论化学分析方法在环境检测中的应用

徐祥钟，刘博雅

（广电计量检测（沈阳）有限公司，辽宁 沈阳 110000）

1 环境检测概述

环境检测作为一种高科技的新兴产业，已引起人们的普遍关注，而随着国家政策的不断出台，环境检测工作也日益受到人们的重视。改革开放后，随着我国经济的快速发展，能源消耗的不断增加和资源的利用率不断提高，对环境的威胁越来越大，给环境造成的压力也越来越大[1]。“十四五”期间，提出要大力推进发展绿色经济，必须正确处理好生态环境与经济发展之间的关系。在环境检测的实施中，化学分析方法的规范化是其实施的关键环节，也是环境质量评价与规划的重要基础。一般情况下，需用高效的方法对污染物质进行测定和分析，以确保资料的科学性，达到减少环境污染、解决环境问题的目的。

2 环境检测中化学分析方法的特征

2.1 检测范围广

该方法不受现场条件的制约，可以应用于各种环境中。它能探测到空气中的有毒物质，也能探测到山丘土壤中的有毒物质，具有更广的检测范围。

2.2 分析对象复杂

有研究表明，污染物中含有10 000余种有毒有害物质，它们的内部结构和性质不同，对周围环境产生的影响也不同。所以，要有针对性地开展化学药物的研究，就必须对化学药物的组成和性质进行研究。目前全球化学药物种类数以百万计，要根据不同的环境条件，做出合理的选择，从而为环境管理提供科学、有效的依据。

2.3 具有变异性

变异性是指在对环境进行检测时，由于环境的污染状况会随着时间的推移而发生改变，从而影响到最终的测试结果，所以在进行化学分析的时候，需要对其进行环境检测。在实际使用中，可以更好地保证检验的质量，同时也能监测到环境污染的变化。

2.4 具有普遍性

随着化学分析技术的发展，其应用范围日益扩大。随着时间的推移，各种先进技术仪器不断出现，使得化学分析的范围不断扩大，同时也保证了测定的准确性。

2.5 分析速度快

随着我国经济的快速发展，各种新设备、新技术层出不穷，为环保检测工作的开展提供了有力的技术支持。同时，化学分析技术的发展也在不断加快，尤其是光度计、原子吸收光谱法等自动化分析技术，一小时可以检测202个试样，大大提高了分析速度。

3 化学分析方法的应用原则

（1）达到分析目标。在对污染物进行快速、实时监测时，应选用合适的仪器对污染物中某一组或多组分进行精确测量，或对标准样进行定量分析。一般采用国标法进行分析，而采用国标法则要消耗大量的时间和经费，又需保证数据的可靠性。

烹调时，在保持地方菜肴风味特点的前提下，还要注意就餐者的不同口味，做到因人制菜。所谓“食无定味，适口者珍”，就是因人制菜的恰当概括。

（2）把原料的成分考虑进去。在选择化学分析法的时候，要对被测样品的成分和种类进行估算，以解决由于样品本身而引起的方法不适用问题，还可以在环境监控中排除其他化学和物理的干扰。

（3）精确测量被测样品的组分。在选择化学分析法时，要充分了解其测定的上下限，并对所测物质的组成进行估算，以保证所测组分在所述分析方法的监控范围之内，并且所测组分的含量不得超过所述上、下限。

（4）采用标准样品。最科学的做法是采用标准样品。目前已有研究表明，常规物质难以得到，通过加标回收方法可以迅速测定，但加标回收法的可靠性较差，即使回收率100%，也只能说明在加入时没有出现系统故障，并非完全没有系统故障。

4 常见的化学分析方法

4.1 化学发光分析法

化学发光法是目前环境检测中的一个重要手段。其中耦合反应是化学发光分析中的一个重要环节，它是利用化学反应与单一化学触媒的相互作用来进行分析，目前已被广泛地应用于各种环境监测[2]。

4.2 原子吸收和原子荧光法

近年来，原子吸收和原子荧光法在化学分析、核吸收光谱、光谱分析等领域得到了广泛的应用。利用原子吸收、原子荧光技术对水体中各种有害元素进行分析，结果表明，该方法灵敏度高，精度高，为环境保护人员所普遍接受。

4.3 等离子体发射光谱和等离子发射光谱－质谱法

近几年，等离子体辐射光谱技术在我国环境监测尤其是水环境监测方面得到了快速发展，应用等离子体发射光谱技术能够准确地判断出废水中的金属离子和各种元素的含量。实验结果显示，该方法与传统的火焰原子吸收法相比，灵敏度和准确度都很高，而且是一种能同时对多种元素进行快速、多路全光谱分析的方法。无机质谱法是应用最广泛的一种测定微量元素的方法，它可以较好地保留由同位素光谱获得的离子的质量分数。离子探测器是一种能分析固体物质中微量元素的仪器。

4.4 重量分析技术

重量分析法是一种广泛应用于环境监测的化学方法，它具有成本低廉、高效、应用广泛等优点。用重量法将被测物体转换为可测的试样，然后进行称量，并按不同的质量，对每一种材料的质量进行测定。这种技术是需要称量的，所以要使用称量仪器，也就是天平，在使用这种技术的时候，必须要有专门的人员来测量每一种材料的含量。这种方法虽简便，可用于大气、水等环境的监测，并取得了明显的成效，但其有一定的局限性，仅用于中高浓度的样品，不适合对微量元素进行测定，且精度不高。

4.5 高效液相色谱技术

HPLC技术一般用于物质的定性分析，其敏感性、精确度高，广泛用于环境监测。该技术在水质污染监测中具有较高的回收率，为今后的水环境监测工作奠定了坚实的技术基础。在空气污染监测中，该技术可以同时探测各种成分，包括各种复合物质，如硫化物、氮化物等，并对其进行技术评价。在土壤环境监测中，由于土壤成分复杂，检测起来比较困难，应用该技术可以有效地识别出土壤中的杂质，并检测出是否含有超标的污染物。但这种技术所需的设备非常昂贵，使用成本较高。

4.6 滴定分析技术

滴定分析技术是通过化学反应来测量物质的含量，其基本原理和方法是将已知的相应浓度的标准溶液注入所收集的试样中，经过一段时间的滴定测试使其发生反应。由于该检测方法的特殊性，所用的方法也不尽相同，所以要根据实际情况选用相应的检测试剂。滴定法主要有沉淀法、酸碱中和法。酸碱测定主要是根据试剂的颜色变化而进行测定，常用的有碳酸钠、草酸等。滴定法是利用化学反应中的氧化－还原反应，在一定条件下添加适当的氧化剂，从而对反应过程进行观察和判定。滴定技术在应用时要根据实际情况作出科学的判断，并严格控制各种药剂的用量，以达到最精确的测定结果。

4.7 离子色谱技术

离子色谱法是一种精细的检测方法，它主要用于水质、大气、土壤等环境的监测。在水质监测方面，采用离子色谱法可以对地下水、应用水等各种水质样本进行分析。但在应用该技术前，必须对所收集的样品进行稀释、筛选，并对其进行预处理，以确保其精确度。该技术可用于各种组分的测定，适用范围广泛，所用试剂无毒，不会对水体产生二次污染。

4.8 荧光法测定

荧光法具有较高的灵敏度和选择性，因此，在实际应用中应根据所测样品的种类选用不同的荧光试剂。一般来说，检测样本应该尽量选用本身没有荧光物质，并且能够在使用后产生显著荧光效应的样品。

4.9 发射光谱法

发射光谱技术是一种广泛应用于水基质的净化、生物物质及土壤环境监测的方法。其工作原理与火焰原子吸收法相似，采用激光光源激发等离子体，以探测周围环境中存在的物质。国外对辐射光谱技术的研究已有很多年了，但这种方法在我国尚属新兴，国内的测试工作者对其应用还不够深入，与国外先进水平还有很大的差距。由于辐射光谱技术对仪器的灵敏度要求很高，因此在实际应用中要考虑到其经济性。

4.10 中子活化法

中子活化方法最大的优点就是对样品的敏感性高，不会对样品造成损伤，当需要对某些元素进行检测时，可以使其发挥最大的作用。中子活化技术是通过加速中子源或者是同位素来探测到元素。近几年，我国科研院所在机械研究领域取得了重大突破，研制出了低能量的光子检测器。其对低能量的光子非常敏感，而且分辨率非常精确，大大提高了它的灵敏度，并拓宽了它的应用领域。中子活化方法能检测到超过60种元素，如锡、铬、汞、砷等，在海水、大气、土壤和生物材料的检测中具有重要的应用价值。

4.11 比色法

常用的比色测定方法有两种，一种是光电法，另一种是目测法。比色法是测试人员根据离子自身或反应产品在一定条件下生成溶液的颜色深度与浓度的比例关系对污染物进行定量测定。目测比色法是一种直接用肉眼观察被测溶液的反应程度的方法，其比传统的光电比色法更简便。但是，需要指出的是不同的检测者对颜色的辨别能力不同，所以检测结果很可能会受人为因素的影响。在实际检测中，可以通过使用专用的比色仪对不同浓度的标准管进行对比，从而保证测试的可靠性。

5 化学分析方法在环境检测中的重要性及具体应用

5.1 化学分析方法在环境检测中的重要性

化学分析技术作为环境检测的先决条件，已广泛应用于工业领域。采用化学分析法，可以在一定程度上确定各污染物的合理排放标准，减小了监测工作的难度。因此，要针对污染程度高的行业进行分级，确定重点对象，通过对污染物质的测试判断污染的来源。天然生成的大多数污染物是危险的，而人类生产生活中产生的污染物也会对环境造成一定的影响和损害。所以，必须从根本上杜绝污染，对污染源进行治理。

另外，在进行环境检测时，必须以化学分析为依据，制订相应的环境检测方案。在工业生产中，必须设置排放区，明确污染物种类，采用合适的设备来减少污染。同时，为达到国家级污染物排放标准，环保主管机关可以对样品进行集中分析，分析可能造成污染的化学成分，明确污染的严重程度，进而提出相应的治理措施，以提高环境质量。

5.2 化学分析方法在环境检测中的具体应用

5.2.1 在污染物结构测定中的应用

在环境检测中，利用化学分析技术可以分析环境中有害物质的分子结构、微量元素、同位素等。在此过程中，使用最多的就是颗粒分析仪，它可以对有害物质中的微量元素进行精确的分析。其基本原理是通过样品表面同位素峰谷值的变化来分析污染物分子的种类。NMRs也可以用来对污染物进行结构的分离和化学成分的鉴定。采用化学分析技术可以对环境质量进行有效检测，提高环境检测的精度。同时，对检测数据进行合理的分析，根据检测数据的特点，制定科学、高效的环保管理对策，为检测工作提供有力的依据。超微量污染物的化学分析是一种对环境进行检测的新途径。在现阶段，环境污染的防治尤为重要，利用超微量污染物的化学分析技术，能够有效地控制和降低污染物的浓度，从而达到对污染物的精确识别和改善环境质量的目的。

5.2.2 在大气检测中的应用

随着社会经济的发展，大气污染问题越发严重。气态含硫、含氮物质属于污染物，而大气中的二氧化硫和氮氧化物溶解在雨水中并发生反应，容易出现酸雨现象。众所周知，酸雨的危害性比较强，包括腐蚀建筑物、土壤酸化等，造成巨大经济损失。在测定大气中气态污染物时，一般会采用化学发光分析法，这种方法的原理是通过待测样品和催化剂的耦合反应产生辐射光，对辐射光强度进行分析可以明确所含物质的具体含量。含硫物质的检测，是通过实验室试验将氧化剂变换为Ag（II）来测定含硫物质含量，但Ag（II）在水中是不稳定的，所以要采取其他方法来制备。对于含氮物质检测，可用特制飞行器收集指定目标位置大气，并监测指定区域大气中的污染气体，其具有操作简单、效率高、凸显区域特征污染物、数据直观等优势。

5.3 方法标准化的应用

专业人员在进行环境治理的时候，可以根据化学分析的结果来判断环境的情况。通过化学方法规范环境检测工作流程，提高了环境检测数据的准确性。要对环境进行有效的管理，就必须对环境检验技术人员进行规范化的要求。为了防止实际操作与理论知识的脱节，必须按照特定的标准化程序选用相应的分析工具。环境检测的总体质量与采用科学、高效的化学分析技术密切相关。比如，当检测到环境中的危险物质时，检验人员根据标准的要求选取质量稳定的物质对其进行分析，可以提高检测的成功率。

5.4 痕量和超痕量污染物分析中的应用

要达到更好的环境控制效果，就必须对污染进行全面的监测，即使含有少量的有毒、有害物质，也要做到最佳的检测程度。在对微量、超微量污染物的检测中，要建立痕量、超痕量的化学分析流程，实现对微量、超微量污染物的有效检测。从现有的测试结果来看，对超微量污染物的检测还有待进一步深入研究，从而提高检测的可信度，提高其对环境污染的控制。

6 结语

综上所述，当前，随着社会和经济的持续发展，环境检测越来越受到人们的重视。其中，化学分析法能够监控环境中的各种有害物质，并能从多个角度分析污染物的成分和影响范围。随着我国化学工业的发展，对环境进行科学、高效的分析，可为制定环保政策提供依据。通过化学方法的应用，可以得到各种环境信息，包括污染物类型、组成和影响范围等。将化学分析技术用于环境检测是非常有意义的，通过化学分析技术对污染源进行准确的分析是降低环境污染的有效途径。