環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析方法及發(fā)展趨勢(shì)研究

孫秀萍

摘 要：簡(jiǎn)要分析了環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析方法及其發(fā)展趨勢(shì)，分別研究了經(jīng)典分析法和儀器分析法。經(jīng)典分析法主要包括質(zhì)量分析法和滴定分析方法。其中，滴定分析法又可以劃分為酸堿滴定法、絡(luò)合滴定法和氧化還原滴定法；儀器分析法包括吸收光譜法和發(fā)射光譜法等。通過對(duì)這些方法的分析，希望能為我國(guó)水體污染的控制工作提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)；分析方法；滴定分析法；儀器分析法

中圖分類號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.089

1 經(jīng)典分析方法

1.1 質(zhì)量分析法

質(zhì)量分析法主要是直接分離試樣中的待測(cè)組分，或者將其轉(zhuǎn)化成一種具有一定組分的物質(zhì)，與其余的組分分離，然后利用分析天平測(cè)量這一物質(zhì)的含量，以測(cè)出的結(jié)果為依據(jù)計(jì)算試樣中組分含量的一種分析方法。在應(yīng)用質(zhì)量分析法的過程中，不需要使用精度較高的儀器。通常情況下，利用分析天平在實(shí)驗(yàn)室便可完成操作，使用質(zhì)量分析方法操作程序比較復(fù)雜。同時(shí)，天平精確度會(huì)對(duì)其結(jié)果造成一定的影響，這種方法適用于中、高濃度組分的測(cè)定，但是，并不適用于測(cè)定微量元素。質(zhì)量分析法通常是用來(lái)測(cè)定殘?jiān)s或者油類等物質(zhì)的。

1.2 滴定分析方法

滴定分析法又叫作容量分析法，將已知準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴加到被測(cè)溶液中（或者將被測(cè)溶液滴加到標(biāo)準(zhǔn)溶液中），直到所加的標(biāo)準(zhǔn)溶液與被測(cè)物質(zhì)按化學(xué)計(jì)量關(guān)系定量反應(yīng)為止，然后測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗的體積，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和所消耗的體積算出待測(cè)物質(zhì)的含量。這種定量分析的方法稱為滴定分析法，它是一種簡(jiǎn)便、快速和應(yīng)用廣泛的定量分析方法，在常量分析中準(zhǔn)確度比較高。滴定分析法根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測(cè)組分間反應(yīng)類型的不同可以分為4類，分別是酸堿滴定法、絡(luò)合滴定法、氧化還原滴定法和沉淀滴定法。

1.2.1 酸堿滴定法

酸堿滴定法是利用酸和堿在水中以質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法。它可用于測(cè)定酸、堿和兩性物質(zhì)。其基本反應(yīng)為H﹢+OH﹣=H2O，也稱為中和法，是一種利用酸堿反應(yīng)實(shí)現(xiàn)容量分析的方法。

1.2.2 絡(luò)合滴定法

絡(luò)合滴定法主要是根據(jù)行程絡(luò)合穩(wěn)定反應(yīng)而確定的一種分析方法，它是通過形成絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)的大小判斷絡(luò)合反應(yīng)的。通常情況下，利用金屬指示劑呈現(xiàn)出顏色判斷滴定終點(diǎn)。但因?yàn)橐恍┙j(luò)合劑和一些金屬會(huì)產(chǎn)生一定的變色反應(yīng)，使得實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)誤差，所以，在使用絡(luò)合反應(yīng)的過程中，要注重提升實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的選擇性。在測(cè)定其總硬度時(shí)，也可以使用絡(luò)合分析法。

1.2.3 氧化還原滴定法

氧化還原滴定法是以溶液中氧化劑和還原劑之間的電子轉(zhuǎn)移為基礎(chǔ)的一種滴定分析方法。它以氧化劑或還原劑為滴定劑，直接滴定一些具有還原性或氧化性的物質(zhì)，或者間接滴定一些本身并沒有氧化還原性，但能與某些氧化劑或還原劑反應(yīng)的物質(zhì)。氧化滴定劑有高錳酸鉀、重鉻酸鉀、硫酸鈰、碘等，還原滴定劑有亞砷酸鈉、亞鐵鹽、氯化亞錫、抗壞血酸等。在測(cè)定水質(zhì)中的COD、CODMn等時(shí)，均采用氧化還原滴定法。

1.2.4 沉淀滴定法

沉淀滴定法是以沉淀反應(yīng)為基礎(chǔ)的一種滴定分析方法。沉淀滴定法必須滿足以下幾個(gè)條件：①溶度積足夠小，且能定量完成；②反應(yīng)速度快；③有適當(dāng)指示劑指示終點(diǎn)；④吸附現(xiàn)象不影響終點(diǎn)觀察。由此可知，反應(yīng)量較少的測(cè)定可以使用沉淀滴定法，例如銀量法。

2 儀器分析法

2.1 吸收光譜法

各種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同，對(duì)電磁波的吸收也不同。每種物質(zhì)都有其特征性的吸收光譜，所以，據(jù)此可對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定量和定性分析。

2.1.1 紫外-可見分光光度法

紫外-可見分光光度法是根據(jù)物質(zhì)分子對(duì)波長(zhǎng)為200～760 nm這一范圍的電磁波的吸收特性所建立起來(lái)的一種定性、定量和結(jié)構(gòu)分析方法。其操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好。波長(zhǎng)長(zhǎng)（頻率?。┑墓饩€能量小，波長(zhǎng)短（頻率大）的光線能量大。分光光度測(cè)量是基于物質(zhì)分子對(duì)不同波長(zhǎng)和特定波長(zhǎng)處的輻射吸收程度的測(cè)量。朗伯-比爾定律是分光光度法的基礎(chǔ)。因此，這種方法在環(huán)境水質(zhì)的監(jiān)測(cè)中被廣泛應(yīng)用，例如水質(zhì)中的氨氮、葉綠素、甲醛等均采用分光光度法來(lái)分析。

2.1.2 原子吸收分光光度法

原子吸收分光光度法的測(cè)量對(duì)象是呈原子狀態(tài)的金屬元素和部分非金屬元素，當(dāng)待測(cè)元素?zé)舭l(fā)出的特征譜線通過供試品經(jīng)原子化產(chǎn)生原子蒸氣時(shí)，被蒸氣中待測(cè)元素的基態(tài)原子所吸收，通過測(cè)定輻射光強(qiáng)度減弱的程度求出供試品中待測(cè)元素的含量。原子吸收一般遵循分光光度法的吸收定律，通常借助比較對(duì)照品溶液和供試品溶液的吸光度求得供試品中待測(cè)元素的含量。由于原子分光光度計(jì)的精密度和準(zhǔn)確度都比較高，操作簡(jiǎn)單，所以，它被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)分析中。

2.2 發(fā)射光譜法

發(fā)射光譜法是根據(jù)原子發(fā)射的光譜來(lái)測(cè)定物質(zhì)的化學(xué)組分的一種分析方法，它是根據(jù)物質(zhì)中不同原子的能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的光譜線來(lái)研究物質(zhì)的化學(xué)組成的。

2.2.1 原子熒光光度計(jì)

原子熒光光度計(jì)是將硼氫化鉀或硼氫化鈉作為還原劑，將樣品溶液中的待分析元素還原為揮發(fā)性共價(jià)氣態(tài)氫化物（或原子蒸汽），然后借助載氣將其導(dǎo)入原子化器，在氬—?dú)浠鹧嬷性踊纬苫鶓B(tài)原子?；鶓B(tài)原子吸收光源的能量而變成激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)原子在去活化過程中將吸收的能量以熒光的形式釋放出來(lái)。此熒光信號(hào)的強(qiáng)弱與樣品中待測(cè)元素的含量成線性關(guān)系，因此，測(cè)量熒光強(qiáng)度就可以確定樣品中被測(cè)元素的含量。原子熒光光度計(jì)具有靈敏度高、檢出限低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低、線性范圍寬和無(wú)基體干擾等優(yōu)點(diǎn)，所以，在環(huán)境監(jiān)測(cè)中被廣泛應(yīng)用于污水、地表水和地下水中測(cè)定汞、砷、硒等元素。

2.2.2 電感耦合等離子體發(fā)射光譜

等離子體是指電離了的但在宏觀上呈電中性的物質(zhì)。對(duì)于部分電離氣體，只要滿足宏觀上呈電中性的這一條件，就可以被稱為等離子體。

等離子體發(fā)射光譜儀用于測(cè)定各種物質(zhì)（可溶解于鹽酸、硝酸、氫氟酸等）中的常量、微量、痕量元素的含量。等離子體發(fā)射光譜儀具有靈敏度高、檢測(cè)限低、精密度好、工作曲線線性范圍寬、分析速度快、高效、抗干擾型強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便、穩(wěn)定可靠、測(cè)試范圍廣等特點(diǎn)。該方法在環(huán)保監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用十分廣泛，可以用來(lái)分析呈液態(tài)的各種水質(zhì)和可以經(jīng)過前處理轉(zhuǎn)化為液態(tài)的試樣。

2.3 其他方法

除了上述方法外，還有電化學(xué)分析法、色譜法等方法。在分析大分子污染物時(shí)，一般采用質(zhì)譜法或者核磁共振法。

3 環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析方法的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前，人們?cè)絹?lái)越關(guān)心和重視環(huán)境保護(hù)，它是關(guān)系民生的大事，而水質(zhì)情況則是人們健康生活的重要保障之一。環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)在環(huán)境保護(hù)和水污染控制方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。水質(zhì)直接關(guān)系著人們的身體健康。為了保證人們的飲水安全，必須科學(xué)、嚴(yán)格地檢測(cè)水質(zhì)情況，而開發(fā)和研究新的水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析方法就變得尤為重要。當(dāng)今社會(huì)水污染的程度越來(lái)越嚴(yán)重，因此，環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析方法的發(fā)展具有非常重要的意義，也受到了相關(guān)學(xué)者的高度重視。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，檢測(cè)環(huán)境水質(zhì)，保護(hù)水環(huán)境可以在很大程度上提高工業(yè)用水的質(zhì)量。但是，站在環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)的影響角度進(jìn)行相關(guān)分析，對(duì)環(huán)境管理和科學(xué)研究等工作的發(fā)展有重要的意義。為了不斷提高水質(zhì)檢測(cè)效果，使用水質(zhì)量不斷提高，需要相關(guān)人士不斷研究先進(jìn)的分析方法，從而進(jìn)一步保護(hù)水質(zhì)。

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〔編輯：白潔〕