環(huán)境監(jiān)測中化學(xué)監(jiān)測的應(yīng)用分析

周 毅

（湖南省益陽市生態(tài)環(huán)境局桃江分局環(huán)境監(jiān)測站，湖南 益陽 413400）

化學(xué)測試是環(huán)境監(jiān)測工作中常用的一種方法，它對評價(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)境監(jiān)測中不僅要重視物理監(jiān)測也要加強(qiáng)對化學(xué)監(jiān)測作用的認(rèn)識(shí)，只有正確和科學(xué)地認(rèn)識(shí)化學(xué)監(jiān)測的作用，才能更好地運(yùn)用化學(xué)監(jiān)測方法開展環(huán)境保護(hù)工作。

1 對化學(xué)監(jiān)測的基本認(rèn)識(shí)

化學(xué)監(jiān)測也被稱為“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)測可分為若干種，如“滴定分析”和“重量分析”[1]。滴定法是根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，根據(jù)測定的溶液容量，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)裝有待測定物質(zhì)溶液的容器內(nèi)，進(jìn)行滴定劑滴定量的測定，從而達(dá)到對測定對象進(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)量測定的基礎(chǔ)上，通過合理的化學(xué)反應(yīng)將待測成分與其他成分進(jìn)行有效分離，從而達(dá)到對被測物質(zhì)進(jìn)行定量的目的?；瘜W(xué)監(jiān)測工作比較繁雜，對操作人員的專業(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)誤而影響測量精度。此外，分析監(jiān)測具有如下特征：第一，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；第二，環(huán)境監(jiān)測的研究對象是多種多樣的。隨著時(shí)間的推移和科技的進(jìn)步，人們在日常生活和生產(chǎn)中所使用的化學(xué)物質(zhì)的種類五花八門，它們的組成和特性各不相同，環(huán)境會(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)境的改變而改變；第三，化學(xué)監(jiān)測本身的應(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)中[2]。

2 環(huán)境監(jiān)測工作中常用的化學(xué)監(jiān)測方法

2.1 化學(xué)發(fā)光監(jiān)測技術(shù)

化學(xué)發(fā)光技術(shù)是一種很常見的監(jiān)測手段，它是通過催化劑催化化學(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，通過信號測量裝置，可以準(zhǔn)確地測量出目標(biāo)產(chǎn)品的濃度。通過對實(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，通過以上所述的偶聯(lián)反應(yīng)，可以很好地完成相關(guān)的測試工作，并且所獲得的測試結(jié)果具有很高的精確度，是當(dāng)前使用最廣泛的一種監(jiān)測技術(shù)[3]。

2.2 原子吸收監(jiān)測技術(shù)

原子吸收法是一種非常常見的監(jiān)測技術(shù)。它的原理是通過使用氣體原子吸收特定的波長，并且根據(jù)原子內(nèi)部的電子能級，吸收的光線也是不一樣的，而在諧振的時(shí)候，吸收的波長和原子的波長是一致的，通過儀器來處理，就可以得到相應(yīng)的光譜圖，然后通過波峰、波谷等信息來判斷[4]。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)測技術(shù)。

2.3 等離子體發(fā)射光譜監(jiān)測技術(shù)

等離子體發(fā)射光譜監(jiān)測技術(shù)是一種非常常見的監(jiān)測技術(shù)。它的原理是通過使用氣體離子，能量等級會(huì)隨著離子的不同而改變，這個(gè)時(shí)候我們可以通過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，然后通過等離子體的反饋來判斷這些物質(zhì)的濃度[5]。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)還能從微觀層面上分析污染物的成分，在技術(shù)上也有很高的準(zhǔn)確性和敏感性，更加快了元素的監(jiān)測速度，從而使分析更加科學(xué)。

2.4 離子色譜監(jiān)測技術(shù)

離子色譜是一種很常見的監(jiān)測手段，它是通過儀器來實(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層析，通過這種分離機(jī)制將所需要的離子內(nèi)容進(jìn)行分離，并通過光譜進(jìn)行分類，對所獲得的可靠數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別出污染物的種類和濃度[6]。離子色譜法可以實(shí)現(xiàn)氟離子的監(jiān)測，氯、溴、亞硝酸根等離子的監(jiān)測，還可以檢出銨根、鈉、鈣等金屬離子。

2.5 分光光度監(jiān)測技術(shù)

分光光度法是一種常見的監(jiān)測技術(shù)。它的原理是不同的材料在使用過程中會(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)的對策提供了依據(jù)[7]。

3 化學(xué)監(jiān)測在環(huán)境監(jiān)測中的應(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，首先要解決的問題就是如何處理土壤樣品、水樣、大氣樣品的處理。以土壤樣品處理為例，在收集到樣品后，將樣品分成幾組，按照試驗(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，并對各工藝處理過程進(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)測技術(shù)

由于各種化學(xué)監(jiān)測技術(shù)的不同，所能監(jiān)測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)號工作，以保證后續(xù)檢驗(yàn)工作的順利進(jìn)行。其次要對化學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)在實(shí)際中的運(yùn)用進(jìn)行梳理，并在各個(gè)應(yīng)用階段中明確有關(guān)問題，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。在此過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：首先，收集和整理資料，按照測試的結(jié)果對每一種污染物進(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，以了解當(dāng)前的污染狀況，并將其分類決定其優(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)測現(xiàn)狀

從客觀上講，我們的環(huán)保工作起步較晚，但發(fā)展的速度很快。到了二十世紀(jì)九十年代，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，以及人們對環(huán)保的重視程度越來越高，環(huán)保意識(shí)也越來越強(qiáng)，我國在環(huán)保方面投入了大量的人力、物力，為我國的科技創(chuàng)新注入了源源不斷的新鮮血液。目前，我國的環(huán)保技術(shù)正朝著更加多元化、更加先進(jìn)的方向發(fā)展。然而，盡管總體發(fā)展趨勢比較樂觀，但也無法否認(rèn)我國的技術(shù)水平還不夠成熟，環(huán)境污染問題依然很嚴(yán)重，還需要有關(guān)部門和有關(guān)工作人員在環(huán)保方面加大投入，并對存在的問題進(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)測中化學(xué)監(jiān)測的應(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，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，我國的水資源環(huán)境問題也日益惡化。其中，部分工業(yè)廢水、生活污水未經(jīng)有效處置導(dǎo)致水源受到嚴(yán)重的污染。為此，必須首先對水污染狀況進(jìn)行分析，才能更好地解決水資源的污染問題，包含元素含量、元素種類等。要通過細(xì)致分析獲取數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)來制訂科學(xué)的管理計(jì)劃。在國內(nèi)現(xiàn)有的水污染元素測定中，ICP-AES法是最常用的一種方法。可以運(yùn)用此方法對水質(zhì)無機(jī)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測、測定和分析，并對粉煤灰的污染進(jìn)行了試驗(yàn)研究。首先，工作人員應(yīng)選取適當(dāng)數(shù)量的被測水源放入實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)，通過儀器采集水質(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，這就需要針對這片水域，制定相應(yīng)的治理計(jì)劃。

5.2 對于元素的定性定量分析

結(jié)合我國目前的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，對無機(jī)質(zhì)譜法微量元素的測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，并可用于測定同位素豐度比。而離子探測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說，它是利用色譜法中的峰高來分析元素的特性，同時(shí)也可以用它的峰強(qiáng)度來進(jìn)行分析。一般認(rèn)為，在X射線光譜儀的實(shí)際應(yīng)用中，可以對固態(tài)物質(zhì)中的元素和表征的價(jià)態(tài)進(jìn)行有效鑒別，然后對元素進(jìn)行定量的核磁共振成像。

5.3 對樣品進(jìn)行預(yù)處理

在實(shí)際的監(jiān)測和分析中，對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)的使用方法更為簡便，而且不需要太多的溶劑，可以大大降低檢測成本。不過這種方法的使用過程非常復(fù)雜，導(dǎo)致實(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，操作過程比較繁瑣。每一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 監(jiān)測廢水中金屬離子

通過實(shí)際工作可以看出，化學(xué)方法在監(jiān)測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。通過對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，通過后續(xù)的定量分析，可以精確地監(jiān)測出水中的重金屬，并對其中的重金屬進(jìn)行處理，從而使廢水中的重金屬濃度逐漸下降。

6 化學(xué)監(jiān)測在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

6.1 對空氣中磷、硫污染物含量的監(jiān)測

根據(jù)實(shí)際情況展開環(huán)境監(jiān)測工作時(shí)，其主要目的在于提高監(jiān)測結(jié)果的時(shí)效性，提升所擬定處理措施的針對性。基于以往監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)可以了解到，在污染環(huán)境的化學(xué)元素中，磷、硫污染物的濃度相對較高，也會(huì)導(dǎo)致周圍居民生活環(huán)境惡化，影響到居民的身體健康。在對此類污染物進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，多采用光度分析方法，需遵循“污染物濃度提純→儀器檢定→簡譜整理→數(shù)據(jù)整理”的應(yīng)用流程，隨后將獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從而得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果，為后續(xù)治理措施的擬定提供參考，確保生態(tài)環(huán)境的治理得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

6.2 對廢水中金屬離子的監(jiān)測

從實(shí)踐情況來看，化學(xué)監(jiān)測技術(shù)在廢水金屬離子監(jiān)測中也有著良好應(yīng)用。在廢水金屬離子的監(jiān)測過程中，多采用發(fā)光分析方法來進(jìn)行以獲取到真實(shí)有效的檢定數(shù)據(jù)。根據(jù)已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以了解到，廢水中的金屬離子在特定因素的影響下，會(huì)和魯米諾產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，尤其是在某濃度范圍內(nèi)，離子的發(fā)光強(qiáng)度也會(huì)和廢水中金屬離子濃度呈正比例關(guān)系，搭配后續(xù)定量分析方法，可以準(zhǔn)確測定廢水中重金屬濃度，同時(shí)確定濃度含量最高的重金屬離子，及時(shí)采取相應(yīng)措施對其進(jìn)行處理，逐步降低廢水中重金屬污染物的濃度，在提高分析的精確度的同時(shí)，確保監(jiān)測精準(zhǔn)性。

6.3 對超微量污染的監(jiān)測

通過采用化學(xué)方法，可以很好地實(shí)現(xiàn)超微量污染的監(jiān)測，從而提高了監(jiān)測的敏感性。隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，對污染物的監(jiān)測需求也越來越高，哪怕是一種微不足道的污染物，也要通過更加高效的監(jiān)測手段來進(jìn)行鑒別，以保證檢測的準(zhǔn)確率。從目前的應(yīng)用狀況來看，所有的化學(xué)監(jiān)測方法均可用于超微量污染物的監(jiān)測，但其靈活性仍需隨具體情況而變化，以保證測試結(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 污染源中微量元素的監(jiān)測

在以往的環(huán)境監(jiān)測工作中，對污染源進(jìn)行微量元素的監(jiān)測是對污染源進(jìn)行定性和定量的評價(jià)。一般來說，在技術(shù)上都會(huì)使用無機(jī)質(zhì)譜法進(jìn)行微量元素的監(jiān)測，通過對同位素的分析，可以更好地進(jìn)行同位素豐度比的測量，從而獲得更為精確的分析結(jié)果。比如，目前最常用的就是離子探測器分析儀，它可以精確地采集到微量元素和微量元素的色譜，通過測量光譜中的峰強(qiáng)度客觀地評價(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，設(shè)備的優(yōu)化和完善的策略，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?？梢越柚o助儀器進(jìn)行化學(xué)分析，以提高監(jiān)測的精確度。從以上的分析可以看出，化學(xué)監(jiān)測是以物理化學(xué)特性為依據(jù)的，而物理化學(xué)特性的測定則依賴于物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)。因此，在儀器分析中，操作員可以使用化學(xué)分析的方法來處理測試樣品，以提高儀器分析的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。采用化學(xué)監(jiān)測法進(jìn)行分析，需要對樣品進(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，降低分析的復(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，可以通過化學(xué)方法對儀器的分析結(jié)果進(jìn)行綜合檢驗(yàn)，提高分析的精確度的同時(shí)確保監(jiān)測精準(zhǔn)性。

7 結(jié)語

總而言之，隨著社會(huì)的進(jìn)步，環(huán)境問題日益受到人們的重視。在進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測時(shí)，采用化學(xué)監(jiān)測法能較好地對污染物的成分、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)將對我國的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行有效的監(jiān)控和治理。