環(huán)境監(jiān)測(cè)中化學(xué)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

周 毅

（湖南省益陽(yáng)市生態(tài)環(huán)境局桃江分局 環(huán)境監(jiān)測(cè)站，湖南桃江 413400）

化學(xué)測(cè)試是環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中常用的一種方法，它對(duì)評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量、制定環(huán)境保護(hù)計(jì)劃起著至關(guān)重要的作用，所以在環(huán)境檢測(cè)中不僅要重視物理檢測(cè)也要加強(qiáng)提高對(duì)化學(xué)監(jiān)測(cè)作用的認(rèn)識(shí)。只有正確和科學(xué)認(rèn)識(shí)化學(xué)監(jiān)測(cè)的作用，才能更好地運(yùn)用化學(xué)監(jiān)測(cè)方法開展環(huán)境保護(hù)工作。

1 化學(xué)監(jiān)測(cè)的基本認(rèn)識(shí)

化學(xué)監(jiān)測(cè)也被稱為“經(jīng)典分析”，是一項(xiàng)重要的分析技術(shù)。化學(xué)監(jiān)測(cè)是根據(jù)物質(zhì)化學(xué)成分的不同而進(jìn)行的分析工作，一般情況下，化學(xué)監(jiān)測(cè)可分為若干種，如“滴定分析”和“重量分析”。滴定法是根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，根據(jù)測(cè)定的溶液容量，采用酸堿平衡、配位平衡、氧化還原平衡、沉淀溶解平衡等方法，配制成標(biāo)準(zhǔn)滴定液（滴定劑），然后用滴定儀將滴定劑滴入一個(gè)裝有特定待測(cè)定物質(zhì)溶液的容器內(nèi)，進(jìn)行滴定劑滴定量的測(cè)定，從而達(dá)到對(duì)測(cè)定對(duì)象進(jìn)行定量的目的。重量分析法以物質(zhì)的化學(xué)特性為依據(jù)，在質(zhì)量測(cè)定的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理的化學(xué)反應(yīng)，將待測(cè)成分與其他成分進(jìn)行有效的分離，從而達(dá)到對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行定量的目的。化學(xué)監(jiān)測(cè)工作比較繁雜，對(duì)操作人員的專業(yè)素質(zhì)和能力有很高的要求，在實(shí)際工作中應(yīng)確保其工作的專業(yè)性和準(zhǔn)確性，防止因操作錯(cuò)誤而影響測(cè)量精度。此外，分析監(jiān)測(cè)具有如下特征。

（1）它涵蓋的領(lǐng)域很廣，包括大氣、水土、海洋等多種環(huán)境因子。

（2）環(huán)境監(jiān)測(cè)的研究對(duì)象是多種多樣的。隨著時(shí)間的推移，科技的進(jìn)步，人們?cè)谌粘Ｉ詈蜕a(chǎn)中所使用的化學(xué)物質(zhì)的種類也是五花八門，它們的組成和特性也各不相同，而且地球上的環(huán)境也會(huì)隨著人類的發(fā)展而發(fā)生改變，而人類的發(fā)展也會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的改變而發(fā)生改變。

（3）化學(xué)監(jiān)測(cè)本身的應(yīng)用是非常普遍的，現(xiàn)在它已被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，并且越來(lái)越多的先進(jìn)的分析工具和方法被運(yùn)用到了各行各業(yè)。

2 環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中的常用化學(xué)監(jiān)測(cè)方法

2.1 化學(xué)發(fā)光監(jiān)測(cè)技術(shù)

化學(xué)發(fā)光是一種很常見(jiàn)的監(jiān)測(cè)手段，它是通過(guò)催化劑催化化學(xué)發(fā)光材料，從而將其轉(zhuǎn)化為一種被激活的催化劑，當(dāng)這種結(jié)構(gòu)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，就會(huì)釋放出大量的光子，通過(guò)信號(hào)測(cè)量裝置，可以準(zhǔn)確地測(cè)量出目標(biāo)產(chǎn)品的濃度。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，證明了這種方法具有很好的適用性，通過(guò)以上所述的偶聯(lián)反應(yīng)，可以很好地完成相關(guān)的測(cè)試工作，并且所獲得的測(cè)試結(jié)果具有很高的精確度，是當(dāng)前使用最廣泛的一種監(jiān)測(cè)技術(shù)。

2.2 原子吸收監(jiān)測(cè)技術(shù)

原子吸收法是一種非常常見(jiàn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，它的原理是，通過(guò)使用氣體原子，可以吸收特定的波長(zhǎng)，并且根據(jù)原子內(nèi)部的電子能級(jí)，吸收的光線也是不一樣的，而在諧振時(shí)，吸收的波長(zhǎng)和原子的波長(zhǎng)是一致的，通過(guò)儀器來(lái)處理，就可以得到相應(yīng)的光譜圖，然后通過(guò)波峰、波谷等信息來(lái)判斷。本技術(shù)能從微觀層面上分析污染物的成分，主要包括砷、硒、銻等污染物，同時(shí)具有很高的工作效率和敏感性，是一種常用的監(jiān)測(cè)技術(shù)。

2.3 等離子體發(fā)射光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)

等離子體發(fā)射光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)是一種非常常見(jiàn)的探測(cè)技術(shù)，它的原理是，通過(guò)使用氣體離子，能量等級(jí)會(huì)隨著離子的不同而改變，這時(shí)，可以通過(guò)各種儀器，將這些參數(shù)進(jìn)行分析，得到相應(yīng)的能量等級(jí)，然后通過(guò)等離子體的反饋，來(lái)判斷這些物質(zhì)的濃度。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)還能從微觀層面上分析污染的成分，在技術(shù)上也有很高的準(zhǔn)確性和敏感性，從而加速了元素的監(jiān)測(cè)速度，使分析更加科學(xué)。

2.4 離子色譜監(jiān)測(cè)技術(shù)

離子色譜是一種很常見(jiàn)的監(jiān)測(cè)手段，它是通過(guò)儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)離子的交換和分離，主要有高效的離子交換層析、離子排斥層析和離子對(duì)層析，通過(guò)這種分離機(jī)制將所需要的離子內(nèi)容進(jìn)行分離，并通過(guò)光譜進(jìn)行分類，獲得可靠的數(shù)據(jù)分析，識(shí)別出污染物的種類和濃度。離子色譜法可以實(shí)現(xiàn)氟離子的監(jiān)測(cè)，氯、溴、亞硝酸根等離子的監(jiān)測(cè)，還可以檢出銨根、鈉、鈣等金屬離子。

2.5 分光光度監(jiān)測(cè)技術(shù)

分光光度法是一種常見(jiàn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，它的原理是，不同的材料在使用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種特殊的吸收光譜，不同的物質(zhì)因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)的不同，吸收的波長(zhǎng)也會(huì)有很大的差別。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)硝酸鹽離子、鉻酸鹽離子、銅離子、氰根離子等雜質(zhì)的檢定，為制定相應(yīng)的對(duì)策提供了依據(jù)。

3 化學(xué)監(jiān)測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用流程

3.1 采集樣品處理

要提高環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控結(jié)果的精確度，首先要解決的問(wèn)題就是如何處理土壤樣品、水樣、大氣樣品。以土樣處理為例，在收集到樣品后，將樣品分成幾組，按照實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行干燥、研磨、溶解、加入反應(yīng)物、定容等工藝處理，并對(duì)各工藝處理過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，保證樣品預(yù)處理的有效性。

3.2 篩選監(jiān)測(cè)技術(shù)

由于各種化學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)的不同，所能監(jiān)測(cè)到的污染物的種類也不盡相同，所以，在實(shí)際工作中，要根據(jù)實(shí)際的檢驗(yàn)要求，選用合適的化學(xué)測(cè)試手段，以增加其使用價(jià)值。在實(shí)際使用中，首先要做好基本數(shù)據(jù)的整理，確定各樣本要檢定的項(xiàng)目，并做好相關(guān)的標(biāo)號(hào)工作，以保證后續(xù)檢驗(yàn)工作的順利進(jìn)行。其次要對(duì)化學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)在實(shí)際中的運(yùn)用進(jìn)行梳理，在各個(gè)應(yīng)用階段中明確有關(guān)問(wèn)題，并與專業(yè)的檢驗(yàn)人員進(jìn)行匹配，以提高檢驗(yàn)程序的準(zhǔn)確性。

3.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)整理

檢驗(yàn)工作完成后，進(jìn)行檢驗(yàn)資料的整理，在此過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：首先，收集和整理資料，并按照測(cè)試的結(jié)果，對(duì)每種污染物進(jìn)行分類，并進(jìn)行加權(quán)平均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)分析，形成一張圖表，以增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理的直觀性。其次，將已整理好的資料，與規(guī)范中所列的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，以了解當(dāng)前的污染狀況，并將其分類，以決定其優(yōu)先次序，以提升環(huán)境治理效果的及時(shí)性和效力。

4 環(huán)境監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

從客觀上講，我國(guó)的環(huán)保工作起步較晚，但發(fā)展的速度很快，到了20世紀(jì)90年代，環(huán)境保護(hù)工作取得了明顯的進(jìn)展，整體上形成了一個(gè)較為完整的體制。與此同時(shí)，隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及人們對(duì)環(huán)保的重視程度越來(lái)越高，環(huán)保意識(shí)也越來(lái)越強(qiáng)，在環(huán)保方面投入了大量的人力、物力，為我國(guó)的科技創(chuàng)新注入了源源不斷的新鮮血液。

目前，我國(guó)的環(huán)保技術(shù)正朝著更加多元化、更加先進(jìn)的發(fā)展。盡管總體發(fā)展趨勢(shì)比較樂(lè)觀，但也無(wú)法否認(rèn)我國(guó)的技術(shù)水平還不夠成熟。環(huán)境污染問(wèn)題依然很嚴(yán)重，還需要有關(guān)部門和有關(guān)工作人員在環(huán)保方面進(jìn)行投入，并對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)救，從而使企業(yè)的質(zhì)量得到提高。

5 環(huán)境監(jiān)測(cè)中化學(xué)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

5.1 基于污染分析的應(yīng)用

水資源是人類最寶貴的資源。然而，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的水資源環(huán)境問(wèn)題也日益惡化。部分工業(yè)廢水、生活污水未經(jīng)有效的處置，導(dǎo)致了水源受到嚴(yán)重的污染。為此，必須首先對(duì)水污染狀況進(jìn)行分析，才能更好地解決水資源的污染問(wèn)題，包含元素含量、元素種類等。

通過(guò)對(duì)工作進(jìn)行分析，獲取數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)制訂科學(xué)的管理計(jì)劃。在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的水污染元素測(cè)定中，ICP-AES 法是最常用的一種方法?？梢赃\(yùn)用此方法，對(duì)水質(zhì)無(wú)機(jī)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。利用ICP-AES 對(duì)各種水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定和分析，并對(duì)粉煤灰的污染進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。選取適當(dāng)數(shù)量的被測(cè)水源，放入實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)，通過(guò)儀器采集水質(zhì)數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，選取的水源中存在著金屬元素超標(biāo)的問(wèn)題，其中大部分都是鐵和銅，可以肯定，這里的水源是被污染的。這就需要針對(duì)這片海域，制定相應(yīng)的治理計(jì)劃。

5.2 對(duì)于元素的定性定量分析

結(jié)合我國(guó)目前的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)無(wú)機(jī)質(zhì)譜法微量元素的測(cè)定和分析具有重要意義。在此基礎(chǔ)上，采用同位素質(zhì)譜法，可以較精確地獲得同位素質(zhì)量譜，并可用于測(cè)定同位素豐度比。而離子探測(cè)器就是元素光譜的一種，可以方便地分析樣品中的微量元素。從它的工作原理上來(lái)說(shuō)，它是利用色譜法中的峰高來(lái)分析元素的特性，同時(shí)也可以用它的峰強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行分析。一般認(rèn)為，在X 射線光譜儀的實(shí)際應(yīng)用中，可以對(duì)固態(tài)物質(zhì)中的元素和表征的價(jià)態(tài)進(jìn)行有效的鑒別，然后，對(duì)元素進(jìn)行定量的核磁共振成像。

5.3 樣品預(yù)處理

在實(shí)際的監(jiān)測(cè)和分析中，對(duì)樣品的處理非常重要。目前常用的樣品處理技術(shù)有：溶劑解析法、固相微萃取法、超臨界萃取法等。在這些方法中，大多數(shù)采用的是CS2溶液。在此分析方法中，分析液的體積要大于試樣的體積。這會(huì)對(duì)分析的敏感性產(chǎn)生很大的影響。與之相比，固相微萃取技術(shù)更為簡(jiǎn)便，而且不需要太多的溶劑，可以極大降低生產(chǎn)成本。不過(guò)這種方法的使用過(guò)程非常復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性不好。超臨界流體萃取工藝要求高純度CO2，操作過(guò)程比較繁瑣。每種分析方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并不一定能達(dá)到理想的效果。

5.4 廢水金屬離子監(jiān)測(cè)

通過(guò)實(shí)際工作，可以看出，化學(xué)方法在監(jiān)測(cè)廢水中的金屬離子也具有很好的效果。在實(shí)際應(yīng)用中，為了獲得準(zhǔn)確、高效的檢定資料，通常使用熒光法進(jìn)行廢水金屬離子的監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)污水中金屬離子的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)污水中的金屬離子與魯米諾發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)時(shí)，它的熒光強(qiáng)度與廢水中的金屬離子濃度成正比，通過(guò)后續(xù)的定量分析，可以精確地監(jiān)測(cè)出水中的重金屬，并對(duì)其中的重金屬進(jìn)行監(jiān)測(cè)及處理，從而使廢水中的重金屬濃度逐漸下降。

6 化學(xué)監(jiān)測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

6.1 空氣磷、硫污染物含量監(jiān)測(cè)

空氣中磷、硫污染物含量的檢測(cè)是動(dòng)態(tài)的，所以其檢測(cè)非常講究及時(shí)性，特別是空氣中磷、硫污染物對(duì)百姓身體健康影響較大，所以把相關(guān)檢測(cè)的精準(zhǔn)度和實(shí)效性放在第一位?？諝庵辛住⒘蛭廴疚锖康臋z測(cè)主要遵循下面的流程：“污染物濃度提純→儀器檢定→簡(jiǎn)譜整理→數(shù)據(jù)整理”應(yīng)用流程，并采取光度分析方法對(duì)相關(guān)污染物含量進(jìn)行進(jìn)一步鑒定，得出具體數(shù)值來(lái)為以后實(shí)踐決策進(jìn)行參考，確保生態(tài)環(huán)境的治理得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

6.2 廢水金屬離子監(jiān)測(cè)

在現(xiàn)實(shí)生活中，在廢水金屬離子監(jiān)測(cè)中化學(xué)監(jiān)測(cè)的作用是重中之重。在實(shí)際操作過(guò)程中，主要采取發(fā)光分析法來(lái)抓取和核對(duì)數(shù)據(jù)。通過(guò)日常操作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，廢水中的金屬離子在一定條件下會(huì)產(chǎn)生，特別是在濃度達(dá)到了一定指標(biāo)后會(huì)產(chǎn)生魯米諾的化學(xué)反應(yīng)，在反應(yīng)后通過(guò)熒光法測(cè)出金屬粒子的發(fā)光強(qiáng)度，定性定量地判斷出廢水中重金屬是否超標(biāo)并準(zhǔn)確抓取出濃度最高的重金屬數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行對(duì)應(yīng)環(huán)保處理，這樣就可以在提高分析精確度的同時(shí)，確保監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)性。

6.3 超痕量污染監(jiān)測(cè)

通過(guò)采用化學(xué)方法，可以很好地實(shí)現(xiàn)超微量污染的監(jiān)測(cè)，從而提高了監(jiān)測(cè)的敏感性。隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)污染物的監(jiān)測(cè)需求也越來(lái)越高，哪怕是一種微不足道的污染物，也要通過(guò)更加高效的監(jiān)測(cè)手段來(lái)進(jìn)行鑒別，以保證其準(zhǔn)確率。從目前的應(yīng)用狀況來(lái)看，所有化學(xué)監(jiān)測(cè)方法均可用于超微量污染物的監(jiān)測(cè)，但其靈活性仍需隨具體情況而變化，以保證測(cè)試結(jié)果的可靠性，同時(shí)也能為人類的生存環(huán)境持續(xù)改善提供可靠的資料。

6.4 污染源微量元素監(jiān)測(cè)

在以往的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，對(duì)污染源進(jìn)行微量元素的監(jiān)測(cè)，是對(duì)污染源進(jìn)行定性和定量的評(píng)價(jià)。一般來(lái)說(shuō)，在技術(shù)上，都會(huì)使用無(wú)機(jī)質(zhì)譜法進(jìn)行微量元素的監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)同位素的分析，可以更好地進(jìn)行同位素豐度比的測(cè)量，從而獲得更為精確的分析結(jié)果。比如，現(xiàn)在最常用的就是離子探測(cè)器分析儀，它可以精確地采集到微量元素和微量元素的色譜，通過(guò)測(cè)量光譜中的峰強(qiáng)度，來(lái)客觀地評(píng)價(jià)特定的數(shù)據(jù)，從而增加分析的應(yīng)用價(jià)值。

6.5 關(guān)聯(lián)性分析

由于化學(xué)分析和儀器分析的相似性，使得它們各自具有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。盡管儀器分析在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值和應(yīng)用功能不能相互取代，但是在技術(shù)革新的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)備，完善的策略，使化學(xué)分析和儀器分析可以相互聯(lián)系，達(dá)到相互促進(jìn)、相互完善的目的。

通過(guò)化學(xué)分析，可以借助輔助儀器進(jìn)行分析，提高監(jiān)測(cè)的精確度。從以上的分析可以看出，化學(xué)監(jiān)測(cè)是以物理化學(xué)特性為依據(jù)的。而物理化學(xué)特性的測(cè)定則依賴于物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)。因此，在儀器分析中，可以使用化學(xué)分析的方法來(lái)處理測(cè)試樣品，以提高儀器分析的準(zhǔn)確性和時(shí)效性；一般采用化學(xué)監(jiān)測(cè)法進(jìn)行分析，需要對(duì)樣品進(jìn)行加工，而采用專業(yè)儀器進(jìn)行分析，可以提高分析的質(zhì)量和效率，減少分析的復(fù)雜性。比如，雖然儀器的分析速度快、效率高，但是精度卻很低。因此，可以通過(guò)化學(xué)方法對(duì)儀器的分析結(jié)果進(jìn)行綜合檢驗(yàn)，以提高分析的精確度的同時(shí)，確保監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)性。

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的進(jìn)步，環(huán)境問(wèn)題日益受到人們的重視。在進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，采用化學(xué)監(jiān)測(cè)法，能較好地對(duì)其成分、含量及其影響范圍進(jìn)行綜合分析。在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工作者的努力下，化學(xué)分析技術(shù)將對(duì)我國(guó)的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行有效的監(jiān)控和治理。