分析儀器和環境監測儀器的發展
2016-02-27
分析測試儀器與環境監測有著密切的關系，分析儀器的技術水平和質量直接影響著環境監測工作。只有把握國內外環境監測儀器的現狀和發展方向，加快開發研制適合我國國情的監測儀器，才能更好地滿足我國日益增長的環境監測工作的需要。
環境監測儀器大體可分為三類：即大、中型精密分析儀器，現場在線自動監測儀器，便攜式現場快速監測儀器。
一 大中型精密分析儀器
這類儀器主要用于監測科研和比較精密的實驗室分析。
目前國內外環境監測站所擁有的大型儀器主要有氣相色譜—質譜聯用儀(GC-MS)、液相色譜—質譜聯用儀(HPLC-MS)、富里葉紅外光譜儀(FTIR)及其與氣相色譜聯用儀(GC-FTIR)、等離子體光譜—質譜儀(ICP-MS或MIP-MS)、等離子體發射光譜儀(ICP-AES)、X-射線熒光光譜儀(XRF)等。在這些大型儀器中，除GC-MD和ICP-AES已在我國用于環境監測外，其他儀器還沒有相應的標準或統一的監測分析方法。而在發達國家，這類儀器的研究開發以及在環境分析中的應用發展較快。由于此類儀器尚不能國產化，所以在我國環境監測中的普及和應用尚待時日。
原子吸收光譜儀(包括火焰FLASS和石墨爐GFAAS)、氣相色譜儀(GC)、高效液相色譜儀(HPLC)、離子色譜儀(IC)、紫外——可見分光光度計(UV-Vis)以及極譜儀(POLAR)等屬于中型分析儀器。目前國內外使用這類儀器的標準環境監測方法仍占主導地位。其中，FLAAS、UV-Vis和極譜儀已經國產化，儀器的性能指標已達到或接近國際先進水平。就價格性能比來看，國產儀器占絕對優勢。GC和GFAAS在國內發展較快，研制和生產技術也日趨成熟，產品已基本能滿足我國環境監測的需要。
我國自行研制生產的原子熒光光譜儀的技術水平居世界領先水平，并已批量向國外出口。原子熒光光譜儀對Hg、As、Sb、Bi等環境污染元素和Se的測定有很高的靈敏度，可以滿足我國監測的需要。
也應看到，有的儀器雖引進了國外生產線，但價格偏高，而且性能與進口儀器相比尚有一些差距。HPLC和IC，尤其是IC已經國產化，但與國外同類先進儀器相比，不僅在功能上有差距，而且由于泵體差距較大，影響了儀器的整體分析性能。從相關領域(如精密機械加工水平、理論研究能力和技術水平等)來看，我國已具備研制和生產此類儀器的能力。所以國家應該從政策上扶持有關企業，使這類儀器能盡快滿足我國環境保護事業的需求。
分析測試儀器與環境監測有著密切的關系，分析儀器的技術水平和質量直接影響著環境監測工作。只有把握國內外環境監測儀器的現狀和發展方向，加快開發研制適合我國國情的監測儀器，才能更好地滿足我國日益增長的環境監測工作的需要。
環境監測儀器大體可分為三類：即大、中型精密分析儀器，現場在線自動監測儀器，便攜式現場快速監測儀器。
二 自動監測系統
為了實施污染物排放的總量監測與控制，就必須配備水質和大氣的自動監測系統。鑒于污染物排放總量監測與監督管理的重要性，環境自動監測系統的應用也愈加重要。
目前，我國的北京、上海、天津及個別省會城市相繼建立了水或氣的自動監測系統。這些監測系統目前主要依靠進口。從使用情況來看，大氣監測系統運行良好，而水質監測系統故障率高，尤其是污水或廢水的自動監測系統更難正常運行。這除了與管理水平和資金投入等因素有關外，還與我國地面水的實態以及污水、廢水的治理程度有關。因此在引進前，必須進行實地調查研究以避免盲目引進而造成資金浪費。
在自動監測系統方面，一些發達國家已有成熟的技術和產品，如大氣、地面水、企業廢氣、焚燒爐排氣、企業廢水以及城市綜合污水等方面均有成熟的自動連續監測系統。我國雖能生產少數廢水自動監控系統，但監測項目較少，在提高自動化程度及降低故障率等方面仍有許多工作要做。結合我國環境保護工作的實際情況，有選擇地吸收國外先進經驗和技術，對于發展我國的自動監測系統大有裨益。
值得提出的是，我國廢水和廢氣的治理力度尚不夠大，引進國外的廢水和廢氣自動監測系統時必須做充分的技術調研?？諝夂偷孛嫠沫h境質量也急待改善，尤其是水土流失導致了地面水自動監測系統運轉中的故障率增加。大氣中污染物的自動檢測儀主要采用的方法見表1。對水中的無機污染物和部分有機污染物的自動監測主要使用流動注射法(FIA)，流動注射在環境監測中的應用
三 現場簡易監測分析儀器
突發性環境污染事故的不斷發生給環境監測分析人員提出了重要課題。除了實施預防性監測分析外，還必須開展快速簡易檢測管的研制和便攜式現場測試儀器的研制等，以便用于調查和解決突發性污染事故，以及半定量地解決污染糾紛。
我國地域遼闊，地形復雜，國有工礦企業和鄉鎮企業分布很廣。這給環境監測人員的工作帶來許多不便，尤其是鄉鎮企業已興起，但許多縣和鄉鎮還沒有監測能力。因此，簡易便攜式現場監測儀器有很大的應用前景。這類儀器的使用不僅可以減少環境試樣在傳輸過程中的沾污，減少固定和保存的繁雜手續，而且可以大大減輕監測人員的工作量，還可以適時掌握環境質量的動態變化趨勢。但從目前的便攜式儀器來看，無機污染物的監測儀器較多，多開發一些有機污染物的監測分析儀器是該領域的發展方向。研究這類儀器設備及監測方法時，必須進行實用性檢驗，即使用同樣的污染源樣品，用標準方法和現場測定方法同時對污染成分進行測定，檢驗測定結果的可比性或相關性。
隨著我國應急監測工作的開展，對便攜式現場監測儀器的需求量會急劇增加。便攜式氣體相色譜儀、便攜式有機氣體檢測儀、便攜式離子色譜儀、便攜式X-射線熒光光譜儀、便攜式分光光度計和多功能檢測儀等目前主要依靠進口，這些儀器的生產具有技術要求高和資金投入大的特點，我國宜采取與國外廠家合作生產的方式，通過降低成本來滿足國內的需求。
在便攜式現場速測儀中，目前以可測定溶解氧(DO)、酸度(pH)、化學需氧量(COD)、水溫、濁度、電導和總鹽度的儀器最為成熟，我國已應用于污染事故調查(如死魚等)和長江同步監測中。此外根據流域監測的的需要，開發水中TP、TN的便攜式檢測儀也勢在必行。用于氣體監測的SO2檢測儀、CO和O2檢測儀、煙塵測定儀和汽車尾氣檢測儀等在國內外應用都十分廣泛。概括地說，現場快速測定技術有以下幾類：試紙法；水質速測管—顯色反應型；氣體速測管—填充管型；化學測試組件法；便攜式分析儀器測定法等。
在便攜式速測儀中，便攜式GC與一般的GC相比，在性能方面已無明顯差別，而體積小、輕便、適用于現場監測是其主要特征。這類儀器一般使用PID。PID可檢測離子電位不大于12eV的任何化合物，如烷烴(除甲烷外)、芳香烴、多環芳烴、醛類、酮類、酯類、胺類、有機磷、有機硫化合物以及一些有機金屬化合物。還可檢測O2、NH3、H2S、AsH3、PH3、Cl2、I2和NO等無機化合物。用PID測定烷烴、芳香族和多環芳烴等HC化合物的靈敏度比火焰離子化檢測器(FID)高5～10倍；測定含P、S農藥類比FPD低10倍左右。此外，PID對無機物的檢測限達到或超過其他任何檢測器。如對NH3的檢測限達200pg，比熱導檢測器(TCD)低2～3個數量級；對無機硫化合物比FPD的檢測限低30倍；對PH3的檢測限比FPD低5倍。此外，ECD對電負性高的鹵化物等響應的高靈敏度和高選擇性，必將使其成為便攜式GC的常用檢測器之一。
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