環(huán)境監(jiān)測常用分析方法簡介課件

1、環(huán)境監(jiān)測常用分析方法簡介    環(huán)境樣品的測試方法是在現(xiàn)代分析化學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的測試技術(shù)和手段的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，用于研究環(huán)境污染物的性質(zhì)、來源、含量、分布狀態(tài)和環(huán)境背景值。隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，除經(jīng)典的化學(xué)分析、各種儀器分析為環(huán)境分析監(jiān)測服務(wù)外，一些新的測試手段和技術(shù)，如色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、激光、中子活化法、遙感遙測技術(shù)也很快被廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染的監(jiān)測中，為了及時(shí)反映監(jiān)測對象和取樣時(shí)的真實(shí)情況，確切掌握環(huán)境污染連續(xù)變化的狀況，許多小型現(xiàn)場監(jiān)測儀器和大型自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)也獲得迅速的發(fā)展。一、 化學(xué)分析法     是以特定的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法

2、，分重量分析法和容量分析法兩類。    重量法操作麻煩，對于污染物濃度低的，會產(chǎn)生較大誤差，它主要用于大氣中總懸浮顆粒、降塵量、煙塵、生產(chǎn)性粉塵及廢水中懸浮固體、殘?jiān)?、油類、硫酸鹽、二氧化硅等的測定。隨著稱量工具的改進(jìn)，重量法得到進(jìn)一步發(fā)展。例如，近幾年用微量測重法測定大氣飄塵和空氣中的汞蒸汽等。    容量法具有操作方便、快速、準(zhǔn)確度高、應(yīng)用范圍廣、費(fèi)用低的特點(diǎn)，在環(huán)境監(jiān)測中得到較多應(yīng)用，但靈敏度不夠高，對于測定濃度太低的污染物，也不能得到滿意的結(jié)果。它主要用于水中的酸堿度、NH3-N、COD、BOD、DO、Cr6+、硫離子、氰化物

3、、氯化物、硬度、酚等的測定，及廢氣中鉛的測定。二、 光學(xué)分析法    是以光的吸收、輻射、散射等性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法，主要有以下幾種：（一）分光光度法是一種具有儀器簡單、容易操作、靈敏度較高、測定成分廣等特點(diǎn)的常用分析法?？捎糜跍y定金屬、非金屬、無機(jī)和有機(jī)化合物等。在國內(nèi)外的環(huán)境監(jiān)測分析法中占有很大的比重。（二）原子吸收分光光度法是在待測元素的特征波長下，通過測量樣品中待測元素基態(tài)原子（蒸氣）對特征譜線吸收的程度，以確定其含量的一種方法。此法操作簡便、迅速、靈敏度高、選擇性好、抗干擾能力強(qiáng)、測定元素范圍廣，是環(huán)境中痕量金屬污染物測定的主要方法，可測定70多種元素，

4、國內(nèi)外都用作測定重金屬的標(biāo)準(zhǔn)分析方法。（三）發(fā)射光譜分析法    是在高壓火花或電弧激發(fā)下，使原子發(fā)射特征光譜，根據(jù)各元素特征性的光譜線可作定性分析，而譜線強(qiáng)度可用作定量測定。    本法樣品用量少、選擇性好、不需化學(xué)分離便可同時(shí)測定多種元素，可用于無機(jī)有害物質(zhì)鉻、鉛、鎘、硒、汞、砷等20多種元素的測定，但不宜分析個(gè)別試樣，且設(shè)備復(fù)雜，定量條件要求高，故在環(huán)境監(jiān)測的日常工作中，使用發(fā)射光譜分析法較少。但自電感耦合高頻等離子體光源（簡稱ICP光源）研究成功以來，由于它具有靈敏度高、準(zhǔn)確度和再現(xiàn)性好，基體效應(yīng)和其他干擾較少和線性范圍寬等一

5、系列優(yōu)點(diǎn)，并特別適于水和液體試樣的分析，因而得到普遍的重視，并成為一種重要的分析手段。     用ICP發(fā)射光譜法可分析的試樣和元素涉及水、土壤、生物制品、沉積物等共30多種元素。（四）熒光分析法    分為分子熒光分析和原子熒光分析。當(dāng)某些物質(zhì)受到紫外光照射時(shí)，可發(fā)射出各種顏色和不同強(qiáng)度的可見光，而停止照射時(shí)，上述可見光亦隨之消失，這種光線就稱為熒光。    一般所觀察到的熒光現(xiàn)象，是物質(zhì)吸收了紫外光后發(fā)出的可見光及吸收波長較短的可見光后發(fā)出的波長較長的可見光熒光，實(shí)際還有紫外光、X光、紅外光等熒光。分

6、子熒光分析是根據(jù)分子熒光強(qiáng)度與待測物濃度成正比的關(guān)系，對待測物進(jìn)行定量測定的方法。在環(huán)境分析中主要用于強(qiáng)致癌物質(zhì)苯并芘（Bap）、硒、鈹、油、瀝青煙等的測定。    原子熒光分析是根據(jù)待測元素的原子蒸氣在輻射能激發(fā)下所產(chǎn)生的熒光發(fā)射強(qiáng)度與基態(tài)原子數(shù)目成正比的關(guān)系，通過測量待測元素的原子熒光強(qiáng)度進(jìn)行定量的測定，同時(shí)還可利用各元素的原子發(fā)射不同波長的熒光，進(jìn)行定性測定。    原子熒光分析對Zn、Cd、Mg、Ca等具有很高的靈敏度。（五）化學(xué)發(fā)光法    某些物質(zhì)在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，吸收反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能，導(dǎo)致分

7、子或原子呈激發(fā)狀態(tài)，當(dāng)它們回到基態(tài)時(shí)，以光輻射形式釋放出能量，在反應(yīng)物為低濃度時(shí)，其發(fā)光強(qiáng)度與物質(zhì)的濃度成正比，利用這個(gè)原理測定物質(zhì)的濃度，稱為化學(xué)發(fā)光法。    它可用于大氣中NOx、O3、SO2、硫化物及水中Co2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+、Fe2+、Mn2+等金屬離子的測定。（六）非分（色）散紅外法    非分散紅外法不需要將紅外線進(jìn)行分光。目前已利用非分散紅外吸收原理制成CO2、SO2、CO、油分等監(jiān)測儀器。三、電化學(xué)分析法    是利用物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)測定其含量。具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高、快

8、速、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)?？梢詫Υ蠖鄶?shù)金屬元素和可氧化還原的有機(jī)物進(jìn)行分析。     分為電位分析法、電導(dǎo)分析法、庫侖分析法、極譜法等，此外，還有以測量電解過程的電流-電壓曲線為基礎(chǔ)的伏安法及利用陽極溶出反應(yīng)測定重金屬離子的陽極溶出法。    電位分析法最初用于測定PH值，近10年來，由于離子選擇電極的迅速發(fā)展，電位分析法已廣泛應(yīng)用于水質(zhì)中F-、CN-、NH3N、DO等的監(jiān)測。    電導(dǎo)分析法用于測定水的電導(dǎo)率、DO及SO2。    庫侖分析法用于測定大氣中SO2、NOx、及水

9、中BOD、COD。    陽極溶出法用于測定廢水中Cu、Zn、Cd、Pb等重金屬離子。     極譜法廣泛用于Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Sn、Pb、 As、Bi等元素分析.四、色譜分析法    分為氣相色譜分析和液相色譜分析。    液相色譜分析又分為高效液相色譜、離子色譜分析、紙層析、薄層層析及柱層析法。（一）氣相色譜分析(GC)    氣相色譜分析是一種新型分離分析技術(shù)，它的流動(dòng)相為載氣，它利用物質(zhì)在兩相中分配系數(shù)的微小

10、差異，當(dāng)兩相作相對移動(dòng)時(shí)，使被測物質(zhì)在兩相之間進(jìn)行反復(fù)多次分配，這樣原來微小的分析差異產(chǎn)生了很大的效果，使各組分離，以達(dá)到分離、分析及測定的目的。    氣相色譜法具有靈敏度與分離效能高，快速、應(yīng)用范圍廣、樣品用量少且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測定，能與多種儀器分析聯(lián)用等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測，成為環(huán)境污染物分析的重要手段之一。已成為苯、二甲苯、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、酚類、有機(jī)氯農(nóng)藥、有機(jī)磷農(nóng)藥等有機(jī)污染物的重要分析方法。    若能應(yīng)用氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）進(jìn)行復(fù)雜的痕量組分分析，可以取得更為顯著的效果。（二）高效液相色譜

11、60;   高效液相色譜是一種以流動(dòng)相為液體，采用高壓泵、高效固定相和高靈敏度檢測器的色譜新技術(shù)，具有分析速度快，分離效率高和操作自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。可用于測定高沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性差、分子量大（400）的有機(jī)物質(zhì)，如多環(huán)芳烴、農(nóng)藥、苯并芘、有機(jī)汞、酚類、多氯聯(lián)苯等。（三）離子色譜分析（IC)    離子色譜分析是20世紀(jì)70年代初發(fā)展起來的一項(xiàng)新的色譜技術(shù)。它用離子交換原理進(jìn)行分離，并采取通用的電導(dǎo)檢測器檢定溶液中的離子濃度。    它具有高效、高速、高靈敏和選擇性好等特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、化工、生化、食品、能源等各

12、領(lǐng)域中的無機(jī)陰、陽離子和有機(jī)化合物的分析中。    離子色譜法在環(huán)境監(jiān)測中主要應(yīng)用于大氣和水體中污染監(jiān)測分析，它已是環(huán)境監(jiān)測的重要手段，如水和降水中常見陰離子分析（F-、I-、BNO3、NO、SO42-等）、有機(jī)酸分析、金屬離子分析（CN2+、Zn2+、Pb2+、Ni2+、Cd2）等。（四）紙層析和薄層層析    紙層析是在濾紙上進(jìn)行的色層分析，用于分離多環(huán)芳烴。    薄層層析是在均勻鋪在玻璃或塑料板上的薄層固定相中進(jìn)行，用于對食品中黃曲霉素B1、作物中硫磷農(nóng)藥及其代謝物氧硫磷等的測定。五、中子活化分析

13、法    中子活化分析法是活化分析中應(yīng)用最多的一種微量元素分析法。當(dāng)試樣被中子照射，待測元素受到中子轟擊時(shí)，可吸收其中某些中子后發(fā)生核反應(yīng)，釋放出射線和放射性同位素，通過測量放射性同位素的放射性或反應(yīng)過程發(fā)出的射線強(qiáng)度，便可對待測元素進(jìn)行定量，測量射線能量和半衰期便可定性。用同一樣品可進(jìn)行多種元素的分析，它是無機(jī)元素超痕量分析的有效方法。六、流動(dòng)注射分析法（flow injection analysis,FIA）    流動(dòng)注射分析是將含有試劑的載流由蠕動(dòng)泵輸送進(jìn)入管道，再由進(jìn)樣閥將一定體積的試樣注入載流中，以“試樣塞”形式隨之恒速移

14、動(dòng)，試樣在載流中受分散過程控制，“試樣塞”被分散成一個(gè)具有濃度梯度的試樣帶，并與載流中試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成某種可以檢測的物質(zhì)，再由載流帶入檢測器，給出檢測信號（如吸光度、峰面積或峰高、電極電位等），由此求得水樣中被分析組分的含量。     流動(dòng)注射分析的優(yōu)點(diǎn)： （1）儀器簡單。可用常規(guī)儀器自行組裝，操作簡便。我國已有FIA-TI流動(dòng)注射通用儀（上海分析儀器廠） （2）分析速度快。分析頻率通常為100次/h，最快可達(dá)1200次/h。重現(xiàn)性好，一般相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1。 （3）取樣少。每次測定僅需微升級的溶液，且分析系統(tǒng)封閉，進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)不受空氣成分影響，還有利于保護(hù)

15、環(huán)境。 （4）自動(dòng)化程度高。從進(jìn)樣、“化學(xué)處理”、測量到數(shù)據(jù)處理和程序控制可全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 （5）可與多種檢測器聯(lián)用，應(yīng)用范圍廣。如有FIA-ISE（離子選擇電極），F(xiàn)IA-ICP-AEP（電感耦合等離子輻射光譜檢測器），F(xiàn)IA-AAS（原子吸收光譜檢測器）。 七、其它設(shè)備    感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜儀（Inductively coupled plasma Mass Spaectrometer, ICP-MS）是利用感應(yīng)耦合等離子體作為離子源，產(chǎn)生的樣品離子經(jīng)質(zhì)量分析器和檢測器后得到質(zhì)譜，因此，與有機(jī)質(zhì)譜儀類似，ICP-MS也是由離子源、分析器、檢測器、真空系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。     液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Liquid chromatography Mass spe