基于現代儀器分析的環境無機分析化學研究

胡蓉蓉

（山西大同大學化學與環境工程學院，山西 大同 037009）

環境檢測是環境保護的基礎工作，通過檢測環境中各項信息數據，判斷當前環境污染程度大小，依據環境保護標準，擬定環境保護方案[1]。其中，環境無機分析難度較大，因其種類過多，樣本成分較為復雜，樣本成分不穩定，含量較少，采用傳統的檢測方法很難獲得精準結果[2]。因此，引入現代儀器進行分析顯得尤為重要，本文將利用現代化儀器，提出環境無機分析化學研究。

1 環境無機分析化學特征

1.1 種類較多

現階段開展環境分析工作量較大，需要同時分析空氣、土壤、水、生物體等多種類型樣本。據統計，空氣污染源種類超過了300 種，除此之外，多氯聯苯異構體種類高達200 多種[3]。因此，采用傳統的分析方法，需要耗費大量時間、人力資源完成此項工作，并且工作質量較低，不利于環境工作部署與推行。

1.2 樣本成分復雜

隨著污染物種類的不斷增加，環境介質組成成分日漸復雜，想要制作分析樣本難度較大，且增加了樣本成本。在實際工作開展中，需要對不同狀態下的同一種因素進行分析。例如，水成分分析，需要根據環境檢測要求，選取固態、氣態、液態中的一種或者幾種狀態下的樣本成分進行分析。

1.3 檢測成分含量較少

通過查閱大量文獻資料可知，以往開展實驗過程中，樣品檢測中成分含量比較低，加大了檢測工作開展難度，檢測不到或者檢測量偏少情況時有發生。因此，優化檢測儀器是當前環境無機分析的重要工作內容之一。

1.4 樣本成分穩定性較差

從樣本自身化學成分特征、環境因素、樣本處理3 個層面分析，發現樣本成分穩定性較差。第一，因樣本自身化學性質不穩定，容易與其他物質發生化學反應，所以在處理樣本和分析樣本過程中，注意設備密封性等特性，選取滿足樣本處理需求的設備，從而避免其他因素對其造成干擾。第二，樣本周圍環境因素同樣容易對樣本成分穩定性造成影響，結構發生偏離，加大了樣本實驗分析難度，精準度很難提升。第三，在存放、隔離等操作過程中，多種因素融為一體，對樣本分析造成了障礙。

2 常見的現代儀器分析方法

隨著科學技術的快速發展，帶動了環境有機分析發展，為了滿足有機分析，推出了多種現代儀器。

2.1 原子熒光法

通常情況下，該方法在水環境作業中應用較多，利用原子熒光法，檢測水環境中金屬元素，判斷這些元素的痕量是否超出標準，如果超出標準，立即采取措施加以處理，從而達到保護環境的目的。目前，利用此方法能夠檢測水中金屬混合物種類高達8 種，包括鍺、碲等，操作靈活、簡單，不會對基體質量造成影響。我國部分工作人員將此檢測方法應用到人體殘骸檢測當中，通過檢測殘骸中的骨骼、毛發等，確定死者的死因。

2.2 電感耦合等離子體發射光譜法

該方法主要用來清潔水基體，確定水體中含有哪些金屬元素，并檢測生物樣品中所含元素等，以便為環境無機分析研究提供數據支撐。由于樣本元素類型逐漸增加，為了滿足有機分析需求，在不降低檢測質量及工作效率的前提下，逐漸增加檢測元素，調節檢測設備參數及性能，以此增加檢測元素類別。

2.3 色譜分析法

該方法通過采取高速分離處理，將樣本中的不同物質分離開來，以便樣本特性分析。在實際工作開展中，以物品不相容特性為依據，分別檢測樣本中各項元素指標數據，引入吸附能力、親和作用、元素系數等參數，綜合分析樣本化學特性，合理布局檢測試驗，得到樣本污染物物質類別及含量大小，這對環境保護工作的開展幫助較大。另外，還可以利用此方法，對樣品進行定量和定性分析。目前，應用比較多的方法有高效液相分析法、氣相色譜法等。

2.4 離子色譜法

該方法主要對水環境進行檢測，通過分離陰離子和陽離子，實現溶液分離檢測。這種方法優勢在于選擇性強，操作較為靈敏，能夠同時檢測多種水體成分。在實際工作開展中，可以利用電導檢測設備，測試水中離子濃度信息，從而確定二氧化硫等離子在某固定體積內溶液濃度大小，經過陽離子分離柱處理，得到環境有機參數測試結果。

2.5 流動性注射分析法

該方法消耗試劑量比較少，與傳統作業相比，利用該方法來分析環境無機化學成分工作效率更高一些，并且勞動強度較低，可以作為環境檢測主要工具。

2.6 分光光度法

該方法利用水質自動檢測方式，通過調節分光光度，分別測試水環境中各項參數指標，取平均值作為測試結果，以此提高檢測精度。

3 現代儀器分析方法在環境無機分析化學中的應用研究

3.1 基于化學元素定量的應用

金屬元素和微量元素的占比，對于環境無機化學影響較大，對這些化學元素進行定量分析顯得尤為重要。目前，應用比較多的化學元素定量分析法為離子色譜法。本文以X-射線光譜定量為例，分別對某環境下鐵元素材料中K、Na、Pb、Zn 元素進行測定。

試驗方法：選取鐵材料混合溶劑作為實驗材料，在高溫處理下，形成非晶態共熔體。該材料結構均勻，不存在復雜礦物質，利用脫模劑處理材料，合理設置參數，采集試驗結果。見表1。

表1 試驗測試結果

通過觀察表1 中的測試結果可知，本文提出的X-射線光譜定量分析法，能夠準確定量分析環境中鐵材料各項化學元素，對環境檢測分析有很大幫助。如果測得鐵材料中某項指標超出了規定范圍，則認為該材料在今后開發中會對環境造成較大污染。依據檢測結果，可以擬定材料處理方法，或者放棄該環境下的鐵材料開采，以免造成環境污染。

3.2 基于污染分析的應用

水是人們生存不可缺少的資源，雖然我國經濟水平有所提升，但是水污染問題日漸嚴重，一些工廠廢水、生活廢水處理不當，直接排入河道中，導致水污染嚴重。為了解決水污染問題，對水污染進行分析非常重要，通過分析水中各項元素含量大小，判斷當前檢測水是否遭受污染，如果遭受污染，根據超標元素類別，擬定水污染治理方案。目前，對水污染元素檢測應用比較多的方法為電感耦合等離子體發射光譜法，本文以該方法為例，對水污染問題進行分析，開展水質無機項目測定研究。

利用電感耦合等離子體發射光譜法，對水中各項指標進行測試分析，以粉煤灰污染為核心展開測試研究。取適量待檢測水倒入試驗容器中，利用檢測設備采集水污染信息。測試結果表明，該樣本水中含有金屬元素超出標準，包括銅元素和鐵元素，判定該樣本水已經遭受污染。在下一步工作計劃中，應該將取樣區域水污染治理作為環保工作開展重要區域。

3.3 基于環境檢測的應用

現代儀器的出現，打破了傳統環境檢測模式，將理論部分投入到實踐應用中，通過創造現代化環境檢測平臺，實現多項環境因素實時采集，以便環境保護工作的開展。針對我國環境污染問題，需要擬定一套完整的環境檢測方案，根據檢測結果，擬定處理方法。本文以環境無機化學成分中的Ca2PO3+、Tb+離子等因素作為分析指標，采用離子色譜法，分別對各項離子進行測試。

在實踐操作中，通過調節水中樣品電壓數值，測得Ca2PO3+、Tb+離子數量，結果如圖1 所示。

圖1 樣品電壓偏移下二次離子數量測試結果

通過觀察圖1 中的測試結果可知，隨著樣品電壓偏移量的增加，二次離子數量先增加而后減少，趨近于0。0V 電壓為轉折點，當樣品電壓超過0V 以后，離子數量迅速下降。依據此變化特性，在環境檢測中，可以根據測得數據，擬定環境治理方案，通過調節電壓偏移量來控制離子數量，使其滿足環境保護要求。

以上試驗是對Ca2PO3+、Tb+離子環境檢測及治理展開的研究，根據此研究結果可以擬定一套環境檢測及治理工作方向。首先，利用離子色譜法對環境無機化學元素進行檢測。其次，對檢測結果元素化學特性進行分析，以繪圖方式直觀獲取結果，找到元素變化區間范圍。最后，根據元素變化區間范圍，結合環境保護元素控制要求，確定元素控制范圍，基于此范圍，擬定元素控制條件策略，將其作為環境治理依據，以此體現環境檢測價值。

3.4 基于自動化檢測的應用

隨著智能化技術的快速發展，各項領域逐漸追求智能化管理發展，利用自動化設備采集信息、加工生產等。對于環境無機化學分析亦是如此，自動化檢測是該領域當前重點研究內容，也是未來主要研究內容。該項環境無機化學分析內容的展開是利用現代化自動操控儀器，檢測環境空氣、水等是否對達到標準，為生產加工進行指導的同時，也為人們的身體健康保駕護航。

目前，我國對環境空氣質量的檢測做得工作較多，已經開發了較為成熟的自動化檢測儀器。這些儀器采用的理論依據有很多，例如流動性注射分析法、離子色譜法等。利用這些儀器采集空氣指標參數，按照身體健康要求，對當前空氣指標參數進行打分，生成空氣指數，為人們出行提供參考。另外，水質的檢測，同樣形成了較為完善的自動化檢測體系結構，依據現代化儀器分析基本原理，搭建自動化檢測體系，減少了人力勞動。在未來發展中，自動化檢測將大范圍應用，實現全自動化工作模式。

4 總結

本文圍繞環境無機分析化學問題展開研究，引入了現代儀器分析方法。依據現代儀器分析原理，從化學元素定量、污染分析、環境檢測、自動化檢測4 個方面出發，探討環境無機分析化學問題。通過分析試驗結果，推理出環境檢測及治理思路，希望對環境管理工作開展有所幫助。