环境监测中化学监测的应用分析

2023-01-07周毅

皮革制作与环保科技 2022年5期

周毅

（湖南省益阳市生态环境局桃江分局环境监测站，湖南益阳 413400）

化学测试是环境监测工作中常用的一种方法，它对评价环境质量、制定环境保护计划起着至关重要的作用，所以在环境监测中不仅要重视物理监测也要加强对化学监测作用的认识，只有正确和科学地认识化学监测的作用，才能更好地运用化学监测方法开展环境保护工作。

1 对化学监测的基本认识

化学监测也被称为“经典分析”，是一项重要的分析技术。化学监测是根据物质化学成分的不同而进行的分析工作。一般情况下，化学监测可分为若干种，如“滴定分析”和“重量分析”[1]。滴定法是根据物质的化学计量关系，根据测定的溶液容量，采用酸碱平衡、配位平衡、氧化还原平衡、沉淀溶解平衡等方法，配制成标准滴定液（滴定剂），然后用滴定仪将滴定剂滴入一个装有待测定物质溶液的容器内，进行滴定剂滴定量的测定，从而达到对测定对象进行定量的目的。重量分析法以物质的化学特性为依据，在质量测定的基础上，通过合理的化学反应将待测成分与其他成分进行有效分离，从而达到对被测物质进行定量的目的。化学监测工作比较繁杂，对操作人员的专业素质和能力有很高的要求。在实际工作中应确保其工作的专业性和准确性，防止因操作错误而影响测量精度。此外，分析监测具有如下特征：第一，它涵盖的领域很广，包括大气、水土、海洋等多种环境因子；第二，环境监测的研究对象是多种多样的。随着时间的推移和科技的进步，人们在日常生活和生产中所使用的化学物质的种类五花八门，它们的组成和特性各不相同，环境会随着人类的发展而发生改变，而人类的发展也会因为环境的改变而改变；第三，化学监测本身的应用是非常普遍的，现在它已被广泛地应用于各行各业，并且越来越多的先进的分析工具和方法被运用到了各行各业中[2]。

2 环境监测工作中常用的化学监测方法

2.1 化学发光监测技术

化学发光技术是一种很常见的监测手段，它是通过催化剂催化化学发光材料，从而将其转化为一种被激活的催化剂，当这种结构恢复到稳定状态时，就会释放出大量的光子，通过信号测量装置，可以准确地测量出目标产品的浓度。通过对实验数据的分析，证明了这种方法具有很好的适用性，通过以上所述的偶联反应，可以很好地完成相关的测试工作，并且所获得的测试结果具有很高的精确度，是当前使用最广泛的一种监测技术[3]。

2.2 原子吸收监测技术

原子吸收法是一种非常常见的监测技术。它的原理是通过使用气体原子吸收特定的波长，并且根据原子内部的电子能级，吸收的光线也是不一样的，而在谐振的时候，吸收的波长和原子的波长是一致的，通过仪器来处理，就可以得到相应的光谱图，然后通过波峰、波谷等信息来判断[4]。本技术能从微观层面上分析污染物的成分，主要包括砷、硒、锑等污染物，同时具有很高的工作效率和敏感性，是一种常用的监测技术。

2.3 等离子体发射光谱监测技术

等离子体发射光谱监测技术是一种非常常见的监测技术。它的原理是通过使用气体离子，能量等级会随着离子的不同而改变，这个时候我们可以通过各种仪器将这些参数进行分析，得到相应的能量等级，然后通过等离子体的反馈来判断这些物质的浓度[5]。同时，这项技术还能从微观层面上分析污染物的成分，在技术上也有很高的准确性和敏感性，更加快了元素的监测速度，从而使分析更加科学。

2.4 离子色谱监测技术

离子色谱是一种很常见的监测手段，它是通过仪器来实现离子的交换和分离，主要有高效的离子交换层析、离子排斥层析和离子对层析，通过这种分离机制将所需要的离子内容进行分离，并通过光谱进行分类，对所获得的可靠数据进行分析，识别出污染物的种类和浓度[6]。离子色谱法可以实现氟离子的监测，氯、溴、亚硝酸根等离子的监测，还可以检出铵根、钠、钙等金属离子。

2.5 分光光度监测技术

分光光度法是一种常见的监测技术。它的原理是不同的材料在使用过程中会产生一种特殊的吸收光谱，不同的物质因为分子结构的不同，吸收的波长也会有很大的差别。本系统可实现硝酸盐离子、铬酸盐离子、铜离子、氰根离子等杂质的检定，为制定相应的对策提供了依据[7]。

3 化学监测在环境监测中的应用流程

3.1 采集样品处理

要提高环境质量监控结果的精确度，首先要解决的问题就是如何处理土壤样品、水样、大气样品的处理。以土壤样品处理为例，在收集到样品后，将样品分成几组，按照试验需要进行干燥、研磨、溶解、加入反应物、定容等工艺处理，并对各工艺处理过程进行质量监控，保证样品预处理的有效性。

3.2 筛选监测技术

由于各种化学监测技术的不同，所能监测到的污染物的种类也不尽相同，所以，在实际工作中，要根据实际的检验要求，选用合适的化学测试手段，以增加其使用价值。在实际使用中，首先要做好基本数据的整理，确定各样本要检定的项目，并做好相关的标号工作，以保证后续检验工作的顺利进行。其次要对化学检验技术在实际中的运用进行梳理，并在各个应用阶段中明确有关问题，并与专业的检验人员进行匹配，以提高检验程序的准确性。

3.3 监测数据整理

检验工作完成后，进行检验资料的整理。在此过程中，应注意以下几点：首先，收集和整理资料，按照测试的结果对每一种污染物进行分类，并进行加权平均值、方差、标准差等统计分析，形成一张图表，以增强数据处理的直观性；其次，将已整理好的资料与规范中所列的各项指标进行比对，以了解当前的污染状况，并将其分类决定其优先次序，以提升环境治理效果的及时性和效力。

4 环境监测现状

从客观上讲，我们的环保工作起步较晚，但发展的速度很快。到了二十世纪九十年代，环境保护工作取得了明显的进展，整体上形成了一个较为完整的体制。与此同时，随着社会、经济、科学技术的发展，以及人们对环保的重视程度越来越高，环保意识也越来越强，我国在环保方面投入了大量的人力、物力，为我国的科技创新注入了源源不断的新鲜血液。目前，我国的环保技术正朝着更加多元化、更加先进的方向发展。然而，尽管总体发展趋势比较乐观，但也无法否认我国的技术水平还不够成熟，环境污染问题依然很严重，还需要有关部门和有关工作人员在环保方面加大投入，并对存在的问题进行补救，从而使企业的质量得到提高。

5 环境监测中化学监测的应用

5.1 基于污染分析的应用

水资源是人类最宝贵的资源。然而，随着我国经济社会的不断发展，我国的水资源环境问题也日益恶化。其中，部分工业废水、生活污水未经有效处置导致水源受到严重的污染。为此，必须首先对水污染状况进行分析，才能更好地解决水资源的污染问题，包含元素含量、元素种类等。要通过细致分析获取数据，并根据数据来制订科学的管理计划。在国内现有的水污染元素测定中，ICP-AES法是最常用的一种方法。可以运用此方法对水质无机指标进行监测、测定和分析，并对粉煤灰的污染进行了试验研究。首先，工作人员应选取适当数量的被测水源放入实验容器内，通过仪器采集水质数据。研究发现，选取的水源中存在着金属元素超标的问题，其中大部分都是铁和铜，可以肯定这里的水源是被污染的，这就需要针对这片水域，制定相应的治理计划。

5.2 对于元素的定性定量分析

结合我国目前的环境监测技术，对无机质谱法微量元素的测定和分析具有重要意义。在此基础上，采用同位素质谱法可以较精确地获得同位素质量谱，并可用于测定同位素丰度比。而离子探测器就是元素光谱的一种，可以方便地分析样品中的微量元素。从它的工作原理上来说，它是利用色谱法中的峰高来分析元素的特性，同时也可以用它的峰强度来进行分析。一般认为，在X射线光谱仪的实际应用中，可以对固态物质中的元素和表征的价态进行有效鉴别，然后对元素进行定量的核磁共振成像。

5.3 对样品进行预处理

在实际的监测和分析中，对样品的处理非常重要。目前常用的样品处理技术有：溶剂解析法、固相微萃取法、超临界萃取法等。在这些方法中，大多数采用的是CS2溶液。在此分析方法中，分析液的体积要大于试样的体积，这会对分析的敏感性产生很大的影响。与之相比，固相微萃取技术的使用方法更为简便，而且不需要太多的溶剂，可以大大降低检测成本。不过这种方法的使用过程非常复杂，导致实验的重复性不好。超临界流体萃取工艺要求高纯度CO2，操作过程比较繁琐。每一种分析方法都有其优点和缺点，并不一定能达到理想的效果。

5.4 监测废水中金属离子

通过实际工作可以看出，化学方法在监测废水中的金属离子也具有很好的效果。在实际应用中，为了获得准确、高效的检定资料，通常使用荧光法进行废水金属离子的监测。通过对污水中金属离子的研究发现，当污水中的金属离子与鲁米诺发生一定的化学反应时，它的荧光强度与废水中的金属离子浓度成正比，通过后续的定量分析，可以精确地监测出水中的重金属，并对其中的重金属进行处理，从而使废水中的重金属浓度逐渐下降。

6 化学监测在环境监测中的应用

6.1 对空气中磷、硫污染物含量的监测

根据实际情况展开环境监测工作时，其主要目的在于提高监测结果的时效性，提升所拟定处理措施的针对性。基于以往监测经验可以了解到，在污染环境的化学元素中，磷、硫污染物的浓度相对较高，也会导致周围居民生活环境恶化，影响到居民的身体健康。在对此类污染物进行监测时，多采用光度分析方法，需遵循“污染物浓度提纯→仪器检定→简谱整理→数据整理”的应用流程，随后将获取的实验数据和标准数据进行对比，从而得到准确的分析结果，为后续治理措施的拟定提供参考，确保生态环境的治理得到进一步加强。

6.2 对废水中金属离子的监测

从实践情况来看，化学监测技术在废水金属离子监测中也有着良好应用。在废水金属离子的监测过程中，多采用发光分析方法来进行以获取到真实有效的检定数据。根据已有实验数据可以了解到，废水中的金属离子在特定因素的影响下，会和鲁米诺产生相应的化学反应，尤其是在某浓度范围内，离子的发光强度也会和废水中金属离子浓度呈正比例关系，搭配后续定量分析方法，可以准确测定废水中重金属浓度，同时确定浓度含量最高的重金属离子，及时采取相应措施对其进行处理，逐步降低废水中重金属污染物的浓度，在提高分析的精确度的同时，确保监测精准性。

6.3 对超微量污染的监测

通过采用化学方法，可以很好地实现超微量污染的监测，从而提高了监测的敏感性。随着人类社会的不断发展，对污染物的监测需求也越来越高，哪怕是一种微不足道的污染物，也要通过更加高效的监测手段来进行鉴别，以保证检测的准确率。从目前的应用状况来看，所有的化学监测方法均可用于超微量污染物的监测，但其灵活性仍需随具体情况而变化，以保证测试结果的可靠性，同时也能为人类的生存环境持续改善提供可靠的资料。

6.4 污染源中微量元素的监测

在以往的环境监测工作中，对污染源进行微量元素的监测是对污染源进行定性和定量的评价。一般来说，在技术上都会使用无机质谱法进行微量元素的监测，通过对同位素的分析，可以更好地进行同位素丰度比的测量，从而获得更为精确的分析结果。比如，目前最常用的就是离子探测器分析仪，它可以精确地采集到微量元素和微量元素的色谱，通过测量光谱中的峰强度客观地评价特定的数据，从而增加分析的应用价值。

6.5 关联性分析

由于化学分析和仪器分析的相似性，使得它们各自具有优点和缺点。尽管仪器分析在实际应用中的价值和应用功能不能相互取代，但是在技术革新的基础上，设备的优化和完善的策略，使化学分析和仪器分析可以相互联系，达到相互促进、相互完善的目的。可以借助辅助仪器进行化学分析，以提高监测的精确度。从以上的分析可以看出，化学监测是以物理化学特性为依据的，而物理化学特性的测定则依赖于物质的化学反应。因此，在仪器分析中，操作员可以使用化学分析的方法来处理测试样品，以提高仪器分析的准确性和时效性。采用化学监测法进行分析，需要对样品进行加工，而采用专业仪器进行分析，可以提高分析的质量和效率，降低分析的复杂性。比如，虽然仪器的分析速度快、效率高，但是精度却很低。因此，可以通过化学方法对仪器的分析结果进行综合检验，提高分析的精确度的同时确保监测精准性。