环境无机分析化学中仪器分析法的运用

现如今,现代仪器分析在很多方面优于传统的分析方法和分析仪器,因此,其能在更加复杂的环境无机分析中得到良好运用。鉴于此,文章就该方面内容进行阐述,使得环境无机分析化学过程中能够更加有效良好地运用现代仪器。 1 特点分析 1.1 种类繁多 环境分析涉及的检测样品
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摘要

  现如今,现代仪器分析在很多方面优于传统的分析方法和分析仪器,因此,其能在更加复杂的环境无机分析中得到良好运用。鉴于此,文章就该方面内容进行阐述,使得环境无机分析化学过程中能够更加有效良好地运用现代仪器。

  1 特点分析

  1.1 种类繁多

  环境分析涉及的检测样品有着很多特征,来源广泛、种类复杂等是其重要方面。其中,与人类生活水平、健康质量等方面息息相关的水体、空气、土壤、生物体、生物体代谢物、固体废渣等内容都是环境监测分析的对象。我们从调查数据中可以看出,现如今,包括备受全世界关注的多氯联苯这类污染物,已有300多种类型的污染物在室内出现。有相关理论证明,多氯联苯异构体多达210个之多,而当今只有102个获得鉴定。

  1.2 样品组分复杂

  毋庸置疑,人类在生产生活的同时,也对环境造成污染,所排放的污染物量大并且种类繁多,导致了环境中的污染化合物多达十几种甚至上百种,进而其也导致了环境介质组成成分越来越多、复杂性大大增加。不仅如此,环境中的污染物存在的价态和形态的多样化也逐渐深入。类似于水的这种常见的物质,也会根据自然环境的转变,而呈现出气态、固态、液态的状态。

  1.3 样品组分稳定性差

  与此同时,稳定性差也是环境污染物样品的主要特征。通常情况下,污染物的稳定性通过具体的物理和生物以及化学特性而改变。然而,最大的影响者还是样品自身的复杂性和污染物间相互作用导致的。并且污染物随着环境介质的改变,还会进行迁移转化,加之采集储存、转移分离样品的过程中,样品组分含量会被试剂与容器所影响,所以污染物的稳定性也会大大降低。

  1.4 检测组分含量低

  通常情况下,样品检测过程中总具有较低的检测的组分含量,其级别都是痕量或超出痕量。这种情况下,监测组由于含量过低,就更难发现检测组分,从而使得检测方式、检测仪器也必须具备更高的水平。

  2 常用现代仪器分析方法

  2.1 原子荧光法

  氰化物原子吸收以及火焰原子吸收、石墨炉原子吸收这三方面是原子荧光技术的主要内容,其在水中痕量、超痕量金属元素的检测工作中发挥着重要的作用。现如今,水中的As、Te、Sb、Ge、Bi、Sn、Pb、Se八种元素,我国通过自行研制的原子荧光仪器能够有效对其进行检测。同时,在分析有一些易变为氯化物的元素时,原子荧光法更加准确、灵敏,干扰机体程度低。

  2.2 色谱分析法

  与此同时,根据快速的分离检测样品而实现对样品的分析是色谱分析法的主要内容。其通过各个混合物中所含有的成分互不相容的特点,其分离、测定工作主要是通过其吸附能力、分配系数、亲和作用的差异而进行的。不仅如此,定性定量分析被检测样品的工作,也能通过这种方法实现。气相色谱分析法、高效液相分析法这两种方法是环境无机分析化学中最为常用的方法。

  2.3 等离子发射光谱法

  这种方法不但能够有效进行清洁水基体成分的工作,也可以测定废水内金属和底质、生物样品等元素。同时,灵敏度高、准确度准、检测效率高是这种方式的主要特征,10~30个元素的测量工作,通过这种方法可以一次性测量出来。

  2.4 等离子发射光谱-质谱法
  
  其本质就是质谱分析,它的离子化源是ICP,其灵敏度远远高于ICP-AES技术,大概高出2~3个级别。在测定质量数超过100的元素时,其在灵敏度方面的优势表现得更为明显,且检出限也很低。例如:利用碎片峰的合理性判断分子离子峰,从分子离子中裂解的常见碎片。

  2.5 分光光度法和流动性注射分析技术

  显色反应研究对于灵敏度和选择性的要求是非常高的,而分光光度法能有效地完成对其研究工作。同时,在流动性注射分析技术结合下,加之不同化学操作的应用,能够完成融合萃取、试剂添加、蒸馏、定容显色、测定等步骤。同时,自动分析也是其一大特色,能够在水质在线自动检测中起到良好的作用。其对于样品的需求量少、分析速度快、精度高等是其主要特点,同时,这一方式能够有效地节省试剂,并且可以减少工作人员的工作量。

  2.6 离子色谱法

  离子色谱法的工作原理就是对水中含量最高的阴阳离子分离然后测定。这一技术最显着的优点就是选择性及灵敏性很强,能够在同一次检测中测定多种成分。此外,借助电导检测器和阴离子分离,其能够对Br-、NO-2、SO2-4等离子进行测定,而借助阳离子分离柱则能够对I-、CN-、S2-等离子和一些特定的有机化合物进行测定。

  3 化学分析与仪器分析的差异

  两者的应用领域有着很大的差异,化学分析一般的测定被测分析物为常量或者是半微量,且其准确度很高,不过精密度较差,所以只能测出常量以及半微量物质的含量,检测微量组分时精确度很低甚至根本检测不出来;使用这一方式进行检测工作时要求其误差不超过0.1%.仪器分析通常都是对微量乃至痕微量进行分析,其准确性不好但精密度很高,能够定性或定量的确定测量成分,但误差很大,一般都会超过1%.

  比如,一样品要求检测的组分在被检测物中含量是90%,那么检测的误差要求在1%左右就比较大了,即检出89%~91%,而要求误差0.1%左右就比较合理,即检出89.9%~90.1%,此时适用化学分析;使用仪器分析显然误差很大。而对于测定某一样品含量在0.1%左右的组分,误差1%左右就可以,即检出0.09%~0.11%,而要求误差在0.1%就没有这个必要,即检出0.099%~0.101%,此时便适用仪器分析。

  4 仪器分析方法与化学分析方法的关系

  仪器分析:一般都是对微量及超微量进行分析。其优势包括下述内容:效率高、灵敏、需样品量少,可是相对误差以及准确度方面得不到很好的保障,因此仅仅适用于分析微量以及痕量组分。不过这两者之间还是有一定的联系的。

  第一,现今的仪器分析方法是以经典化学分析方法为前提发展的。我们在进行仪器分析时,一般都要对样品进行前处理,这便需要使用化学分析方式。仪器分析方法是一种相对化学分析方法,这是由于使用该方法测定样品前都必须使用标准溶液开展校对工作,但配置和标定标准溶液的过程就属于化学分析的范围。

  第二,科学技术的迅猛进步,使得化学分析方法的现代化及自动化成为可能,化学分析的应用领域广,并且各种设施成本低,且能够很好地弥补仪器分析方法的不足,具有仪器分析方法所不可比拟的优点。

  综上所述,仪器分析方法及化学分析方法都是分析化学的重要组成部分,只有两者协同工作才能起到更好的效果。

  5 应用与展望

  5.1 元素定性定量分析

  环境无机分析化学中,现代仪器分析在元素定性定量分析方面的应用主要是利用无机质谱对微量元素的含量进行测定以及利用同位素质谱对同位素的丰度进行精确的测定。在元素质谱分析中,离子探针分析仪器是主要的部分,这种分析技术具有极高的精确性。其在分析固体材料中的微量元素、痕量元素等工作方面作用显着,同时元素定性分析能够通过峰位来实现,而定量的分析工作便可以通过峰强实现。

  5.2 环境监测标准

  现如今,现代仪器已经成为分析环境监测标准的主要方式。同时,在评估环境质量工作中,痕量元素数据也已成为近几年环境标准的参考物质。环境标准物质定值得以实现,环境监测掌控更为有效、记录全面,都是因为此类分析方法具有极高的灵敏度。

  5.3 痕量与超痕量污染分析

  准确测定超痕量级别的污染物是现如今环境分析工作的一项新要求。鉴于此,在环境无机分析化学工作中,现代仪器分析的应用范围更加广泛、更加必要。为了有效地分析、检测无机环境,就要努力研究出一种方法,能够检测到低至痕量、超痕量的污染物在大气、水体、食品、土壤、生命体等事物中的含量。除了灵敏度高、选择性好以外,检测痕量、超痕量物质速度快也是其一大特点,"三致"物质的检测工作就是很好的例子。只有应用现代仪器进行检测,才能确保上述检测的成功,使其更有助于环境研究、检测分析等工作。

  5.4 检测技术连续自动化

  目前,环境监测分析的方式方法已不再是以往传统的化学分析,而是已进入到了仪器分析的时代,连续的自动化操作也已经逐步代替了以前的手工操作。同时,现如今能够实现自动化连续型监测操作的现代仪器已占据绝大多数。除此以外,定点性、流动性、连续性等优势也是现代仪器监测已经具备的,其监测不仅能够进行全球范围的跟踪,还可以深层次、全方位地了解污染物转移、传递的相关过程,从而使得环境信息能够更加及时有效,分析能力、研究水平也能相对得到完善优化。

  6 结语

  综上所述,全篇根据现代仪器在环境无机分析化学中的应用进行谈论,就现如今普遍的现代仪器分析方法、相关应用入手分析,从而希望其能够促进现代仪器的发展,使其真正为如今的环境无机分析化学工作做出贡献。

  参考文献
  [1] 裴广领,叶昭艳,严辉,杨燕敏,甘静兰。现代仪器分析在环境无机分析化学中的应用与发展[J].化学工程与装备,2011,(4)。
  [2] 陈素清,梁华定。无机及分析化学课程教学体系及教学内容的思考及实践[J].化工高等教育,2011,(4)。

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