流動(dòng)注射的發(fā)展概況及在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

陳芬 鄧?yán)?龔嫻南昌市環(huán)境監(jiān)測站 江西南昌 330038

流動(dòng)注射的發(fā)展概況及在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

陳芬 鄧?yán)?龔嫻
南昌市環(huán)境監(jiān)測站 江西南昌 330038

近年來，水污染問題逐漸加深加重，我們的生活用水和工業(yè)用水都受到了污染的威脅。水環(huán)境監(jiān)測能夠有效監(jiān)控水域的污染情況，保護(hù)我們的健康。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，流動(dòng)注射分析技術(shù)開始在水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域發(fā)揮作用。本文首先將介紹流動(dòng)注射分析法的原理和概念，然后對(duì)流動(dòng)注射分析法在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用加以總結(jié)。

流動(dòng)注射；水環(huán)境監(jiān)測；應(yīng)用

前言

自從1975年丹麥的兩位分析化學(xué)家提出了流動(dòng)注射分析的概念，這一技術(shù)迅速得到了發(fā)展和普及，如今在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用，比如土壤樣品分析、農(nóng)業(yè)和環(huán)境監(jiān)測、質(zhì)譜分析等等，尤其是在水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，已經(jīng)成為了主要的幾種水質(zhì)監(jiān)測方式之一。我們首先來探討流動(dòng)注射分析一路走來的發(fā)展歷程。

一、溶液化學(xué)分析方法發(fā)展的幾個(gè)階段

1.手工分析

溶液化學(xué)已經(jīng)走過漫長的兩百余年的歷史，在化學(xué)學(xué)科剛剛建立的時(shí)候，沒有任何前任的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，以前都要從頭摸索。所以，最早的溶液分析手法是手工分析。使用一整套正是各樣的容器，通過一系列復(fù)雜的化學(xué)手法，得出溶液成分比較精準(zhǔn)的收集。手工分析作為歷史最為悠久的分析方法，有著許多的優(yōu)點(diǎn)，但是缺點(diǎn)也非常的明顯。首先就是效率太低。一個(gè)人即使是不停的工作，一天也分析不了太多的樣品。常見的疲勞工作還有可能導(dǎo)致分析員出現(xiàn)失誤，更加影響效率。

2.程序分析器

人類很早就學(xué)會(huì)了使用機(jī)械裝置來代勞，溶液分析也是如此。幾十年的化學(xué)儀器研究，科研人員們根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)分析需求，研發(fā)了不同的裝置和儀器。有了這些程序分析器之后，分析效率大大提高了，而且誤差也減少了很多。但是機(jī)械裝置的固有缺點(diǎn)就是容易發(fā)生故障或損壞。每種機(jī)械只能滿足一種或幾種分析的要求，而且造價(jià)昂貴，很難批量制造。一旦裝置出現(xiàn)問題，維修也是一個(gè)難題。因?yàn)檫@么多的缺點(diǎn)，程序分析器始終沒有大規(guī)模流行開來。

3.連續(xù)流動(dòng)分析

伴隨著程序分析器的崛起，另外一種溶液分析技術(shù)也發(fā)展了起來，這就是連續(xù)流動(dòng)分析法。傳統(tǒng)的溶液分析法使用量器量取試劑和樣品然后混合的方式。連續(xù)流動(dòng)分析法與其他方法的不同之處就在于它使用了試劑流與試樣流按照比例混合的方式，從而打破了傳統(tǒng)方法的思路限制。新的連續(xù)流動(dòng)分析法實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)連續(xù)作業(yè)，同時(shí)也分為兩種模式，一種是有氣泡間隔的系統(tǒng)，一種是沒有氣泡間隔的系統(tǒng)。

二、流動(dòng)注射分析法綜述

1.流動(dòng)注射分析的概念

所謂流動(dòng)注射分析是丹麥技術(shù)大學(xué)的魯奇卡教授和漢森副教授對(duì)連續(xù)流動(dòng)分析進(jìn)行了深入研究之后，吸收了高效液相色譜法的一些特征，總結(jié)提煉出的新概念。這兩位教授打破了傳統(tǒng)的思維限制，讓溶液分析能夠在動(dòng)態(tài)的環(huán)境中作業(yè)。這樣不僅不會(huì)影響精確度，反而會(huì)提升效率和精度。

2.流動(dòng)注射分析的基本原理

魯奇卡教授對(duì)于流動(dòng)注射分析有一個(gè)經(jīng)典的定義：“向流路中注入一個(gè)明確的流體帶，在連續(xù)非隔斷載流中分散而形成濃度梯度，從此濃度梯度中獲得信息的技術(shù)。”按照這個(gè)定義，整個(gè)流動(dòng)注射分析的流路系統(tǒng)需要包括微型反應(yīng)器、信號(hào)記錄裝置、流通時(shí)檢測器、載液驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、信號(hào)記錄裝置等。之中流通式檢測器具體還包括了多種裝置。這些裝置在流動(dòng)注射分析中各有作用，把載液導(dǎo)入流路系統(tǒng)之中，使之發(fā)生不完全反應(yīng)，對(duì)反應(yīng)程度進(jìn)行精確控制。

3.流動(dòng)注射分析的優(yōu)點(diǎn)

相比于傳統(tǒng)的多種溶液分析手法，流動(dòng)注射分析法有許多優(yōu)點(diǎn)。首先是操作簡便，不需要再把大量的時(shí)間和精力投入到清洗器皿等勞動(dòng)上。第二是分析速度比較快，每小時(shí)分析可以分析上百次。第三是儀器的操作比較簡單，第四是比較節(jié)約試劑和樣品，第五是封閉的檢驗(yàn)環(huán)境避免化學(xué)物質(zhì)外泄，保護(hù)環(huán)境。第六是流程可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，不需要專人操作盯守，第七是可以廣泛應(yīng)用，在許多領(lǐng)域都可以發(fā)揮作用。

4.流動(dòng)注射分析的發(fā)展

(1)連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)

我們之前已經(jīng)簡單介紹了連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)。連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)是流動(dòng)注射分析技術(shù)的淵源。它把試樣溶液按照順序混入試劑溶液當(dāng)中。有氣泡間隔的技術(shù)能夠有效的防止各段試樣的混合，但是氣泡同時(shí)也為實(shí)驗(yàn)帶來了不穩(wěn)定因素。了解連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)能夠更好的了解流動(dòng)注射分析技術(shù)的發(fā)展。

(2)流動(dòng)注射分析技術(shù)

相比于連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)，流動(dòng)注射分析技術(shù)是在沒有氣泡間隔的狀態(tài)下進(jìn)行分析的方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)信號(hào)與被測物的各種屬性來對(duì)被測物定量分析。由于可以對(duì)試驗(yàn)進(jìn)程進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，還可以很好的重現(xiàn)分析結(jié)果。

(3)順序注射分析技術(shù)

魯奇卡教授和漢森副教授在發(fā)展了流動(dòng)注射分析技術(shù)之后，又在1990年提出了新的順序注射分析技術(shù)。順序注射分析技術(shù)通過多通道訊責(zé)罰，利用泵從不同的通道把試劑吸入儲(chǔ)存管中。這種技術(shù)的有點(diǎn)是同一套裝置不需要做任何調(diào)整就可以勝任不同的分析檢測。

(4)流動(dòng)注射-可更新表面技術(shù)

流動(dòng)注射-可更新表面技術(shù)是新一代分析技術(shù)，使用微珠作為實(shí)驗(yàn)的載體，實(shí)驗(yàn)結(jié)束再將微珠排除。這種技術(shù)靈敏度更高，有著非常好的發(fā)展前景。

(5)微全分析系統(tǒng)

微全分析系統(tǒng)是建立在計(jì)算機(jī)微型化技術(shù)上的分析技術(shù)。由計(jì)算機(jī)來控制試樣和世界，是目前自動(dòng)化程度最好的系統(tǒng)。雖然目前仍然有許多問題等待解決，但是未來一定是化學(xué)分析的主要發(fā)展方向。

三、流動(dòng)注射分析應(yīng)用于水中重金屬檢測的方法

1.流動(dòng)注射-原子吸收法

流動(dòng)注射分析很早就已經(jīng)與原子吸收法結(jié)合，理論和實(shí)踐相對(duì)都比較成熟。重點(diǎn)在于提高原子吸收光譜分析的速度，同時(shí)還要保持原本的精度。這種方法使用廣泛，具有選擇性好、靈敏度高、比較準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。除此之外，還節(jié)省時(shí)間，操作快捷，大大減少了實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的人為誤差。

2.流動(dòng)注射-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法產(chǎn)生于上個(gè)世界六十年代后期。由于發(fā)射光譜分析逐漸得到普及，使用電感耦合等離子體來進(jìn)行化學(xué)分析逐漸變得可能。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是蒸發(fā)能力強(qiáng)、原子化能力強(qiáng)。精密準(zhǔn)確，不受干擾，比較適合重金屬檢測。

3.流動(dòng)注射-色譜法

隨著監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。非離子交換劑等物質(zhì)和儀器也廣泛的應(yīng)用到了化學(xué)分析當(dāng)中。這種方法在分析離子色譜的狀態(tài)方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。而流動(dòng)注射法的速度和設(shè)備優(yōu)勢可以很好的與之結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)一加一大于二的效果。

4.流動(dòng)注射-分光光度法

分光光度法是先進(jìn)最主要的一種檢測方法之一。這是因?yàn)檫@種技術(shù)的檢測器在結(jié)構(gòu)上比較簡單，在價(jià)格上比較低廉，在使用上比較方便，所以廣受喜愛。使用這種方法能夠把大部分手動(dòng)操作轉(zhuǎn)化為光度分析，減少了失誤，提高了準(zhǔn)確性。

5.流動(dòng)注射-發(fā)光法

發(fā)光法的建立是基于被測物含量與分子發(fā)光強(qiáng)度而建立的方法。這種方法具體還分為三種。第一種是熒光發(fā)光法，第二種是鱗光發(fā)光法，第三種是化學(xué)發(fā)光法。不同的發(fā)光法適用于不同的情況，同時(shí)也需要不同的成本。

6.流動(dòng)注射-電化學(xué)分析法

流動(dòng)注射電化學(xué)分析法同樣是目前最主要的化學(xué)分析法之一，在應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測時(shí)有比較好的效果，同樣是結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜。與分光光度法連勇士，需要注意光源的強(qiáng)度，提高儀器的整體精準(zhǔn)性。

7.流動(dòng)注射-生物化學(xué)分析法

生物化學(xué)發(fā)光法是近年來的新技術(shù)。思路新穎獨(dú)特，從生物化學(xué)的角度來進(jìn)行化學(xué)分析。主要分為酶分析法和免疫分析法等，借助生物傳感器來減少對(duì)于生物試劑的依賴，降低成本的同時(shí)還提高了準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度，目前已經(jīng)在開始普及當(dāng)中。

四、流動(dòng)注射分析應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展前景和展望

化學(xué)分析技術(shù)逐漸發(fā)展以來，各種各樣的新技術(shù)橫空出世，改變了化學(xué)研究的方法和格局。從最早的手動(dòng)分析技術(shù)，到后來的機(jī)械化操作，再到后來出現(xiàn)的流動(dòng)分析技術(shù)，化學(xué)分析走過了漫長的發(fā)展歷程。但這一切只是一個(gè)開始，發(fā)展不會(huì)停止腳步，如今的流動(dòng)注射分析技術(shù)也迎來了各種各樣效率更高的變體，可以合理想象，未來流動(dòng)注射分析技術(shù)必然還有更加廣闊的發(fā)展道路。水環(huán)境監(jiān)測的主要難題是水中的重金屬成分。流動(dòng)注射分析能夠很好的檢測出水體中的各種金屬成分，為環(huán)境保護(hù)和群眾健康保駕護(hù)航，為下一步環(huán)保行動(dòng)提供意見和建議。

流動(dòng)注射分析技術(shù)目前還有很大的潛能可以發(fā)掘，未來，這種技術(shù)將依托其他領(lǐng)域向著微型化、自動(dòng)化、精準(zhǔn)化的方向不斷發(fā)展。并且，流動(dòng)注射分析技術(shù)還會(huì)與其他技術(shù)相融合，比如電化學(xué)分析法和分光光度法等，屆時(shí)流動(dòng)注射分析技術(shù)將會(huì)發(fā)揮出更大的作用，成為未來主流的化學(xué)分析方法之一。

水環(huán)境監(jiān)測問題由來已久，在長期的實(shí)踐中，我們逐漸發(fā)現(xiàn)流動(dòng)注射分析技術(shù)對(duì)于水環(huán)境監(jiān)測的意義。未來，隨著流動(dòng)注射分析技術(shù)進(jìn)一步加強(qiáng)，還將在水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揮作用。而且，未來的水質(zhì)污染問題一定會(huì)面臨著更加復(fù)雜的狀況，也需要流動(dòng)注射分析技術(shù)來幫助解決。這項(xiàng)技術(shù)將長久的造福于水環(huán)境檢測領(lǐng)域。

結(jié)論：流動(dòng)注射分析技術(shù)對(duì)于水環(huán)境監(jiān)測意義重大，值得我們認(rèn)真研究具體的應(yīng)用方式。這種技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域證明了自己的價(jià)值，也發(fā)展出了許多的經(jīng)驗(yàn)和方法。我們?cè)谒h(huán)境監(jiān)測應(yīng)用上要汲取前人的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也要用心發(fā)展新的技術(shù)和方法。本文首先介紹了溶液化學(xué)發(fā)展的幾個(gè)階段，對(duì)流動(dòng)注射分析技術(shù)的概念、意義、特征等進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。流動(dòng)注射技術(shù)應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測有著許多種方法，本文逐個(gè)介紹了幾種具體的應(yīng)用方法技術(shù)，為流動(dòng)注射分析技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用提出了自己的看法，總結(jié)出了有益的意見和建議。

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Flow Injection General Development Situation and Its Application In Water Environment Monitoring

Chenfen, Denglei, Gongxian, Environmental Monitor Station in Nanchang City, Nanchang city, Jiangxi province, 330038

Recently, the problem of water pollution is becoming more and more serious, and our domestic water and industrial water are all threatened by the pollution.The water environment monitoring can supervise and control the condition of polluted water area and protect our health. Along with the technology development, f ow injection technology begin to show its function in water environment monitoring area. This paper will f rstly introduce the theory and concept of f ow injection analytical methods and then make conclusion for the application of f ow injection analytical methods in water environment monitoring.

f ow injection；water environment monitoring；application

T

A

陳芬（1986～），女，漢，江西修水，南昌市環(huán)境監(jiān)測站，助理工程師，研究方向：化學(xué)分析。