便攜式分析儀器在環(huán)境空氣、水質監(jiān)測中的應用進展

董慶鵬，趙 冰，任 鑫，孟憲龍

(山東安和安全技術研究院有限公司，山東 濱州 256600)

隨著全球工業(yè)化進程的加速，由此帶來的環(huán)境問題已成為制約人類社會發(fā)展的主要因素之一[1-2]。環(huán)境污染和環(huán)境質量已成為公眾關注、政府關切的熱點話題和議題，環(huán)境質量檢測工作也受到前所未有的重視。在環(huán)境監(jiān)測工作中，如對污染物的鑒別、篩查、定性定量等，分析儀器起到了至關重要的作用。分析儀器的種類涵蓋廣泛，按照其原理進行分類，可分為色譜儀器、質譜儀器、光譜儀器等，隨著科技進步和經濟發(fā)展，分析儀器的發(fā)展極為迅速，趨向于快速、聯用、多種類同時測定等方向發(fā)展[3-4]。便攜式儀器具有操作靈活簡便、快速測定、便于攜帶等特點，同時兼顧高靈敏度和高準確度，在環(huán)境監(jiān)測工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文綜述了當前便攜式分析儀器在環(huán)境空氣、水質監(jiān)測工作中的應用以及將來的發(fā)展趨勢，以期為相關研究人員提供借鑒與參考。

1 便攜式分析儀器在環(huán)境空氣監(jiān)測中的應用

隨著工業(yè)的發(fā)展，導致污染物廣泛存在于環(huán)境空氣之中，污染物種類繁多，涵蓋多種高毒性、持久性物質，如何快速準確地對其進行定性定量對于保護環(huán)境、保障人類健康有著重要意義[5]。在環(huán)境空氣質量監(jiān)測工作中，便攜式氣相色譜(GC)及便攜式氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)應用最為廣泛，發(fā)揮著不可替代的重要作用，其技術發(fā)展也日趨成熟。

潘揚昌等[6]建立了雙柱串聯-便攜式GC測定室內空氣中苯系物的方法。經快速采集并熱解吸進樣后，以微亞離子檢測器(MAID)對室內空氣中7種苯系物進行測定。結果表明，方法檢出限低至6.40～15.9 μg/m3，回收率在92%～114%。雙柱串聯便攜式GC法測定室內空氣中苯系物具有準確、快速、方便等優(yōu)點。賈立明等[7]通過優(yōu)化便攜式GC-MS測定參數和采樣質量控制，采用內標標準曲線進行定量分析，對空氣中甲硫醇和甲硫醚進行了快速測定。加標回收率在75.5%～110.7%，方法采用Survey監(jiān)測模式，可有效降低干擾。朱海豹等[8]采用便攜式GC-MS儀手持探頭直接采樣測定了空氣中35種揮發(fā)性有機污染物，方法檢出限低，精密度和準確度均滿足實際工作需求。宋祖華等[9]采用便攜式GC-MS快速測定了固定污染源廢氣中的32種揮發(fā)性有機物，并對氣袋和玻璃注射器采樣法對結果的影響進行了比較分析，結果表明無顯著性差異。孫曉慧等[10]研究了便攜式頂空-GC-MS-定量環(huán)測定固廢中54種高濃度揮發(fā)性有機物的方法。實際固廢樣品的復雜性未對VOCs的測定產生干擾，與實驗室吹掃捕集/GC-MS法相比，二者相對偏差小于20%。

2 便攜式分析儀器在水質監(jiān)測中的應用

對于水中揮發(fā)性有機污染物的快速檢測，便攜式GC-MS同樣發(fā)揮著不可替代的作用。封躍鵬等[11]利用便攜式頂空-氣相色譜-質譜(HS-GC-MS)對水中苯系物、鹵代烴和氯代苯等揮發(fā)性有機物進行了快速測定，目標化合物分離情況良好，RSD為0.7%～13%，回收率為76%～130%，準確度與常規(guī)檢測方法相當。邵昶銘等[12]采用頂空便攜式GC-MS快速測定了水中7種苯系物，該方法快速、準確，重復性好。方法的回收率為94.15%～98.67%，檢出限低至0.031～0.094 μg/L，相對標準偏差為2.32%～4.88%。

在水質快速監(jiān)測工作中，便攜式溶解氧測定儀[13]、便攜式酸度計[14]、便攜式COD測定儀[15]等儀器已得到廣泛應用，便攜式分光光度計亦得到推廣使用。便攜式分光光度計具備常規(guī)分光光度計的所有功能，理論上可以完成所有基于分光光度法的檢測項目，其體積小、重量輕，便于攜帶，成本低、操作簡單，準確度和精密度可滿足快速監(jiān)測要求。劉金巍等[16]用便攜式分光光度計現場測定鉻污染地下水中的總鉻、Cr6+和Cr3+。通過條件優(yōu)化，該方法線性范圍寬，在0～1600 μg/L內線性良好，方法檢出限低至12.5 μg/L。實際樣品的RSD為4.4%～8.2%。該方法與標準方法相對偏差為-4.4%～4.3%。彭雄等[17]采用便攜式分光光度法現場快速測定了水中余氯。以高錳酸鉀為標準溶液繪制標準曲線，采用濁度色度校正液扣除法消除濁度與色度干擾，采用內置標準工作曲線直接得出檢測結果。結果表明，標準物質選用恰當，消除濁度色度方法簡便有效，內置工作曲線法測得數據準確穩(wěn)定，可作為余氯現場快速監(jiān)測及應急監(jiān)測的可靠技術方案。

重金屬監(jiān)測是環(huán)境水質監(jiān)測中的重要內容。基于電化學傳感器技術的便攜式金屬測定儀已得到推廣應用。嚴偉等[18]使用該類便攜式金屬測定儀測定環(huán)境水質銅、鉛、鋅、鎘，結果表明，便攜式金屬測定儀方法檢測限、方法的準確度、穩(wěn)定性及加標回收率均符合滿足相關國家標準要求，儀器靈敏度高，測定結果準確可靠、分析速度快、便攜易操作、測量參數種類易于擴展，有利于環(huán)境水質重金屬檢測及應急監(jiān)測工作的高效開展。

3 結論及展望

近年來，除常規(guī)的便攜式GC、便攜式GC-MS的測定方法外，基于質譜技術的新的便攜式儀器及其測定方法已被開發(fā)出來。例如，段煉等[19]利用我國聚光科技(杭州)有限公司生產的固相萃取-便攜式氣相色譜-串聯質譜儀(SPME-GC-MS/MS)現場測定了水中2-甲基異莰醇和土臭素。檢出限低至0.5 ng/L，回收率好，在91.5%～107.9%。該方法結合了SPME法的簡便快捷和串聯質譜法高選擇性及高靈敏度特點，現場檢測性能可媲美實驗室標準方法。劉巍等[20]設計了一種新型螺旋膜固相萃取進樣裝置，并與便攜式單光子電離-飛行時間質譜儀(SPI-TOF MS)，用于空氣中痕量苯系物的現場快速檢測。

對于水質快速監(jiān)測，多功能的便攜式儀器的應用是當前的發(fā)展方向，例如，楊偉群等[21]利用我國軍事醫(yī)學科學院所生產的SJ2000型多功能水質理化速測儀及速測試劑，實現了對多類型實際水樣中的氟化物、氰化物、氨氮和硝酸鹽含量的快速檢測，結果表明，水質中的氟化物、氰化物、氨氮和硝酸鹽等指標的相對標準偏差在2.73%～6.83%，實際樣品加標回收率在92%～104%。此類配備多種速測試劑的多參數水質理化速測儀具有操作簡便快捷、選擇性強、可靠實用等優(yōu)點，可實現對于復雜水樣的現場快速測定。

當前，便攜式分析儀器已成為環(huán)境保護工作中不可或缺的重要的監(jiān)測手段，其儀器種類涵蓋廣泛，可應用于多種類監(jiān)測項目，已在環(huán)境空氣、水質監(jiān)測中得到推廣使用，有理由相信，隨著技術的進一步發(fā)展及環(huán)境保護工作的迫切需求，便攜式分析儀器必將在環(huán)境空氣、水質監(jiān)測中發(fā)揮更為重要的作用。