土壤监测分析技术
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2.2 监测分析技术概述

环境监测技术包括采样技术、分析技术、数据处理技术,而环境监测分析技术又可分为化学技术、物理技术、物理化学技术、生物技术。从20世纪50年代开始工业发达国家相继发生了由化学污染物引起的严重公害事件,世界上的分析技术应运而生,并迅速发展起来。

对于土壤中污染物的监测分析技术多采用化学分析法和仪器分析法,化学分析法是以化学反应为原理的一类方法,准确度高,相对误差小于1%,灵敏度低,适用于样品中常量组分的分析,具有前处理烦琐、方法简便、器具简单、分析费用低等特点。

仪器分析是以物理法和物理化学法为基础的分析方法,需要具备专用的仪器和装置,随着科学技术的发展和仪器的更新,仪器分析方法被广泛用于对环境中污染物进行定性和定量的测定。具有灵敏度高、仪器成本高、维修保养复杂等特点。主要有光学分析法(可见分光光度法、紫外分光光度法、红外光谱法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法、X射线荧光分析法;荧光分析法、化学发光分析法等);色谱分析法(气相色谱法、高效液相色谱法、薄层色谱法、离子色谱法、色谱-质谱联用技术);电化学分析法(极谱法、溶出伏安法、电导分析法、电位分析法、离子选择电极法、库仑分析法);放射分析法(同位素稀释法、中子活化分析法)和流动注射分析法等。目前,光学分析法如分光光度法常用于大部分金属、无机非金属的测定;气相色谱法常用于有机物的测定;对于污染物状态和结构的分析常采用紫外光谱、红外光谱、质谱及核磁共振等技术。

在仪器分析应用的仪器中原子吸收光谱仪(AAS)、原子荧光光谱仪(AFS)、气相色谱仪(GC)、高效液相色谱仪(HPLC)、离子色谱仪(IC)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、极谱仪(POLAR)等中型分析仪器在标准分析法中占有主导地位,其中AAS、UV-Vis、POLAR、GC在国内发展较快,研制和生产技术日趋成熟,仪器性能指标达到和接近国际先进水平,价格上占优势,能够满足我国分析需要。我国自行研制生产的AFS技术居世界领先水平,AFS对Hg、As、Sb、Bi、Se、Pb、Sn、Ge等污染物元素的测定有很高的灵敏度。

为了更好地解决监测分析技术中的难题,仪器分析联用方法越来越多地被应用,例如气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)、电感耦合等离子体-质谱联用仪(ICP-MS)、电感耦合等离子体-发射光谱仪(ICP-AES)、气相色谱-原子吸收光谱联用仪(GC-AAS)等,联用技术使两项以上的技术互促互补,扬长避短,在分析方面表现了优异性能。联用仪器一般属于中大型仪器,在发达国家应用较为广泛,价格较贵,目前还不能国产化生产,在我国监测分析中还未能广泛普及。

其他监测技术发展较快,许多新技术在监测过程中已得到应用,例如利用遥测技术对整条河流的污染分布情况进行监测,是以往监测方法很难完成的。近些年来各国相继建立了自动连续监测系统,一些发达国家已有成熟的技术和产品,我国的北京、上海、天津和个别省城也已建立了水和气的自动监测系统;数据传送和处理的计算机化的研究、应用也快速发展。生物监测技术在一些先进国家已日渐深入,适于野外和污染突发事故现场的小型便携式、简易快速的监测技术也有了长足的进展。

2.2.1 化学分析法

化学分析法是以特定的化学反应为基础的分析方法,可分为化学定性分析法和定量分析法,定量分析法又可分为重量分析法和滴定分析法(容量分析法)。重量分析法在土壤环境分析中应用不多,在此不做详细阐述。

滴定分析法旧称为容量分析法,是以准确测得的体积数来推算试样中物质的浓度。具体是用一种已知浓度的滴定剂(标准溶液)滴加到确定体积的被测物质的溶液中,直到所加试剂与被测物质按化学计量定量反应为止,再根据试剂溶液的浓度和用量,计算被测物质的含量。滴定分析中,除了应用指示剂改变颜色而确定滴定终点外,还可应用各种仪器方法判断终点,因此滴定分析法可分为酸碱滴定法、氧化还原滴定法、络合滴定法、沉淀滴定法及电位滴定法、光度滴定法、电流滴定法等。

滴定分析法所用的分析器件主要有分析天平、滴定管、容量瓶、移液管等。滴定分析法要求反应必须快速,反应中不存在太多低动力学阻碍;反应进行必须安全而定量,不适于生成物不够的反应;反应有灵敏、简便又准确的确定终点的方法。因此,滴定分析法特点是操作简便、迅速、结果准确、费用低,在环境分析中广泛应用。缺点是选择性较差,在测定前样品前处理烦琐;灵敏度低,仅适用于样品中常量组分的分析。测定土壤中污染物时,需要对土样进行一定的前处理,使污染物发生化学反应,能溶解于某种溶剂中,进而利用酸碱、氧化还原、络合、沉淀反应进行滴定法测定。酸碱滴定法应用于水样的酸度、碱度、氨氮等测定项目。氧化还原滴定法应用于水中、溶解氧、化学需氧量、苯酚、工业废水中铬、铁、铜及废气中二氧化硫、硫化氢等。络合(螯合)滴定法中用汞量法分析水样中Cl-、SCN-,氰量法分析Ag+、Ni2+、Co2+,但滴定剂汞盐和氰化物有剧毒,已不常用。通常仅用AgNO3标准溶液为滴定剂,分析测定水样中CN-的方法。常用的是有机螯合剂EDTA(乙二胺四乙酸,常用试剂为其二钠盐)为螯合剂的螯合滴定法,用于分析水样中多种金属的组分,如Mg、Zn、Cd、Pb、Hg、Fe、Ca、Mg等。沉淀滴定法目前环境分析中很少用,通常仅用AgNO3标准溶液为滴定剂,直接分析测定水样中氰化物这一项污染物。

2.2.2 分光光度法

分光光度法属于分子吸收光谱分析法,分子吸收光谱法可利用分子吸收后光谱的变化来进行定性测定和定量测定,在定量测定中被广泛应用。分光光度法又称为吸光光度法,可简称为光度法,其吸收原理依据朗伯-比耳定律。分光光度法是依据分子对光的吸收原理,以可见光、紫外光或红外光的光源照射试样,照射光是经过分光的单色光(通常选取通过试样后衰减程度最大的光源),试样中待测分析物通常呈静态的分子的状态存在,当光源通过时光的强度因分子吸光等原因衰减,以试样中被测物质浓度c与吸收光度之间呈现正比关系,可对试样中被测物做定量分析。一般待测试样需加入特定的可与被测物分子起反应的试剂,而后用分光光度法测定与被测物间有化学计量关系的反应物。

按照选定单色光所处的波长范围相对应,可分为可见光分光光度法、紫外分光光度法、红外分光光度法,涉及波长范围200nm~25μm。前两种方法工作原理和仪器组成很相似,有时在同一台仪器中将可见光和紫外光的波长范围内选取某一特定波长进行工作,组装成紫外-可见光分光光度计,其测定方法称为紫外-可见光分光光度法,该法在环境分析中应用比较广泛。

包括紫外-可见光分光光度法在内的分子吸收光谱法,特别适宜于定量分析中测定各类环境介质如污水、土壤等试样中的各种形态的化学污染物,在定性测定方面也有好的应用。其特点是:a.灵敏度高,测定微量物质其灵敏度可达10-7g/mL;b.准确度高,分光光度法的相对误差为2%~5%,精密分光光度计测定相对误差为1%~2%;c.应用范围广,可直接或间接地测定几乎所有的金属和非金属离子和有机污染物的含量,还可用于研究物质的组成,推测有机化合物结构的定性测定;d.可以同时测定多种组分,任意选取某种波长多单色光,在一定条件下,利用吸光度的加和性可同时测定两种和两种以上的组分;e.设备简单价廉,分析操作简便、快速,方法便于推广。

紫外-可见光分光光度计是测量紫外-可见光区吸光度的分析仪器,是分光光度法中最常用的仪器。目前常用的仪器类型主要有单波长单光束型,由光源发光经单色器得单色光,以单一光速通过吸收池后检测,并记录吸光度,使用时必须分别先后测定空白液的吸光度和试样吸光度。要求光源稳定;单波长双光束型,操作简便,容易实施波长扫描,对光源稳定性要求较低;双波长型,可以不必设置用于校零的空白液吸收池,消除了由于参比池和参比液引起的测量误差,因而提高了测定的准确度;依靠波长的适当选择,可以消除共存干扰组分的影响,简化了混合物同时测定的手续和数据处理,提高了测定的灵敏度和选择性;可测吸光度很低的痕量物质的含量。

2.2.3 原子吸收法

原子吸收法全称原子吸收光谱法(AAS),又称原子吸收分光光度法。处于基态的原子,受到光源照射时(空心阴极灯),仅吸收其特征波长的辐射,而跃迁至较高能级,将原子所吸收的特征谱线按波长或频率的次序进行排列,即可得到原子吸收光谱,由特征谱线被减弱的程度来测定试样中待测元素的含量。试样中原子的吸光度与原子浓度的关系符合朗伯-比耳定律。按照试样原子化过程的不同,原子吸收法可分为火焰法和无火焰法,无火焰法最常见的是石墨炉法及氢化物原子吸收法。此外,使元素汞能在常温下转化为原子蒸气而测定汞的方法,称为冷原子吸收法。

原子吸收法和分光光度法在仪器结构和操作上相似,同样是测定试样中微量元素的好方法,但与分子吸收法不同的是原子吸收法需在高温条件下将待测元素化合物离解成自由原子(原子化),使试样呈原子蒸气态,分子吸收法在室温条件下工作;原子吸收的光源是锐线光源发射锐线光谱,分子吸收是使用发射连续光谱的光源;原子吸收法可测定样品中待测物质所有形态的总和,分子吸收法可测的是试样中被测物的离子态和络合态部分。原子吸收法的特点是:a.能测定几乎全部的金属元素和一些准金属元素,测定元素达60~70种;b.测定灵敏度很高,使用火焰法测定大部分金属元素的相对灵敏度为10-8~10-10g/mL,使用无火焰法的绝对灵敏度为10-12~10-13g;c.干扰少或易于消除,对于大部分样品来讲,可不经分离在同一溶液中测定多种组分,对于干扰较多的元素,还可通过萃取分离等分离手续,提高测定方法等选择性;d.分析精密度较高;e.分析速度快;f.应用范围广。适用于矿物、土壤、大气、水、石油、生物组织等试样中的微量元素,且具有仪器设备简单,操作易掌握,试样用量较少等优点。其缺点是标准曲线的线性范围一般比较窄;测定不同元素,需要更换不同元素灯,操作麻烦。

原子吸收法所用的仪器为原子吸收分光光度计(原子吸收光谱仪),一般由光源、原子化系统、光学系统、检测系统组成,现代仪器还设有自动调零、自动校准积分读数、曲线校正、视屏显示等装置,并普遍配用微处理机,根据原子吸收分析程序来设计计算机程序和执行机构,用以控制仪器操作,处理和存储大量数据和计算报出分析结果等。原子吸收分光光度计有单光束型和双光束型两种。目前商品仪器中单光束型仍占多数,其结构简单,操作简便,价格便宜,便于维护使用,所以应用广泛,如国产WFD-Y2型、WF-5型、GGX-5型等仪器。其弱点是不能克服由于光源波动引起的基线漂移。双光束型近年来的应用逐渐增加,由于采用旋转的扇型反光镜,将来自空心阴极灯的光分为两束,一束为试样光束,通过原子化器;另一束为参比光,不通过原子化器而通过空白吸收池,所以光源的任何波动都可以得到补偿。其缺点是仪器结构复杂,价格较贵,如国产GFV-202型、WFV-Ⅱ型及3200型等仪器。

2.2.4 原子荧光法

在原子吸收中,火焰内基态原子也因吸收共振辐射而激发,虽然其中大部分由于二次碰撞而迁回基态,不发生辐射,但少部分激发原子迅速地再发射出吸收的共振辐射——辐射去活化过程,即共振荧光(这种荧光与吸收的辐射频率相同)。在原子吸收分析中可以忽略其共振荧光,但若改变测试条件,即在激发源的光束成垂直的方向上则可测量原子荧光。因此原子荧光光谱分析是根据测量原子发射的共振荧光强度来确定物质含量的方法。

原子荧光光谱仪与原子吸收光谱仪相同,所不同的是采用连续光源,并用单色器分光,以得到一定波长的入射共振辐射来激发共振荧光,可以测定20~30种元素。目前原子荧光分析最有效的元素有As、Se、Te、Zn、Mg、Pb、Bi、Hg、Sb等。原子荧光法的特点是:由于荧光的信噪比大,灵敏度比原子吸收高1~2个数量级;原子荧光线性范围宽0.001~1μg/L;原子荧光强度与浓度成正比,不需对数转换、不用曲线校直;原子荧光大都需要高温激发。

能用氢化物原子吸收法测定的元素大都能用原子荧光法测定。目前氢化物发生技术(HG)与原子荧光光谱法(AFS)相结合的分析技术研究逐渐深入,HG-AFS联用技术把蒸气进样技术与无色散原子荧光光谱测定的特点相结合,与氢化物发生-原子光谱法相比具有仪器结构简单、灵敏度高、气相干扰少、HG-AFS技术对于较难分析的无机污染物(如As、Bi、Sb、Se、Te、Pb、Sn、Ge)等显示了独特的优势,HG-AFS技术是一种高效低耗的适用于我国的分析技术。

2.2.5 X射线荧光光谱法

以X射线作为激发手段,用来照射物质,那么X射线与组成该物质的元素相互作用,则产生特定波长的次级X射线,即为X射线荧光。X射线荧光的波长取决于物质中原子的原子序数,谱线的强度与所属元素的含量有密切的关系。因此,对所产生的X射线荧光进行分光,根据所测得的波长进行物质元素的定性分析,根据某波长的X射线荧光强度进行元素定量分析。把这种分析方法,称为X射线荧光分析。

X射线荧光分析与其他分析相比较,具有独特的优点:a.X射线的特征谱线来自原子内层电子的跃迁,谱线数目少,干扰也少,容易鉴别,选择性较高,测定化学性质相似的元素,不必进行复杂的分离过程;b.是一种非破坏性分析,试样被测定时其自身不发生任何变化,无论反复测定几次均可,试样形式可多样化,无论是粉末、固体、糊状物、液体均可使用,并与化学状态无关;c.分析速度快,一般的测定时间只要1~5min即可;d.精密度和灵敏度较高,相对误差为1%~5%,灵敏度为10-6数量级,如果试样溶液通过沉淀法、离子交换等方法分离富集待测组分,能进行10-9数量级的测定,方法灵敏度可与其他方法相媲美;e.应用范围广,从所测定的元素看,使用多道X射线光谱仪可同时测定24种元素,利用带有半导体检测器的光谱仪,可在5~10min内自动测定80种元素,从分析的浓度范围看,既适用于常量组分的测定,也适用于微量组分的分析;f.自动化程度高,采用电子计算机、半导体检测技术和电视技术,能在数分钟内直接得出元素的定性、定量分析结果。

但是,由于试样基体的吸收效应,被测元素的X射线荧光强度受到一定影响,进一步影响定量分析结果。另外,X射线分析仪器结构复杂,价格昂贵,难以全面推广。尽管有这些弱点,但因为它有更多的优点,所以在大气污染、水质污染和土壤污染分析中仍然得到应用,并有较大的发展前途。近年来,X射线荧光光谱法通常用于测定大气飘尘、降尘中有害元素的含量,推测大气污染变化的情况。除此之外,还用于监测土壤、水体、生物体等试样中微量元素的含量。

根据分光原理,X射线荧光光谱仪有波长色散型和能量色散型两种基本类型。能量色散不同于一般的光学色散,故又称为非色散光谱仪。在能量色散中,还可用带电粒子,如质子、α粒子作为激发源,近年来,用质子诱导X射线分析多种元素,已发展成X射线荧光分析的新分支。

2.2.6 电感耦合等离子体质谱法

ICP-MS技术中,电感耦合等离子体(ICP)作为高温离子源,其光源的环形外区是能量供给区,其温度可高达8000~10000K,光源环形结构的中心通道易于样品的导入,样品在中心通道中进行蒸发、解离、原子化、电离等过程,达到解离、电离和激发平衡。ICP放电的特征维持了光源的稳定性,使各种干扰降低至最低限度,光源中待测分析物的离子通过样品锥和截取锥两个锥孔接口和离子转输系统进入了高真空质谱计中(MS)。MS部分是四极杆快速扫描质谱仪,通过高速顺序扫描分离待测定的所有离子,扫描质量范围6~260,并通过高速双道模式检测器对分离后的离子进行检测。

自20世纪80年代第一台ICP-MS商品仪器问世以来,这项技术的应用得到了快速地发展,并且广泛应用于各个领域,其主要优点:a.检出限非常低(10-15数量级);b.线性动态范围宽,达到9个数量级;c.谱线简单,干扰少;d.分析结果精度高,10-9数量级含量测定,RSD(%)<5%;e.分析速度快(每个样品只需1~3min);f.多元素同时分析;g.检测模式灵活多样,可进行定性,半定量、定量分析以及与激光,色谱等技术联用的时间分辨分析。

目前,ICP-MS,尤其是四极杆ICP-MS在元素分析方面已经发展成为常规的分析技术。在某些领域的分析中,ICP-MS完全可以代替ICP-AES和GFAAS以及冷原子吸收(CVAAS),如有些痕量元素的分析,如饮用水及生物样品中痕量元素镉、铅、汞、砷、铍、硒、铊、铀等,用ICP-AES不能直接测定,而ICP-MS则可胜任。

ICP-MS的干扰少,但并非不存在干扰,如氧化物和双电荷干扰,同量异位素干扰,基体抑制干扰,锥孔的慢性堵塞干扰及待测溶液中含盐量不易过高(一般为0.1%)。此外,ICP-MS有设备费用昂贵、消耗大的缺点,而且ICP-MS对实验室环境、实验用水、试剂等要求非常高,只有保证了这些前提条件,才能达到检出限非常低的结果。

2.2.7 电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)

ICP-AES是由原子发射光谱法(AES)衍生出来的新型分析技术,其显著特点是可使水样中多种金属元素、准金属元素得以快速、精密、方便地同时获得测定,且无基体效应影响。20世纪60年代开始出现电感耦合高频等离子体焰炬(ICP)激发源,并将其用于AES,产生了新的分析技术即ICP-AES。

ICP-AES分析装置由等离子体(ICP)焰炬、进样装置、分光和测光器件、控制和指示记录系统等组成。独特的ICP光源使ICP-AES具有如下优点:a.灵敏度高,对一般金属元素的检出限常低于10- 2mg/L;b.ICP放电稳定,再现性好;c.激发温度高,可测定很多种金属元素和非金属元素;d.基体效应小,化学干扰少;e.谱线自吸很小,校正曲线的线性范围宽,可达5~6个数量级;f.ICP光源与多道直读光谱仪配套使用,可对同一份试样做多种元素分析,一次可测定几十种元素等。其缺点是光谱干扰(包括背景干扰)十分严重,对非金属元素测定灵敏度不高,成本和运转费用较高。ICP-AES法主要分析对象是水样中的金属和某些准金属。对于气体和土壤、底质等样品,一般在取样过程或前处理过程中转化为水样后进行测定。ICP-AES法需要高纯氩气点燃等离子体,并且氩气耗量较大(15~20L/min),所以只有当大批量样品多元素测定时才能充分体现它的快速、准确、精密而成本低的优越性。

2.2.8 电化学分析法

电化学分析法是仪器分析法中的另一类别,是通过测定试样溶液电化学性质而对其中被测定组分进行定量分析的方法。这些电化学性质系在原电池或电解池内显示出来,包括电导、电位、电流、电量等。常用的环境分析中的方法有电导分析法、离子选择性电极法、阳极溶出伏安法、电位滴定法等。目前的大部分电化学分析法可实施自动化分析,很多方法被国家标准采纳成为标准方法。

2.2.9 气相色谱法(GC)

作为试样成分分析技术的气相色谱法早在20世纪50年代已经普及,由于该方法具有分离效率高、检测灵敏度高、试样用量少,操作方便快速、定量分析有较高准确度等优点,所以在包括环境分析在内的众多领域中获得了广泛的应用。不足之处表现在定性分析能力相对较弱,对于难挥发(相对分子质量大于400或沸点高于450℃)的化合物或热不稳定化合物的分析较为困难。通过气相色谱法和质谱法联用能克服这一缺点。

气相色谱法用于测定包括废水、地表水、地下水、废气、固体废弃物、土壤中有机污染物的监测,如挥发性卤代烃、苯系物、氯代苯类、硝基苯类、有机氯和有机磷农药、酚类化合物、多环芳烃等有机物。

气相色谱法是基于样品在色谱柱中气、液两相具有不同的分配系数(或吸附系数),当试样被载气带入色谱柱时,两相做相对运动,组分在两相中进行反复多次的分配,由于固定相对各组分的溶解或吸附能力不同,因而各组分从色谱柱流出的时间也各不相同,使各组分达到彼此分离的目的。气相色谱是利用气体作流动相的,适用于气体和可气化的液体或固体污染物的分离与测定,对蒸汽压较低、不易挥发的金属离子及无机盐类难以直接应用。近几年来,许多具有挥发性和热稳定性金属螯合物的发现,促使了金属螯合物气相色谱的发展。气相色谱法具有如下特点。a.分离能力强,选择性高。由于被测组分在色谱柱气相中传递速度快,各组分和固定液反复作用次数多,分离分析沸点相近,性质相似的极为复杂的混合物,经过反复多次的分配平衡,不仅解决共存物质的干扰问题,而且还可以实现几种组分的同时测定问题。b.灵敏度高。使用高灵敏度检测器,可检测出10-11~10-13g物质。c.分析速度快。一般只需几分钟或几十分钟,甚至可在几秒钟内完成一个分析周期,目前采用计算机自动操作,分析速度更快。d.适用范围广。可用于气体和易挥发的液体和固体污染物的分离与测定。e.检测器响应时间短。f.化学试剂与样品用量少,色谱柱的使用时间长。

气相色谱的仪器装置是由进样室、色谱柱、检测器、气体压力、流量控制部分、温度控制部分、输出控制部分及记录仪等构成。目前,实验室通用型多功能气相色谱仪已基本定型,市售气相色谱仪的质量和自动化程度不断提高,多数仪器具备程序升温、自动控制、计算机控制及数据处理等构件。各种特殊周边技术(如毛细管气相色谱法、程序升温气相色谱法、顶空气相色谱法、气相色谱联用技术等)的开发为环境分析监测提供了可供选择的广阔途径。

2.2.10 气质联用分析法(GC-MS)

气相色谱-质谱联用分析法是把气相色谱仪(GC)和质谱仪(MS)结合起来进行分析的方法。其GC部分用来分离多组分的混合污染物,而MS部分则对各组分进行分析。环境中污染物在很多情况下呈混合状态。利用GC-MS法只用8~10g的混合试样在20~30min内便可进行定性、定量分析,是其他方法难以比拟的。GC-MS的分析范围很广,几乎大多数有机污染物、有毒化学药品、农药、毒气、废气分析都能适用。

气相色谱对于很多成分的分离具有无法比拟的优越性,但定性分析能力差,用GC分离装置作为MS的进样系统;而质谱法正相反,适用于定性分析,根据质谱图可以研究试样的分子量和结构,但却需要纯品试样或标准图谱,且在复杂的有机物的定量分析方面不是很方便。用MS作为鉴定器,并进行定量分析,发挥各自的优点成为新的有效的分析方法,特别是计算机的使用,使数据处理和解析更加迅速准确,且自动化。

2.2.11 联用技术的发展

近几年来,在环境分析中,由分析痕量成分向状态、价态分析和向表面、微区分析方向发展,在宏观方面向连续自动分析和遥测遥感方向发展,使用单一种仪器或方法存在一定的问题。例如,气相色谱、高效液相色谱是良好的分离技术,但对测定某些污染物灵敏度不高。原子吸收分光光度法,灵敏度、选择性都比较理想,但对污染物的状态与结构不能提供任何信息。采用多种方法和仪器联用,既可以发挥仪器的特长,又可相互补充,相互促进,用于解决环境分析中的许多难题。例如色谱-质谱-电子计算机联用(GC-MS-COM),将成分分析和结构分析仪器结合起来,是信息量大、相关因素多的有效分析方法。同时与计算机联用加速了数据处理,对谱图能自动检索,可快速测定挥发性有机化合物,并能同时测定200种以上的有机污染物,在环境分析中应用潜力很大。目前,常用的联用技术列入表2-6内。

表2-6 环境分析中常用的联用技术

注:GC——气相色谱;MS——质谱;HPLC——高效液相色谱;FAAS——火焰原子吸收;FAES——火焰原子发射光谱;FAFS——火焰原子荧光光谱;ETA——电热原子化;AAS——原子吸收光谱;DCP——直流等离子体;MIP——微波诱导等离子体;ICP——电感耦合等离子体。

除了表2-6中列举的方法以外,在无机污染物监测方面,ICP-AES法测定Al、Zn、Ba、Be、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Na、K、Mg、Ni、Pb、Sr、Ti、V、Mn、As则代表了大型仪器在环境监测中的应用。ICP-MS比ICP-AES灵敏度高2~3个数量级,比AAS高1~2个数量级,并可实现多元素同时分析;另外,质谱图比较简单,干扰峰少,可进行同位素比的测定,在金属元素分析方面与AAS并行,正在快速发展普及。日本和美国已把用ICP-MS分析水样中的Cr(Ⅵ)、Cu、Cd和Pb列为标准方法,用高分辨率ICP-MS还可直接进行痕量稀土元素定量分析。ICP-MS与其他技术联用的应用报道也很多,离子色谱技术与ICP-MS技术联用可以分别测定Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)已经是十分成熟的方法,检出限可达到10-12级;氢化发生技术与ICP-MS技术联用(HG-ICP-MS)应用于海水超痕量污染物如As、Se、Sb等测定具有优越性;高效液相色谱(HPLC)与ICP-MS联用可用于分离测定草、藻类、鱼类等生物体内含Cd、Se、As、Cu、Zn、Pb等元素与多种氨基酸、多肽和蛋白质的结合机理以及研究一些元素对酶的位点作用过程。上述的联用技术与电子计算机联合,可以更充分地发挥各种技术的专长,提高环境分析方法连续自动化程度。