分析化学法对环境监测的应用

2014-01-31王晓雪吴八一

资源节约与环保 2014年3期

关键词：滴定法分析化学分析方法

王晓雪吴八一

（1内蒙古大学内蒙古呼和浩特 010021 2阿拉善盟环境监测站内蒙古阿拉善 750306）

分析化学法对环境监测的应用

王晓雪1,2吴八一2

（1内蒙古大学内蒙古呼和浩特 010021 2阿拉善盟环境监测站内蒙古阿拉善 750306）

随着环境污染问题的日益严重，人们的环境保护意识也逐渐增强，因此环境监测技术也得到了前所未有的发展。目前，应用于环境监测中的分析方法有很多，这些方法都有各自的应用范围。为了进一步提高分析方法的利用率，保证分析数据的准确性，本文就分析化学法在环境监测中的应用进行了研究。

分析化学；环境监测；方法

当今社会，环境污染越来越严重，要想有效的控制中环境污染问题，就需要适当的分析方法对环境中的污染物进行监测和分析，以寻求解决方法。分析化学法是现代环境监测中比较常用的一种方法，具有很大的优越性，因此在环境监测中的应用范围越来越广泛。分析化学在环境监测中的应用就是指通过研究运用现代的化学科学技术及一些分析方法，对环境中的一些污染物质进行测量，并且检测出这些污染物质的成分和含量，是环境化学中的一个重要组成部分，对环境保护起着非常重要的作用。

1 环境监测中分析化学的特点

环境监测与环境分析工作是开展环境科学研究的首要工作，具有以下特点。第一，在研究范围上具有广泛性。环境监测中分析化学能够在大气、水、土壤等各个生态环境中的各种环境污染物的分布、形态、反应、归宿以及循环等进行应用。第二，在研究对象上具有复杂性。因为环境中的许多污染物都不是单独存在的，而是多种物质的混合物。有些物质还会相互影响，相互干扰，甚至生成新的化合物，使环境监测的分析工作变得更加复杂。第三，因为环境中许多的污染物都是痕量存在的，因此一般的分析检测方法很难检测出来，就对分析方法的灵敏度、选择性等提出了更高的要求。第四，因为环境中有毒污染物成分复杂，有许多异构体，因此简单的检测方法无法准确的检测它们的毒性，这就需要多种检测方法进行联合使用才能够达到更好的检测效果。第五，还有一些污染物很容易随环境的变化而变化，同时易受到自然条件的影响，例如温度、湿度等等。因此环境监测是一个长期的工作，只有长期对环境中的污染物进行监测，才能够准确的反应出环境污染的程度及其危害性。

2 我国环境监测分析方法体系的现状

我国环境监测已经有了三十多年的发展，初步建立了环境监测分析方法体系框架。但是，由于我国环境监测工作越来越深入，监测的领域也越来越广泛，再加上监测形式不断改变，因此有必要进一步提高和完善我国的环境监测分析方法体系。目前，各地环境监测部门已经具备一定的技术能力，可以对各地区进行科学、全面的环境监测工作，为环境管理部门顺利开展环境污染源监督管理以及排污收费等提供可靠的依据。但是，我国的环境监测分析方法体系还存在许多的不足，需要进一步采取措施，弥补这些不足。首先，我国检测参数还存在一定的缺口，不能够满足日益发展的环境监测要求。因此，需要开发一些新项目和新方法，培养更多专业的环境监测人才，加强基础设施配套，以此弥补其存在的不足。其次，我国的环境监测分析方法有待于进一步完善，尤其是水环境监测方面，需要进一步进行完善，以全面准确的反应出水环境的质量状况。再次，我国对于空气监测还沿用多年的常规监测项目，已经不适用于当代的大气污染状况，因此需要增加新的必测项目，以完善我国的大气监测工作。最后对已噪声检测技术和规范也需要不断进行完善。

3 分析化学法在环境监测中的应用

3.1 重量法

重量分析法是将试样中的待测组分通过一定的方法进行直接分离或者转化成具有一定组成的物质后再与其他组分分离，利用分析天平对其重量进行检测，再根据重量算出试测定待测组分的含量等分析方法。重量分析法所需要的仪器非常简单，有分析天平就可完成操作。重量分析法适合对中、高浓度的样品组分进行测定，对于微量或痕量元素的测定并不适用。在水质监测当中，重量法常被用做对水中残渣、悬浮物以及油类等的测定，在大气监测中常被用作空气中总悬浮微粒等的测定。

3.2 滴定分析法

滴定分析法是用准确浓度的标准溶液滴加到含有待测物的溶液中进行反映，根据消耗的标准溶液的体积和浓度计算被监测物质的含量的一种分析方法。滴定分析法可以根据反应类型分为酸碱滴定法、沉淀滴定法、络合滴定法和氧化还原滴定法。酸碱滴定法的理论基础是酸碱反应，通常利用酸碱指示剂的变色指示反应终点。酸碱滴定法中常用的标准物质有草酸、碳酸钠等等。络合滴定法的基础理论是稳定络合物的稳定常数去判定络合反应的进行。一般利用金属指示剂的显色判断反应的终点。但是络合滴定法存在的反应误差比较大，因为一些络合剂能够与多种金属发生反应而显色，因此提高络合滴定法的选择性是络合滴定法的重点。测定水的总硬度主要是利用此类滴定方法。沉淀滴定法的基础反应是沉淀反应，但是应用范围比较狭窄，主要是因为沉淀滴定法滴定终点不易确定。氧化还原反应是化学四大基本反应类型之一，同时也是氧化还原滴定法的理论基础。氧化还原滴定法一般用来测定一些具有氧化性或者还原性质的物质的含量，例如有高锰酸钾法、溴酸盐法、重铬酸钾法等等。氧化还原法中需要经常考虑反应过程中的副反应以及反应条件对滴定结果的影响，反应过程也比较复杂，因此使用也是受到很大的限制。

3.3 高效液相色谱法

高效液相色谱法是一种能够对物质进行定量或者定性分析的方法，具有高准确性和灵敏度，因此在环境监测中有很广泛的应用，已经成为环境常规监测和系统分析方法的重要台柱。首先，在大气环境监测中，高校液相色谱法有很广泛的应用，能够对大气中多种复杂成分进行同步测定。石利利等利用高校液相色谱法对环境污染空气中的甲磺隆的含量进行了测定并取得了不错的效果。戴天有等通过利用高校液相色谱法对废气中十多种醛酮污染物进行了测定，实验结果的回收率高于百分之九十，其线性工作范围为5-300ng，最低检出限为1-5ng。高校液相色谱法测定甲醛含量较酚试剂法更准确，灵敏度更高，而且无干扰，实验结果重复性好。除此之外，高效液相色谱法还能够对多种烃类物质进行测定，并取得良好的效果。其次，在水环境监测中，也离不开高效液相色谱法。很多学者对高效液相色谱法在水资源监测中的应用做了大量的研究，研究表明，高效液相色谱法能够对水环境中的硝基苯、多环芳烃、酚类、苯胺、重金属元素等多种物质进行测定，且具有检出限低，线性范围广，回收率高的特性。最后，在土壤环境监测中，高效液相色谱法也有很重要的应用，能够对土壤中的有机污染物、无机污染物、重金属污染物等多种物质进行检测。孙福生等人利用固相萃取清洗、浓缩、分离、超声波萃取土壤中的十六种多环芳烃，之后通过反相高效液相色谱分离，分别测定了这十六种多环芳烃的含量。高效液相色谱法灵敏度高、分辨率高、重现性好、特异性强，因此其应用也会越来越广泛，但是其设备昂贵，测定成本相对较高，因此还无法适应大批量样本快速筛查的需要。因此需要对此方法进行进一步的改进，以拓宽其未来的应用领域。

3.4 离子色谱技术

离子色谱法是针对离子和离子型化合物的精密分析方法，在环境监测中水质、大气、土壤和生态方面有很广泛的应用。水质监测是环境监测中非常重要的组成部分。离子色谱能够对地下水、饮用水、生活污水、工业废水等样品中的无机阴、阳离子和有机酸进行测定。利用离子色谱法进行测定之前，需要对样品进行稀释或过滤等简单的预处理，否则会影响到测定结果的准确性。离子色谱法能够同时测定多种组分，而且所用的试剂均为无毒试剂，对环境不会造成二次污染。离子色谱法测定的检出限很低，一般在毫克范围，并且具有很高的准确性和较小的相对误差。其次，离子色谱在大气监测中也有很广泛的应用，例如检测大气中的 F-、Br-、Cl-、CO2、SO2、CN-、Na+、K+、NH4+、Mg2+、甲胺、乙胺、甲醛、二甲胺等等。但是离子色谱法不能够直接对这些物质进行测定，需要提前将样品采集后溶解到碱性溶液当中之后才能够测定。最后，离子色谱法在土壤生物体污染监测中也有很广泛的应用，能够对多种阴离子和阳离子进行测定。尽管离子色谱法解决了许多传统分析方法不能解决的难题，但是由于该方法分析的准确性受样品预处理方法的影响较大，因此需要根据不同的分析目的，针对不同样品选择不同的样品处理方法，从而提高分析的准确性。

3.5 荧光光度法

荧光光度法具有灵敏度高、选择性强、取样量少、方便快捷、能提供较多物理参数等特点。利用荧光光度法进行测定时，必须根据试样的特点选择适当的荧光反应类型和操作条件。在选择荧光试剂时，要选择那些自身没有荧光并且能够与待测成分定量反应生成具有强荧光效应的物质。在考虑应该荧光分析的条件时，要考虑温度、pH值、试剂用量、荧光化合物稳定性等多种因素的影响。目前使用的荧光分析仪有目测荧光计、光电荧光计和荧光分光光度计等，但是目测荧光计已经被淘汰。荧光分析法在对环境中的有机污染物和无机污染物的测定上都有广泛的应用。荧光分析法能够测定有机污染物中的多环芳烃、石油类化合物、醛类、醇类、酮类、酚类、胺类等多种有机物进行测定，均取得了较好的效果。据统计，荧光分析法还能够对七十五个无机元素进行微量和超微量分析。

3.6 等离子体发射光谱

近些年，等离子体发射光谱法发展的很快，已经在清洁水基体成分、废水中金属及底质、生物样品中元素的同时测定中有了很大的应用。等离子发射色谱灵敏度和准确度高，并且有很高的测定效率，一次进样能够测定10-30个元素。目前，等离子色谱法同质谱联用的方法显示出了更好的优势，比单纯的等离子色谱法要高2-3个数量级，尤其是在同时测定一百以上的元素时，其灵敏度高，检出限低的优势会有更大的发挥。在日本，已经将等离子发射光谱-质谱法列为测定水中Cr6+、Cu、Pb、Cd的标准分析方法。

4 分析化学法在环境监测中的发展趋势

随着对环境保护工作的重视，分析化学法在环境监测中的应用会朝着以下几个方面发展。首先，分析方法更具标准化。只有更加标准的分析方法，才能够为环境评价和环境保护规划的制定和执行提供更加准确的数据。其次，分析技术会向着连续自动化的方向发展，从而节省更多的人力物力，为在线检测提供更多的方便。再次，电子计算机技术一定会在环境分析化学中得到更广泛的应用，从而极大的提高分析能力和研究水平。目前许多实验室已经将仪器与计算机连接起来进行控制，并对处理数据进行显示和分析，为实验者带来极大的方便。最后，多种方法和仪器的联合使用也是将来环境分析化学的发展趋势之一。多种仪器联用能够发挥各自的优势，解决一些复杂的难题，更好的提高分析效果并且及时给出分析结果。