環(huán)境分析化學(xué)

環(huán)境分析化學(xué)研究的領(lǐng)域非常寬廣，對象相當復雜，包括大氣、水體、土壤、底泥、礦物、廢渣，以及植物、動(dòng)物、食品、人體組織等。環(huán)境分析化學(xué)所測定的污染元素或化合物的含量很低，特別是在環(huán)境、野生動(dòng)、植物和人體組織中的含量極微,其絕對含量往往在10-6～10-12克水平。

基本要求

環(huán)境分析化學(xué)因為研究對象廣，污染物含量低，所以分析手段必須靈敏而準確，選擇性好，速度快，自動(dòng)化程度高。環(huán)境分析化學(xué)已由元素和組分的定性定量分析，發(fā)展到對復雜對象的組分進(jìn)行價(jià)態(tài)、狀態(tài)和結構分析，系統分析，微區和薄層分析。環(huán)境分析化學(xué)為了解決面臨的任務(wù)，動(dòng)用了現代分析化學(xué)的幾乎所有的測試技術(shù)和手段（見(jiàn)環(huán)境分析方法）。

環(huán)境分析化學(xué)中常用分析方法的最佳檢測極限列表如下：環(huán)境分析化學(xué)分析方法最佳檢測極限

基本任務(wù)

環(huán)境分析化學(xué)已滲透到整個(gè)環(huán)境科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，起著(zhù)偵察兵的作用。例如20世紀50年代日本發(fā)生的公害病──痛痛病和水俁病，曾驚動(dòng)了全世界。為了尋找痛痛病的病因，經(jīng)歷了11年之久。后來(lái)環(huán)境分析化學(xué)工作者用光譜檢查出病區的河水中含有鉛、鎘、砷等有害元素，繼而用元素追蹤的手段，分析病區的土壤和糧食,發(fā)現鉛、鎘等含量偏高,以后又進(jìn)一步對痛痛病患者的尸骨進(jìn)行光譜定量分析。骨灰中的鋅、鉛、鎘含量高得驚人。為了確定致病因子，又以鋅、鉛、鎘分別摻入飼料喂養動(dòng)物,在動(dòng)物身上進(jìn)行元素追蹤分析,配合病理解剖，證實(shí)了鎘對骨質(zhì)的嚴重危害性，揭開(kāi)了痛痛病的病因之謎。與此類(lèi)似，日本漁民的水俁病是汞污染引起的這一事實(shí)，也是通過(guò)對元素的追蹤分析確定的。如今，已知癌癥發(fā)病率同環(huán)境污染有關(guān)，但其病因有待環(huán)境分析工作者與其他科學(xué)工作者密切協(xié)作，共同解決。

環(huán)境分析化學(xué)的發(fā)展，不但要應用現代分析化學(xué)中的各項新成就（新理論、新方法、新技術(shù)），而且要引進(jìn)近代化學(xué)、物理、數學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)和其他技術(shù)科學(xué)的最新成就來(lái)解決環(huán)境污染分析問(wèn)題。主要是研究發(fā)展適用于環(huán)境污染分析的新型儀器，特別是自動(dòng)化儀器；研究新型的分析方法，特別是發(fā)展準確、可靠、靈敏、選擇性強、快速、簡(jiǎn)便的環(huán)境污染分析技術(shù)和新型污染物的分析測試方法；研究制訂環(huán)境污染的標準分析方法，特別是分析方法的標準化和研制環(huán)境標準物質(zhì)。

發(fā)展趨勢

環(huán)境分析化學(xué)發(fā)展的趨勢是：

① 分析方法標準化。這是環(huán)境分析的基礎和中心環(huán)節。環(huán)境質(zhì)量評價(jià)和環(huán)境保護規劃的制定和執行，都要以環(huán)境分析數據作為依據，因而須要研究制訂一整套的標準分析方法，以保證分析數據的可靠性和準確性。

② 分析技術(shù)連續自動(dòng)化。環(huán)境分析化學(xué)逐漸由經(jīng)典的化學(xué)分析過(guò)渡到儀器分析，由手工操作過(guò)渡到連續自動(dòng)化的操作。70年代以來(lái)，已出現每小時(shí)可連續測定數十個(gè)試樣的自動(dòng)分析儀器，并已正式定為標準分析方法。目前已采用的有:比色分析、離子選擇性電極、X射線(xiàn)熒光光譜、原子吸收光譜、極譜、氣相色譜、液相色譜、流動(dòng)注射分析等自動(dòng)分析方法及相應的儀器。特別是流動(dòng)注射分析法，分析速度可達每小時(shí) 200多個(gè)試樣，試劑和試樣的消耗量少，儀器的結構簡(jiǎn)單，比較容易普及，是近年來(lái)發(fā)展較快的方法之一。

③ 電子計算機的應用。在環(huán)境分析化學(xué)中應用電子計算機，極大地提高了分析能力和研究水平。在現代化的分析實(shí)驗室中，很多分析儀器已采用電子計算機控制操作程序、處理數據和顯示分析結果，并對各種圖形進(jìn)行解釋。應用電子計算機，可實(shí)現分析儀器自動(dòng)化和樣品的連續測定。如配備有電子計算機的γ－能譜儀可同時(shí)測定幾百個(gè)樣品中多種元素，利用傅里葉變換在計算機上進(jìn)行計算，既可提高分析的靈敏度和準確度，又可使核磁共振儀能測得13C訊號，使有機骨架結構的測定有了可能，為從分子水平研究環(huán)境污染物引起的生態(tài)學(xué)和生理機制的有關(guān)問(wèn)題開(kāi)拓了前景。

④ 多種方法和儀器的聯(lián)合使用。這可以有效地發(fā)揮各種技術(shù)的特長(cháng)，解決一些復雜的難題，再配用電子計算機，更可大大提高分析效果，并能及時(shí)給出分析結果。例如，色譜-質(zhì)譜-計算機聯(lián)用，能快速測定各種揮發(fā)性有機物。這種方法已應用于廢水的分析,可檢測200種以上的污染物。在環(huán)境污染分析中還常采用火花源質(zhì)譜-電子計算機聯(lián)用、氣相色譜-微波等離子體發(fā)射光譜聯(lián)用、色譜－紅外光譜聯(lián)用、色譜－原子吸收光譜聯(lián)用、發(fā)射光譜和等離子體源聯(lián)用,以及質(zhì)譜-離子顯微鏡組合而成的直接成象離子分析儀。

⑤ 激光技術(shù)的應用。利用激光作為分析化學(xué)的光源已發(fā)展了吸收光譜、拉曼光譜、原子和分子熒光光譜、激光光聲光譜、高分辨率光譜以及其他激光光譜技術(shù)和分析方法。激光分析的特點(diǎn)是高分辨率、高靈敏度、長(cháng)距離、短時(shí)間。隨著(zhù)激光基礎理論研究的進(jìn)一步發(fā)展，激光技術(shù)必將進(jìn)一步改變環(huán)境分析化學(xué)的面貌。

⑥ 痕量和超痕量分析的研究。環(huán)境科學(xué)研究向縱深發(fā)展，對環(huán)境分析提出的新要求之一就是常須檢測含量低達 10-6～10-9克（痕量級）和10-9～10-12克（超痕量級）的污染物，以及研究制訂出一套能適用于測定存在于大氣、水體、土壤、生物體和食品中的痕量和超痕量的污染物的分析方法。例如已測定太平洋中心上空空氣中鉛的含量為1ppb，南北極則低于0.5ppb。南極洲冰塊中的DDT含量為0.04ppb；雨水中汞的平均含量為0.2ppb；人體中鈾的平均含量為1ppb。這些成果是依靠痕量或超痕量分析技術(shù)取得的。加強對新的靈敏度高、選擇性好而又快速的痕量和超痕量分析方法的研究，成為今后環(huán)境分析化學(xué)的發(fā)展方向之一。