环境检测中化学分析方法的应用研究

谷东杰，张琳琳，刘倩*

(1.华北地质勘查局核工业二四七大队检测公司，天津 300270；2.中矿(天津)岩矿检测有限公司，天津 300270)

0 引言

通过化学分析手段来分析生态环境状况，检测和精准识别环境中存在的有毒有害物质，据此制定出更具有可行性的环境优化和保护方案，为人类的正常生活和生产创设优良的外部环境，在这一系列工作流程推进过程中，所需要使用到的方法就是化学分析法。化学分析法在使用时，能够精准的识别周遭环境中的有毒有害物质及其含量，并且在环境检测过程中所呈现出的数据精准程度是其他检测方式所不具备的，这是化学分析方式的使用优势。正因如此，环境检测工作人员希望通过化学分析法的不断优化和运用，进一步提升环境检测工作的质量。

1 环境检测中化学分析法的使用特征分析

1.1 应用范围较为广泛

生态环境检测/监测是人类社会发展建设中不可或缺的重要工作。环境检测所需要使用到的数据资料较为繁琐，因此经常需要通过不同的数据分析方式和检验检测方式的综合运用，才能达到较为精准的生态环境检测/监测的效果。化学分析法的使用范围较为广泛，所以即便在不同类别的数据分析和检测过程中，也能为环境大数据提供庞大的数据支撑。化学分析法在空气质量监测、土壤污染状况调查、水质清洁/污染程度及样本溯源中都发挥至关重要的作用。相比较其他的检测方式来说，化学分析法的应用范围更为宽泛，尤其是在环境综合检测/监测分析中起到的作用是无可替代的。因此，检测人员应该更加重视化学分析法在生态环境监测领域的实际应用范围，更加合理的利用化学分析法做好生态环境检测/监测的基础数据库工作，成为以后的生态环境治理的基石。

1.2 分析目标较为繁琐

随着工业生产的现代化快速推进，化学物品的使用已经是随处可见、无处不在。现阶段人类在生产建设过程中所使用到的化学物品，在种类上已超出了2 000万。而这2 000万的化学物品中，有5%左右的物品可能在使用过程中会对生态环境造成一定的负面影响，从而使得生态环境检测的复杂程度大幅度提升。由于这些可能对环境造成负面影响的无机物质、有机物质其本身的性质存在差异，化学结构也有明显的差别，因此其对环境造成的影响可能是多方面的、多发性的且不可预计的。为了让生态环境检测/监测工作顺利推进，为了让环境中的有毒有害物质能够被精准且快速的检测出来，检测人员需要使用更为科学合理且尽量不造成二次污染的化学分析法，来完成周遭环境的数据采集和样本分析工作。这就意味着化学分析法在具体使用过程中，其所需要分析的目标呈现出了较为繁琐的特征。因此，检测人员更应该重视各种化学分析法的联合使用技术在实际中的应用，在检测过程中将目标物质分类，通过联合各类化学分析技术进一步简化环境检测/检测方法，用来完成快速且精准的生态环境数据的检测工作[1]。

1.3 检测目标存在差异

随着时代的发展和物质结构的不断进化，不同物质在呈现特性方面会产生一定的变化，这种变化是时代发展的必然趋向，不会由于受到外界因素的干扰而中断。这也会在一定程度上提升了生态环境检测的难度，导致环境检测过程中对有害物质分析的精准度下降。为了解决这一棘手问题，工作人员需要使用化学分析法来完成生态环境检测/检测工作。正确的使用化学分析法，可以进一步分析出检测到目标物质内部的化学成分变化情况，并且能够让环境内的各类物质得到精准的分析定量。因此在具体的化学分析过程中，其检测目标存在的变化差异也是工作人员无法忽视的。所以大部分研究人员会通过更具有智能化特征的检测/监测设备，来降低由于物质变异性而带来的检测问题和对环境检测最终结果的负面影响。因此，检测人员应该通过多种的化学分析手段来敏锐的检测出目标物质的变化，这样才能不断的实时更新生态数据库，更好的发挥长期监测生态环境变化的作用。

2 环境检测中化学分析法的使用原则分析

2.1 贴合分析目的的检测原则

生态环境一旦出现失衡现象，那就意味着目标环境范围内出现了疑似污染物。因此化学分析法的使用目的，是为了精准检测出某一环境范围内存在的目标污染物质，并且应该通过化学分析对某些类目标污染物质的组成和对环境的影响程度进行数据方面的分析。故而化学分析法的使用并不是盲目的，检测人员需要遵循结合分析实际目标的检测原则，来进行化学分析法的合理运用，结合目标环境的实际情况，选择最佳的化学检测/监测仪器设备，对目标环境中的空气质量、水质和土壤污染状况进行检测分析。尤其要针对环境中可能出现的有毒有害物质，进行具体含量方面的数据计算和对整体环境破坏程度的数据分析。这样操作，可以十分有效地完成化学检测工作。

2.2 减少化学试剂的使用对环境造成二次污染的检测原则

实际上在环境检测的过程中，化学分析方式不可避免的会使用到化学分析试剂。而化学分析试剂的使用又有可能造成环境的二次污染。例如大部分金属元素的消解过程会用到硫酸、硝酸、盐酸、高氯酸、氢氟酸等强酸，部分无机非金属元素会用到过氧化钠、氢氧化钠等强碱性物质，而有机污染物的提取会用到正己烷、二氯甲烷、丙酮等有机物质进行萃取。因此，在环境检测过程中，既要保证化学试剂的使用可以达到预期的分析效果，又要保证化学试剂的处置不能造成二次污染，所以，检测人员在环境检测过程中，对待化学试剂的使用要慎之又慎，在配置试剂时应该提前计算使用量，做到用多少配多少，尽量不造成浪费，实验过后，应该注意化学试剂及废液的回收和保存工作。

2.3 确定分析精准度检测原则

在论述前面已经提及，不同化学分析法的使用存在明显的差异化特征。因此在具体的样品成分分析检测过程中，工作人员应当根据不同化学分析法的使用特征和优势来进行合理的选择，只有如此，才能使得待测样品的成分含量检测精准程度达到理想状态。有些化学分析法在某一类目标物质检测过程中，其成分含量检测的精准度处于该类分析法检测的数据范围区间内，那么这类化学分析法便可以在该目标物质检测过程中进行运用。但倘若某一确定的化学分析法在目标物质检测的过程中，出现了样品含量超出分析法检测的数据范围区间的状况，那么该类检测方式就是不适用的，这时就应该重新选择其他的化学分析方法对目标物质进行分析检测[2]。因此确定分析精准度检测原则，也是化学分析法使用过程中应当遵循的原则。

2.4 合理使用分析方式的原则

环境检测过程所需要完成的流程较为繁复，因为通常目标环境中存在的有害物质不止一种，工作人员需要对目标环境中的各类有害物质进行全面的分析和检测，并精准判定不同有害物质在环境建设过程中可能产生的负面影响。但在有害物质检测的过程中，其理化性能存在的差异较为明显，因此不存在可通过单一检测方式完成整体检测流程的可能性，通常情况下，整套环境检测工作需要通过不同检测分析方式的组合使用来完成。因此不同检测方式的合理配比和运用，也成为了工作人员关注的重点。通过更为科学合理的分析方式使用原则，来进行不同分析方法的配比和联合，能够确保最终的分析效果达到理想状态。

3 环境检测中常见化学分析法的使用措施

3.1 原子吸收分光光度法的使用分析

原子吸收分光光度法是一种较为常见的环境检测方式，也是化学分析法中不可或缺的重要组成部分。相比较其他化学分析法而言，原子吸收分光光度法在水质和土壤污染检测中的使用较为常见。该检测方式的使用原理并不复杂，只要待测元素的空心阴极灯发射出既定波长的特征谱线，通过经过前处理加工过的样品经原子化产生的原子蒸汽时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收，通过检测器测定辐射光强度减弱的程度，即可经过计算求出实际样品中待测元素的含量。而且在实际检测应用中，许多国标/地标土壤环境质量管控标准中原子吸收分光光度法都是土壤重金属检测的指定或推荐方法；在海水的检测过程中，也是利用浓缩和富集金属元素后再利用原子吸收分光光度法进行检测。由此可见，在土壤和水污染重金属元素检测过程中原子吸收分光光度法所能够发挥的作用是无可比拟的[3]。

3.2 分光光度法的使用分析

分光光度法也是化学分析法中不可或缺的组成部分，在环境检测的过程中较为常见。相比较原子荧光法而言，分光光度法的检测优势则在于操作更为简单和快速。分光光度法通过测定待测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性和定量分析，这是在环境检测实验室中最常用的检测手段。利用波长λ为横坐标，吸收强度A为纵坐标绘制出某待测物质的吸收光谱曲线，通过Lambert-Beer law来进行待测物质的定性或者定量分析。近年来，连续流动和流动注射作为分光光度计的前处理模块渐渐地进入检测人员的视野，国家环保部也制定了相应的检测标准，这使得分光光度法的操作更加的便捷。但值得检测人员注意的是，一次性的检测所能够得到的结果并不一定完全精准，想要让检测结果变得更为精准，检测人员需要对同一样品成分进行重复2～3次的检测，通过求取平均值的方式得到最终的检测结果，虽然如此，分光光度法在环境检测领域也是无可或缺的。

3.3 原子发射光谱法的使用

原子发射光谱法的普及虽不如光度法，但在实际使用过程中原子发射光谱法具有同时测定多种元素和更低检出限的能力却是检测人员不能忽视的优点。原子发射光谱法是利用被激发原子发出的辐射线形成的光谱与标准光谱比较，识别物质中含有何种物质的分析方法。特定元素原子只能产生特定波长的谱线，根据光谱图中是否出现这些特征谱线，可判断是否存在特定元素。根据特征谱线的强度，可测定特定元素的含量[4]。以前，电感耦合等离子体发射光谱法(ICP)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-Ms)在岩石矿物微量元素的测定中有着无可替代的地位，几十种元素可以一次性的进行定量分析，仪器的灵敏度非常高，ICP的检出限可以达到μg/L，而ICP-Ms则可以达到ng/L。而且标准曲线的线性十分的宽泛，可以同时测定高、中、低不同含量段不同物质，极大地节约了检测人员的时间成本，更值得注意的是，发射光谱法的稳定性极好，也能够设定读取几十次的检测数据的平均值，在精准度上提供了更为可靠的保障。近年来，环境检测也是利用原子发射光谱法的优点来进行分析，所以说，原子发射光谱法也逐渐会在环境检测领域有更大的发挥空间。

3.4 气相色谱/液相色谱的使用分析

前面提及，随着工业生产的现代化推进，有机材料的兴起在一定程度上对环境有着一定的影响，而气相色谱/液相色谱的诞生则解决了这一检测难题。气相色谱/液相色谱都是由流动相和固定相组成的一类分离与分析技术，但因为气相色谱的流动相为气体，而液相色谱的流动相为液态，又因为气体和液体的性质不同，使得两种检测方法有着一定的差别。在实际应用中，气相色谱适用于中低沸点分子结构较为简单的有机物质的检测，据文献显示，在已知的有机物中大约有20%的物质是能够用气相色谱仪来分析检测的。而液相色谱却十分适合大分子量、高沸点不易挥发等有机高聚物的分析和分析，而这部分有机物则占到总有机物的80%左右，而且随着色谱-质谱联用技术的逐渐成熟，检出限也在逐步下降，这就为在环境检测领域检测有机物质提供了更精准的数据[5]。

4 环境检测中化学分析法的具体应用分析

4.1 在重金属的检测中的应用

在正常的生产生活中，重金属的使用随处可见。但是在我们赖以生存的环境中，如果重金属超标就会造成严重的后果。1956年在日本爆发的“水俣病”就是因为水中的甲基汞超标而引起疾病，虽然已经过去了60多年，但是通过的历史资料记载，水俣病不是天灾而是人为，在这场灾难中因为甲基汞超标死亡的人数也十分的触目惊心。而且由于甲基汞在人体的存储和循环能力十分的可怕，如果有孕妇中毒，甲基汞带来的可怕后果还会影响到下一代，会直接影响胎儿的发育。在我国，也曾经发生过多起重金属超标的事件，也引起了相关环境部门的重视。因此，重金属检测在环境监测和污染状况调查中是不可或缺的一部分。而大部分的重金属检测的方法就是利用仪器分析进行的化学检测技术。一般情况下，在环境监测现场作业时，都会使用快检仪器对现场进行初筛，但是因为快检仪器的灵敏度和准确度都不高，所以只能是最初步的进行基本判断，只有金属含量和挥发性有机物含量较高时，才能显示初筛结果。因此想要得到准确的检测数值，还是需要将环境样品送至检测实验室利用化学分析的方法进行进一步的分析和筛查。

4.2 在挥发性有机物和半挥发性有机物检测中的应用

前面提及，有机物在日常生活中的广泛应用的同时有一部分会对环境造成一定的危害，而挥发性有机物和半挥发性有机物检测更是要利用化学分析才能进行检测。在实际环境检测过程中，检测人员会利用不同规格的毛细管柱对待测样进行分离，搭配使用不同的检测器(例如：PID检测器、FID检测器、ECD检测器等)，可以有效的对有机污染物进行定性和定量分析。在实际应用中，能够对微量甚至痕量的有机污染物进行数据分析，空气、土壤、水环境样品中的有机污染物都可以通过化学检测手段进行分析，这些都为治理环境提供了强大的数据支撑[6]。

4.3 检测仪器和样品处理仪器的联合应用

由于科学技术的不断发展与进步，检测领域为了更加快速和精准对样品进行检测，逐步地对检测仪器和前处理仪器进行联用。例如前文提到的连读流动/流动注射就是非常典型的联用技术。将液态样品的蒸馏和添加试剂的前处理过程与样品比色和数据处理过程有效的结合到一起。既能够提高检测的效率和精准度，又节约了人员成本，还能够及时回收废液。这种将检测仪器和样品处理仪器的联合应用会是以后仪器发展的必然趋势。如图1所示。

图1 流动注射-分光光度法测定氰化物参考工作流程图

5 结语

总而言之，化学分析法在环境检测领域中的应用具有十分重要的意义，它不仅能够针对性的检测出污染物质，还能够为人类社会的生产和建设创造更为良好的外部条件，使得水污染、大气污染和土壤污染等问题的分析具有更加精准的数据参考，这对可持续发展理念的全面落实和贯彻能够起到一定的推动作用，让人与自然的和谐发展呈现新风貌。