检验检测机构中的绿色分析化学运用

热依汗

（新疆轻工职业技术学院化工环资分院，新疆乌鲁木齐 830021）

随着人们的环保意识不断提升，绿色、无污染概念深入人心，对社会生产、产品质量提出了更高的要求。检验检测机构的检测样品量、从业人员人数、检测实验室等不断增多。检测机构中，以食品、环境、建筑建材等行业居多。为减少化学废液的产生，减轻分析人员的劳动强度，降低分析废液的处置费用，保障分析人员的健康和安全，引入绿色分析理念十分必要。化学分析本身也是一种污染排放源。绿色化学是从源头上阻止污染物生成，又称为环境无害化。绿色化学强调污染预防。传统样品处理技术，产生大量有机溶剂的废液、废气、废酸等，与保护环境控制污染的理念不相符。绿色分析化学技术受到广泛关注，少用或不用化学试剂、有机溶剂，是未来分析化学发展的方向。检验检测机构中应用绿色分析分析具有重要的意义。

一、绿色分析化学概念

美国Namiesnik教授首先提出“绿色分析化学”的概念，其以环境友好的绿色化学概念为基础，提出绿色分析。同时绿色分析化学也是今后绿色化学的一个发展方向，将绿色化学原理应用在分析方法和技术中。在化学分析过程中，要减少或者不使用化学试剂。尤其是控制有机溶剂的使用。避免使用剧毒的试剂，包括生态毒性[1]。分析过程减少产生固体废物、液体废物、气体废物。每个样品分析所需的人力和能耗，也要不断下降。绿色分析化学是新出现的化学分支，采用先进的理念、高效的科学技术，尽可能地减少对环境的污染和破坏。在新的分析方法和分析技术手段中，应用绿色化学的理念，进行绿色样品处理、绿色分析测试等，减少有害物质对环境造成的影响。

总而言之，绿色分析化学是一门从源头上阻止污染的分析化学，能够借助绿色化学的原理在新的分析方法和技术中进行研究。绿色化学指的是根据化学的各个反应、化学实验的原料、催化剂、溶剂以及产品的绿色化，能够从原材料中选择绿色的试剂，中途加入绿色的溶剂以及各种催化剂，由此来设计出最为安全的绿色成品，也就是安全的化学品。目前来看，时代的发展，经济的推动，绿色分析化学已经成为重要的研究方向，受到了广大人群的喜爱和追求。

二、常用的绿色分析化学技术

（一）微波消解技术

使用容器经过高频电磁波穿透消解试样，2 450兆周，对试样和溶剂进行直接作用。使其极性分子及离子发生摩擦、震动[2]。微波被吸收后。内部快速升温。撕裂、震碎、破坏样品。使其迅速与溶剂作用，从而快速消化。对于饮料、食品、生物样品的消化等，特别适用微波消解技术。常规的湿法消解，使用较多的酸碱等化学试剂，污染严重，耗能大，干扰多。微波消解技术节能、快速、简单，可以克服这些缺点[3]。通常使用3～5ml试剂即可，节省化学试剂，并且数分钟即可消解完全。采用微波消解技术，劳动强度低，空白值低，能够有效减轻环境污染。可以说，微波消解技术的发生能够在节约化学试剂的同时缩短样品的消解时间，相关研究人员借此测定有机氧农药、高锰酸钾指数、环境水样COD等各个方面内容，均获得了较为理想的成效。

（二）微波萃取技术

微波萃取技术的根本原理是根据不同物质的不同结构，以及吸收微波能的不同能力。在微波的作用中，待测组被选择性地加热，使其与基体分离，融入微波吸收能力较差的萃取剂中。利用微波进行萃取，提高萃取效率的微波萃取技术，具有污染小、节省试剂、节省时间、萃取效率高、适应范围广、可同时处理批量样品等优点。样品杯使用聚四氟乙烯材料制成[4]。微波萃取装置应用微波萃取装置，带有控温附件。应用具有极性的溶剂，作为萃取溶剂。比如水、丙酮、甲醇、乙醇等。微波萃取能够处理批量样品。萃取效率高，适用范围广，设备简单[5]。在微波萃取中，需要注意使用温度下不分解待测物。对溶剂温度加强控制，避免其沸腾。

（三）超临界流体萃取技术

20世纪80年代后期，分析化学中开始应用超临界流体萃取技术。对混合物的特定组分提取分离中，利用超临界状态下的流体。根据不同的提取对象，萃取剂的超临界流体的气体也有差别。流体具有良好的溶剂效能[6]。在卫生检验中，CO2为常用气体。CO2不易与溶质反应，具有良好的不易与溶质反应，临界条件适宜。并且不会对环境造成污染。无毒无臭，容易挥发分离，沸点低、无害、不可燃。商品CO2的纯度高。因此，超临界流体中超临界二氧化碳的研究相对更加丰富一些，它的密度液体相等，所以具有常规液态剂的溶解性。在专业人员的研究工作中，结合SFE技术开展具体项目研究，正确发挥出其内在作用，像有机磷杀虫剂、除草剂以及咖啡因等各种物质研究中都有进展。

（四）固相萃取与固相微萃取技术

通过固相吸附层的液体样品，除去基体，富集待测物，用少量的溶剂洗脱回收，为固相萃取技术。通常使用10-20ml溶剂即可待测物洗脱回收。在固相萃取的基础上，逐渐发展出现固相微萃取技术[7]。固相微萃取技术是一种无溶剂样品处理技术。作为新技术，固相微萃取具有解吸、富集、萃取的功能。固相微萃取技术的装置类似微量注射器，萃取头鞘内放置有萃取头，使用时取出。封闭体系刺入，控制杆旋转，就可以萃取头使用。浓缩样品中的某些化合物，液上萃取，液体中都可以放入萃取头。使用后继续放置在萃取头鞘内。可以直接进入气相色谱仪汽化室。不经任何溶剂洗脱，完成解吸附。导入色谱柱，经流动相，进行浓缩、分离、提取等。相比常规的索氏提取，固相微萃取技术所需样品量少，不需要复杂的仪器设备，并且无需有机溶剂，具有较高的灵敏度，操作更加简便快速。

（五）液膜萃取技术

液膜萃取技术也被称为液膜分离，指的是将第三种液体展成膜状来隔开两个液相，进而使料液中的某些组分透过液膜进入到接收液，真正意义上实现液料组分的分离。液膜氛围乳状液膜和支撑液膜，在不同的载体中达到选择性分析。液膜是悬浮在液体中比较薄的一层乳液微粒，它既可以将两个组成不同且互相融合的液体隔离开，能够起到分离的实际作用。作为新的样品富集技术，液膜萃取技术不需要使用大量有机溶剂，方便仪器联机，具有较高的富集效率及选择性。被测物从水相，经过吸附界面的膜萃取，萃入气相。气相色谱分析单元、吸附剂界面单元、中空纤维膜细管等，均为载气流经过的膜萃取的过程。作为一种绿色分析技术，液膜萃取技术完全不使用有机溶剂。对于半挥发、挥发性的有机物，可以使用液膜萃取技术进行分析。在现实生活中，液膜萃取技术多数作为环境样品前处理技术，在各种水体中污染物的测定应用比较广泛，且实用性较强。

（六）顶空气相色谱分析技术

顶空气相色谱分析技术的原理就在于根据某些气体易扩散、易挥发的特性来组织实验操作。顶空气相色谱分析技术具有节省溶剂，节省人力，减少时间、样品处理简单，操作便捷，干扰相对较少等优势。作为固体、液体样品中挥发性组分间接分析的方法，顶空气相色谱分析技术使用密闭的容器中，放置挥发性的样品。实现相平衡的上部的气体与样品中的组分。注意在此过程中保持恒定的温度。色谱分析时，取上部的气体[8]。样品中挥发性组分的含量即可获得。顶空气相色谱分析技术使用中，能够延长色谱柱的寿命，使用注入的为比较清洁的气体。

三、绿色分析化学方法在检验检测机构中的应用

（一）样品前处理环节

传统样品前处理的方法，主要是消解、萃取。分离及浓缩样品中待测组分，采取萃取方式。从而分析有机物的浓度。分析人员需要长时间接触挥发性有机物，增加工作风险。分析人员也承担较大的劳动强度[9]。并且需要使用大量的有机溶剂进行操作。分离与浓缩样品中的待测组分，化学检测技术不断发展，方法不断增多，比如液膜萃取、固相微萃取、固相萃取、超临界流体萃取、微波萃取、加压溶剂萃取等。目前的技术条件下，部分检验检测要求分析一些参数。要求符合常规评价指标，分析速度、灵敏度、准确度、精密度、回收率等。萃取液部分使用中，仍需要有机溶剂。因此，在具体的选择中，化学试剂和方法需要采取环境危害性相对较小、毒性比较低的方式[10]。样品前处理不仅有干扰物分离等，使用绿色试剂和设备的方式。也有数学分离技术，应用化学计量学方法。利用多维数阵成分分解算法，减少物理或化学分离，使干扰物质的影响消除。待测组分数据相对比较准确。

重金属含量分析中，消解在样品前处理环节应用非常普遍。比如分析土壤、水、食品、样品成分等。分析水污染参数化学需氧量，是环境分析的重要内容之一。要求消解待测水样。高温干法分解法、熔融消解法、湿法消解法等，都是传统的消解方法。食品、环境样品中，应用湿法消解法比较多。大量的强腐蚀性无机酸，都需要实际操作时应用。比如硫酸等。酸雾等污染物也会在消解过程中产生。绿色样品处理设备常用微波消解仪。与传统加热消解方式相比，微波消解仪利用微波的热效应，污染小，试剂消耗少，样品分解速度快。可以减少工作人员的工作强度。密闭微波消解，也不会产生酸雾，对分析人员的健康有保障。

（二）分析环节

根据自动化程度、化学试剂、是否需要样品前处理，分析环节的绿色分析技术，可以分为三类。第一，自动分析技术和设备，主要目的是保障分析人员的人身健康安全，减轻分析人员的劳动强度。包括在线分析仪器，稀释、移液、自动称量等仪器设备。在线分析仪器对待测样品可以实时自动分析，获得连续输出信号，准确的数据[11]。在水质自动监测、环境大气、工业过程控制等检测中，在线分析仪器技术应用普遍。第二，减少分析废液的技术，减少使用试剂和样品用量。比常规化学分析方法更加优越。代表性的绿色分析化学技术微流控技术、流动注射分析技术等。使用仪器，向流动着的试剂溶液载流中，注入一定体积的试样溶液。进行混合反应，从而处理数据，分析测定，通过流通检测器进行。此为流动注射分析。流动注射分析是非稳态技术。使用的试样、试剂的用量，只是常规分析方法的几十分之一。分析仪器具有较高的自动化程度，基于流动注射原理。有利于降低工作人员的劳动强度。第三，绿色分析技术为样品处理不需要，或者处理简单，化学试剂需要少量或者不需要。在水质、矿物、土壤、食品、粮食等检验检测中，激光诱导击穿光谱、近红外光谱、拉曼光谱等技术逐渐应用。不需要破坏性处理样品[12]。对不同形态的样品，这些技术可以直接测定。包括胶状体、半固体、固体、液体等。随着化学计量学的发展，数学模型不断进步，能够用于这些测量原理，促进样品的检测分析，提升检测工作效率。基于绿色分析化学原理，应用绿色分析化学技术，进行检验检测，需要注意尽量选用低能耗的仪器和备，减少碳排放及实验室的能耗。

四、总结

总之，在检验检测机构中，化学分析是重要的手段。化学分析可以提供相关的数据，用于生产生活等各个领域。但同时，化学分析也是一种污染排放源，会产生环境污染问题。绿色分析化学的应用十分重要。在整个化学分析过程中，分析测试、样品处理、废液处理等，都可能出现有害的物质。合理利用绿色分析方法技术，无污染或者少污染，能够减少有害化学物质的产生，减轻对环境的影响。绿色分析化学从源头上根除污染，更新传统的化学检测思维，是化学检验检测的发展趋势，对保障分析人员的健康安全、降低劳动强度、促进环境保护有重要的意义。在检验检测机构中，绿色分析化学方法也会更加广泛地应用。