環(huán)境無機分析化學(xué)中的儀器分析技術(shù)探討

張鵬(南通醋酸纖維有限公司，江蘇 南通 226001)

0 引言

現(xiàn)在分析儀器設(shè)計領(lǐng)域非常廣泛，在實際應(yīng)用過程中對現(xiàn)代分析化學(xué)中的分析理論、新分析方法、分析技術(shù)都有所應(yīng)用。隨著當前生物學(xué)、電化學(xué)以及計算機技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代分析儀器的種類也越來越豐富。原子光譜、分子光譜、風(fēng)光光度計、激光光譜儀等都是比較常見的幾種儀器[1]。而分析儀器在應(yīng)用計算機技術(shù)之后分析能力得到明顯提升，不知道而且完全實現(xiàn)了對樣品的連續(xù)自動化檢測。由此可見，現(xiàn)代化分析儀器的優(yōu)勢非常明顯。

1 環(huán)境無機分析特點

1.1 種類繁雜

通常情況下環(huán)境分析過程所涉及的樣品種類非常復(fù)雜，而且大多數(shù)情況下都與人們生活環(huán)境中的水、土壤、空氣、固體廢渣緊密關(guān)聯(lián)。根據(jù)相關(guān)的資料顯示，目前在空氣環(huán)境中已經(jīng)檢測出300多種污染源，其中多氯聯(lián)苯這種世界性的環(huán)境污染物已經(jīng)受到了全球的廣泛關(guān)注。從學(xué)術(shù)理論的角度來看，雖然目前多氯聯(lián)苯異構(gòu)體實際的數(shù)量已經(jīng)超過了210個，但是目前僅僅有102個得到了鑒定。

1.2 樣本組分多樣性

隨著環(huán)境污染物準備的不斷增加，環(huán)境介質(zhì)的組成成分也會逐步增加，這就使得環(huán)境分析過程中的樣品組成成分更加復(fù)雜。其次，隨著當前環(huán)境污染在形態(tài)和價態(tài)方面都有所提升，使得環(huán)境分析的難度也越來越大。例如，隨著自然環(huán)境的不斷變化，水會在液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)之間不斷變化。

1.3 環(huán)境分析樣品組分含量低、穩(wěn)定性差

通常情況下環(huán)境污染物檢測過程中所獲取的樣品總分含量都比較低，因此很難實現(xiàn)對檢測組份的及時發(fā)現(xiàn)。針對這種情況，就必須要進一步提升檢測儀器的精度水平和檢測性能，并針對當前檢測方式進行進一步改進，以此來充分保證這種檢測結(jié)果的合理性和科學(xué)性。

但是從實際的角度來看，生物性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)以及物理性質(zhì)都會對環(huán)境污染物本身的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。與此同時環(huán)境污染物本身的穩(wěn)定性同時還會受到檢測樣品復(fù)雜性與污染物制定相互作用的巨大影響。由于環(huán)境污染物的性質(zhì)，會直接受到環(huán)境介質(zhì)的影響，因此環(huán)境污染物就必然會出現(xiàn)性質(zhì)遷移變化的現(xiàn)象。在進行污染物采集儲存和分離的過程中，樣品不可避免的會受到化學(xué)檢測試劑以及其他相關(guān)因素的影響，在此基礎(chǔ)上會使得污染物樣品的處分會產(chǎn)生一定的變化，由此必然會對環(huán)境分析樣品的穩(wěn)定性產(chǎn)生有影響。

2 分析環(huán)境中無機污染物時的現(xiàn)代儀器

2.1 原子吸收法和原子熒光法

火焰原子吸收法式最早出現(xiàn)的原子吸收特點方法；隨后出現(xiàn)了氧化物發(fā)生源頭吸收法以及石墨爐原子吸收法。上述幾種原子級說法可以針對以下兩種類型的水溶液元素進行測定：第一種是痕量金屬元素，第二種是超痕量金屬元素。由我國自行研發(fā)出來的原子熒光分析儀器能夠針對水溶液中As、Sb、Bi、Ge、Sn、Se、Te 等多種元素及其氫化合物進行測定[2]，針對上述幾種元素，利用該方法進行測定，靈敏度和準確度都非常高，而且外界極其對其的干擾相對比較小。

2.2 等離子體發(fā)射光譜

等離子發(fā)射光譜儀器在近幾年來的發(fā)展非常迅速，在以下三個方面其主要應(yīng)用領(lǐng)域都有涉及。首先是作為清潔水的機體；其次是廢水中含有的金屬含量測定；最后是針對底質(zhì)以及生物樣品中的多種元素進行測定。在靈敏度以及測量準確性方面，等離子體發(fā)射光譜與火焰原子吸收法比較接近，但是在測定效率方面更高，而且這種設(shè)備一次測定過程中能夠最多測定30多種元素。

2.3 等離子發(fā)射光譜—質(zhì)譜法

等離子發(fā)射光譜—質(zhì)譜法主要是以等離子發(fā)射光譜的各位離子化源，而該方法從本質(zhì)上講屬于一種質(zhì)譜分析方法，與等離子體發(fā)射光譜相比較，在實際測定過程中的靈敏度更高，當被測定元素的質(zhì)量數(shù)超過100的時候，其實際測定的人員都更高。

2.4 離子色譜法

離子色譜法主要是應(yīng)用在常見陰離子和陽離子分離與測定過程中，這種檢測方法能夠?qū)⒁粋€樣品中多種組份進行測定，而且在實際測定過程中的選擇性以及靈敏度都非常高。電導(dǎo)檢測器以及陰離子分離柱完全能夠針對F-、NO2-、SO32-等離子來進行精確測定；而其陽離子分離柱則可以針對K+、Na+、Mg2+等離子進行測定。

2.5 分光光度和流動注射的分析技術(shù)

通常情況下顯色反應(yīng)靈敏度和選擇性都比較高，因此在未來的研究過程中，應(yīng)該將其作為研究重點，但是目前階段分光光度法的應(yīng)用最為廣泛，通常情況下是應(yīng)用在金屬或者非金屬離子的測定過程中。另外，如果在實際進行測定的時候?qū)⒎止夤舛扔嫹ㄅc流動注射技術(shù)進行結(jié)合使用，在進行蒸餾或者萃取的過程中獲取的溶液中加入適量的藥品后，后續(xù)再通過定容顯色的方法就可以將化學(xué)操作以及徹底進行有效融合，目前在實驗室中這種方法是應(yīng)用最為廣泛的一種自動分析技術(shù)，在當今的水質(zhì)檢測過程中的應(yīng)用比較多，可以將水溶液中的NO3-、NO2、Cu2+等元素精確的檢測出來。該方法在實際應(yīng)用過程中具有以下一些優(yōu)點：實際檢測過程僅僅需要少量樣品，檢測精確度相對比較高，樣品檢測消耗時間非常短。這種檢測方法在具體應(yīng)用過程中分光光度計、原子吸收法、等離子體發(fā)射光譜等都可以作為其檢測儀器，由此可見，其具有良好的儀器選擇性。

3 化學(xué)分析與儀器分析的區(qū)別

化學(xué)分析和儀器分析方法之間的差別非常明顯，化學(xué)分析方法通常情況下是應(yīng)用在常量、半微量、高含量等成分的分析過程中，該方法具有較高的測量精確度，而且在實際應(yīng)用過程中，通常情況下測量誤差不會超過0.1%。

儀器分析通常情況下是用在微量以及痕微量的分析過程中，這種分析方法只有靈敏度高、檢出限低、選擇性好、操作便捷等一些特征，而且樣品分析速度非常快，能夠?qū)崿F(xiàn)對樣品分析的自動化，最終測定結(jié)果也能夠達到誤差的標準范圍要求，但是情況下儀器分析的誤差相對比較大，一般情況下能夠達到5%，準確度以及精確度相對較好。

4 儀器分析技術(shù)在環(huán)境無機分析化學(xué)中的應(yīng)用和展望

4.1 元素的定量定性分析

在環(huán)境無機分析化學(xué)領(lǐng)域中，多數(shù)情況下對元素進行定性定量分析時都是利用無機質(zhì)譜的方法來測定微量元素的實際含量，而通過應(yīng)用同位素值譜能夠讓最終檢測結(jié)果更加精確。在實際進行元素解釋過程中最為重要的一個環(huán)節(jié)就是離子探針解析設(shè)備，在實際針對固體中的微量元素含量或者是痕量元素含量進行檢測的過程中使用這種設(shè)備，最終的檢測準確度非常高。另外，在元素質(zhì)譜分析方法中離子探測分析儀器的應(yīng)用非常廣泛，這種儀器實際的分析精度非常高，能夠?qū)⒐腆w材料中微量元素或者是痕量元素類型進行良好的反應(yīng)，在該領(lǐng)域中具有良好的應(yīng)用前景，而且在進行元素定性分析的過程中，還可以利用峰位方法，在結(jié)合峰強的實際特征就能夠?qū)崿F(xiàn)對微量元素以及痕量元素的定量分析；由于這種儀器設(shè)備在分析精度相對比較高，而且具有定量定性分析的作用，因此在各個行業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，不僅能夠在無機化學(xué)材料方面得到應(yīng)用，而且在地學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也比較多，主要是辨別礦區(qū)的化學(xué)組成等。

4.2 監(jiān)測能力連續(xù)自動化

目前，在環(huán)境無機分析化學(xué)中一切具備持續(xù)自動化能力的分析儀器應(yīng)用更加廣泛，在環(huán)境分析領(lǐng)域中這種設(shè)備在檢測中戰(zhàn)略的地位越來越重要。這種設(shè)備能夠在全世界范圍內(nèi)實現(xiàn)有效追蹤，與此同時，還能夠真的相關(guān)的信息進行快速完善和高效的識別。對于環(huán)境無機分析化學(xué)領(lǐng)域中的儀器設(shè)備來說，實現(xiàn)連續(xù)自動化能夠讓檢測效益得到全面提升，最大程度減少樣品檢測消耗的時間，也能夠最大程度節(jié)約樣品檢驗的人力、物力資源。而且實際的檢測精確度也能夠得到進一步提升。從當前的技術(shù)水平來看，通過利用現(xiàn)代化技術(shù)，分析儀器完全能夠?qū)崿F(xiàn)定點和流動性的連續(xù)檢測，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)全球性的跟蹤檢測，在此基礎(chǔ)上，相關(guān)研究人員就能夠?qū)τ诃h(huán)境污染物的轉(zhuǎn)移、傳遞的過程進行深入細致的研究，全面提升儀器設(shè)備的分析能力。

4.3 (超)痕量污染分析

由于目前全世界范圍內(nèi)面臨的環(huán)境污染問題越來越嚴重，痕量元素以及超痕量元素對環(huán)境的威脅也越來越受到社會的廣泛關(guān)注。面對這種形式，為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(超)痕量元素影響環(huán)境的有效控制，在制定出相關(guān)檢測標準的同時，在環(huán)境無機分析化學(xué)領(lǐng)域中現(xiàn)代儀器但應(yīng)用前景也得到了進一步拓展。對于(超)痕量元素來說，其載體范圍非常廣泛，在現(xiàn)在的環(huán)境無極分析化學(xué)中應(yīng)用的檢測儀器，必須要能夠同時是用在大氣、水體、土壤、食品等幾個方面。因此從檢測儀器的角度來看，為了能夠達到相關(guān)的檢驗要求，就必須要在靈敏度方面進一步提升，要能夠針對(超)痕量元素進行快速檢驗，而且重點要針對“三致”物質(zhì)進行的精確檢驗。

4.4 環(huán)境檢測標準化

對于當前的環(huán)保形勢來說，實現(xiàn)環(huán)境檢測標準化是當前環(huán)保事業(yè)發(fā)展的必然需求，實現(xiàn)環(huán)境檢測的標準化主要的目的是為了精確的把握環(huán)境的變化規(guī)律。目前來說，現(xiàn)代儀器已經(jīng)逐漸成為了環(huán)境檢測標準化的主要潮流，最近幾年，現(xiàn)代儀器主要是針對所采集的(超)痕量元素數(shù)據(jù)來對環(huán)境的整體質(zhì)量進行評估。從總體來看，分析儀器要具備更高的靈敏性，同時還能夠?qū)h(huán)境中存在的危害嚴重精確的檢測出來，為相關(guān)部門治理環(huán)境提供可靠依據(jù)，在此基礎(chǔ)上來促進環(huán)境向著良性循環(huán)的角度發(fā)展。另外，通過利用靈敏度更高的分析方法，能夠進一步推動環(huán)境物質(zhì)含量真正實現(xiàn)標準化，這樣才能在有效控制環(huán)境污染的前提下，全面推動環(huán)境治理的實地發(fā)展。

5 結(jié)語

總而言之，人們的生活與化學(xué)息息相關(guān)，在無機環(huán)境化合物的研究過程中通過利用現(xiàn)代化化學(xué)儀器能夠讓過去數(shù)據(jù)信息更加精確。目前，全球正面臨著最嚴重的環(huán)境污染問題，而要想實現(xiàn)環(huán)境的監(jiān)測和有效治理就必須要進行環(huán)境的科學(xué)分析。環(huán)境無機化學(xué)分析過程中，通過充分利用現(xiàn)代儀器能夠讓最終的研究結(jié)果得到進一步優(yōu)化，這對于當前我國環(huán)境無機分析化學(xué)研究水平的提升有極大的促進作用。