劉世磊

（遵義市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心站 貴州遵義 563000）

隨著環(huán)境科學(xué)的形成和不斷發(fā)展，出現(xiàn)了一種新的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，化學(xué)發(fā)光分析法是普遍的一類分析方法主要應(yīng)用在現(xiàn)代測試技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的輻射光的強(qiáng)度或者輻射總量，利用化學(xué)發(fā)光分析法便可確定其相應(yīng)的組分含量?；瘜W(xué)發(fā)光分析法是大氣環(huán)境監(jiān)測中一種獨(dú)立的分析技術(shù),能夠有效的分析微量和痕量,并且在我國,經(jīng)過多年在化學(xué)發(fā)光分析法方面的深入研究。由此證明,此技術(shù)在現(xiàn)行的環(huán)境科學(xué)研究中,已經(jīng)成為空氣污染物研究、大氣環(huán)境監(jiān)測等多方面的重要技術(shù)。

1 化學(xué)發(fā)光分析的原理

原理：化學(xué)發(fā)光分析法是分子發(fā)光光譜分析法中的一類，它的主要原理是利用儀器對化學(xué)檢測體系中待測物濃度與體系的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度在一定條件下發(fā)光強(qiáng)度的檢測，通過呈線性定量關(guān)系而確定待測物含量的一種痕量分析方法。體系產(chǎn)生發(fā)光(光輻射)所吸收的能量來源不同是導(dǎo)致化學(xué)發(fā)光與其它發(fā)光分析的本質(zhì)區(qū)別。體系產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，必須具有一個產(chǎn)生可檢信號的光輻射反應(yīng)和一個可一次提供導(dǎo)致發(fā)光現(xiàn)象足夠能量的單獨(dú)反應(yīng)步驟的化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)發(fā)光反應(yīng)速度決定于反應(yīng)分子的濃度，而化學(xué)發(fā)光的光強(qiáng)度與決定于化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的反應(yīng)速度，這是分析法的定量基礎(chǔ)，通過測定化學(xué)發(fā)光的光強(qiáng)，間接求出待測物濃度。

化學(xué)發(fā)光是某種物質(zhì)分子吸收化學(xué)能而產(chǎn)生的光輻射，包括化學(xué)激發(fā)和發(fā)光兩個關(guān)鍵步驟，任何一個化學(xué)發(fā)光反應(yīng)都包括。

反應(yīng)物A+反應(yīng)物B→激發(fā)態(tài)產(chǎn)物+其它產(chǎn)物

激發(fā)態(tài)產(chǎn)物→基態(tài)產(chǎn)物+光子

所以，一個化學(xué)反應(yīng)必須滿足三個最基本條件，才能成為化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，這三個條件分別是：（1）足夠的能量才能引起化學(xué)反應(yīng)，一般能量需要170～300KJ／mol。（2）在反應(yīng)的同時要產(chǎn)生電子激發(fā)態(tài)需將化學(xué)元素必須能被某種物質(zhì)分子吸收，還要有豐裕的熒光量子產(chǎn)率。截止到現(xiàn)在，產(chǎn)生的大多為氧化還原反應(yīng)，且為液相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。（3）在反應(yīng)條件下處于激發(fā)態(tài)的原子或者分子，能釋放出光子或者能夠轉(zhuǎn)移它的能量給另一個分子，而使此分子激發(fā)，然后以輻射光子的形式回到基態(tài)。

2 化學(xué)發(fā)光分析的特點(diǎn)及其局限性

化學(xué)發(fā)光是化學(xué)反應(yīng)中釋放的化學(xué)能致使系統(tǒng)中基態(tài)分子躍遷至激發(fā)態(tài)，再由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時所產(chǎn)生的光輻射。有靈敏度高、線性范圍寬、設(shè)備簡單、選擇性好等特點(diǎn)

同時具有一定的局限性：發(fā)光在瞬間完成，發(fā)光強(qiáng)度峰值衰減時間短，光背景高，造成檢測結(jié)果穩(wěn)定性和重現(xiàn)性差。另外由于能夠生成激發(fā)態(tài)產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)比較少，因而化學(xué)發(fā)光法的適用范圍是有限的。

3 化學(xué)發(fā)光分析法常用發(fā)光體系

3.1 光澤精化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系

光澤精是一種使用較早的優(yōu)良發(fā)光試劑，光澤精以硝酸鹽的形式存在，在堿性介質(zhì)中，過氧化氫將其氧化成四元環(huán)過氧化物中間體，而后裂解生成激發(fā)態(tài)的吡啶酮而發(fā)光。在環(huán)境監(jiān)測中常用Co(II)、Pb(II)、V(II)、Ti(III)、W(III)等離子作為催化劑來應(yīng)用于測定這些離子。

3.2 魯米諾化學(xué)發(fā)光體系

魯米諾是最早使用的最廣泛的化學(xué)發(fā)光試劑之一，魯米諾在發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)需要在堿性條件下進(jìn)行，如可被一些氧化劑氧化，輻射出最大發(fā)射波長為425nm的化學(xué)發(fā)光。一般所采用的氧化劑是過氧化氫。魯米諾化學(xué)發(fā)光體系早已在大氣環(huán)境監(jiān)測中成功地測定了空氣中SO2、CO、O3、H2S和NOX等有毒氣體濃度。此外，在通常情況下沒有催化劑存在時魯米諾與過氧化氫的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)速度相當(dāng)緩慢，反之反應(yīng)非常迅速。而最常用催化劑是金屬離子，在很大濃度范圍內(nèi)，金屬離子濃度越大其發(fā)光強(qiáng)度越強(qiáng)，從而可進(jìn)行某些金屬離子的化學(xué)發(fā)光分析，利用這一反應(yīng)可以分析那些含有金屬離子的有機(jī)化合物，達(dá)到很高的靈敏度。

4 化學(xué)發(fā)光分析法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

4.1 臭氧的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)

臭氧可與40余種有機(jī)化合物產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，其中以與羅丹明B的反應(yīng)最為靈敏，可用于測定大氣中的微量臭氧。

臭氧與羅丹明B-沒食子酸的乙醇溶液產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的過程可表示如下（A*是沒食子酸與O3反應(yīng)所產(chǎn)生的受激中間體，B是最終的氧化產(chǎn)物）

4.2 氮氧化物的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)

一氧化氮與臭氧氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)有較高的化學(xué)發(fā)光效率，其反應(yīng)機(jī)理如下：

靈敏度可達(dá)1ppb,測定范圍0.0110000ppm。

測定空氣中的NO2時，可先將NO2還原為NO，測得NO的總量后，從總量中減去原試樣中的NO的含量，即為NO2的含量。同時，基于該原理可以利用化學(xué)發(fā)光法檢測大氣中的臭氧含量。

4.3 液相化學(xué)發(fā)光

在痕量分析中液相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)是十分重要的?；瘜W(xué)發(fā)光分析的常用發(fā)光物質(zhì)有光澤精、魯米諾、洛粉堿、過氧苯酸鹽、沒食子酸、硅氧烯和芳香族游離基離子等。

4 結(jié)語

化學(xué)發(fā)光法環(huán)境監(jiān)測分析中的應(yīng)用研究已在日益發(fā)展，隨著自動化程度高，靈敏性、選擇性好的化學(xué)發(fā)光儀器的不斷發(fā)展，商品化監(jiān)測儀器的研制和推出，化學(xué)發(fā)光分析法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用一定會迅速普及和推廣。

[1]李曉燕,何治柯,等.化學(xué)發(fā)光分析法在環(huán)境分析中的應(yīng)用.分析科學(xué)學(xué)報，1999(3).

[2]李光浩.光澤精化學(xué)發(fā)光體系的研究與應(yīng)用.光譜實(shí)驗(yàn)室,2002(6).

[3]鄭集聲.化學(xué)發(fā)光分析法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用.光譜儀器與分析,2003(2).

[4]常晉娜,徐伯興.化學(xué)發(fā)光分析法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用.上海化工,2005(3).