环境无机分析化学中关于现代仪器分析的应用与展望

2014-12-02张莉ZHANGLi郝敬宇HAOJingyu

价值工程 2014年35期

关键词：痕量分析化学无机

张莉ZHANG Li；郝敬宇HAO Jing-yu

（①国核维科锆铪有限公司，南通 226000；②维维食品饮料股份有限公司，徐州 221000）

（①State Nuclear WEC Zirconium Hafnium Co.，Ltd.，Nantong 226000，China；②VV Food and Beverage Co.，Ltd.，Xuzhou 221000，China）

0 引言

复杂多变的环境无机分析使得以往的分析方法和分析仪器发挥不了多大的作用，这也奠定了现代仪器分析的应用价值，促使现代仪器分析更快更好地应用到了环境无机分析化学中。本文就此展开研究。

1 特点分析

1.1 种类繁多在环境分析的检测样品中，首先其来源是十分广泛的，其次，其样品的种类也是相当的复杂的。环境监测分析的对象往往包括了与人类生活质量和健康质量相关的空气、水体、土壤，还有就是生物体及其代谢物和固体废渣等等。根据相关报道显示，当前已经存在的室内的污染物已经超过300 多种，其中包括在全球范围内引起广泛关注的污染物多氯联苯。根据理论结算结果，多氯联苯的异构体总共有210 个，当前已经鉴定出了102 个[1]。

1.2 样品组分复杂人们的日常生产活动以及生活活动都不断地向环境中排放着各种各样的污染物，使得环境中含有了十种到数百种不同的化合物。这也在很大程度上使得环境介质的组成成分变的越来越复杂。除此以外，环境中污染物存在的价态和形态也表现出了多样性。某些特定的物质，比如最普通常见的水，在不同的自然环境中，都会出现气态、液态和固体等三种形态。

1.3 样品组分稳定性差环境污染物样品的特点还包括较差的稳定性。一般来讲，其特有的物理、生物、化学特性在一定程度上影响了其稳定性。但更多的是由于其样品的复杂性，以及各种污染物之间的相互作用，而且在不同的环境介质中，污染物还在不断地进行迁移、转化，再加上样品在采集、存储、转移和分离的环节中，由于试剂、容器的原因，也影响着样品的组分含量，使其不断发生改变[2]。

1.4 检测组分含量低检测样品中，进行检测的组分含量往往是比较低的，一般情况下都是属于痕量甚至超痕量级别的，检测组分的含量十分低，检测组分更不容易被发现，这也对检测方式和仪器提出了更高的要求。

2 常用现代仪器分析方法

2.1 原子荧光法原子荧光技术包括氢化物原子吸收、火焰原子吸收和石墨炉原子吸收，这些技术能够检测水中大多数的痕量、超痕量的金属元素。我国自行研制的原子荧光仪器能够同时对水中的As、Te、Sb、Ge、Bi、Sn、Pb、Se 八种元素的化合物进行测定。而且其对于这些容易发生为氢化合物的元素分析具有较高的灵敏度以及准确度，对于基体的干扰较小。我国的环境科学工作中还利用了中子活化分析技术和X-射线荧光光谱技术破解了百年前的光绪皇帝的死因，通过测定其残骸的毛发、遗骸和骨骼，分析发现光绪皇帝是死于As 中毒[3]。

2.2 色谱分析法色谱分析法是通过对检测样品进行高效快速的分离，对样品进行分析的。它是利用混合物中各种成分之间互不相容的特性，根据其吸附能力或者分配系数以及其他的亲和作用之间的差异性，对其进行分离和测定的方法。通过色谱分析法能够同时对检测样品进行定性和定量的分析。环境无机分析化学中，比较常用的是气相色谱分析法和高效液相分析法。

2.3 ICP-AES ICP-AES 即等离子发射光谱法，它对于水基体成分的清洁效果显著，而且还能够对废水中的金属、底质以及生物样品中的多种元素同时进行测定。它不仅具有良好的灵敏度和准确度，而且检测的效率较高，一次检测，可以检测出10 至30 个元素。

2.4 ICP-MS ICP-MS 即等离子发射光谱—质谱法，它是以ICP 作为离子化源的质谱分析方法，它具有的灵敏度比ICP-AES 方法更高，基本相差2-3 个级别，尤其是针对那些测定的质量数达到100 以上的元素，它具有的灵敏度更高，其检出限更低。

2.5 分光光度法和流动性注射分析技术分光光度法对于研究高灵敏度和高选择性的显色反应具有良好的效果。而且，将分光光度法与流动性注射分析技术结合，使得很多化学操作，比如萃取、蒸馏、试剂的添加等，以及定容显色、测定有效的融为一体。这项技术能够进行自动的分析，广泛应用于水质在线自动检测。它只需要少量的样品，就能够快速、高精度地进行分析，而且还能够一定程度的节约试剂，能够有效地缓解测试人员体力劳动。

2.6 离子色谱法所谓的离子色谱法就是针对水环境中常见的阴阳离子，通过将其分离进行测定的新兴技术。这种方法具有良好的选择性以及灵敏度，可以通过一次检测同时对多种成分进行测定。其中，通过电导检测器以及阴离子分离器可能实现对等离子的测定，通过阳离子分离柱可以实现对I-、CN-、S2-等离子以及某些特定有机化合物的测定。

3 应用与展望

3.1 元素定性定量分析环境无机分析化学中，现代仪器分析在元素定性定量分析方面的应用主要是利用无机质谱对微量元素的含量进行测定，以及利用同位素质谱对同位素的丰度进行精确的测定。其中，离子探针分析仪器是元素质谱分析中的一种，它是一种高精确度的分析技术。对于固体材料中的微量元素以及痕量元素具有良好的分析效果，还能够应用峰位对元素进行定性的分析，应用峰强进行定量的分析。

3.2 环境监测标准当今的环境监测标准中的分析方法大多数都是应用现代仪器。最近几年研究的环境标准参考物质基本是通过痕量元素的数据来评估环境的质量。由于高灵敏度的分析方法，使得环境的标准物质定值工作变成了现实，这也使得对于环境的检测与控制有迹可循。

3.3 痕量与超痕量污染分析对于环境分析的新要求之一就是对超痕量级别的污染物含量进行准确的测定。这就使得现代仪器分析在环境无机分析化学中的应用获得了更广泛的应用领域。通过研究制定一种能够适用于大气、土壤、水体、食品以及生命体中含量低至痕量甚至超痕量的污染物分析方法，对于无机环境的分析和检测是具有重要的意义的。它不仅具有高灵敏度，良好的选择性，而且能够快速的对所要检测的痕量、超痕量物质进行检测，尤其是对“三致”物质的检测。现代仪器分析的应用有可能使这些变为可能，而且成功地应用到环境研究和监测分析中。

3.4 检测技术连续自动化如今的环境监测分析方式已经从经典化学分析逐渐地过渡到了仪器分析阶段，传统的手工操作也逐渐地被连续自动化的操作所取代。当前已经存在很多的现代仪器分析方式能够实现连续自动化的监测操作。而且现代仪器分析的应用，也实现了定点和流动连续的监测，还可以全球性地进行跟踪监测，能够对污染物的转移、传递过程进行更加深入、更加全面的了解，能够更好地提供环境信息，使得分析能力和相关研究的水平大大地提高。