng)用更加廣泛。紅外光譜技術(shù)對(duì)改善環(huán)境的幫助上文已經(jīng)提到，讓我們期待它在其它領(lǐng)域的發(fā)展也日益輝煌。