仪器分析在环境监测领域的应用

王婷婷

（河北省衡水学院生命科学系 河北 衡水 053000）

随着我国经济的高速发展，人们对美好生活的向往越来越迫切，这其中就包括对生活环境的要求越来越高，环境问题已成为关系国计民生的重大问题之一。环境监测中需要分析的化学物质有其独特的性质。环境组分种类繁多，来源广泛，包括空气、水体、土壤、生物体及其代谢物等等，且每一大类中的成分组成又极其复杂。通常环境样品组分性质不稳定，污染物之间也会存在相互作用，使得组分的变异性增大。另外，一些污染物只需微量甚至痕量就会对环境造成破坏，所以还需要监测手段能做到组分含量极低的情况下将其检出。因此，引进检出限低、准确度高、操作简便、分析速度快的仪器分析方法应用到环境监测领域十分必要。充分发挥仪器分析的优势，从而提高各类项目检测水平，达到对环境的有效监控。本文选取几种在环境监测领域常用的方法进行简要介绍。

1 紫外-可见吸收光谱法

紫外-可见吸收光谱法(ultraviolet-visible spectrophotometry，UV)，是由于分子内价电子的电子能级跃迁产生的吸收光谱，这种吸收光谱与分子中价电子的分布和结合情况密切相关。可根据分子吸收光谱的吸收峰峰值波长、吸收峰数目及形状来进行检定，主要是一些有机化合物的分析，同分异构体的鉴别以及结构测定。需要注意的是，分子紫外-可见吸收光谱法的谱图主要反映的是分子中生色团及助色团的种类及其共轭程度，特别是在紫外区，因此紫外吸收光谱法主要用于分析具有芳香结构及含有共轭体系的化合物。实际应用时，紫外-可见吸收光谱法经常与其它方法联用，以期得到准确的分子结构信息。另外，根据朗伯-比尔定律，在一定的实验条件下，最大吸收峰处的吸光度与被测物质浓度之间的关系成线性关系，可依此进行定量分析。紫外-可见分光光度计由光源、分光系统、吸收池、检测器和记录显示系统组成。其中可见紫外光源常用氘灯，而可见光源常用钨丝灯，分光系统由色散元件与透镜、狭缝组成，在可见区用玻璃制成的吸收池，而在紫外区，为了避免玻璃对紫外线的吸收，一般用石英制成的吸收池，检测器常用光电管或光电倍增管。紫外-可见吸收光谱法在环境监测领域的应用较为广泛，主要包括营养类物质(氮磷)、油类、叶绿素a、硫化物等指标的定量测定等[1]。

2 气相色谱法

气相色谱法(gas chromatography，GC)，是流动相为气体的一类色谱分离方法，因此在气相色谱中，流动相又被称为载气，它可以载带着被测物流过固定相。GC可以用来分离多组分混合物并对其进行定性定量分析。气相色谱的原理是利用不同物质在流动相和固定相有不同的分配系数而使混合物达到分离。当两相做相对运动时，混合物中的各组分在两相中不断进行分配，由于各组分的结构和性质不同，会在两相中产生不同的分配行为。选取合适的固定相、流动相、载气速度、柱温等条件即可使各组分流出色谱柱的时间不同，从而达到完全分离。当流动相推送着各组分依次通过检测器时，检测器响应信号会随组分浓度发生变化，以此形成的色谱图中，每个色谱峰代表一种组分。

20世纪80年代末，我国确定了68种有毒污染物。这些对环境产生污染的物质中，绝大部分物质的定性、定量分析检测可以通过气相色谱法进行。另外，目前对环境污染较为严重的持久性有机污染物，因其能持久存在于环境中，通过食物链累积放大，威胁人类健康而受到广泛关注，如多氯联苯、多环芳烃、有机氯农药等，目前基本都是使用气相色谱法进行检测分析[2]。

3 高效液相色谱法

高效液相色谱法(high performance liquid chromatography，HPLC)，将气相色谱法的理论引入经典液相色谱法中，设备上采用高压泵、高灵敏度检测器和高效固定相，从而大大提高了分离效率、速度和灵敏度。特别是在分离沸点高、热稳定性差的混合物方面，弥补了GC的不足，具有不可替代的作用。HPLC可对热稳定性差、挥发性低以及分子量大的有机污染物进行分离和分析，可以用于废气、废水、土壤等环境介质中多种有机污染物的测定。例如，邻苯二甲酸酯类环境激素、多环芳烃类、氨基甲酸酯类农药、酚类、除草剂等的检测[3]。

4 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法(atomic absorption spectrometry，AAS)，是通过利用处于基态的待测原子蒸汽对从光源发射的共振线的吸收程度来进行定量分析的方法。其过程可描述为：首先使试样挥发并解离成原子蒸汽，由待测元素灯发出的共振线被试样中待测元素的基态原子吸收，使其从基态跃迁至第一激发态，从而导致这部分谱线强度减弱，谱线减弱的程度与待测元素的含量相关。原子吸收光谱法具有检出限低、准确度好、选择性好、分析速度快等优势。

空气质量的下降，雾霾频发，使得大气中的颗粒物受到广泛关注。原子吸收则以其选择性强以及灵敏度高等优点，得以广泛用于大气颗粒物中的各微量及痕量金属成分的测定。另外，原子吸收法多用于室内装饰材料以及涂料中重金属含量的测定，水质、土壤、固体废物等环境样品中重金属的测定等。

5 结语

人类处于节奏越来越快的生活中，衣食住行产生的垃圾越来越多，这些垃圾投放到环境中，使环境一再恶化。为减少污染，我国已经开始逐步推进垃圾分类工程。如此艰巨的情况，对用于环境监测的仪器分析方法和设备都提出了更高的要求。相信未来科技工作者会研发出更加快速、高精度的仪器，结合一些仪器的联用，科学合理的发挥其效用，这样我们才能更加清晰透彻的了解环境现状，评估环境管理工作的效果，以保障后续环保工作的开展，守护绿水青山。