胡蓉蓉

（山西大同大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，山西 大同 037009）

環(huán)境檢測(cè)是環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)工作，通過(guò)檢測(cè)環(huán)境中各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前環(huán)境污染程度大小，依據(jù)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，擬定環(huán)境保護(hù)方案[1]。其中，環(huán)境無(wú)機(jī)分析難度較大，因其種類(lèi)過(guò)多，樣本成分較為復(fù)雜，樣本成分不穩(wěn)定，含量較少，采用傳統(tǒng)的檢測(cè)方法很難獲得精準(zhǔn)結(jié)果[2]。因此，引入現(xiàn)代儀器進(jìn)行分析顯得尤為重要，本文將利用現(xiàn)代化儀器，提出環(huán)境無(wú)機(jī)分析化學(xué)研究。

1 環(huán)境無(wú)機(jī)分析化學(xué)特征

1.1 種類(lèi)較多

現(xiàn)階段開(kāi)展環(huán)境分析工作量較大，需要同時(shí)分析空氣、土壤、水、生物體等多種類(lèi)型樣本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，空氣污染源種類(lèi)超過(guò)了300 種，除此之外，多氯聯(lián)苯異構(gòu)體種類(lèi)高達(dá)200 多種[3]。因此，采用傳統(tǒng)的分析方法，需要耗費(fèi)大量時(shí)間、人力資源完成此項(xiàng)工作，并且工作質(zhì)量較低，不利于環(huán)境工作部署與推行。

1.2 樣本成分復(fù)雜

隨著污染物種類(lèi)的不斷增加，環(huán)境介質(zhì)組成成分日漸復(fù)雜，想要制作分析樣本難度較大，且增加了樣本成本。在實(shí)際工作開(kāi)展中，需要對(duì)不同狀態(tài)下的同一種因素進(jìn)行分析。例如，水成分分析，需要根據(jù)環(huán)境檢測(cè)要求，選取固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)中的一種或者幾種狀態(tài)下的樣本成分進(jìn)行分析。

1.3 檢測(cè)成分含量較少

通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)資料可知，以往開(kāi)展實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，樣品檢測(cè)中成分含量比較低，加大了檢測(cè)工作開(kāi)展難度，檢測(cè)不到或者檢測(cè)量偏少情況時(shí)有發(fā)生。因此，優(yōu)化檢測(cè)儀器是當(dāng)前環(huán)境無(wú)機(jī)分析的重要工作內(nèi)容之一。

1.4 樣本成分穩(wěn)定性較差

從樣本自身化學(xué)成分特征、環(huán)境因素、樣本處理3 個(gè)層面分析，發(fā)現(xiàn)樣本成分穩(wěn)定性較差。第一，因樣本自身化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，容易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以在處理樣本和分析樣本過(guò)程中，注意設(shè)備密封性等特性，選取滿足樣本處理需求的設(shè)備，從而避免其他因素對(duì)其造成干擾。第二，樣本周?chē)h(huán)境因素同樣容易對(duì)樣本成分穩(wěn)定性造成影響，結(jié)構(gòu)發(fā)生偏離，加大了樣本實(shí)驗(yàn)分析難度，精準(zhǔn)度很難提升。第三，在存放、隔離等操作過(guò)程中，多種因素融為一體，對(duì)樣本分析造成了障礙。

2 常見(jiàn)的現(xiàn)代儀器分析方法

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了環(huán)境有機(jī)分析發(fā)展，為了滿足有機(jī)分析，推出了多種現(xiàn)代儀器。

2.1 原子熒光法

通常情況下，該方法在水環(huán)境作業(yè)中應(yīng)用較多，利用原子熒光法，檢測(cè)水環(huán)境中金屬元素，判斷這些元素的痕量是否超出標(biāo)準(zhǔn)，如果超出標(biāo)準(zhǔn)，立即采取措施加以處理，從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。目前，利用此方法能夠檢測(cè)水中金屬混合物種類(lèi)高達(dá)8 種，包括鍺、碲等，操作靈活、簡(jiǎn)單，不會(huì)對(duì)基體質(zhì)量造成影響。我國(guó)部分工作人員將此檢測(cè)方法應(yīng)用到人體殘骸檢測(cè)當(dāng)中，通過(guò)檢測(cè)殘骸中的骨骼、毛發(fā)等，確定死者的死因。

2.2 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

該方法主要用來(lái)清潔水基體，確定水體中含有哪些金屬元素，并檢測(cè)生物樣品中所含元素等，以便為環(huán)境無(wú)機(jī)分析研究提供數(shù)據(jù)支撐。由于樣本元素類(lèi)型逐漸增加，為了滿足有機(jī)分析需求，在不降低檢測(cè)質(zhì)量及工作效率的前提下，逐漸增加檢測(cè)元素，調(diào)節(jié)檢測(cè)設(shè)備參數(shù)及性能，以此增加檢測(cè)元素類(lèi)別。

2.3 色譜分析法

該方法通過(guò)采取高速分離處理，將樣本中的不同物質(zhì)分離開(kāi)來(lái)，以便樣本特性分析。在實(shí)際工作開(kāi)展中，以物品不相容特性為依據(jù)，分別檢測(cè)樣本中各項(xiàng)元素指標(biāo)數(shù)據(jù)，引入吸附能力、親和作用、元素系數(shù)等參數(shù)，綜合分析樣本化學(xué)特性，合理布局檢測(cè)試驗(yàn)，得到樣本污染物物質(zhì)類(lèi)別及含量大小，這對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的開(kāi)展幫助較大。另外，還可以利用此方法，對(duì)樣品進(jìn)行定量和定性分析。目前，應(yīng)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(duì)水環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)分離陰離子和陽(yáng)離子，實(shí)現(xiàn)溶液分離檢測(cè)。這種方法優(yōu)勢(shì)在于選擇性強(qiáng)，操作較為靈敏，能夠同時(shí)檢測(cè)多種水體成分。在實(shí)際工作開(kāi)展中，可以利用電導(dǎo)檢測(cè)設(shè)備，測(cè)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(nèi)溶液濃度大小，經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子分離柱處理，得到環(huán)境有機(jī)參數(shù)測(cè)試結(jié)果。

2.5 流動(dòng)性注射分析法

該方法消耗試劑量比較少，與傳統(tǒng)作業(yè)相比，利用該方法來(lái)分析環(huán)境無(wú)機(jī)化學(xué)成分工作效率更高一些，并且勞動(dòng)強(qiáng)度較低，可以作為環(huán)境檢測(cè)主要工具。

2.6 分光光度法

該方法利用水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)方式，通過(guò)調(diào)節(jié)分光光度，分別測(cè)試水環(huán)境中各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，取平均值作為測(cè)試結(jié)果，以此提高檢測(cè)精度。

3 現(xiàn)代儀器分析方法在環(huán)境無(wú)機(jī)分析化學(xué)中的應(yīng)用研究

3.1 基于化學(xué)元素定量的應(yīng)用

金屬元素和微量元素的占比，對(duì)于環(huán)境無(wú)機(jī)化學(xué)影響較大，對(duì)這些化學(xué)元素進(jìn)行定量分析顯得尤為重要。目前，應(yīng)用比較多的化學(xué)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(duì)某環(huán)境下鐵元素材料中K、Na、Pb、Zn 元素進(jìn)行測(cè)定。

試驗(yàn)方法：選取鐵材料混合溶劑作為實(shí)驗(yàn)材料，在高溫處理下，形成非晶態(tài)共熔體。該材料結(jié)構(gòu)均勻，不存在復(fù)雜礦物質(zhì)，利用脫模劑處理材料，合理設(shè)置參數(shù)，采集試驗(yàn)結(jié)果。見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

通過(guò)觀察表1 中的測(cè)試結(jié)果可知，本文提出的X-射線光譜定量分析法，能夠準(zhǔn)確定量分析環(huán)境中鐵材料各項(xiàng)化學(xué)元素，對(duì)環(huán)境檢測(cè)分析有很大幫助。如果測(cè)得鐵材料中某項(xiàng)指標(biāo)超出了規(guī)定范圍，則認(rèn)為該材料在今后開(kāi)發(fā)中會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大污染。依據(jù)檢測(cè)結(jié)果，可以擬定材料處理方法，或者放棄該環(huán)境下的鐵材料開(kāi)采，以免造成環(huán)境污染。

3.2 基于污染分析的應(yīng)用

水是人們生存不可缺少的資源，雖然我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平有所提升，但是水污染問(wèn)題日漸嚴(yán)重，一些工廠廢水、生活廢水處理不當(dāng)，直接排入河道中，導(dǎo)致水污染嚴(yán)重。為了解決水污染問(wèn)題，對(duì)水污染進(jìn)行分析非常重要，通過(guò)分析水中各項(xiàng)元素含量大小，判斷當(dāng)前檢測(cè)水是否遭受污染，如果遭受污染，根據(jù)超標(biāo)元素類(lèi)別，擬定水污染治理方案。目前，對(duì)水污染元素檢測(cè)應(yīng)用比較多的方法為電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，本文以該方法為例，對(duì)水污染問(wèn)題進(jìn)行分析，開(kāi)展水質(zhì)無(wú)機(jī)項(xiàng)目測(cè)定研究。

利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，對(duì)水中各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試分析，以粉煤灰污染為核心展開(kāi)測(cè)試研究。取適量待檢測(cè)水倒入試驗(yàn)容器中，利用檢測(cè)設(shè)備采集水污染信息。測(cè)試結(jié)果表明，該樣本水中含有金屬元素超出標(biāo)準(zhǔn)，包括銅元素和鐵元素，判定該樣本水已經(jīng)遭受污染。在下一步工作計(jì)劃中，應(yīng)該將取樣區(qū)域水污染治理作為環(huán)保工作開(kāi)展重要區(qū)域。

3.3 基于環(huán)境檢測(cè)的應(yīng)用

現(xiàn)代儀器的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)環(huán)境檢測(cè)模式，將理論部分投入到實(shí)踐應(yīng)用中，通過(guò)創(chuàng)造現(xiàn)代化環(huán)境檢測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)環(huán)境因素實(shí)時(shí)采集，以便環(huán)境保護(hù)工作的開(kāi)展。針對(duì)我國(guó)環(huán)境污染問(wèn)題，需要擬定一套完整的環(huán)境檢測(cè)方案，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，擬定處理方法。本文以環(huán)境無(wú)機(jī)化學(xué)成分中的Ca2PO3+、Tb+離子等因素作為分析指標(biāo)，采用離子色譜法，分別對(duì)各項(xiàng)離子進(jìn)行測(cè)試。

在實(shí)踐操作中，通過(guò)調(diào)節(jié)水中樣品電壓數(shù)值，測(cè)得Ca2PO3+、Tb+離子數(shù)量，結(jié)果如圖1 所示。

圖1 樣品電壓偏移下二次離子數(shù)量測(cè)試結(jié)果

通過(guò)觀察圖1 中的測(cè)試結(jié)果可知，隨著樣品電壓偏移量的增加，二次離子數(shù)量先增加而后減少，趨近于0。0V 電壓為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，當(dāng)樣品電壓超過(guò)0V 以后，離子數(shù)量迅速下降。依據(jù)此變化特性，在環(huán)境檢測(cè)中，可以根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)，擬定環(huán)境治理方案，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓偏移量來(lái)控制離子數(shù)量，使其滿足環(huán)境保護(hù)要求。

以上試驗(yàn)是對(duì)Ca2PO3+、Tb+離子環(huán)境檢測(cè)及治理展開(kāi)的研究，根據(jù)此研究結(jié)果可以擬定一套環(huán)境檢測(cè)及治理工作方向。首先，利用離子色譜法對(duì)環(huán)境無(wú)機(jī)化學(xué)元素進(jìn)行檢測(cè)。其次，對(duì)檢測(cè)結(jié)果元素化學(xué)特性進(jìn)行分析，以繪圖方式直觀獲取結(jié)果，找到元素變化區(qū)間范圍。最后，根據(jù)元素變化區(qū)間范圍，結(jié)合環(huán)境保護(hù)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(huán)境治理依據(jù)，以此體現(xiàn)環(huán)境檢測(cè)價(jià)值。

3.4 基于自動(dòng)化檢測(cè)的應(yīng)用

隨著智能化技術(shù)的快速發(fā)展，各項(xiàng)領(lǐng)域逐漸追求智能化管理發(fā)展，利用自動(dòng)化設(shè)備采集信息、加工生產(chǎn)等。對(duì)于環(huán)境無(wú)機(jī)化學(xué)分析亦是如此，自動(dòng)化檢測(cè)是該領(lǐng)域當(dāng)前重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，也是未來(lái)主要研究?jī)?nèi)容。該項(xiàng)環(huán)境無(wú)機(jī)化學(xué)分析內(nèi)容的展開(kāi)是利用現(xiàn)代化自動(dòng)操控儀器，檢測(cè)環(huán)境空氣、水等是否對(duì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，為生產(chǎn)加工進(jìn)行指導(dǎo)的同時(shí)，也為人們的身體健康保駕護(hù)航。

目前，我國(guó)對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的檢測(cè)做得工作較多，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了較為成熟的自動(dòng)化檢測(cè)儀器。這些儀器采用的理論依據(jù)有很多，例如流動(dòng)性注射分析法、離子色譜法等。利用這些儀器采集空氣指標(biāo)參數(shù)，按照身體健康要求，對(duì)當(dāng)前空氣指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行打分，生成空氣指數(shù)，為人們出行提供參考。另外，水質(zhì)的檢測(cè)，同樣形成了較為完善的自動(dòng)化檢測(cè)體系結(jié)構(gòu)，依據(jù)現(xiàn)代化儀器分析基本原理，搭建自動(dòng)化檢測(cè)體系，減少了人力勞動(dòng)。在未來(lái)發(fā)展中，自動(dòng)化檢測(cè)將大范圍應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化工作模式。

4 總結(jié)

本文圍繞環(huán)境無(wú)機(jī)分析化學(xué)問(wèn)題展開(kāi)研究，引入了現(xiàn)代儀器分析方法。依據(jù)現(xiàn)代儀器分析原理，從化學(xué)元素定量、污染分析、環(huán)境檢測(cè)、自動(dòng)化檢測(cè)4 個(gè)方面出發(fā)，探討環(huán)境無(wú)機(jī)分析化學(xué)問(wèn)題。通過(guò)分析試驗(yàn)結(jié)果，推理出環(huán)境檢測(cè)及治理思路，希望對(duì)環(huán)境管理工作開(kāi)展有所幫助。