化學(xué)物相分析在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展

田小瑞

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中出現(xiàn)了越來越多的高新科學(xué)技術(shù)，其中具有代表性的化學(xué)物相分析方法，其最早被應(yīng)用在選礦和冶金等學(xué)科的研究中，而隨著環(huán)境科學(xué)的的內(nèi)涵不斷的發(fā)展，才使得化學(xué)物相方法在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中得到了廣泛的引用。因此，本文闡述了環(huán)境科學(xué)和化學(xué)物相分析，分析了化學(xué)物相分析在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用及存在的問題。

關(guān)鍵詞：化學(xué)物相分析;環(huán)境科學(xué);應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，化學(xué)物相分析的研究越來越先進(jìn)，作用越來越明顯，其在應(yīng)用中各種新技術(shù)、新手段都得到了全面、綜合的處理與完善，從而使得整個工作體系中都得到了優(yōu)化與改善。在目前的化學(xué)科學(xué)中，不同的化學(xué)元素有著不同的形態(tài)模式，其在化學(xué)行為的應(yīng)用中各種不同的化學(xué)元素都有著不同的存在形態(tài)和工作模式，各種化學(xué)行為.物理學(xué)等方面都有著極為全面和完善的應(yīng)用價值，而對于這些具有著差異性和狀態(tài)都存在著價態(tài)工作體系和工作模式，也是--種綜合性的工作流程和工作體系，對于化學(xué)物相含量的分析進(jìn)行測定與完善，這樣便能夠方便不同的元素在其中進(jìn)行分析和提取。

1環(huán)境科學(xué)和化學(xué)物相分析

環(huán)境科學(xué)是一門集物理、化學(xué)、生物、地理等多學(xué)科為一體的跨學(xué)科專業(yè)，它所研究的內(nèi)容主要包括物理、生物和化學(xué)三個部分。概括來說，環(huán)境科學(xué)是一門研究人類活動對環(huán)境的影響，以及人類活動發(fā)展和環(huán)境演化規(guī)律之間的相互關(guān)系的學(xué)科。它的研究目的是為了尋求一.條人類和環(huán)境和諧共生、共同進(jìn)步的可持續(xù)發(fā)展途徑。

化學(xué)物相分析是一種物相分析方法，它在環(huán)境科學(xué)中又被稱為“化學(xué)形態(tài)分析”。.一般而言，化學(xué)物相分析的實(shí)踐范圍大多屬于科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)，尤其是在礦產(chǎn)資源利用，即礦質(zhì)檢測和冶金等學(xué)科中所發(fā)揮的作用最大。化學(xué)物相分析的理論基礎(chǔ)是根據(jù)各種物質(zhì)（礦物和化合物）在化學(xué)溶劑中的溶解能力和溶解速度的不同，通過選擇不同的溶解方法來測定所檢測樣品中某一-元素呈化學(xué)形式存在的不同含量?；瘜W(xué)物相分析與物理物相分析相對，它是依靠檢測化合物或礦物的化學(xué)性質(zhì)而存在的一種物質(zhì)分析方法，而物理物相分析則是檢測礦物的物理性質(zhì)?，F(xiàn)階段，化學(xué)物相分析在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，并且經(jīng)過多年的發(fā)展，化學(xué)物相分析已經(jīng)和其他先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)相互結(jié)合，所得到的分析和評價結(jié)果比以前更加準(zhǔn)確、可靠，在環(huán)境檢測和環(huán)境治理、污染控制中起著不可忽視的作用。

2化學(xué)物相分析在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用

化學(xué)物相分析方法在環(huán)境科學(xué)中有著廣泛的運(yùn)用，其在土壤、水質(zhì)、工業(yè)廢渣、大氣監(jiān)測等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用，筆者則主要針對化學(xué)物相分析對于水體沉積物的研究中的運(yùn)用進(jìn)行分析。本文研究的水體，指的是包括海洋、湖泊、江河等水體的總稱。

2.1土壤分析與評價

土壤是人類生存和植物生長不可或缺的供給資源，植物在生長的過程中，需要從土壤中吸取不同的元素作為養(yǎng)分，來實(shí)現(xiàn)快速生長。受到污染的土壤中含有大量的有害微量元素，對于植物的生長會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。不同的微量元素有著不同的存在形態(tài)，對植物產(chǎn)生的毒害作用也不盡相同，人們關(guān)注的重點(diǎn)也不盡相同，對于Cu、Mn、Zn等營養(yǎng)元素，人們更多的關(guān)注其在土壤中的總含量和分布形態(tài)，是否能夠滿足植物生長的需要;而對于Cd、Pb、Cr等有毒元素，人們更多的關(guān)注他們的存在形態(tài)以及對植物生長產(chǎn)生的影響，以及通過食物鏈對人體健康產(chǎn)生的危害。所以，利用化學(xué)物相分析法對土壤中元素的存在形態(tài)或賦存狀態(tài)及其遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，為土壤環(huán)境監(jiān)測和污染治理提供了一種重要的手段。我國從20世紀(jì)80年代以來開始重視土壤中元素的形態(tài)分析研究工作，從方法上講，大部分都是沿用Tessier提取法和BCR三步提取法。

2.2水體分析與評價

近些年來，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大所產(chǎn)生的工業(yè)廢水以及人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的生活污水共同流入江河中，便會導(dǎo)致各種金屬元素也大量的進(jìn)入到水體中，對水體環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，這些進(jìn)入到水體中的金屬元素，與水中生物和其他物質(zhì)會發(fā)生一系列的物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，其中一部分生成物就會在河流的兩岸以及近海區(qū)發(fā)生沉積。

針對水體沉積物中的金屬形態(tài)進(jìn)行分析，通常采用的是五步提取法或者是三步提取法。我國對化學(xué)物相分析方法的重視，是從上世紀(jì)80年代開始的。為了提高對環(huán)境質(zhì)量評價的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，在實(shí)際的工作中，將化學(xué)物相分析與生物暴露試驗(yàn)相結(jié)合也是當(dāng)前一種常見的應(yīng)用方式。通過二者的有效結(jié)合，能夠?qū)Σ煌饘傥镔|(zhì)的水溶態(tài)進(jìn)行區(qū)別，以此來判斷水體中的金屬屬性和含量。

對于水體中汞含量的檢測，可以利用測汞儀。進(jìn)行測量前，需要對測汞儀進(jìn)行預(yù)熱1-2h，確保儀器性能處于最佳狀態(tài)。預(yù)熱完成后，將采集的水體樣本配置的汞標(biāo)準(zhǔn)使用液2.0，4.0，8.0，10.0g/mL分別放置在不同的汞蒸氣發(fā)生器的還原瓶中，然后加入1.0mL還原劑氯化亞錫，并迅速將瓶蓋蓋緊，便可以看到溶液中產(chǎn)生氣泡。這時從儀器讀數(shù)顯示的最高點(diǎn)進(jìn)行測量并且記錄其吸收值，最后利用一次線性回歸方程對吸光值與汞質(zhì)量的關(guān)系進(jìn)行求解。計算公式為：X1=（m1-m2）（V1-V2）*1000/（m3*1000）。

2.3工業(yè)廢棄物分析與評價

現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了大量的固體廢棄物，尤其是礦山開采產(chǎn)生的尾礦、冶煉生產(chǎn)產(chǎn)生的廢渣和廢棄等，都是造成環(huán)境污染嚴(yán)重的因素。在工業(yè)廢渣中含有大量重金屬，這也是工業(yè)污染中最為嚴(yán)重的污染成分。含有大量重金屬的物質(zhì)，不僅其本身具有不可降解性，同時也會對其周圍的環(huán)境造成巨大的潛在危險，對人和其他的生物都產(chǎn)生重要的影響。工業(yè)廢渣對環(huán)境產(chǎn)生的影響，不僅僅是與其重金屬含量有關(guān)，同時也與其中包含的各種有害因素之間的轉(zhuǎn)化和遷移有著密切的關(guān)系。

因此，化學(xué)無相分析方法的運(yùn)用，能夠?qū)I(yè)廢渣中有害元素的存在形態(tài)進(jìn)行分析，為工業(yè)廢物的處理提供一定的理論基礎(chǔ)。當(dāng)前，在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生最為嚴(yán)重的污染物是在煤礦開發(fā)過程中產(chǎn)生的煤矸石，當(dāng)其遇到雨水和地表水的作用，便會從將大量的有害微量元素溶解，并且進(jìn)入到土體和水體環(huán)境中，造成水體質(zhì)量下降、土體環(huán)境遭到破壞等，周圍的生物無法生存，對人體健康也產(chǎn)生巨大的威脅。

3存在的問題

（1）從理論上講，化學(xué)物相分析中選擇溶解的程序與自然界發(fā)生的實(shí)際過程并不相同，因?yàn)樵谧匀画h(huán)境中發(fā)生的是弱提取和慢動力學(xué)反應(yīng)的過程，但分級提取法的許多操作程序均非熱力學(xué)平衡狀態(tài)，而是受多種快、慢反應(yīng)的動力學(xué)過程所控制，在浸取某一相的同時，可能還會破壞另一相，因此其分析結(jié)果的物理化學(xué)意義往往比較難予較好的解釋。

（2）分級提取操作要求被測樣品中存在能夠分別提取的單獨(dú)的地球化學(xué)相，實(shí)際上土壤或沉積物中并不存在完全意義上的化學(xué)或物理相，因此測定結(jié)果只能得到一種人為定義的元素形態(tài)分布。

（3）化學(xué)物相分析的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品的研究工作還比較滯后，目前尚未有投入，因而在浸取方法準(zhǔn)確性的驗(yàn)證以及方法之間的比較方面尚缺少可靠的參比依據(jù)。

4結(jié)語

隨著人類工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對自然環(huán)境造成的影響也日趨嚴(yán)重，環(huán)境問題已經(jīng)成為了全球面臨的一個重點(diǎn)課題?；瘜W(xué)物相分析方法的運(yùn)用，為環(huán)境監(jiān)測和評價工作提供了重要的技術(shù)手段，關(guān)于化學(xué)物相的多種研究成果也為環(huán)境科學(xué)的發(fā)展提供了更有力的技術(shù)職稱，而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，化學(xué)物相分析方法也會不斷的進(jìn)步，并且取得新的研究進(jìn)展，在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域也將發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王景瑩.環(huán)境科學(xué)中化學(xué)物相分析的應(yīng)用[J].中國化工貿(mào)易，2018，10（15）.

（作者單位：陜西未來能源化工有限公司）