基于现代仪器分析的环境无机分析化学研究

胡蓉蓉

（山西大同大学化学与环境工程学院，山西 大同 037009）

环境检测是环境保护的基础工作，通过检测环境中各项信息数据，判断当前环境污染程度大小，依据环境保护标准，拟定环境保护方案[1]。其中，环境无机分析难度较大，因其种类过多，样本成分较为复杂，样本成分不稳定，含量较少，采用传统的检测方法很难获得精准结果[2]。因此，引入现代仪器进行分析显得尤为重要，本文将利用现代化仪器，提出环境无机分析化学研究。

1 环境无机分析化学特征

1.1 种类较多

现阶段开展环境分析工作量较大，需要同时分析空气、土壤、水、生物体等多种类型样本。据统计，空气污染源种类超过了300 种，除此之外，多氯联苯异构体种类高达200 多种[3]。因此，采用传统的分析方法，需要耗费大量时间、人力资源完成此项工作，并且工作质量较低，不利于环境工作部署与推行。

1.2 样本成分复杂

随着污染物种类的不断增加，环境介质组成成分日渐复杂，想要制作分析样本难度较大，且增加了样本成本。在实际工作开展中，需要对不同状态下的同一种因素进行分析。例如，水成分分析，需要根据环境检测要求，选取固态、气态、液态中的一种或者几种状态下的样本成分进行分析。

1.3 检测成分含量较少

通过查阅大量文献资料可知，以往开展实验过程中，样品检测中成分含量比较低，加大了检测工作开展难度，检测不到或者检测量偏少情况时有发生。因此，优化检测仪器是当前环境无机分析的重要工作内容之一。

1.4 样本成分稳定性较差

从样本自身化学成分特征、环境因素、样本处理3 个层面分析，发现样本成分稳定性较差。第一，因样本自身化学性质不稳定，容易与其他物质发生化学反应，所以在处理样本和分析样本过程中，注意设备密封性等特性，选取满足样本处理需求的设备，从而避免其他因素对其造成干扰。第二，样本周围环境因素同样容易对样本成分稳定性造成影响，结构发生偏离，加大了样本实验分析难度，精准度很难提升。第三，在存放、隔离等操作过程中，多种因素融为一体，对样本分析造成了障碍。

2 常见的现代仪器分析方法

随着科学技术的快速发展，带动了环境有机分析发展，为了满足有机分析，推出了多种现代仪器。

2.1 原子荧光法

通常情况下，该方法在水环境作业中应用较多，利用原子荧光法，检测水环境中金属元素，判断这些元素的痕量是否超出标准，如果超出标准，立即采取措施加以处理，从而达到保护环境的目的。目前，利用此方法能够检测水中金属混合物种类高达8 种，包括锗、碲等，操作灵活、简单，不会对基体质量造成影响。我国部分工作人员将此检测方法应用到人体残骸检测当中，通过检测残骸中的骨骼、毛发等，确定死者的死因。

2.2 电感耦合等离子体发射光谱法

该方法主要用来清洁水基体，确定水体中含有哪些金属元素，并检测生物样品中所含元素等，以便为环境无机分析研究提供数据支撑。由于样本元素类型逐渐增加，为了满足有机分析需求，在不降低检测质量及工作效率的前提下，逐渐增加检测元素，调节检测设备参数及性能，以此增加检测元素类别。

2.3 色谱分析法

该方法通过采取高速分离处理，将样本中的不同物质分离开来，以便样本特性分析。在实际工作开展中，以物品不相容特性为依据，分别检测样本中各项元素指标数据，引入吸附能力、亲和作用、元素系数等参数，综合分析样本化学特性，合理布局检测试验，得到样本污染物物质类别及含量大小，这对环境保护工作的开展帮助较大。另外，还可以利用此方法，对样品进行定量和定性分析。目前，应用比较多的方法有高效液相分析法、气相色谱法等。

2.4 离子色谱法

该方法主要对水环境进行检测，通过分离阴离子和阳离子，实现溶液分离检测。这种方法优势在于选择性强，操作较为灵敏，能够同时检测多种水体成分。在实际工作开展中，可以利用电导检测设备，测试水中离子浓度信息，从而确定二氧化硫等离子在某固定体积内溶液浓度大小，经过阳离子分离柱处理，得到环境有机参数测试结果。

2.5 流动性注射分析法

该方法消耗试剂量比较少，与传统作业相比，利用该方法来分析环境无机化学成分工作效率更高一些，并且劳动强度较低，可以作为环境检测主要工具。

2.6 分光光度法

该方法利用水质自动检测方式，通过调节分光光度，分别测试水环境中各项参数指标，取平均值作为测试结果，以此提高检测精度。

3 现代仪器分析方法在环境无机分析化学中的应用研究

3.1 基于化学元素定量的应用

金属元素和微量元素的占比，对于环境无机化学影响较大，对这些化学元素进行定量分析显得尤为重要。目前，应用比较多的化学元素定量分析法为离子色谱法。本文以X-射线光谱定量为例，分别对某环境下铁元素材料中K、Na、Pb、Zn 元素进行测定。

试验方法：选取铁材料混合溶剂作为实验材料，在高温处理下，形成非晶态共熔体。该材料结构均匀，不存在复杂矿物质，利用脱模剂处理材料，合理设置参数，采集试验结果。见表1。

表1 试验测试结果

通过观察表1 中的测试结果可知，本文提出的X-射线光谱定量分析法，能够准确定量分析环境中铁材料各项化学元素，对环境检测分析有很大帮助。如果测得铁材料中某项指标超出了规定范围，则认为该材料在今后开发中会对环境造成较大污染。依据检测结果，可以拟定材料处理方法，或者放弃该环境下的铁材料开采，以免造成环境污染。

3.2 基于污染分析的应用

水是人们生存不可缺少的资源，虽然我国经济水平有所提升，但是水污染问题日渐严重，一些工厂废水、生活废水处理不当，直接排入河道中，导致水污染严重。为了解决水污染问题，对水污染进行分析非常重要，通过分析水中各项元素含量大小，判断当前检测水是否遭受污染，如果遭受污染，根据超标元素类别，拟定水污染治理方案。目前，对水污染元素检测应用比较多的方法为电感耦合等离子体发射光谱法，本文以该方法为例，对水污染问题进行分析，开展水质无机项目测定研究。

利用电感耦合等离子体发射光谱法，对水中各项指标进行测试分析，以粉煤灰污染为核心展开测试研究。取适量待检测水倒入试验容器中，利用检测设备采集水污染信息。测试结果表明，该样本水中含有金属元素超出标准，包括铜元素和铁元素，判定该样本水已经遭受污染。在下一步工作计划中，应该将取样区域水污染治理作为环保工作开展重要区域。

3.3 基于环境检测的应用

现代仪器的出现，打破了传统环境检测模式，将理论部分投入到实践应用中，通过创造现代化环境检测平台，实现多项环境因素实时采集，以便环境保护工作的开展。针对我国环境污染问题，需要拟定一套完整的环境检测方案，根据检测结果，拟定处理方法。本文以环境无机化学成分中的Ca2PO3+、Tb+离子等因素作为分析指标，采用离子色谱法，分别对各项离子进行测试。

在实践操作中，通过调节水中样品电压数值，测得Ca2PO3+、Tb+离子数量，结果如图1 所示。

图1 样品电压偏移下二次离子数量测试结果

通过观察图1 中的测试结果可知，随着样品电压偏移量的增加，二次离子数量先增加而后减少，趋近于0。0V 电压为转折点，当样品电压超过0V 以后，离子数量迅速下降。依据此变化特性，在环境检测中，可以根据测得数据，拟定环境治理方案，通过调节电压偏移量来控制离子数量，使其满足环境保护要求。

以上试验是对Ca2PO3+、Tb+离子环境检测及治理展开的研究，根据此研究结果可以拟定一套环境检测及治理工作方向。首先，利用离子色谱法对环境无机化学元素进行检测。其次，对检测结果元素化学特性进行分析，以绘图方式直观获取结果，找到元素变化区间范围。最后，根据元素变化区间范围，结合环境保护元素控制要求，确定元素控制范围，基于此范围，拟定元素控制条件策略，将其作为环境治理依据，以此体现环境检测价值。

3.4 基于自动化检测的应用

随着智能化技术的快速发展，各项领域逐渐追求智能化管理发展，利用自动化设备采集信息、加工生产等。对于环境无机化学分析亦是如此，自动化检测是该领域当前重点研究内容，也是未来主要研究内容。该项环境无机化学分析内容的展开是利用现代化自动操控仪器，检测环境空气、水等是否对达到标准，为生产加工进行指导的同时，也为人们的身体健康保驾护航。

目前，我国对环境空气质量的检测做得工作较多，已经开发了较为成熟的自动化检测仪器。这些仪器采用的理论依据有很多，例如流动性注射分析法、离子色谱法等。利用这些仪器采集空气指标参数，按照身体健康要求，对当前空气指标参数进行打分，生成空气指数，为人们出行提供参考。另外，水质的检测，同样形成了较为完善的自动化检测体系结构，依据现代化仪器分析基本原理，搭建自动化检测体系，减少了人力劳动。在未来发展中，自动化检测将大范围应用，实现全自动化工作模式。

4 总结

本文围绕环境无机分析化学问题展开研究，引入了现代仪器分析方法。依据现代仪器分析原理，从化学元素定量、污染分析、环境检测、自动化检测4 个方面出发，探讨环境无机分析化学问题。通过分析试验结果，推理出环境检测及治理思路，希望对环境管理工作开展有所帮助。