环境有机污染物监测技术及其应用

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  摘要:随着我国经济的飞速发展,我国面临的环境问题日益严峻,也已经成为制约我国社会经济发展的瓶颈。随着生态破坏、环境污染的日益加重,使我们清醒的认识到,只有加强环境保护意识,才能实现我国经济的可持续发展。而环境监测作为一种现代化的科学技术手段,其主要的作用就是通过环境监测站对环境进行评估与评价,为改善生态环境和环境污染的治理措施提供科学的一句,由此可见环境监测在当今社会发挥着极其重要的作用。本文就环境监测的现状以及环境监测技术的简单介绍,对环境有机污染物的监测技术进行分析。
  关键词:环境监测;监测站;有机污染物监测;监测技术;应用
  Abstract: with the rapid development of our economy, our country's environment problem increasingly serious, has become the bottleneck of restricting our social and economic development. As the ecological damage, environmental pollution increasing, we are acutely aware that only strengthen environmental protection consciousness, to realize the sustainable development of economy in our country. And environmental monitoring as a modern means of science and technology, its main function is through the environmental monitoring station of environmental assessment and evaluation, in order to improve the ecological environment and pollution control measures to provide scientific way, thus the environmental monitoring plays an extremely important role in today's society. In this paper, the present situation of environmental monitoring and environmental monitoring technology of simple introduction, analysis of environmental organic pollutants monitoring technology.
  Key words: environmental monitoring; Monitoring stations; Organic pollutants monitoring; Monitoring technology; application
  中圖分类号:X5文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
  
  
  1.引言
  环境有机污染物指的是碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质及某些其他可生物降解的人工合成有机物组成的污染物。因此,有机污染可以分为人工合成有机污染物和天然有机污染物两种。环境中的有机污染物的分布极其广泛,上至大气圈下至水圈、岩石圈,其主要是人类在进行活动时,导致对环境,以及人类自身污染的一种有机物。随着我国经济的快速发展,人们在获取大量化学物质满足经济、生产和生活的需要的同时。也将一些有毒有害的有机物带入到了环境当中,给人类健康和自然生态环境带来了严重、持久、潜在的危害。因此,世界各个国家对于有机物的污染问题十分重视。
  随着环境状况的日益恶化以及人们环保意识的不断加强,对环境监测监督提出了更高的要求。环境监测技术作为针对环境污染而建立起来的监测和预防技术,已经有了50多年的历史,我国作为引进环境监测技术比较晚的国家,最初对环境监测还没有一个切实有效的监测机制。但是随着环境监测技术在我国的不断发展,也获得了较快的进步和提高,并且在监测管理等方面,也有了一定的进步。尤其是在环境监测技术方面,3S技术(遥感技术、地理信息系统和全球定位系统技术)、生物技术、信息技术等现代化监测技术已经被广泛的应用于大气环境监测、水资源调查评估等监测工作;监测仪器设备的研发也得到了较高的发展水平,监测化手段也在向自动化、系统化的方向发展。但是面对日渐严峻的环境问题的挑战,我国的监测技术还存在着许多不足和制约因素,因此,不仅需要加大监测队伍的建设、提高人员的综合素质,加大资金投入、提升监测能力,还需要明确监测技术的主要方向,重点加强对自动监测技术、生物监测技术、生物与生态监测技术、重点污染源总量控制监测技术、突发性事故预警应急监测技术等方面的研发力度。下面就针对环境中有机物污染监测技术及其应用进行简单的探讨。
  2.环境有机物污染监测
  有机污染物监测技术主要包括样品前处理和仪器检测两个部分组成。而样品前处理技术在有机污染物监测中起着极为重要的作用,主要包括样品的提取和净化技术。有机物的分析检测主要是用于有机物的组成、结构和含量的分析。有机分析测试技术主要包括样品的采集、保存、前处理、检测等。有机物的检测技术主要包括色谱技术、质谱技术、色谱-质谱连用技术以及核磁共振技术、红外、拉曼等光谱技术等,是用于有机物的分离、定性和定量。目前用于环境有机污染物监测主要包括样固液样品提取、净化为主的前处理技术和以色谱、色谱-质谱连用技术为主的检测技术。环境有机污染物监测的过程包括:现场调查一收集—样品处理与保存—分析测试。首先根据监测目的要求进行现场调查。调查内容包括污染来源、性能、浓度及排放规律;污染受体的性能、所处位置、水文、地理、气象条件及有关历史状况。然后设计采样点的数目和位置,确定采样时间和频次,并实施样品采集和保存,将样品及时送到实验室分析测试。最后,将测试的数据进行整理、分析、统计、检验,根据相应的有关标准进行综合评价,写出报告。
  3.环境有机污染物监测技术及其应用
  以荧光和磷光光谱法在环境有机污染物监测中的应用做简单的阐述探讨。
  3.1荧光光谱法监测技术及应用
  3.1.1空气中苯并(α)芘的测定
  乙酰化滤纸层析—荧光分光光度法
  醋酸纤维素薄层层析—荧光分光光度法
  3.1.2水环境中苯并(α)芘[BaP]的测定
  苯并(α)芘是一种有代表性的强致癌物质,被列为环境污染致癌物质监测工作中的常规项目之一。水中的苯并(α)芘主要采用层析—荧光分光光度法(GB11895-89)测定,将水中多环芳烃及环己烷可溶物经环己烷萃取(水样必须充分摇匀),萃取液用无水硫酸钠脱水、浓缩,然后经乙酰化滤纸分离。分离后的B(a)P用荧光分光光度计测定。
  3.1.3荧光与有机化合物结构的关系
  ①跃迁类型
  因跃迁具有较大的摩尔吸收系数且寿命较短,故此过程常能发生较强的荧光;另外各种跃迁过程的竞争也有利于荧光的发射。
  ②共轭效应
  容易实现π→π* 激发的芳香族化合物易发生荧光。增加分子体系的共轭度,也就是增大荧光物质的摩尔吸收系数,可使荧光增强,
  ③刚性结构和共平面效应
  荧光物质的刚性和共平面性增加,可使分子与溶剂或其它溶质分子的相互作用减小,从而有利于荧光的发射。
  ④取代基效应
  芳香族化合物具有不同取代基时,其荧光强度和荧光光谱都有很大的不同。一般,给电子基团如:-OH、-NH2、-OCH3、-NR2等增强荧光;而吸电子基团如-NO2、-COOH等减弱荧光。
  3.2磷光光谱法监测技术及应用
  3.2.1磷光发射原理
  电子由基态单重态激发至第一激发三重态的几率很小,但由第一激发单重态的最低震动能级,有可能以系间蹿跃方式转至第一激发三重态,再经振动弛豫,转至其最低振动能级,由此激发态跃回到基态时,便发射磷光。由于磷光的产生很容易受其它辐射或无辐射跃迁的干扰而使磷光强度减弱,甚至完全消失。因此,为了获取较强的磷光,可采用下列一些措施:①增加试样的刚性;②固体磷光法;③分子缔合物的形成;④重原子效应;⑤敏化磷光。此外,与间接荧光法一样,也可以利用磷光猝灭的效应,用间接磷光法测定某些物质。
  3.2.2在环境监测中的应用
  稠环芳烃和石油产物的分析:固体表面室温磷光分析法已作为稠环芳烃和杂环化合物的快速灵敏分析手段。
  农药、生物碱和植物生长激素的分析:低温磷光法已用于分析DDT等52种农药,烟碱、降烟碱和新烟碱等三种生物健以及2,4-D 和萘乙酸等17种植物生长激素。方法的检测限约为0.01µg/mL。
  3.3色谱法
  色谱法又被稱为色谱分析、层析法,是一种分离和分析方法,是由俄国植物学家茨维特(Tsweett)最早创造了色谱,并于1906年他将吸附原理分离植物色素的方法命名为色谱法(chromatography)。
  其基本原理是:利用不同物质在不同相态的选择性分配,易流动相对固定相中的混合物进行洗脱。混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动,最终达到分离的效果。
  色谱法按照物质分离的机制,分为以下几类:
  3.3.1吸附色谱:利用组分在吸附剂表面上的被吸附的强弱不同而分离。
  3.3.2分配色谱:利用组分在固定相中溶解度不同而分离。
  3.3.3交换色谱:利用离子与离子交换剂的亲和性不同而分离
  3.3.4排阻色谱:利用分子的大小不同在固定相中渗透压不同而分离的方法。
  按固定相外型分为:填充柱色谱,毛细管色谱等;按动力学方式分为:冲洗法、顶替法、吹集法等。
  色谱法具有在几分钟至几十分钟的时间内完成几十种甚至是上百种性质类似的化合物的分离,检测下限可以达到10-12g的数量级;特别是配合不同的检测器实现待测组分高灵敏、选择性检测,而且样品消耗量也非常少,通常情况下只需要数纳升至数微升等特点。因此,分离效率较高、检测速度也比较快、分析灵敏度也很高、可多组同时进行分析、易于自动化是色谱法的突出特点,但是色谱法以保留时间定性,其定性结果可能不准确,需要其他定性技术手段给予佐证,如质谱、红外、紫外、核磁等等。
  4.结束语
  随着我国国内综合国力的增强,对环境保护事业的不断重视和投入,各级部门的监测水平和实力也在不断的提升,监测部门也配备了大量先进的监测设备,因此,也迫切需要先进的监测技术给予支持和推广,从而促进我国生态环境的可持续发展。
  参考文献
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