化學(xué)分析方法在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用

張浩(山東化工技師學(xué)院，山東 滕州 277599)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境受到較嚴(yán)重的影響，因此必須加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的檢測(cè)。化學(xué)分析是環(huán)境監(jiān)測(cè)中常用的一種方法，它能有效的對(duì)環(huán)境影響進(jìn)行分析，了解環(huán)境的污染狀況，為環(huán)保工作做好準(zhǔn)備[1]。

化學(xué)分析方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，在評(píng)估環(huán)境質(zhì)量和制定環(huán)境保護(hù)規(guī)劃中具有十分重要的作用。在進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評(píng)估、制定環(huán)保規(guī)劃等工作時(shí)，必須從環(huán)境分析中獲取的資料，而在此背景下，化學(xué)分析的規(guī)范化將直接影響到環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。在化學(xué)檢測(cè)中，需對(duì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的理化性能進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)其組成進(jìn)行分析，從而確保所獲取的數(shù)據(jù)具有科學(xué)性，為此后的環(huán)保工作提供參考。

1 化學(xué)分析概述

化學(xué)是獲得和研究材料自身化學(xué)結(jié)構(gòu)的一種重要科學(xué)，它不僅具有很強(qiáng)的理論性質(zhì)，在實(shí)踐上也有顯著的優(yōu)越性。通過將其與現(xiàn)實(shí)工作相結(jié)合，與科學(xué)實(shí)踐相結(jié)合，合理地使用化學(xué)分析及化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)，成為運(yùn)用到各項(xiàng)實(shí)際工作中的一個(gè)重要科學(xué)手段[2]。在進(jìn)行化學(xué)分析的過程中，我們發(fā)現(xiàn)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)是理論分析和實(shí)踐運(yùn)用的基礎(chǔ)技能，是進(jìn)行化學(xué)基礎(chǔ)理論研究的先決條件，它能與電子計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科技手段有機(jī)地結(jié)合，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確地分析研究。在實(shí)踐中，通過對(duì)化學(xué)試驗(yàn)技術(shù)的運(yùn)用，可以分析和解決各種問題，特別是化學(xué)發(fā)光法在化學(xué)分析技術(shù)上的廣泛應(yīng)用，提高了這一傳統(tǒng)分析手段的分析效率和可靠性，在工業(yè)和科學(xué)研究領(lǐng)域都能得到合理的使用。

標(biāo)準(zhǔn)化的化學(xué)分析在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中占有舉足輕重的地位，規(guī)范化的化學(xué)分析方法能夠全面、準(zhǔn)確地收集到有關(guān)環(huán)境的信息，從而為今后的環(huán)保工作提供科學(xué)的依據(jù)[3]。自然環(huán)境中的物質(zhì)組成成分比較復(fù)雜，應(yīng)針對(duì)具體情況采取有效的測(cè)量手段，以確保環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，從而提高治理環(huán)境污染問題的成效。化學(xué)分析法屬于基礎(chǔ)和傳統(tǒng)的分析技術(shù)，相對(duì)于儀器分析對(duì)人員技能的要求較高，取得檢測(cè)信息的過程比較復(fù)雜。就目前而言，我國(guó)在進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，主要是依賴于專用的儀器，而化學(xué)分析技術(shù)的使用范圍很小。但是化學(xué)分析方法的優(yōu)點(diǎn)并不是其他方法可以完全取代的。因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)手段的應(yīng)有，堅(jiān)持科學(xué)合理地選擇使用化學(xué)分析方法，而不是忽略或放棄。

目前，我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作已越來越注重標(biāo)準(zhǔn)化的化學(xué)分析方法，加強(qiáng)了對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用研究，將其與其他環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)相結(jié)合，并不斷優(yōu)化化學(xué)分析方法，大大提高了監(jiān)測(cè)效果。

2 化學(xué)分析方法的選擇原則

2.1 分析目的及精確度要求

在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，應(yīng)依據(jù)目標(biāo)的需要，選用適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法，有效地滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)的需要。化學(xué)分析的主要目標(biāo)是了解污染物中各種組分及含量，或?qū)?biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行定量分析。通常采用國(guó)標(biāo)法，以確保分析結(jié)果的正確性，盡管需要耗費(fèi)大量的資金和時(shí)間，但為保分析結(jié)果的規(guī)范和準(zhǔn)確，必須采用國(guó)標(biāo)法[4]。在實(shí)施中，首先要考慮到檢材的成分，大致判斷其組成性質(zhì)和范圍，以防止不良因素的影響；其次要對(duì)所采用的化學(xué)分析法有準(zhǔn)確的把握，知道該方法的上界和下界，確定被測(cè)樣品中的組分含量，估算出各組分的含量區(qū)間，確保在測(cè)試的上限和下限之內(nèi)。

2.2 明確方法的精確度

使用標(biāo)準(zhǔn)樣品是一種確定化學(xué)分析方法準(zhǔn)確性的有效手段。但是，一些學(xué)者對(duì)此提出了自己的觀點(diǎn)，認(rèn)為獲得標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)很困難，通過加標(biāo)回收技術(shù)可以迅速地進(jìn)行測(cè)定，但是其缺點(diǎn)是可靠性較差。即使是100%的回收率，也只是表示在添加材料時(shí)沒有出現(xiàn)系統(tǒng)錯(cuò)誤，無法證明在未知的樣本中是不是出現(xiàn)系統(tǒng)錯(cuò)誤。在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，由于所面對(duì)的條件較為復(fù)雜，目前尚無一種能夠勝任全部分析工作的化學(xué)分析方法，應(yīng)科學(xué)選取各種不同的方法，以達(dá)到最好的效果。分析法以微量、常量為主要手段。因此，在選擇分析方法時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況，保證針對(duì)性和適用性，達(dá)到好的分析效果。

3 環(huán)境檢測(cè)中常見的化學(xué)分析方法

隨著現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新技術(shù)、新儀器的不斷出現(xiàn)，大大提高了化學(xué)分析的速度，相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種化學(xué)分析技術(shù)將會(huì)不斷提高檢測(cè)精確度。在環(huán)境檢測(cè)中有許多化學(xué)分析方法，例如，化學(xué)發(fā)光分析法、原子吸收和原子熒光法、等離子體發(fā)射光譜與等離子發(fā)射光譜—質(zhì)譜法、離子色譜法以及分光光度法和流動(dòng)注射分析法等。在當(dāng)前使用比較廣泛的分析手段中，如分光光度分析、原子吸收光譜分析等，其分析速度可達(dá)202個(gè)/h。以下將分別論述各種化學(xué)分析方法在實(shí)際中的具體應(yīng)用。

3.1 化學(xué)發(fā)光分析法

它的用途廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)，能適應(yīng)不同的需要。將一種新的檢測(cè)技術(shù)—耦合反應(yīng)技術(shù)引進(jìn)到環(huán)境探測(cè)中。通常采用反應(yīng)物或化學(xué)反應(yīng)中的催化劑作為耦合分析物。利用火焰光度分析方法對(duì)建筑建材進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，利用適當(dāng)?shù)拇呋瘎梢允沽蛄椎任镔|(zhì)分解，從而獲得硫和一氧化磷，不僅能探測(cè)建筑環(huán)境，而且還能監(jiān)測(cè)農(nóng)田環(huán)境。

3.2 原子吸收和原子熒光法

近年來，隨著有關(guān)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的微細(xì)技術(shù)被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于化學(xué)分析。目前，這種方法主要用于水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，利用專用的原子熒光儀，可以檢測(cè)水中的各種有毒物質(zhì)，砷、硒、銻等，由于它的高靈敏度和準(zhǔn)確度，得到了環(huán)保工作者的普遍認(rèn)同。

3.3 等離子體發(fā)射光譜與等離子發(fā)射光譜—質(zhì)譜法

隨著對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷深入，等離子體輻射技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，這是一種非常有效的方法，它可以檢測(cè)工業(yè)廢水中幾乎每一種元素，一旦超標(biāo)，就表明水質(zhì)必須進(jìn)行凈化，否則會(huì)對(duì)水質(zhì)造成嚴(yán)重的污染。結(jié)果表明，這兩種方法在靈敏度上基本一致，準(zhǔn)確度均較高。此外，等離子體光譜技術(shù)是一種多路全光譜技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)多種元素的快速檢測(cè)。等離子體輻射光譜技術(shù)具有很大的優(yōu)越性，需要進(jìn)一步推廣應(yīng)用，加大對(duì)水質(zhì)污染的研究力度。

3.4 離子色譜法

利用電導(dǎo)率儀和陰離子柱進(jìn)行分離，可以檢測(cè)F-、Cl-、Br-、NO2-、SO32-、H2PO4-、NO3-等；采 用 陽(yáng) 離 子色譜法，可以檢測(cè)到一些活潑的金屬離子，如：NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+。

3.5 分光光度法和流動(dòng)注射分析法

分光光度法是一種傳統(tǒng)的分析方法，它在高靈敏度和高選擇性的顯色反應(yīng)中得到廣泛的應(yīng)用。它與流動(dòng)注入技術(shù)相結(jié)合，可以使儀器在實(shí)驗(yàn)室中使用，并能將不同的化學(xué)操作，例如蒸餾、提取等，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的定容、顯色和測(cè)定的綜合處理。流動(dòng)注射分析法是20世紀(jì)70年代中期誕生并迅速發(fā)展起來的溶液自動(dòng)在線處理及測(cè)定的現(xiàn)代分析技術(shù)。分光光度法、流動(dòng)注射法都是目前水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)中最常用的方 法，可 用 于 檢 測(cè) 水 質(zhì) 中NO3-、NO2-、NH4+、F-、CN-、CrO42-、Ca2+、Mg2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+等。

4 化學(xué)分析方法在環(huán)境檢測(cè)中的具體應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新的檢測(cè)技術(shù)已被廣泛地運(yùn)用于各行各業(yè)，其中，科學(xué)、合理地運(yùn)用化學(xué)分析技術(shù)，既能確保環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的正常進(jìn)行，又能確保環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和有效性。從目前的情況來看，在當(dāng)前的環(huán)境中，最常用的方法就是化學(xué)發(fā)光光度法和氣相色譜法。一般情況下，大氣中的許多污染物的含量都是很低的，因此要根據(jù)具體的情況，制定相應(yīng)的對(duì)策，并且要確保化學(xué)分析的靈敏度和準(zhǔn)確性。

4.1 大氣檢測(cè)

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，空氣中的硫化物、氮化物等都是污染物，在雨水中會(huì)溶解二氧化硫、氮氧化物，從而導(dǎo)致了酸雨。酸雨的危害性很大，包括對(duì)建筑物的腐蝕、土壤的酸化，都會(huì)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。在空氣中的氣體污染物的檢測(cè)中，通常使用化學(xué)發(fā)光分析法，其基本原理是利用被測(cè)樣品與催化劑發(fā)生耦合作用，從而使其發(fā)光，根據(jù)發(fā)光的光譜及強(qiáng)度可以確定其具體的物質(zhì)類別和濃度。在硫化物的檢測(cè)中，有些學(xué)者把氧化劑轉(zhuǎn)化成Ag(II)，但Ag(II)在水中不穩(wěn)定，需要采用其它的方法。對(duì)氮化物探測(cè)，可以用于空氣中的污染物監(jiān)測(cè)，具有操作簡(jiǎn)單、效率高的優(yōu)點(diǎn)。

在進(jìn)行環(huán)境測(cè)試時(shí)，要根據(jù)具體的情況，積極地采取相應(yīng)的措施，通過對(duì)具體的情況進(jìn)行分析，從而科學(xué)地選擇和使用各類檢測(cè)手段，從而確保測(cè)試的準(zhǔn)確性和有效性，并據(jù)此制定相應(yīng)的防治措施，確保環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的順利進(jìn)行。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查、分析，發(fā)現(xiàn)過氧草酸酯是一種對(duì)多種物質(zhì)有效的熒光檢測(cè)和分析試劑，在實(shí)施的過程中，一般都會(huì)使用過氧化氫(雙氧水)，達(dá)到熒光檢測(cè)與分析高效目的。聯(lián)吡啶是一種熒光分析試劑,可作為氧化還原指示劑用于檢測(cè)亞鐵、銀、鎘、鉬等物質(zhì)。因此，在具體檢測(cè)中也常采用聯(lián)吡啶作為專用試劑。

在建筑和工業(yè)項(xiàng)目的工程施工中，容易造成環(huán)境的污染。通過對(duì)大氣中的磷、硫污染物進(jìn)行綜合分析，可發(fā)現(xiàn)大氣中的磷、硫污染物的濃度，監(jiān)測(cè)工程項(xiàng)目對(duì)大氣造成的污染。在對(duì)污染物進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，還可以根據(jù)具體的情況，采用火焰光度法進(jìn)行測(cè)定。火焰光度法是用火焰作為激發(fā)光源的原子發(fā)射光譜，進(jìn)行元素的定量分析。本法具有簡(jiǎn)單快速、取樣量少的優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，通過科學(xué)地使用過氧化氫，既能使磷和硫化合物發(fā)生熱分解，能被高效地分解為一氧化磷和硫原子，并能通過相應(yīng)的反應(yīng)，產(chǎn)生多種不同的發(fā)光現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)中，只要科學(xué)、合理地使用這種技術(shù)，可以將如有機(jī)磷、殺蟲劑等各種污染物質(zhì)進(jìn)行分解、處理，從而為環(huán)境監(jiān)測(cè)工作提供了有力的保證。

4.2 水質(zhì)檢測(cè)

積極進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，掌握水體中有毒物質(zhì)、金屬離子等物質(zhì)的含量，是化學(xué)分析的重要目標(biāo)。水質(zhì)檢測(cè)的項(xiàng)目很多，需要用到很多的化學(xué)分析手段，比如用原子熒光儀來測(cè)定水中的砷、硒等元素，因?yàn)樗臏?zhǔn)確率很高，所以使用的范圍越來越廣。水質(zhì)檢驗(yàn)的方法多種多樣，要根據(jù)實(shí)際情況選用，確保其適應(yīng)性，能夠滿足檢驗(yàn)工作的需要，收集全面、準(zhǔn)確的信息。

將其與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)廢水和水中的金屬離子檢測(cè)一般采用魯米諾熒光法。通過對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，能夠?qū)ζ浔旧淼乃畼又械慕饘匐x子進(jìn)行有效的檢測(cè)。將其與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)在一定的條件下，金屬離子與魯米諾的反應(yīng)速度會(huì)更快，并且在相應(yīng)的濃度范圍內(nèi)，金屬離子的亮度與金屬離子的濃度呈比例關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用中，科學(xué)地使用它，可以科學(xué)地判斷出發(fā)光的強(qiáng)度，并根據(jù)它的發(fā)光強(qiáng)度，精確而高效地分析水中的金屬離子。

4.3 化學(xué)發(fā)光偶合反應(yīng)在環(huán)境檢測(cè)中的具體應(yīng)用

在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程中，很多產(chǎn)業(yè)會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大的影響，應(yīng)根據(jù)具體情況，科學(xué)、合理地運(yùn)用化學(xué)發(fā)光分析技術(shù)，確保環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和有效性。在化學(xué)發(fā)光分析技術(shù)使用中，實(shí)際上是運(yùn)用了熒光偶合反應(yīng)，使其本身具有偶合作用，既能充分利用它的優(yōu)點(diǎn)，又能得到更多的應(yīng)用。所謂的偶合反應(yīng)也被稱為偶聯(lián)反應(yīng)、耦合反應(yīng)，在有機(jī)化學(xué)分析中，可以利用偶合反應(yīng)產(chǎn)生的顏色來鑒定具有苯酚或芳胺結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。在實(shí)際應(yīng)用中，熒光偶合反應(yīng)主要是對(duì)環(huán)境敏感性等進(jìn)行科學(xué)、合理的測(cè)試與分析。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)現(xiàn)在越來越重視環(huán)保，在治理污染問題前，加強(qiáng)環(huán)保檢查，已成為環(huán)保工作非常重要的環(huán)節(jié)。隨著社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境問題日益受到人們的重視。在進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，采用化學(xué)分析法能較好地綜合分析各種影響環(huán)境的化學(xué)成分及含量，研判其影響范圍，有利于盡快提高環(huán)境監(jiān)測(cè)的效率和質(zhì)量，有利于加快改善自然環(huán)境，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。相信在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和科學(xué)工作者的努力下，我們的化學(xué)分析技術(shù)必將對(duì)我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理起到更大的促進(jìn)作用。