儀器分析在環境監測領域的應用

王婷婷

（河北省衡水學院生命科學系 河北 衡水 053000）

隨著我國經濟的高速發展，人們對美好生活的向往越來越迫切，這其中就包括對生活環境的要求越來越高，環境問題已成為關系國計民生的重大問題之一。環境監測中需要分析的化學物質有其獨特的性質。環境組分種類繁多，來源廣泛，包括空氣、水體、土壤、生物體及其代謝物等等，且每一大類中的成分組成又極其復雜。通常環境樣品組分性質不穩定，污染物之間也會存在相互作用，使得組分的變異性增大。另外，一些污染物只需微量甚至痕量就會對環境造成破壞，所以還需要監測手段能做到組分含量極低的情況下將其檢出。因此，引進檢出限低、準確度高、操作簡便、分析速度快的儀器分析方法應用到環境監測領域十分必要。充分發揮儀器分析的優勢，從而提高各類項目檢測水平，達到對環境的有效監控。本文選取幾種在環境監測領域常用的方法進行簡要介紹。

1 紫外-可見吸收光譜法

紫外-可見吸收光譜法(ultraviolet-visible spectrophotometry，UV)，是由于分子內價電子的電子能級躍遷產生的吸收光譜，這種吸收光譜與分子中價電子的分布和結合情況密切相關。可根據分子吸收光譜的吸收峰峰值波長、吸收峰數目及形狀來進行檢定，主要是一些有機化合物的分析，同分異構體的鑒別以及結構測定。需要注意的是，分子紫外-可見吸收光譜法的譜圖主要反映的是分子中生色團及助色團的種類及其共軛程度，特別是在紫外區，因此紫外吸收光譜法主要用于分析具有芳香結構及含有共軛體系的化合物。實際應用時，紫外-可見吸收光譜法經常與其它方法聯用，以期得到準確的分子結構信息。另外，根據朗伯-比爾定律，在一定的實驗條件下，最大吸收峰處的吸光度與被測物質濃度之間的關系成線性關系，可依此進行定量分析。紫外-可見分光光度計由光源、分光系統、吸收池、檢測器和記錄顯示系統組成。其中可見紫外光源常用氘燈，而可見光源常用鎢絲燈，分光系統由色散元件與透鏡、狹縫組成，在可見區用玻璃制成的吸收池，而在紫外區，為了避免玻璃對紫外線的吸收，一般用石英制成的吸收池，檢測器常用光電管或光電倍增管。紫外-可見吸收光譜法在環境監測領域的應用較為廣泛，主要包括營養類物質(氮磷)、油類、葉綠素a、硫化物等指標的定量測定等[1]。

2 氣相色譜法

氣相色譜法(gas chromatography，GC)，是流動相為氣體的一類色譜分離方法，因此在氣相色譜中，流動相又被稱為載氣，它可以載帶著被測物流過固定相。GC可以用來分離多組分混合物并對其進行定性定量分析。氣相色譜的原理是利用不同物質在流動相和固定相有不同的分配系數而使混合物達到分離。當兩相做相對運動時，混合物中的各組分在兩相中不斷進行分配，由于各組分的結構和性質不同，會在兩相中產生不同的分配行為。選取合適的固定相、流動相、載氣速度、柱溫等條件即可使各組分流出色譜柱的時間不同，從而達到完全分離。當流動相推送著各組分依次通過檢測器時，檢測器響應信號會隨組分濃度發生變化，以此形成的色譜圖中，每個色譜峰代表一種組分。

20世紀80年代末，我國確定了68種有毒污染物。這些對環境產生污染的物質中，絕大部分物質的定性、定量分析檢測可以通過氣相色譜法進行。另外，目前對環境污染較為嚴重的持久性有機污染物，因其能持久存在于環境中，通過食物鏈累積放大，威脅人類健康而受到廣泛關注，如多氯聯苯、多環芳烴、有機氯農藥等，目前基本都是使用氣相色譜法進行檢測分析[2]。

3 高效液相色譜法

高效液相色譜法(high performance liquid chromatography，HPLC)，將氣相色譜法的理論引入經典液相色譜法中，設備上采用高壓泵、高靈敏度檢測器和高效固定相，從而大大提高了分離效率、速度和靈敏度。特別是在分離沸點高、熱穩定性差的混合物方面，彌補了GC的不足，具有不可替代的作用。HPLC可對熱穩定性差、揮發性低以及分子量大的有機污染物進行分離和分析，可以用于廢氣、廢水、土壤等環境介質中多種有機污染物的測定。例如，鄰苯二甲酸酯類環境激素、多環芳烴類、氨基甲酸酯類農藥、酚類、除草劑等的檢測[3]。

4 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法(atomic absorption spectrometry，AAS)，是通過利用處于基態的待測原子蒸汽對從光源發射的共振線的吸收程度來進行定量分析的方法。其過程可描述為：首先使試樣揮發并解離成原子蒸汽，由待測元素燈發出的共振線被試樣中待測元素的基態原子吸收，使其從基態躍遷至第一激發態，從而導致這部分譜線強度減弱，譜線減弱的程度與待測元素的含量相關。原子吸收光譜法具有檢出限低、準確度好、選擇性好、分析速度快等優勢。

空氣質量的下降，霧霾頻發，使得大氣中的顆粒物受到廣泛關注。原子吸收則以其選擇性強以及靈敏度高等優點，得以廣泛用于大氣顆粒物中的各微量及痕量金屬成分的測定。另外，原子吸收法多用于室內裝飾材料以及涂料中重金屬含量的測定，水質、土壤、固體廢物等環境樣品中重金屬的測定等。

5 結語

人類處于節奏越來越快的生活中，衣食住行產生的垃圾越來越多，這些垃圾投放到環境中，使環境一再惡化。為減少污染，我國已經開始逐步推進垃圾分類工程。如此艱巨的情況，對用于環境監測的儀器分析方法和設備都提出了更高的要求。相信未來科技工作者會研發出更加快速、高精度的儀器，結合一些儀器的聯用，科學合理的發揮其效用，這樣我們才能更加清晰透徹的了解環境現狀，評估環境管理工作的效果，以保障后續環保工作的開展，守護綠水青山。