化学分析方法在环境检测中的应用分析

伴随工业发展和城市建设化快速发展带来的环境质量污染愈加严重，准确快速高效的监测是保护生态环境和人类健康的重要途径之一[1]。化学分析法由于其特异性强、灵敏度高、准确度高的优势是环境监测不可缺少的一种技术手段[2]，下文将主要就化学分析技术原理及其应用于水体、大气、土壤和固体废物中污染物质（重金属、营养盐类、有机污染物、无机气体等）的测定等内容进行综述，并对比了各种方法的优势与缺点，且对化学分析方法向自动化、智能化、联用技术及原位检测方向的发展前景进行了展望，为环境检测技术的选择、创新提供一定的理论依据。

1. 主要化学分析方法及其原理概述

1.1 经典化学分析方法

重量分析法：先将待测组分经过一系列化学处理，转变成某种固定组成的纯净物或单质，再通过称量它的质量以换算待测组分的质量分数。这种方法优势是称量的准确性较高，但是操作起来较为麻烦，通常需要设计反应耗时较长。滴定分析法这种技术一般情况下是采用配置好的准确浓度的试剂溶液，用量筒由上往下加入逐渐加入进待测组分溶液中，不断加至完全反应为止。这种方法优势是仪器较为简单便宜，步骤较为简便，操作速度快不麻烦并准确度高。在环境处理中，除了上述经典化学分析方法之外，常见的还有仪器分析方法，如下所述。

1.2 仪器分析方法

随着科技发展，除了经典化学分析方法之外，又逐步发展了许多新型光谱学方法[4]。光谱分析法是借助物质和电磁辐射相互作用后，用产生的发射、吸收或者是散射辐射的波长与强度来分析，该技术是在 20 世纪 30年代建立的。原子吸收光谱法是以基态原子对特征谱线吸收强度值来确定金属元素含量，该技术是在 70 年代开始逐渐在分析化学中崭露头角。原子荧光光谱法是根据待测元素原子蒸汽被辐射能量激发后定量分析物质含量，优势是能够准确灵敏地测定出汞（Hg）、砷（As）等元素的含量。紫外-可见分光光度法是根据朗伯-比尔定律来定量分析，被普遍用于无机离子和有机物的检测中。除了光谱法之外，常见的还有一些质谱法、色谱法。如电感耦合等离子体质谱法，是通过电感耦合等离子体高温电离和质谱仪高灵敏度检测将两者结合的一类同时可以测定多种痕量、超痕量元素的技术方法，也是目前最强大、最先进的元素分析技术之一。色谱分析法是根据不同物质在固定相和流动相两相之间分配系数的差别，利用二者的相对移动来达到不同物质在两相之间多次反复分配，使组分获得分离。

2. 环境监测中化学分析方法具体应用

2.1 在水环境检测中的应用

随着科技、新能源快速发展，水污染是当今最为严重的环境问题之一。化学分析方法是开展水质监测的主要手段之一，主要检测水体中毒性大且易发生生物累积的汞、镉、铅、铬、砷等重金属离子。其中 AAS、ICP-MS是检测上述元素的选择方法，检测水平可达 ppb 甚至 ppt 级。AFS 能高效、准确地完成汞、砷含量测定。检测营养盐：如总氮、总磷、氨氮等均是导致水体富营养化的重要因子。常用的测定方法有：UV-Vis 光谱法测定；例如用纳氏试剂分光光度法测 NH3-N、钼酸铵分光光度法测磷酸盐等。检测有机物：主要包括农药类、多氯联苯类(PCBs)、多环芳烃类(PAHs)及挥发性有机物(VOCS)等。利用 GC(气相色谱法)和 HPLC(高效液相色谱法)，以及二者联用，可以较好的实现其复杂混合物的分离、定性及定量。常规指标：COD 常使用重铬酸钾滴定法或快速消解分光光度法测得；BOD 通常选用稀释接种后滴定法、压差法进行测定。

2.2 在大气环境检测中的应用

大气污染监测主要涉及两个部分：一是颗粒物成分的分析；二是气态污染物的分析[3]。比如在气态无机污染物费分析中，二氧化硫采用甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法；这两种常见的检验手段都是基于UV-Vis 原理的标准方法，日常生活中经常用到。检验温室气体就主要是利用气相色谱，然后配以热导检测器或者火焰离子化检测器，可以用来测定大气中的二氧化碳、甲烷等气体。GC-MS 和 HPLC-MS 是目前用来分析大气中 VOCs 混合物(如苯系物、醛酮类)最好的工具之一，对研究光化学烟雾以及臭氧生成机制非常重要。颗粒物成分分析：采集 PM2.5 或PM10 样品，用 AAS 或 ICP-MS 分析重金属元素，采用 IC 分析水溶性离子,利用热/光分析法测定 OC 和 EC.

2.3 在土壤与固体废物检测中的应用

土壤、固废组成较为复杂，很难得到准确结果，往往需要经过消解、提取、净化等过程处理后再进行检测；其中检测重金属含量时，通过 AAS或 ICP-MS,对经酸消解后的土壤溶液中的金属含量测定；对于土壤中持久性有机污染物，包括有机氯农药类、多环芳烃类等，则需要采用索氏提取、加速溶剂萃取等方法进行提取，常见的技术是通过气相色谱-质谱联用法进行定性和定量分析；而各种物质，包括废物在内的，都可以采用滴定法测酸碱度，可以使用重量法测灰分、水分含量以及灼烧减量法测有机物含量。

表 1：主要化学分析方法在水环境检测中的应用以及特点

结论

化学分析法是环境检测的基础和眼睛，从宏观的质量控制到微观的痕量污染物鉴定，它都发挥着非常重要的作用，在某些指标上还适用于做标准的测定方法；现代仪器分析方法有 AAS、ICP-MS、GC-MS、HPLC 等，在敏感度、选择性以及高效性等方面都表现出良好的性能，可以实现对复杂多变的环境问题的分析。

为了满足环境监测方面新的需求（更低的检出限、更快的响应速度、更多的组分信息以及更少的二次污染），化学分析方法要不断进步。联用技术会越来越强；对环境影响小或者完全无污染的分析技术和方法会得到大力发展，原位、快检、微损甚至无损的检测技术将被大力开发并应用到各个领域。最终，在不断的创新发展中，将会有更多的、更加优化的化学分析方法投入到环保事业、人类健康以及社会的可持续发展中。

参考文献

[1]徐祥钟,刘博雅.论化学分析方法在环境检测中的应用[J].皮革制作与环保科技,2022,3(19):48-50.

[2]黄秋娟.环境检测中化学分析方法的应用研究[J].大众标准化,2024,(20):178-180.

[3]谷东杰,张琳琳,刘倩.环境检测中化学分析方法的应用研究[J].化工管理,2023,(05):27-30.

[4]段志娟.环境检测中化学分析方法的应用研究[J].清洗世界,2024,40(02):113-115.