分析化學(xué)法對環(huán)境監(jiān)測的應(yīng)用

王曉雪 吳八一

（1內(nèi)蒙古大學(xué) 內(nèi)蒙古呼和浩特 010021 2阿拉善盟環(huán)境監(jiān)測站 內(nèi)蒙古阿拉善 750306）

分析化學(xué)法對環(huán)境監(jiān)測的應(yīng)用

王曉雪1,2吳八一2

（1內(nèi)蒙古大學(xué) 內(nèi)蒙古呼和浩特 010021 2阿拉善盟環(huán)境監(jiān)測站 內(nèi)蒙古阿拉善 750306）

隨著環(huán)境污染問題的日益嚴重，人們的環(huán)境保護意識也逐漸增強，因此環(huán)境監(jiān)測技術(shù)也得到了前所未有的發(fā)展。目前，應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測中的分析方法有很多，這些方法都有各自的應(yīng)用范圍。為了進一步提高分析方法的利用率，保證分析數(shù)據(jù)的準確性，本文就分析化學(xué)法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用進行了研究。

分析化學(xué)；環(huán)境監(jiān)測；方法

當(dāng)今社會，環(huán)境污染越來越嚴重，要想有效的控制中環(huán)境污染問題，就需要適當(dāng)?shù)姆治龇椒▽Νh(huán)境中的污染物進行監(jiān)測和分析，以尋求解決方法。分析化學(xué)法是現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測中比較常用的一種方法，具有很大的優(yōu)越性，因此在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用范圍越來越廣泛。分析化學(xué)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用就是指通過研究運用現(xiàn)代的化學(xué)科學(xué)技術(shù)及一些分析方法，對環(huán)境中的一些污染物質(zhì)進行測量，并且檢測出這些污染物質(zhì)的成分和含量，是環(huán)境化學(xué)中的一個重要組成部分，對環(huán)境保護起著非常重要的作用。

1 環(huán)境監(jiān)測中分析化學(xué)的特點

環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境分析工作是開展環(huán)境科學(xué)研究的首要工作，具有以下特點。第一，在研究范圍上具有廣泛性。環(huán)境監(jiān)測中分析化學(xué)能夠在大氣、水、土壤等各個生態(tài)環(huán)境中的各種環(huán)境污染物的分布、形態(tài)、反應(yīng)、歸宿以及循環(huán)等進行應(yīng)用。第二，在研究對象上具有復(fù)雜性。因為環(huán)境中的許多污染物都不是單獨存在的，而是多種物質(zhì)的混合物。有些物質(zhì)還會相互影響，相互干擾，甚至生成新的化合物，使環(huán)境監(jiān)測的分析工作變得更加復(fù)雜。第三，因為環(huán)境中許多的污染物都是痕量存在的，因此一般的分析檢測方法很難檢測出來，就對分析方法的靈敏度、選擇性等提出了更高的要求。第四，因為環(huán)境中有毒污染物成分復(fù)雜，有許多異構(gòu)體，因此簡單的檢測方法無法準確的檢測它們的毒性，這就需要多種檢測方法進行聯(lián)合使用才能夠達到更好的檢測效果。第五，還有一些污染物很容易隨環(huán)境的變化而變化，同時易受到自然條件的影響，例如溫度、濕度等等。因此環(huán)境監(jiān)測是一個長期的工作，只有長期對環(huán)境中的污染物進行監(jiān)測，才能夠準確的反應(yīng)出環(huán)境污染的程度及其危害性。

2 我國環(huán)境監(jiān)測分析方法體系的現(xiàn)狀

我國環(huán)境監(jiān)測已經(jīng)有了三十多年的發(fā)展，初步建立了環(huán)境監(jiān)測分析方法體系框架。但是，由于我國環(huán)境監(jiān)測工作越來越深入，監(jiān)測的領(lǐng)域也越來越廣泛，再加上監(jiān)測形式不斷改變，因此有必要進一步提高和完善我國的環(huán)境監(jiān)測分析方法體系。目前，各地環(huán)境監(jiān)測部門已經(jīng)具備一定的技術(shù)能力，可以對各地區(qū)進行科學(xué)、全面的環(huán)境監(jiān)測工作，為環(huán)境管理部門順利開展環(huán)境污染源監(jiān)督管理以及排污收費等提供可靠的依據(jù)。但是，我國的環(huán)境監(jiān)測分析方法體系還存在許多的不足，需要進一步采取措施，彌補這些不足。首先，我國檢測參數(shù)還存在一定的缺口，不能夠滿足日益發(fā)展的環(huán)境監(jiān)測要求。因此，需要開發(fā)一些新項目和新方法，培養(yǎng)更多專業(yè)的環(huán)境監(jiān)測人才，加強基礎(chǔ)設(shè)施配套，以此彌補其存在的不足。其次，我國的環(huán)境監(jiān)測分析方法有待于進一步完善，尤其是水環(huán)境監(jiān)測方面，需要進一步進行完善，以全面準確的反應(yīng)出水環(huán)境的質(zhì)量狀況。再次，我國對于空氣監(jiān)測還沿用多年的常規(guī)監(jiān)測項目，已經(jīng)不適用于當(dāng)代的大氣污染狀況，因此需要增加新的必測項目，以完善我國的大氣監(jiān)測工作。最后對已噪聲檢測技術(shù)和規(guī)范也需要不斷進行完善。

3 分析化學(xué)法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

3.1 重量法

重量分析法是將試樣中的待測組分通過一定的方法進行直接分離或者轉(zhuǎn)化成具有一定組成的物質(zhì)后再與其他組分分離，利用分析天平對其重量進行檢測，再根據(jù)重量算出試測定待測組分的含量等分析方法。重量分析法所需要的儀器非常簡單，有分析天平就可完成操作。重量分析法適合對中、高濃度的樣品組分進行測定，對于微量或痕量元素的測定并不適用。在水質(zhì)監(jiān)測當(dāng)中，重量法常被用做對水中殘渣、懸浮物以及油類等的測定，在大氣監(jiān)測中常被用作空氣中總懸浮微粒等的測定。

3.2 滴定分析法

滴定分析法是用準確濃度的標準溶液滴加到含有待測物的溶液中進行反映，根據(jù)消耗的標準溶液的體積和濃度計算被監(jiān)測物質(zhì)的含量的一種分析方法。滴定分析法可以根據(jù)反應(yīng)類型分為酸堿滴定法、沉淀滴定法、絡(luò)合滴定法和氧化還原滴定法。酸堿滴定法的理論基礎(chǔ)是酸堿反應(yīng)，通常利用酸堿指示劑的變色指示反應(yīng)終點。酸堿滴定法中常用的標準物質(zhì)有草酸、碳酸鈉等等。絡(luò)合滴定法的基礎(chǔ)理論是穩(wěn)定絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)去判定絡(luò)合反應(yīng)的進行。一般利用金屬指示劑的顯色判斷反應(yīng)的終點。但是絡(luò)合滴定法存在的反應(yīng)誤差比較大，因為一些絡(luò)合劑能夠與多種金屬發(fā)生反應(yīng)而顯色，因此提高絡(luò)合滴定法的選擇性是絡(luò)合滴定法的重點。測定水的總硬度主要是利用此類滴定方法。沉淀滴定法的基礎(chǔ)反應(yīng)是沉淀反應(yīng)，但是應(yīng)用范圍比較狹窄，主要是因為沉淀滴定法滴定終點不易確定。氧化還原反應(yīng)是化學(xué)四大基本反應(yīng)類型之一，同時也是氧化還原滴定法的理論基礎(chǔ)。氧化還原滴定法一般用來測定一些具有氧化性或者還原性質(zhì)的物質(zhì)的含量，例如有高錳酸鉀法、溴酸鹽法、重鉻酸鉀法等等。氧化還原法中需要經(jīng)?？紤]反應(yīng)過程中的副反應(yīng)以及反應(yīng)條件對滴定結(jié)果的影響，反應(yīng)過程也比較復(fù)雜，因此使用也是受到很大的限制。

3.3 高效液相色譜法

高效液相色譜法是一種能夠?qū)ξ镔|(zhì)進行定量或者定性分析的方法，具有高準確性和靈敏度，因此在環(huán)境監(jiān)測中有很廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為環(huán)境常規(guī)監(jiān)測和系統(tǒng)分析方法的重要臺柱。首先，在大氣環(huán)境監(jiān)測中，高校液相色譜法有很廣泛的應(yīng)用，能夠?qū)Υ髿庵卸喾N復(fù)雜成分進行同步測定。石利利等利用高校液相色譜法對環(huán)境污染空氣中的甲磺隆的含量進行了測定并取得了不錯的效果。戴天有等通過利用高校液相色譜法對廢氣中十多種醛酮污染物進行了測定，實驗結(jié)果的回收率高于百分之九十，其線性工作范圍為5-300ng，最低檢出限為1-5ng。高校液相色譜法測定甲醛含量較酚試劑法更準確，靈敏度更高，而且無干擾，實驗結(jié)果重復(fù)性好。除此之外，高效液相色譜法還能夠?qū)Χ喾N烴類物質(zhì)進行測定，并取得良好的效果。其次，在水環(huán)境監(jiān)測中，也離不開高效液相色譜法。很多學(xué)者對高效液相色譜法在水資源監(jiān)測中的應(yīng)用做了大量的研究，研究表明，高效液相色譜法能夠?qū)λh(huán)境中的硝基苯、多環(huán)芳烴、酚類、苯胺、重金屬元素等多種物質(zhì)進行測定，且具有檢出限低，線性范圍廣，回收率高的特性。最后，在土壤環(huán)境監(jiān)測中，高效液相色譜法也有很重要的應(yīng)用，能夠?qū)ν寥乐械挠袡C污染物、無機污染物、重金屬污染物等多種物質(zhì)進行檢測。孫福生等人利用固相萃取清洗、濃縮、分離、超聲波萃取土壤中的十六種多環(huán)芳烴，之后通過反相高效液相色譜分離，分別測定了這十六種多環(huán)芳烴的含量。高效液相色譜法靈敏度高、分辨率高、重現(xiàn)性好、特異性強，因此其應(yīng)用也會越來越廣泛，但是其設(shè)備昂貴，測定成本相對較高，因此還無法適應(yīng)大批量樣本快速篩查的需要。因此需要對此方法進行進一步的改進，以拓寬其未來的應(yīng)用領(lǐng)域。

3.4 離子色譜技術(shù)

離子色譜法是針對離子和離子型化合物的精密分析方法，在環(huán)境監(jiān)測中水質(zhì)、大氣、土壤和生態(tài)方面有很廣泛的應(yīng)用。水質(zhì)監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測中非常重要的組成部分。離子色譜能夠?qū)Φ叵滤嬘盟?、生活污水、工業(yè)廢水等樣品中的無機陰、陽離子和有機酸進行測定。利用離子色譜法進行測定之前，需要對樣品進行稀釋或過濾等簡單的預(yù)處理，否則會影響到測定結(jié)果的準確性。離子色譜法能夠同時測定多種組分，而且所用的試劑均為無毒試劑，對環(huán)境不會造成二次污染。離子色譜法測定的檢出限很低，一般在毫克范圍，并且具有很高的準確性和較小的相對誤差。其次，離子色譜在大氣監(jiān)測中也有很廣泛的應(yīng)用，例如檢測大氣中的 F-、Br-、Cl-、CO2、SO2、CN-、Na+、K+、NH4+、Mg2+、甲胺、乙胺、甲醛、二甲胺等等。但是離子色譜法不能夠直接對這些物質(zhì)進行測定，需要提前將樣品采集后溶解到堿性溶液當(dāng)中之后才能夠測定。最后，離子色譜法在土壤生物體污染監(jiān)測中也有很廣泛的應(yīng)用，能夠?qū)Χ喾N陰離子和陽離子進行測定。盡管離子色譜法解決了許多傳統(tǒng)分析方法不能解決的難題，但是由于該方法分析的準確性受樣品預(yù)處理方法的影響較大，因此需要根據(jù)不同的分析目的，針對不同樣品選擇不同的樣品處理方法，從而提高分析的準確性。

3.5 熒光光度法

熒光光度法具有靈敏度高、選擇性強、取樣量少、方便快捷、能提供較多物理參數(shù)等特點。利用熒光光度法進行測定時，必須根據(jù)試樣的特點選擇適當(dāng)?shù)臒晒夥磻?yīng)類型和操作條件。在選擇熒光試劑時，要選擇那些自身沒有熒光并且能夠與待測成分定量反應(yīng)生成具有強熒光效應(yīng)的物質(zhì)。在考慮應(yīng)該熒光分析的條件時，要考慮溫度、pH值、試劑用量、熒光化合物穩(wěn)定性等多種因素的影響。目前使用的熒光分析儀有目測熒光計、光電熒光計和熒光分光光度計等，但是目測熒光計已經(jīng)被淘汰。熒光分析法在對環(huán)境中的有機污染物和無機污染物的測定上都有廣泛的應(yīng)用。熒光分析法能夠測定有機污染物中的多環(huán)芳烴、石油類化合物、醛類、醇類、酮類、酚類、胺類等多種有機物進行測定，均取得了較好的效果。據(jù)統(tǒng)計，熒光分析法還能夠?qū)ζ呤鍌€無機元素進行微量和超微量分析。

3.6 等離子體發(fā)射光譜

近些年，等離子體發(fā)射光譜法發(fā)展的很快，已經(jīng)在清潔水基體成分、廢水中金屬及底質(zhì)、生物樣品中元素的同時測定中有了很大的應(yīng)用。等離子發(fā)射色譜靈敏度和準確度高，并且有很高的測定效率，一次進樣能夠測定10-30個元素。目前，等離子色譜法同質(zhì)譜聯(lián)用的方法顯示出了更好的優(yōu)勢，比單純的等離子色譜法要高2-3個數(shù)量級，尤其是在同時測定一百以上的元素時，其靈敏度高，檢出限低的優(yōu)勢會有更大的發(fā)揮。在日本，已經(jīng)將等離子發(fā)射光譜-質(zhì)譜法列為測定水中Cr6+、Cu、Pb、Cd的標準分析方法。

4 分析化學(xué)法在環(huán)境監(jiān)測中的發(fā)展趨勢

隨著對環(huán)境保護工作的重視，分析化學(xué)法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用會朝著以下幾個方面發(fā)展。首先，分析方法更具標準化。只有更加標準的分析方法，才能夠為環(huán)境評價和環(huán)境保護規(guī)劃的制定和執(zhí)行提供更加準確的數(shù)據(jù)。其次，分析技術(shù)會向著連續(xù)自動化的方向發(fā)展，從而節(jié)省更多的人力物力，為在線檢測提供更多的方便。再次，電子計算機技術(shù)一定會在環(huán)境分析化學(xué)中得到更廣泛的應(yīng)用，從而極大的提高分析能力和研究水平。目前許多實驗室已經(jīng)將儀器與計算機連接起來進行控制，并對處理數(shù)據(jù)進行顯示和分析，為實驗者帶來極大的方便。最后，多種方法和儀器的聯(lián)合使用也是將來環(huán)境分析化學(xué)的發(fā)展趨勢之一。多種儀器聯(lián)用能夠發(fā)揮各自的優(yōu)勢，解決一些復(fù)雜的難題，更好的提高分析效果并且及時給出分析結(jié)果。

5 結(jié)語

在環(huán)境監(jiān)測過程中應(yīng)用的分析化學(xué)方法有很多種，具有不同的使用范圍。隨著我國對環(huán)境保護工作的重視程度的提高，人們對優(yōu)美宜居環(huán)境的渴求越來越大，可見研究并發(fā)展更多更準確，靈敏度更高，更加方便的檢測技術(shù)是未來環(huán)境監(jiān)測發(fā)展的重要方向之一。

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