環(huán)境無(wú)機(jī)分析化學(xué)中關(guān)于現(xiàn)代儀器分析的應(yīng)用與展望

張莉ZHANG Li；郝敬宇HAO Jing-yu

（①國(guó)核維科鋯鉿有限公司，南通 226000；②維維食品飲料股份有限公司，徐州 221000）

（①State Nuclear WEC Zirconium Hafnium Co.，Ltd.，Nantong 226000，China；②VV Food and Beverage Co.，Ltd.，Xuzhou 221000，China）

0 引言

復(fù)雜多變的環(huán)境無(wú)機(jī)分析使得以往的分析方法和分析儀器發(fā)揮不了多大的作用，這也奠定了現(xiàn)代儀器分析的應(yīng)用價(jià)值，促使現(xiàn)代儀器分析更快更好地應(yīng)用到了環(huán)境無(wú)機(jī)分析化學(xué)中。本文就此展開(kāi)研究。

1 特點(diǎn)分析

1.1 種類繁多 在環(huán)境分析的檢測(cè)樣品中，首先其來(lái)源是十分廣泛的，其次，其樣品的種類也是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜的。環(huán)境監(jiān)測(cè)分析的對(duì)象往往包括了與人類生活質(zhì)量和健康質(zhì)量相關(guān)的空氣、水體、土壤，還有就是生物體及其代謝物和固體廢渣等等。根據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示，當(dāng)前已經(jīng)存在的室內(nèi)的污染物已經(jīng)超過(guò)300 多種，其中包括在全球范圍內(nèi)引起廣泛關(guān)注的污染物多氯聯(lián)苯。根據(jù)理論結(jié)算結(jié)果，多氯聯(lián)苯的異構(gòu)體總共有210 個(gè)，當(dāng)前已經(jīng)鑒定出了102 個(gè)[1]。

1.2 樣品組分復(fù)雜 人們的日常生產(chǎn)活動(dòng)以及生活活動(dòng)都不斷地向環(huán)境中排放著各種各樣的污染物，使得環(huán)境中含有了十種到數(shù)百種不同的化合物。這也在很大程度上使得環(huán)境介質(zhì)的組成成分變的越來(lái)越復(fù)雜。除此以外，環(huán)境中污染物存在的價(jià)態(tài)和形態(tài)也表現(xiàn)出了多樣性。某些特定的物質(zhì)，比如最普通常見(jiàn)的水，在不同的自然環(huán)境中，都會(huì)出現(xiàn)氣態(tài)、液態(tài)和固體等三種形態(tài)。

1.3 樣品組分穩(wěn)定性差 環(huán)境污染物樣品的特點(diǎn)還包括較差的穩(wěn)定性。一般來(lái)講，其特有的物理、生物、化學(xué)特性在一定程度上影響了其穩(wěn)定性。但更多的是由于其樣品的復(fù)雜性，以及各種污染物之間的相互作用，而且在不同的環(huán)境介質(zhì)中，污染物還在不斷地進(jìn)行遷移、轉(zhuǎn)化，再加上樣品在采集、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移和分離的環(huán)節(jié)中，由于試劑、容器的原因，也影響著樣品的組分含量，使其不斷發(fā)生改變[2]。

1.4 檢測(cè)組分含量低 檢測(cè)樣品中，進(jìn)行檢測(cè)的組分含量往往是比較低的，一般情況下都是屬于痕量甚至超痕量級(jí)別的，檢測(cè)組分的含量十分低，檢測(cè)組分更不容易被發(fā)現(xiàn)，這也對(duì)檢測(cè)方式和儀器提出了更高的要求。

2 常用現(xiàn)代儀器分析方法

2.1 原子熒光法 原子熒光技術(shù)包括氫化物原子吸收、火焰原子吸收和石墨爐原子吸收，這些技術(shù)能夠檢測(cè)水中大多數(shù)的痕量、超痕量的金屬元素。我國(guó)自行研制的原子熒光儀器能夠同時(shí)對(duì)水中的As、Te、Sb、Ge、Bi、Sn、Pb、Se 八種元素的化合物進(jìn)行測(cè)定。而且其對(duì)于這些容易發(fā)生為氫化合物的元素分析具有較高的靈敏度以及準(zhǔn)確度，對(duì)于基體的干擾較小。我國(guó)的環(huán)境科學(xué)工作中還利用了中子活化分析技術(shù)和X-射線熒光光譜技術(shù)破解了百年前的光緒皇帝的死因，通過(guò)測(cè)定其殘骸的毛發(fā)、遺骸和骨骼，分析發(fā)現(xiàn)光緒皇帝是死于As 中毒[3]。

2.2 色譜分析法 色譜分析法是通過(guò)對(duì)檢測(cè)樣品進(jìn)行高效快速的分離，對(duì)樣品進(jìn)行分析的。它是利用混合物中各種成分之間互不相容的特性，根據(jù)其吸附能力或者分配系數(shù)以及其他的親和作用之間的差異性，對(duì)其進(jìn)行分離和測(cè)定的方法。通過(guò)色譜分析法能夠同時(shí)對(duì)檢測(cè)樣品進(jìn)行定性和定量的分析。環(huán)境無(wú)機(jī)分析化學(xué)中，比較常用的是氣相色譜分析法和高效液相分析法。

2.3 ICP-AES ICP-AES 即等離子發(fā)射光譜法，它對(duì)于水基體成分的清潔效果顯著，而且還能夠?qū)U水中的金屬、底質(zhì)以及生物樣品中的多種元素同時(shí)進(jìn)行測(cè)定。它不僅具有良好的靈敏度和準(zhǔn)確度，而且檢測(cè)的效率較高，一次檢測(cè)，可以檢測(cè)出10 至30 個(gè)元素。

2.4 ICP-MS ICP-MS 即等離子發(fā)射光譜—質(zhì)譜法，它是以ICP 作為離子化源的質(zhì)譜分析方法，它具有的靈敏度比ICP-AES 方法更高，基本相差2-3 個(gè)級(jí)別，尤其是針對(duì)那些測(cè)定的質(zhì)量數(shù)達(dá)到100 以上的元素，它具有的靈敏度更高，其檢出限更低。

2.5 分光光度法和流動(dòng)性注射分析技術(shù) 分光光度法對(duì)于研究高靈敏度和高選擇性的顯色反應(yīng)具有良好的效果。而且，將分光光度法與流動(dòng)性注射分析技術(shù)結(jié)合，使得很多化學(xué)操作，比如萃取、蒸餾、試劑的添加等，以及定容顯色、測(cè)定有效的融為一體。這項(xiàng)技術(shù)能夠進(jìn)行自動(dòng)的分析，廣泛應(yīng)用于水質(zhì)在線自動(dòng)檢測(cè)。它只需要少量的樣品，就能夠快速、高精度地進(jìn)行分析，而且還能夠一定程度的節(jié)約試劑，能夠有效地緩解測(cè)試人員體力勞動(dòng)。

2.6 離子色譜法 所謂的離子色譜法就是針對(duì)水環(huán)境中常見(jiàn)的陰陽(yáng)離子，通過(guò)將其分離進(jìn)行測(cè)定的新興技術(shù)。這種方法具有良好的選擇性以及靈敏度，可以通過(guò)一次檢測(cè)同時(shí)對(duì)多種成分進(jìn)行測(cè)定。其中，通過(guò)電導(dǎo)檢測(cè)器以及陰離子分離器可能實(shí)現(xiàn)對(duì)等離子的測(cè)定，通過(guò)陽(yáng)離子分離柱可以實(shí)現(xiàn)對(duì)I-、CN-、S2-等離子以及某些特定有機(jī)化合物的測(cè)定。

3 應(yīng)用與展望

3.1 元素定性定量分析 環(huán)境無(wú)機(jī)分析化學(xué)中，現(xiàn)代儀器分析在元素定性定量分析方面的應(yīng)用主要是利用無(wú)機(jī)質(zhì)譜對(duì)微量元素的含量進(jìn)行測(cè)定，以及利用同位素質(zhì)譜對(duì)同位素的豐度進(jìn)行精確的測(cè)定。其中，離子探針?lè)治鰞x器是元素質(zhì)譜分析中的一種，它是一種高精確度的分析技術(shù)。對(duì)于固體材料中的微量元素以及痕量元素具有良好的分析效果，還能夠應(yīng)用峰位對(duì)元素進(jìn)行定性的分析，應(yīng)用峰強(qiáng)進(jìn)行定量的分析。

3.2 環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)今的環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的分析方法大多數(shù)都是應(yīng)用現(xiàn)代儀器。最近幾年研究的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)基本是通過(guò)痕量元素的數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估環(huán)境的質(zhì)量。由于高靈敏度的分析方法，使得環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值工作變成了現(xiàn)實(shí)，這也使得對(duì)于環(huán)境的檢測(cè)與控制有跡可循。

3.3 痕量與超痕量污染分析 對(duì)于環(huán)境分析的新要求之一就是對(duì)超痕量級(jí)別的污染物含量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定。這就使得現(xiàn)代儀器分析在環(huán)境無(wú)機(jī)分析化學(xué)中的應(yīng)用獲得了更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。通過(guò)研究制定一種能夠適用于大氣、土壤、水體、食品以及生命體中含量低至痕量甚至超痕量的污染物分析方法，對(duì)于無(wú)機(jī)環(huán)境的分析和檢測(cè)是具有重要的意義的。它不僅具有高靈敏度，良好的選擇性，而且能夠快速的對(duì)所要檢測(cè)的痕量、超痕量物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，尤其是對(duì)“三致”物質(zhì)的檢測(cè)?，F(xiàn)代儀器分析的應(yīng)用有可能使這些變?yōu)榭赡?，而且成功地?yīng)用到環(huán)境研究和監(jiān)測(cè)分析中。

3.4 檢測(cè)技術(shù)連續(xù)自動(dòng)化 如今的環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方式已經(jīng)從經(jīng)典化學(xué)分析逐漸地過(guò)渡到了儀器分析階段，傳統(tǒng)的手工操作也逐漸地被連續(xù)自動(dòng)化的操作所取代。當(dāng)前已經(jīng)存在很多的現(xiàn)代儀器分析方式能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)操作。而且現(xiàn)代儀器分析的應(yīng)用，也實(shí)現(xiàn)了定點(diǎn)和流動(dòng)連續(xù)的監(jiān)測(cè)，還可以全球性地進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，能夠?qū)ξ廴疚锏霓D(zhuǎn)移、傳遞過(guò)程進(jìn)行更加深入、更加全面的了解，能夠更好地提供環(huán)境信息，使得分析能力和相關(guān)研究的水平大大地提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)環(huán)境無(wú)機(jī)分析的特點(diǎn)、常用的現(xiàn)代儀器分析方法和相關(guān)的應(yīng)用和展望對(duì)環(huán)境無(wú)機(jī)分析化學(xué)中關(guān)于現(xiàn)代儀器分析的應(yīng)用與展望進(jìn)行了研究，希望對(duì)于現(xiàn)代儀器分析的應(yīng)用有一定的促進(jìn)作用。

[1]裴廣領(lǐng)，葉昭艷，嚴(yán)輝，楊燕敏，甘靜蘭.現(xiàn)代儀器分析在環(huán)境無(wú)機(jī)分析化學(xué)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].化學(xué)工程與裝備，2011，04：121-122.

[2]陳素清，梁華定.無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程教學(xué)體系及教學(xué)內(nèi)容的思考及實(shí)踐[J].化工高等教育，2011，04：43-49.

[3]李贊忠，喬子榮.現(xiàn)代儀器分析及其發(fā)展趨勢(shì)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011，21：1-4.