綠色分析化學原理與技術綜述

□楊美月

（聯化科技股份有限公司 浙江 臺州 318020）

綠色分析化學原理與技術綜述

□楊美月

（聯化科技股份有限公司 浙江 臺州 318020）

作為一門新興學科，綠色分析化學主要是將綠色化學原理應用在新分析方法和技術設計之中，以此來降低化學品的危害性，使化學品的污染在環境承受范圍內。當然，要想做到這點，需要我們真正理解綠色分析化學原理與技術，進而深入研究，使之能夠有效的分離、處理化學品。基于此，本文將立足于綠色分析化學，通過了解綠色分析化學的特征，在此基礎上探究綠色分析化學的原理與技術，希望對其有更為深入的了解，為促進綠色分析化學更好發展創造條件。

綠色分析化學；原理；樣品前處理；分離富集

改革不斷深化的背景下，國民經濟雖不斷提高與進步，但環境污染、環境破壞日益嚴重，已經威脅到人類的家園，在一定程度上阻礙了國家的可持續發展。此種情況下，人們的環保意識增強，注重環境保護、節約資源。基于此，針對化學品給大氣、土壤、水體及人類身體健康帶來嚴重危害的情況，業界人士已經高度重視這一情況，積極研究與開發綠色分析化學技術，意在利用此項技術來分離、處理化學品，降低其危害性，使之污染能夠在環境承受范圍之內。

1 綠色分析化學的特征

綠色分析化學是把綠色化學的原理應用在新技術的分析與研究中，利用一些先進的技術，把污染的源頭扼殺在搖籃中，尋找一些不管是對環境，還是對人都沒有傷害的方法，使化學對環境的污染降到可以承受的范圍。基礎此概念，可以確定綠色分析化學具有的特征是：

(1)涉及范圍較廣。既然綠色分析化學的目的是降低化學對環境的污染，那么其需要處理可能對大氣、水體、土壤等方面有一定危害的化學產品或試劑，以此來使自然環境良好發展，人們生活更加健康。這充分說明了綠色分析化學涉及范圍較廣。

(2)技術手段多。既然要切實有效的分離、處理化學品，降低其危害性，那么就需要運用各種先進的分析技術、測量手段來處理化學品，如此才能改變化學品給水體、土壤、大氣帶來嚴重污染的情況，使其產生的污染在環境承受范圍之內。可以說，綠色分析化學幾乎用遍了所有分析化學的方法。從這一方面來說，綠色分析化學還具有技術手段多的特征。

(3)研究對象復雜。相關數據顯示，目前全世界化學品超過1000萬種，又因不同化學品在使用的過程中會通過這樣或那樣的形式、途徑來污染環境，危害人們的生活環境。要想良好的開展綠色分析化學，切實有效的降低化學品對環境、人類的危害，勢必要對不同類型、形式的化學品予以分離、測定等等，致使綠色分析化學有一定難度。從這一方面來說，綠色分析化學還具有研究對象復雜的特征。

(4)交叉性。的確，要想使綠色分析化學能夠充分發揮作用，切實有效的分離、處理各種化學品，還離不開其他學科的理論支持，只有引用其他學科的知識，才能更加科學的、合理的研究化學品，提出切實可行的辦法來處理、分離化學品，降低其危害性。這也充分說明了綠色分析化學還具有交叉性的特征。

2 發展綠色分析化學的必要性

的確，化學與各個行業之間的關系密切，在各個行業發展中起到一定促進作用。但與此同時，我們需要正視化學品使用所產生的負面影響，即化學品使用后所產生的廢氣、廢物、廢渣等給環境帶來的負面影響。隨著環境污染日益惡劣，給人們的生存與生活帶來一定威脅，人們對環境污染狀況予以高度重視，對化學品的應用也予以高度重視。出于“從源頭上根治污染”的考慮，加大了綠色分析化學技術的研究。

綠色分析化學技術的研究，也就是對傳統化學品應用中產生的危害性物質予以檢測和控制，進而對其進行離析處理，從而消除危害性物質，避免化學品使用污染環境。相關調查數據顯示，化學品廢棄物中有55%的易燃性和腐蝕性物質、42%的有毒物質、3%的反應活性物質，這些均會污染環境，而科學合理的應用綠色分析化學技術，可以大大降低化學品污染環境的情況，相應的水環境和土壤將得到良好的保護，人們的身體健康也就不會受到威脅。所以，綠色分析化學技術的研究與應用是非常必要的。

3 綠色分析化學原理與技術分析

3.1 綠色分析樣品前處理技術

從綠色分析化學研究情況來看，綠色分析化學樣品采集與前處理對分析效率有很大影響。為了提高綠色分析化學的有效性，應當切實有效的落實綠色分析化學樣品采集及前處理工作。目前，對于樣品采集可以進行主動采集亦或被動采集。盡管主動采集占為主導地位，但近些年被動采集應用越來越廣，所以應當正視兩種采集方式，對其予以合理的運用。而對于樣品前處理，則是利用微波消解、微波萃取、超臨界流體萃取等技術方法。具體表現為：

3.1.1 微波消解。微波消解是一種高效省時，低能耗的現代制樣技術，普遍應用于原子光譜分析之中，也在電化學分析、分光光度測定等方面應用，能夠將其節能、減少環境污染、效率高等優勢充分發揮出來。當然，微波消解之所以能夠有效應用，主要是的在高溫和壓力的環境之中，能夠激活化學物質，增強氧化劑的氧化能力，并且作用在樣品表面，導致樣品表面破裂、擾動，并不斷產生新的與試劑接觸的表面，加速樣品消解。

3.1.2 微波萃取。微波萃取是一種利用微波能提高萃取效率的先進技術。在具體應用此項技術來進行樣品前處理，主要是利用微波加熱來加速溶劑，使之發揮作用，溶解樣品，從中萃取目標物。在此需要特別說明的是，不同物質的介電常數不同，相應的所得到的微波能也不盡相同，微波萃取的效果也有所不同。一般來講，介電常數較小，微波吸收能力也相對較差，相應的微波萃取效果也將降低。而要想提高微波萃取效率，需要在萃取裝置選擇上下功夫，也就是盡量選用帶有控溫附件的微波制樣設備，并且制樣杯為聚四氟乙烯材料制成的，而萃取容積為極性溶劑。

3.2 綠色分析測試技術

3.2.1 近紅外技術。作為一項綠色分析技術，其在具體應用的過程中通常是簡單處理樣品，避免樣品處理中溶劑或廢液廢渣等給環境帶來負面影響，并且保證樣品不被損傷，在此基礎上有效的分析、測試、后處理樣品。當然，在此項技術之所以能夠有效應用主要是分子振動過程中的倍頻和合頻吸收強度較弱，相應的樣品不經過稀釋預處理，直接接受測定分析。

3.2.2 頂空氣相色譜分析。此項技術的應用主要是將樣品置于密封容器之中，在恒定溫度下使樣品上部氣體及其分組達到平整狀態，進而提取上部氣體，并對其進行色譜分析處理，如此能夠確定樣品中揮發性組分的含量。這也充分說明了頂空氣相色譜分析技術具有較強分析作用，能夠相對準確的確定樣品中揮發性組分含量，為控制樣品對大氣環境的污染有很大幫助。

3.2.3 X射線熒光分析。通常情況下，利用X射線熒光來分析樣品，那么樣品將受到X射線、高能粒子束、同步輻射源產生的真空紫外線的照射，那么試樣中元素將發射出特征X射線。而所謂的特征X射線，其實是高能粒子與試樣原子碰撞，使原子處于激發態，而在較為外層電子向內層空穴躍遷時，多余能量將以X射線的形式放射出來。相關研究表明，在特定的條件下，熒光X射線強度與分析 元素含量之間也存在的一定的線性關系，這就意味著利用X射線熒光分析測試樣品，即便不運用任何試劑，也能夠完成樣品的處理。所以，X射線熒光分析具有分析速度快、準確度高、分析范圍廣等特點，值得在綠色分析化學之中廣泛應用。

3.3 綠色分析分離富集技術

3.3.1 固相萃取。起源于上世紀七十年代的樣品富集技術，固相萃取是根據固相與液相之間的分配系統不同，在液體樣品通過固體吸附層時，可以將其基體去除，富集待測物，之后利用少量溶劑洗脫和回收待測物。基于此，可以確定固相萃取之所以能夠有效應用，主要是通過結合液相萃取與液相色譜技術而產生的，能夠代替傳統的液—液萃取法。

3.3.2 固相微萃取。起源于上世紀九十年代的固相微萃取技術是一種集萃取、濃縮、解吸于一體的樣品前處理技術。從本質上來講，此項技術是一種待測物在基體樣品和固定相之間取得平衡的技術，在一定條件下，待測物在固定相上有較高的分配系數時，能夠被萃取出來，并且萃取量較高。這充分說明了，此項技術與常規的萃取方法不同，其具有多種優勢，如體積小、靈敏度高、分析周期短等。當然，要想使此項技術能夠充分發揮作用，還是需要選擇適合的、有效的樣品處理方法。從目前固相微萃取技術應用情況來看，確定常用的樣品處理方法主要有兩種，即直接萃取和頂空萃取。其中，直接萃取是將萃取頭直接浸入液體或氣體之中，直接分析氣體或者液體樣品；而頂空萃取則是將萃取頭懸于固體或液體樣品上方，進而分析較臟的液體樣品或固體樣品。

結束語

在科學技術不斷發展的今天，綠色分析化學研究已經取得一定成果，在降低化學品對環境污染程度上有一定作為。但要想使化學品的污染在環境承受范圍之內，還需要更加深入的研究綠色分析化學技術。

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10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.14.045

楊美月(1968.7-),女,浙江黃巖人，聯化科技股份有限公司，工程師，研究方向:質量控制與質量管理。