现代仪器分析技术在环境无机分析化学中的应用

发表时间:2020/8/13   来源:《科学与技术》2020年3月第8期   作者:白玲玲
[导读] 随着科技与社会的迅速发展,现代仪器分析在环境无机分析化学领域得到了广泛的
        摘要:随着科技与社会的迅速发展,现代仪器分析在环境无机分析化学领域得到了广泛的应用。现代仪器在使用过程中最显著的特点是具有一定的精度及科学性,从而有利于环境分析。
        关键词:现代仪器分析;环境无机分析;应用
        随着科技的发展,化学领域中的环境无机分析普遍采用现代仪器分析方法,由于现代仪器的准确性和精确性等特点,有利于对无机环境的分析。现代化学仪器种类繁多、应用广泛,采用多种化学仪器进行实验检测,使其在各种实验过程中起着不同的作用。本文详细探讨了现代仪器分析技术在环境无机分析化学中的应用。
        一、环境无机分析特点
        1、种类繁多。在环境分析过程中,经常会遇到种类繁琐复杂的现象,严重时样品的来源可能会有一定的混淆。就环境分析本身而言,面对的样品主要是空气、土壤和各种微生物等,它们与人们的生活息息相关。因此,检测结果具有重要的参考意义。目前,环境污染已成为一个重要问题,已检测到300多种污染源,所以检测过程中复杂的样品类型无疑增加了检测的工作量。
        2、组成复杂。人们的生产生活必然会对环境造成污染,生产生活过程中排放的污染物种类繁多,组成复杂。以最简单的排出污染水为例,可能有三种不同的形式:固态、气态和液态。环境中水体、土壤、空气等所含污染物种类多,组成复杂。在污染物分析过程中,由于其组成复杂,往往存在遗漏,污染物的来源难以分析。
        3、组分稳定性差。稳定性差也是环境污染物样品的主要特征。一般而言,污染物的稳定性因其特定的物理、生物和化学特性而异。然而,最大的影响因素还是样品本身的复杂性及污染物间的相互作用。此外,随着环境介质的变化,污染物会迁移转化,加之采集储存、转移分离样品的过程中,样品组分的含量会受到试剂和容器的影响,因而污染物的稳定性会大幅降低。
        4、含量较低。结合以往实践经验的分析可知,样品检测中组分的含量普遍较低。这使得在实际检测操作中,容易因组分的减少而出现找不到检测组分的现象。因此,有必要加强检测方法和设备的创新及优化,不断提高其准确性和科学性。
        二、常见的现代仪器分析方法
        1、原子荧光法。该方法能准确、科学地分析水中的金属元素,此方法在相关领域得到了广泛的应用,它能有效监测八种常见化学元素,并结合X射线荧光光谱和中子活化分析技术等,深化其研究领域。例如:在实际应用中,利用相关技术,可深入调查光绪帝的死因,确定光绪帝为砷中毒,同时,原子荧光法能准确分析和监测氯化物,监测灵敏,并有效减少外界因素对监测的影响度。
        2、色谱分析法。为了提高检测的准确性,深化环境监测的要求,通常采用色谱分析法进行检测,尽管这类设备价格高昂,但在精密检测工作中有着良好的表现,在检测小样品中污染物含量低的物质时,通常还是采用色谱分析法进行检测。该方法是利用污染物不同成分的不相容特性,分析不同物质的吸附性与分配系数的差异,在工作中能提高监测的准确性,在检测工作中可实现准确的定量分析。
        3、质谱法及联用技术。当前,质谱法在实际检测过程中使用的主要原理是将获得的样本置于离子源中,然后经电离得到带电离子,在此基础上,离子可通过高速运转的方式穿过磁场,然后根据不同的质荷比产生相应地分离现象,从而形成质谱,在实际分析研究过程中,再结合最终质谱线所处位置和强度开展相关工作。根据相关研究数据和实际工作状况来看,质谱法在分析和检测过程中能对土壤、空气、有机物等自然环境中的物质,开展相关分析和测量工作,以获得科学可靠的检测结果。因此,在环境无机化学分析过程中,质谱法及联用技术得到了广泛的应用和推广。
        三、化学分析与仪器分析的区别
        化学分析与仪器分析的区别较明显,化学分析通常应用于常量、半微量和高含量等成分的分析,该方法测量精度高,在实际应用中,测量误差一般不超过0.1%。


        仪器分析通常用于微量和痕微量的分析,该分析方法只具有灵敏度高、检出限低、选择性好、操作方便等特征,而且样品分析速度快,能实现样品分析的自动化,最终的测量结果也能满足标准误差范围的要求,但仪器分析的误差较大,一般可达5%,具有较好的准确度和精确度。
        四、现代仪器分析在环境无机分析化学中的应用
        1、元素的定性定量分析。环境无机分析化学中元素定性定量分析的首选方法为现代仪器分析法,利用现代仪器分析中的同位素质谱和无机质谱,能准确测量出所需的微量元素含量和同位素丰度等数值。离子探针分析仪是元素质谱分析中最常用的仪器之一,它能保证测量结果的高精度,例如:使用离子探针分析仪分析固体材料中的微量元素和痕量元素,能取得良好的分析结果。再如:应用离子探针分析仪还能通过峰位及峰强对化学元素进行定性定量分析。
        2、环境监测标准化。为了掌握环境变化规律,环境监测标准化十分有必要。在现行的环境监测标准中,大多是根据现代仪器的分析结果来确定的。近年来,以采集的(超)痕量元素数据为基础的环境质量评价方法应运而生,而检测仪器更先进、更灵敏、更准确,能给人们提供一个质量更优的环境。因仪器越先进,对环境中有害元素的检测就越准确,为相关部门开展环保工作提供依据,进而促进环境质量的持续优化。
        3、自动化检测技术。当前,环境监测分析的方法已不再是传统的化学分析,而是已进入到仪器分析的时代,连续的自动化操作逐渐取代了以前的手工操作。同时,目前能实现自动连续监测操作的现代仪器已占据绝大多数。此外,现代仪器监测还具有定点性、流动性、连续性等优点,其监测不但能进行全球范围的跟踪,还能深入、全面了解污染物转移和传递的相关过程,从而使环境信息更加及时、有效,分析能力和研究水平也能得到相对提高和优化。
        4、(超)痕量污染分析。面对日益严重的环境污染问题,人们越来越关注痕量元素和超痕量元素对环境的威胁,而不是微量元素的威胁。为了更好地控制(超)痕量元素对环境的影响,不仅制定了相应的检测标准,而且拓展了现代仪器在环境无机分析化学中的应用前景。(超)痕量元素的载体非常宽泛,因此检测仪器必须适用于大气、水体、土壤、食品等。(超)痕量元素是指含量极低的各种元素,这就要求检测仪器必须具有灵敏度高的特点,能快速检测(超)痕量元素,特别是对“三致”物质的检测等。
        五、化学中化学分析与仪器分析的发展趋势
        随着先进科技的创新发展和结合应用,分析化学中的化学分析与仪器分析将朝着以下方向发展:
        1、增加化学分析对仪器分析的依赖性。在样品组成成分分析过程中,善于利用专业设备和仪器获取相关信息,为化学分析提供充分的信息依据。
        2、化学分析使用范围不断扩大。从化合物元素组成分析、元素结构分析逐步发展到形态、能态分析等。
        3、仪器分析自动化水平不断提高,趋向智能化、小型化和网络化发展。基于生物仿生技术、自动化控制技术、机械制造技术、纳米技术和新材料等的不断创新,仪器制造水平大幅提高,丰富和完善了仪器分析设备的功能,提升了仪器分析在生物研究、环保、化学研究、食品安全检测等领域的应用价值。
        六、结语
        目前,现代仪器分析在很多地方都比以前的分析方法与仪器更优秀,因此它能更好的应用于较繁杂的环境无机分析。敏捷性和准确性是现代仪器分析的主要特性,其对环境的适应能力不置褒贬。因此,现代仪器在当今环境的无机分析过程中起着重要的作用。
参考文献:
[1]贺亮.现代仪器分析在环境无机分析化学中的应用浅析[J].化工管理,2019(08).
[2]邢雅琴.现代仪器分析在环境无机分析化学中的应用探讨[J].中国高新技术企业,2015(31).
[3]赵桂杰.现代仪器分析在环境无机分析化学中的应用[J].山东工业技术,2017(09).
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