環境監測中化學監測的應用

周 毅

（湖南省益陽市生態環境局桃江分局 環境監測站，湖南桃江 413400）

化學測試是環境監測工作中常用的一種方法，它對評價環境質量、制定環境保護計劃起著至關重要的作用，所以在環境檢測中不僅要重視物理檢測也要加強提高對化學監測作用的認識。只有正確和科學認識化學監測的作用，才能更好地運用化學監測方法開展環境保護工作。

1 化學監測的基本認識

化學監測也被稱為“經典分析”，是一項重要的分析技術。化學監測是根據物質化學成分的不同而進行的分析工作，一般情況下，化學監測可分為若干種，如“滴定分析”和“重量分析”。滴定法是根據物質的化學計量關系，根據測定的溶液容量，采用酸堿平衡、配位平衡、氧化還原平衡、沉淀溶解平衡等方法，配制成標準滴定液（滴定劑），然后用滴定儀將滴定劑滴入一個裝有特定待測定物質溶液的容器內，進行滴定劑滴定量的測定，從而達到對測定對象進行定量的目的。重量分析法以物質的化學特性為依據，在質量測定的基礎上，通過合理的化學反應，將待測成分與其他成分進行有效的分離，從而達到對被測物體進行定量的目的。化學監測工作比較繁雜，對操作人員的專業素質和能力有很高的要求，在實際工作中應確保其工作的專業性和準確性，防止因操作錯誤而影響測量精度。此外，分析監測具有如下特征。

（1）它涵蓋的領域很廣，包括大氣、水土、海洋等多種環境因子。

（2）環境監測的研究對象是多種多樣的。隨著時間的推移，科技的進步，人們在日常生活和生產中所使用的化學物質的種類也是五花八門，它們的組成和特性也各不相同，而且地球上的環境也會隨著人類的發展而發生改變，而人類的發展也會因為環境的改變而發生改變。

（3）化學監測本身的應用是非常普遍的，現在它已被廣泛地應用于各行各業，并且越來越多的先進的分析工具和方法被運用到了各行各業。

2 環境監測工作中的常用化學監測方法

2.1 化學發光監測技術

化學發光是一種很常見的監測手段，它是通過催化劑催化化學發光材料，從而將其轉化為一種被激活的催化劑，當這種結構恢復到穩定狀態時，就會釋放出大量的光子，通過信號測量裝置，可以準確地測量出目標產品的濃度。通過對實驗數據的分析，證明了這種方法具有很好的適用性，通過以上所述的偶聯反應，可以很好地完成相關的測試工作，并且所獲得的測試結果具有很高的精確度，是當前使用最廣泛的一種監測技術。

2.2 原子吸收監測技術

原子吸收法是一種非常常見的監測技術，它的原理是，通過使用氣體原子，可以吸收特定的波長，并且根據原子內部的電子能級，吸收的光線也是不一樣的，而在諧振時，吸收的波長和原子的波長是一致的，通過儀器來處理，就可以得到相應的光譜圖，然后通過波峰、波谷等信息來判斷。本技術能從微觀層面上分析污染物的成分，主要包括砷、硒、銻等污染物，同時具有很高的工作效率和敏感性，是一種常用的監測技術。

2.3 等離子體發射光譜監測技術

等離子體發射光譜監測技術是一種非常常見的探測技術，它的原理是，通過使用氣體離子，能量等級會隨著離子的不同而改變，這時，可以通過各種儀器，將這些參數進行分析，得到相應的能量等級，然后通過等離子體的反饋，來判斷這些物質的濃度。同時，這項技術還能從微觀層面上分析污染的成分，在技術上也有很高的準確性和敏感性，從而加速了元素的監測速度，使分析更加科學。

2.4 離子色譜監測技術

離子色譜是一種很常見的監測手段，它是通過儀器來實現離子的交換和分離，主要有高效的離子交換層析、離子排斥層析和離子對層析，通過這種分離機制將所需要的離子內容進行分離，并通過光譜進行分類，獲得可靠的數據分析，識別出污染物的種類和濃度。離子色譜法可以實現氟離子的監測，氯、溴、亞硝酸根等離子的監測，還可以檢出銨根、鈉、鈣等金屬離子。

2.5 分光光度監測技術

分光光度法是一種常見的監測技術，它的原理是，不同的材料在使用時，會產生一種特殊的吸收光譜，不同的物質因為分子結構的不同，吸收的波長也會有很大的差別。本系統可實現硝酸鹽離子、鉻酸鹽離子、銅離子、氰根離子等雜質的檢定，為制定相應的對策提供了依據。

3 化學監測在環境監測中的應用流程

3.1 采集樣品處理

要提高環境質量監控結果的精確度，首先要解決的問題就是如何處理土壤樣品、水樣、大氣樣品。以土樣處理為例，在收集到樣品后，將樣品分成幾組，按照實驗需要進行干燥、研磨、溶解、加入反應物、定容等工藝處理，并對各工藝處理過程進行質量監控，保證樣品預處理的有效性。

3.2 篩選監測技術

由于各種化學監測技術的不同，所能監測到的污染物的種類也不盡相同，所以，在實際工作中，要根據實際的檢驗要求，選用合適的化學測試手段，以增加其使用價值。在實際使用中，首先要做好基本數據的整理，確定各樣本要檢定的項目，并做好相關的標號工作，以保證后續檢驗工作的順利進行。其次要對化學檢驗技術在實際中的運用進行梳理，在各個應用階段中明確有關問題，并與專業的檢驗人員進行匹配，以提高檢驗程序的準確性。

3.3 監測數據整理

檢驗工作完成后，進行檢驗資料的整理，在此過程中，應注意以下幾點：首先，收集和整理資料，并按照測試的結果，對每種污染物進行分類，并進行加權平均值、方差、標準差等統計分析，形成一張圖表，以增強數據處理的直觀性。其次，將已整理好的資料，與規范中所列的各項指標進行比對，以了解當前的污染狀況，并將其分類，以決定其優先次序，以提升環境治理效果的及時性和效力。

4 環境監測現狀

從客觀上講，我國的環保工作起步較晚，但發展的速度很快，到了20世紀90年代，環境保護工作取得了明顯的進展，整體上形成了一個較為完整的體制。與此同時，隨著社會、經濟、科學技術的發展，以及人們對環保的重視程度越來越高，環保意識也越來越強，在環保方面投入了大量的人力、物力，為我國的科技創新注入了源源不斷的新鮮血液。

目前，我國的環保技術正朝著更加多元化、更加先進的發展。盡管總體發展趨勢比較樂觀，但也無法否認我國的技術水平還不夠成熟。環境污染問題依然很嚴重，還需要有關部門和有關工作人員在環保方面進行投入，并對存在的問題進行補救，從而使企業的質量得到提高。

5 環境監測中化學監測的應用

5.1 基于污染分析的應用

水資源是人類最寶貴的資源。然而，隨著我國經濟社會的不斷發展，我國的水資源環境問題也日益惡化。部分工業廢水、生活污水未經有效的處置，導致了水源受到嚴重的污染。為此，必須首先對水污染狀況進行分析，才能更好地解決水資源的污染問題，包含元素含量、元素種類等。

通過對工作進行分析，獲取數據，并根據數據來制訂科學的管理計劃。在國內現有的水污染元素測定中，ICP-AES 法是最常用的一種方法。可以運用此方法，對水質無機指標進行監測。利用ICP-AES 對各種水質指標進行了測定和分析，并對粉煤灰的污染進行了實驗研究。選取適當數量的被測水源，放入實驗容器內，通過儀器采集水質數據。研究發現，選取的水源中存在著金屬元素超標的問題，其中大部分都是鐵和銅，可以肯定，這里的水源是被污染的。這就需要針對這片海域，制定相應的治理計劃。

5.2 對于元素的定性定量分析

結合我國目前的環境監測技術，對無機質譜法微量元素的測定和分析具有重要意義。在此基礎上，采用同位素質譜法，可以較精確地獲得同位素質量譜，并可用于測定同位素豐度比。而離子探測器就是元素光譜的一種，可以方便地分析樣品中的微量元素。從它的工作原理上來說，它是利用色譜法中的峰高來分析元素的特性，同時也可以用它的峰強度來進行分析。一般認為，在X 射線光譜儀的實際應用中，可以對固態物質中的元素和表征的價態進行有效的鑒別，然后，對元素進行定量的核磁共振成像。

5.3 樣品預處理

在實際的監測和分析中，對樣品的處理非常重要。目前常用的樣品處理技術有：溶劑解析法、固相微萃取法、超臨界萃取法等。在這些方法中，大多數采用的是CS2溶液。在此分析方法中，分析液的體積要大于試樣的體積。這會對分析的敏感性產生很大的影響。與之相比，固相微萃取技術更為簡便，而且不需要太多的溶劑，可以極大降低生產成本。不過這種方法的使用過程非常復雜，實驗的重復性不好。超臨界流體萃取工藝要求高純度CO2，操作過程比較繁瑣。每種分析方法都有其優點和缺點，并不一定能達到理想的效果。

5.4 廢水金屬離子監測

通過實際工作，可以看出，化學方法在監測廢水中的金屬離子也具有很好的效果。在實際應用中，為了獲得準確、高效的檢定資料，通常使用熒光法進行廢水金屬離子的監測。通過對污水中金屬離子的研究發現，當污水中的金屬離子與魯米諾發生一定的化學反應時，它的熒光強度與廢水中的金屬離子濃度成正比，通過后續的定量分析，可以精確地監測出水中的重金屬，并對其中的重金屬進行監測及處理，從而使廢水中的重金屬濃度逐漸下降。

6 化學監測在環境監測中的應用

6.1 空氣磷、硫污染物含量監測

空氣中磷、硫污染物含量的檢測是動態的，所以其檢測非常講究及時性，特別是空氣中磷、硫污染物對百姓身體健康影響較大，所以把相關檢測的精準度和實效性放在第一位。空氣中磷、硫污染物含量的檢測主要遵循下面的流程：“污染物濃度提純→儀器檢定→簡譜整理→數據整理”應用流程，并采取光度分析方法對相關污染物含量進行進一步鑒定，得出具體數值來為以后實踐決策進行參考，確保生態環境的治理得到進一步加強。

6.2 廢水金屬離子監測

在現實生活中，在廢水金屬離子監測中化學監測的作用是重中之重。在實際操作過程中，主要采取發光分析法來抓取和核對數據。通過日常操作經驗來看，廢水中的金屬離子在一定條件下會產生，特別是在濃度達到了一定指標后會產生魯米諾的化學反應，在反應后通過熒光法測出金屬粒子的發光強度，定性定量地判斷出廢水中重金屬是否超標并準確抓取出濃度最高的重金屬數據，根據數據采取相應的措施進行對應環保處理，這樣就可以在提高分析精確度的同時，確保監測精準性。

6.3 超痕量污染監測

通過采用化學方法，可以很好地實現超微量污染的監測，從而提高了監測的敏感性。隨著人類社會的不斷發展，對污染物的監測需求也越來越高，哪怕是一種微不足道的污染物，也要通過更加高效的監測手段來進行鑒別，以保證其準確率。從目前的應用狀況來看，所有化學監測方法均可用于超微量污染物的監測，但其靈活性仍需隨具體情況而變化，以保證測試結果的可靠性，同時也能為人類的生存環境持續改善提供可靠的資料。

6.4 污染源微量元素監測

在以往的環境監測工作中，對污染源進行微量元素的監測，是對污染源進行定性和定量的評價。一般來說，在技術上，都會使用無機質譜法進行微量元素的監測，通過對同位素的分析，可以更好地進行同位素豐度比的測量，從而獲得更為精確的分析結果。比如，現在最常用的就是離子探測器分析儀，它可以精確地采集到微量元素和微量元素的色譜，通過測量光譜中的峰強度，來客觀地評價特定的數據，從而增加分析的應用價值。

6.5 關聯性分析

由于化學分析和儀器分析的相似性，使得它們各自具有各自的優點和缺點。盡管儀器分析在實際應用中的價值和應用功能不能相互取代，但是在技術革新的基礎上，優化設備，完善的策略，使化學分析和儀器分析可以相互聯系，達到相互促進、相互完善的目的。

通過化學分析，可以借助輔助儀器進行分析，提高監測的精確度。從以上的分析可以看出，化學監測是以物理化學特性為依據的。而物理化學特性的測定則依賴于物質的化學反應。因此，在儀器分析中，可以使用化學分析的方法來處理測試樣品，以提高儀器分析的準確性和時效性；一般采用化學監測法進行分析，需要對樣品進行加工，而采用專業儀器進行分析，可以提高分析的質量和效率，減少分析的復雜性。比如，雖然儀器的分析速度快、效率高，但是精度卻很低。因此，可以通過化學方法對儀器的分析結果進行綜合檢驗，以提高分析的精確度的同時，確保監測精準性。

7 結束語

隨著社會的進步，環境問題日益受到人們的重視。在進行環境監測時，采用化學監測法，能較好地對其成分、含量及其影響范圍進行綜合分析。在科學技術的發展和工作者的努力下，化學分析技術將對我國的環境質量進行有效的監控和治理。