西安AG亚游集团環境檢測技術有限公司
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環境分析監測的的主要方法

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環境樣品的測試方法是在現代分析化學各個領域的測試技術和手段的基礎上發展起來的,用於研究環境汙染物的性質、來源、含量、分布狀態和環境背景值。隨科學技術的不斷發展,除經典的化學分析、各種儀器分析為環境分析監測服務外,一些新的測試手段和技術,如色譜-質譜聯用、激光、中子活化法、遙感遙測技術也很快被廣泛應用於環境汙染的監測中,為了及時反映監測對象和取樣時的真實情況,確切掌握環境汙染連續變化的狀況,許多小型現場監測儀器和大型自動監測係統也獲得迅速的發展。

  一、 化學分析法是以特定的化學反應為基礎的分析方法,分重量分析法和容量分析法兩類。重量法操作麻煩,對於汙染物濃度低的,會產生較大誤差,它主要用於大氣中總懸浮顆粒、降塵量、煙塵、生產性粉塵及廢水中懸浮固體、殘渣、油類、硫酸鹽、二氧化矽等的測定。隨著稱量工具的改進,重量法得到進一步發展。例如,近幾年用微量測重法測定大氣飄塵和空氣中的汞蒸汽等。容量法具有操作方便、快速、準確度高、應用範圍廣、費用低的特點,在環境監測中得到較多應用,但靈敏度不夠高,對於測定濃度太低的汙染物,也不能得到滿意的結果。它主要用於水中的酸堿度、NH3-N、COD、BOD、DO、Cr6+、硫離子、氰化物、氯化物、硬度、酚等的測定,及廢氣中鉛的測定。

  二、 光學分析法是以光的吸收、輻射、散射等性質為基礎的分析方法,主要有以下幾種:
   (一)分光光度法是一種具有儀器簡單、容易操作、靈敏度較高、測定成分廣等特點的常用分析法。可用於測定金屬、非金屬、無機和有機化合物等。在國內外的環境監測分析法中占有很大的比重。儀器插圖 紫外分光光度計 分光光度計
  (二)原子吸收分光光度法是在待測元素的特征波長下,通過測量樣品中待測元素基態原子(蒸氣)對特征譜線吸收的程度,以確定其含量的一種方法。此法操作簡便、迅速、靈敏度高、選擇性好、抗幹擾能力強、測定元素範圍廣,是環境中痕量金屬汙染物測定的主要方法,可測定70多種元素,國內外都用作測定重金屬的標準分析方法。

   (三)發射光譜分析法是在高壓火花或電弧激發下,使原子發射特征光譜,根據各元素特征性的光譜線可作定性分析,而譜線強度可用作定量測定。本法樣品用量少、選擇性好、不需化學分離便可同時測定多種元素,可用於無機有害物質鉻、鉛、鎘、硒、汞、砷等20多種元素的測定,但不宜分析個別試樣,且設備複雜,定量條件要求高,故在環境監測的日常工作中,使用發射光譜分析法較少。但自電感耦合高頻等離子體光源(簡稱ICP光源)研究成功以來,由於它具有靈敏度高、準確度和再現性好,基體效應和其他幹擾較少和線性範圍寬等一係列優點,並特別適於水和液體試樣的分析,因而得到普遍的重視,並成為一種重要的分析手段。用ICP發射光譜法可分析的試樣和元素涉及水、土壤、生物製品、沉積物等共30多種元素。
   (四)熒光分析法分為分子熒光分析和原子熒光分析。當某些物質受到紫外光照射時,可發射出各種顏色和不同強度的可見光,而停止照射時,上述可見光亦隨之消失,這種光線就稱為熒光。一般所觀察到的熒光現象,是物質吸收了紫外光後發出的可見光及吸收波長較短的可見光後發出的波長較長的可見光熒光,實際還有紫外光、X光、紅外光等熒光。分子熒光分析是根據分子熒光強度與待測物濃度成正比的關係,對待測物進行定量測定的方法。在環境分析中主要用於強致癌物質——苯並芘(Bap)、硒、鈹、油、瀝青煙等的測定。原子熒光分析是根據待測元素的原子蒸氣在輻射能激發下所產生的熒光發射強度與基態原子數目成正比的關係,通過測量待測元素的原子熒光強度進行定量的測定,同時還可利用各元素的原子發射不同波長的熒光,進行定性測定。原子熒光分析對Zn、Cd、Mg、Ca等具有很高的靈敏度。
   (五)化學發光法
  某些物質在進行化學反應時,吸收反應產生的化學能,導致分子或原子呈激發狀態,當它們回到基態時,以光輻射形式釋放出能量,在反應物為低濃度時,其發光強度與物質的濃度成正比,利用這個原理測定物質的濃度,稱為化學發光法。它可用於大氣中NOx、O3、SO2、硫化物及水中Co2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+、Fe2+、Mn2+等金屬離子的測定。

   (六)非分(色)散紅外法
  非分散紅外法不需要將紅外線進行分光。目前已利用非分散紅外吸收原理製成CO2、SO2、CO、油分等監測儀器。

  三、電化學分析法是利用物質的電化學性質測定其含量。具有靈敏度高、準確度高、快速、應用範圍廣等特點。可以對大多數金屬元素和可氧化還原的有機物進行分析。分為電位分析法、電導分析法、庫侖分析法、極譜法等,此外,還有以測量電解過程的電流-電壓曲線為基礎的伏安法及利用陽極溶出反應測定重金屬離子的陽極溶出法。電位分析法最初用於測定PH值,近10年來,由於離子選擇電極的迅速發展,電位分析法已廣泛應用於水質中F-、CN-、NH3-N、 DO等的監測。電導分析法用於測定水的電導率、DO及SO2庫侖分析法用於測定大氣中SO2、NOx、及水中BOD、COD。陽極溶出法用於測定廢水中Cu、Zn、Cd、Pb等重金屬離子。極譜法廣泛用於Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Sn、Pb、As、Bi等元素分析。

  四、色譜分析法分為氣相色譜分析和液相色譜分析。液相色譜分析又分為高效液相色譜、離子色譜分析、紙層析、薄層層析及柱層析法。

  (一)氣相色譜分析(GC)氣相色譜分析是一種新型分離分析技術,它的流動相為載氣,它利用物質在兩相中分配係數的微小差異,當兩相作相對移動時,使被測物質在兩相之間進行反複多次分配,這樣原來微小的分析差異產生了很大的效果,使各組分離,以達到分離、分析及測定的目的。氣相色譜法具有靈敏度與分離效能高,快速、應用範圍廣、樣品用量少且易於實現自動測定,能與多種儀器分析聯用等優點,現已廣泛應用於環境監測,成為環境汙染物分析的重要手段之一。已成為苯、二甲苯、多氯聯苯、多環芳烴、酚類、有機氯農藥、有機磷農藥等有機汙染物的重要分析方法。若能應用氣相色譜和質譜聯用技術(GC-MS)進行複雜的痕量組分分析,可以取得更為顯著的效果。

  (二)高效液相色譜

  高效液相色譜是一種以流動相為液體,采用高壓泵、高效固定相和高靈敏度檢測器的色譜新技術,具有分析速度快,分離效率高和操作自動化等優點。可用於測定高沸點、熱穩定性差、分子量大(>400)的有機物質,如多環芳烴、農藥、苯並芘、有機汞、酚類、多氯聯苯等。

   (三)離子色譜分析(IC)離子色譜分析是20世紀70年代初發展起來的一項新的色譜技術。它用離子交換原理進行分離,並采取通用的電導檢測器檢定溶液中的離子濃度。它具有高效、高速、高靈敏和選擇性好等特點,因此廣泛應用於環境監測、化工、生化、食品、能源等各領域中的無機陰、陽離子和有機化合物的分析中。離子色譜法在環境監測中主要應用於大氣和水體中汙染監測分析,它已是環境監測的重要手段,如水和降水中常見陰離子分析(F-、I-、BNO3、 NO、SO42-等)、有機酸分析、金屬離子分析(CN2+、Zn2+、Pb2+、Ni2+、Cd2+)等。

  (四)紙層析和薄層層析

  紙層析是在濾紙上進行的色層分析,用於分離多環芳烴。薄層層析是在均勻鋪在玻璃或塑料板上的薄層固定相中進行,用於對食品中黃曲黴素B1、作物中硫磷農藥及其代謝物氧硫磷等的測定。

  五、中子活化分析法

  中子活化分析法是活化分析中應用最多的一種微量元素分析法。當試樣被中子照射,待測元素受到中子轟擊時,可吸收其中某些中子後發生核反應,釋放出γ射線和放射性同位素,通過測量放射性同位素的放射性或反應過程發出的γ射線強度,便可對待測元素進行定量,測量射線能量和半衰期便可定性。用同一樣品可進行多種元素的分析,它是無機元素超痕量分析的有效方法。

  六、流動注射分析法(flow injection analysis,FIA)

  流動注射分析是將含有試劑的載流由蠕動泵輸送進入管道,再由進樣閥將一定體積的試樣注入載流中,以“試樣塞”形式隨之恒速移動,試樣在載流中受分散過程控製,“試樣塞”被分散成一個具有濃度梯度的試樣帶,並與載流中試劑發生化學反應生成某種可以檢測的物質,再由載流帶入檢測器,給出檢測信號(如吸光度、峰麵積或峰高、電極電位等),由此求得水樣中被分析組分的含量。

  流動注射分析的優點:

  (1)儀器簡單。可用常規儀器自行組裝,操作簡便。我國已有FIA-TI流動注射通用儀(上海分析儀器廠)

  (2)分析速度快。分析頻率通常為100次/h,最快可達1200次/h。重現性好,一般相對標準偏差小於1%。

  (3)取樣少。每次測定僅需微升級的溶液,且分析係統封閉,進行的化學反應不受空氣成分影響,還有利於保護環境。

  (4)自動化程度高。從進樣、“化學處理”、測量到數據處理和程序控製可全部實現自動化。

  (5)可與多種檢測器聯用,應用範圍廣。如有FIA-ISE(離子選擇電極),FIA-ICP-AEP(電感耦合等離子輻射光譜檢測器),FIA-AAS(原子吸收光譜檢測器)。

  上述各種重要分析方法各有其特性。在具體選擇環境汙染分析方法時,應根據被測物的含量和存在形式、需要與可能、實驗室設備條件等因素,並盡可能選用標準統一方法。


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