1 绪论
1.1 环境分析、仪器分析与环境仪器分析
人们为了认识、评价、改造和控制环境，必须了解引起环境质量变化的原因，这就要对环境的各组成部分，特别是对危害大的污染物的性质、来源、含量及其分布状态进行细致的调查和分析。应用分析化学的方法和技术研究环境中污染物的种类和成分，并对它们进行定性和定量分析，逐步形成了一门新的分支学科——环境分析化学，或简称环境分析。
环境分析研究的对象是环境中的化学物质，它们具有以下特点。
（1）种类繁多 这是由于污染物化学物种的多样化，样品来源广泛，有空气、水（包括地表水、地下水、海水、排放废水）、沉淀物、土壤、固体废渣、生物体及其代谢物。
（2）样品的组分复杂 人类生产与社会活动和自然的生物代谢过程不断向周围环境排放各种有害化合物，环境样品中往往含有数十种至数百种不同化合物。因此环境分析的样品，不论是取自大气、水体、土壤和生物，还是来自工农业和生活排放的污染物，大多是组分复杂的体系。例如一个水样往往同时含有无机物、有机物和生物体。一般被认为“清洁”的自来水，仅因为用氯消毒而产生的有机氯化合物，目前已鉴定出约300种之多。
环境污染物的复杂性，还表现在它存在的价态和形态也是多种多样的。例如汞在水中可以呈单质汞或汞离子，还有无机汞经微生物转化的有机汞，如甲基汞。
（3）样品组分的稳定性较差、变异性较大 环境样品的很多组分往往是不稳定的。除了与污染物固有的物理、化学和生物化学的特性有关外，还由于样品组分复杂，各污染物间会发生相互作用以及污染物在各环境介质中不断发生迁移和转化，加上样品采集、转移、储存和分离过程中试剂、容器的沾污，都可能使样品组分的含量发生变化。
（4）含量低 环境分析化学所研究的对象含量低是由于以下两个方面的原因：①大气、水、土壤及生物体中化学物质的本底水平（背景值）含量极微，一般都属于痕量（10-9～10-6g）和超痕量（10-12～10-9g）分析，而了解化学物质对环境的污染程度必须对其本底值有所了解；②某些污染元素和化合物产生毒效应的浓度范围低，而且化学污染物的性质不同，其毒性特性和化学行为就不同，环境分析不仅要测定化学污染物的总量，还要测定其不同的形态。显然，化学物质形态的含量比其总量更低。
环境分析的一项重要任务就是对污染物的状态或结构进行分析。结构分析研究污染物的形成过程、反应机制、污染效应。事实表明，化学污染物的状态、结构决定它在环境中的特性，不同状态和结构的污染物对动植物和人体毒性也不同。这对制定环境保护标准、规定治理措施、监测污染状况均有重要的理论和实际意义。
环境分析的任务是复杂物质的分析，要求连续的快速分析，又是痕量、超痕量的分析，这要求分析方法和监测仪器具有高灵敏度、高准确度、高选择性和高分辨率等性能，并达到标准化、自动化和计算机化的目标。
但是，环境分析多局限于化学分析方法，对于微量、常量及高含量组分的测定，化学分析具有准确度高、相对误差小的优点，但对痕量组分的测定，其灵敏度、检出限等都很难达到要求，而且一般的化学分析都比较费时，也难以满足大批量样品的分析。研究环境污染物的性质、来源、含量、分布状态和环境背景值，方法应有灵敏度高、准确、精密、选择性好、操作简便和连续自动的特点，单纯的化学分析难以满足这些要求，为了弥补环境分析中化学分析的不足，分析化学家和环境科学工作者进一步研究和发展了许多物理和物理化学的测定方法和仪器，即仪器分析。
仪器分析是以物质的物理或物理化学性质为基础，探求这些性质在分析过程中所产生分析信号与被分析物质组成的内在关系和规律，进而对其进行定性、定量、形态和结构分析的一类测定方法。由于这类方法通常需要使用较特殊的分析仪器，故习惯上称为仪器分析。仪器分析是现代分析化学的重要组成部分，其应用已渗透到工业、农业、国防等各个领域，是生命科学、环境科学、材料科学、食品科学等学科领域的重要研究手段。与化学分析相比，仪器分析具有如下特点。
①灵敏度高，检测下限低，试样用量少。如样品用量由化学分析的mL、mg级降低到μL、μg级，甚至更低，它比较适用于微量、痕量和超痕量成分的测定。
②选择性好。很多仪器方法可以通过选择和调整测定条件，使共存的组分测定时，相互不产生干扰，简化了分离过程。
③操作简单，分析速度快，易于实现自动化。
④相对误差高。
由于环境样品与仪器分析的上述特点以及环境分析任务的复杂性和特殊性，与化学分析相比，仪器分析更能满足环境分析的要求，是环境分析化学的主要发展方向。特别是新的仪器分析方法不断出现，其应用也日益广泛，使仪器分析在环境分析化学中所起的作用不断增大，并成为现代环境分析的重要支柱。在环境分析中，仪器分析已成为研究污染物的组成、结构、形态、分布、含量及其迁移转化规律等所必需的手段。
环境仪器分析是环境科学中的仪器分析，是环境化学与分析化学的重要分支，是仪器分析与化学相交叉的一门边缘学科，即利用仪器分析的手段对环境样品进行分析的学科。环境仪器分析是开展环境污染物环境行为、归宿、生态效应和污染生态环境修复、环境质量评价、环境管理、环境监测以及废物减量化、资源化、清洁生产等环境科学研究不可缺少的基础和手段。