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1化學(xué)發(fā)光法監(jiān)測空氣污染基本原理與優(yōu)點

某些化學(xué)反應(yīng)可產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象，反應(yīng)所產(chǎn)生的化學(xué)能，激發(fā)分子或原子，當(dāng)被激發(fā)的分子或原子回到基態(tài)時，無法承載之前吸收的化學(xué)能，這些化學(xué)能便以輻射的形式釋放出去，產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。不同性質(zhì)、不同量化學(xué)成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的能量差異，決定發(fā)光廣譜大小、范圍，通過分析這些差異，可定量測算空氣中含有的化學(xué)物質(zhì)成分與量?；瘜W(xué)發(fā)光分析具有較高的靈敏度，相較于傳統(tǒng)的物質(zhì)質(zhì)量分析法，化學(xué)發(fā)光法操作與實現(xiàn)路徑簡單，光譜分析誤差與準(zhǔn)確率可基本滿足需要。如對硫化物進(jìn)行火焰化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，測定精度可達(dá)到0.02μgS，以一氧化碳與臭氧進(jìn)行氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，測定NO精度可達(dá)1ppb.以化學(xué)發(fā)光反應(yīng)分析物質(zhì)成分準(zhǔn)確度較高，不易受其它因素干擾其主要原因有二：

1）化學(xué)發(fā)光廣譜是由化學(xué)反應(yīng)本身決定的，化學(xué)反應(yīng)決定受到激分子或原子在整個化學(xué)反應(yīng)中的作用，而化學(xué)反應(yīng)可通過控制物質(zhì)成分實現(xiàn)精準(zhǔn)控制；

2）化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的類型較少：同一種物質(zhì)與之發(fā)生反應(yīng)可產(chǎn)生發(fā)光效果的物質(zhì)成分種類較少；不同化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的光譜多不相同。通過對一種光譜進(jìn)行分析，便可較容易的分析出是哪種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。目前，我國各大城市常用的動態(tài)多功能空氣污染監(jiān)測設(shè)備，便可對空氣進(jìn)行實時監(jiān)測，無需進(jìn)行分離、沉淀等預(yù)處理?；瘜W(xué)發(fā)光反應(yīng)符合率、精確度較高，應(yīng)用于空氣污染測定，無需太多復(fù)雜的設(shè)備，一般只需濾光片與光電倍增管即可。同時因化學(xué)反應(yīng)、設(shè)備操作、分析過程較簡單，應(yīng)用化學(xué)發(fā)光測定空氣污染，速度極快，可實現(xiàn)連續(xù)、實時測定，有助于獲取更多的樣本?？偠灾瘜W(xué)發(fā)光法是一種理想的空氣污染監(jiān)測技術(shù)。

2幾種常見空氣污染物及其化學(xué)發(fā)光法測定

2.1一氧化碳測定測定碘的五氧化物與一氧化碳產(chǎn)生化合反應(yīng)中碘含量的增減是檢測一氧化碳含量最精確的化學(xué)檢測法，但該法僅適用于煙道氣與廢水中的一氧化碳測定，測定空氣中的一氧化碳含量靈敏度較差。利用裝有氨磺酰苯酸銀的硅橡膠膜滲透裝置，濾過一氧化碳，生成淡黃色-褐色膠態(tài)銀，可測定2~80μ/l范圍內(nèi)的一氧化碳，但該法反應(yīng)速度較慢，不適合環(huán)境空氣一氧化碳實時監(jiān)測。目前綜合效益最好的測定法為：通過元素鈀與酸性氯化物溶液中的碘酸鹽發(fā)生還原反應(yīng)，萃取陰離子，以焦寧G為反離子，在535nm處測定萃取物的吸光度，精度范圍達(dá)到1μl/L，適用于測定交通環(huán)境空氣中的一氧化碳。

2.2氮氧化合物測定鹽酸萘乙二胺分光光度法是國家環(huán)境保護(hù)部關(guān)于環(huán)境空氣氮氧化合物檢測的推薦方案，其基本原理是：建設(shè)一套具有兩支吸收瓶的反應(yīng)設(shè)備，第一支吸收瓶中的吸收液吸收空氣中的二氧化氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生粉紅色偶氮染料，濾過的一氧化氮通過氧化管中的酸性高錳酸鉀溶液生成二氧化氮，被第二支吸收瓶中的吸收液吸收發(fā)生反應(yīng)。應(yīng)用分光光度法對產(chǎn)生粉紅色偶氮染料過程中的光譜進(jìn)行測定，其在波長540nm處吸光度與吸收瓶中的二氧化氮含量密切相關(guān)，計算兩只吸收瓶中的偶氮染料可測定環(huán)境空氣中一氧化氮、二氧化氮水平。該法適用性良好，準(zhǔn)確度高，反應(yīng)溶液穩(wěn)定，保存時間長，是一種較為理想的氮氧化合物檢測方法。

2.3二氧化硫測定甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法是環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測國家標(biāo)準(zhǔn)推薦技術(shù)方案，該技術(shù)起源于美國，自1982年引入我國，并逐漸得到推廣，經(jīng)過十?dāng)?shù)年驗證改進(jìn)，其技術(shù)路徑已基本成熟。該技術(shù)主要實現(xiàn)路徑與原理如下，通過吸收瓶中鹽酸副玫瑰苯胺儲備液吸收環(huán)境空氣中的二氧化硫，對產(chǎn)生的二氧化硫化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分光光度法檢測，計算二氧化硫含量。工作場所檢測標(biāo)準(zhǔn)為：標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度范圍0.60μg/ml～1.60μg/ml，對所生成的化合物在575nm處分光度在20℃±2℃水浴環(huán)境下處理15min進(jìn)行顯色對比分析，檢出上限為1.6μg/ml，實際標(biāo)準(zhǔn)限為：0.45μg/ml；環(huán)境空氣監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)為：標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度范圍0.050μg/ml～1.000μg/ml，測定波長577nm，20℃顯色，時間20min[5]。該法適應(yīng)性強，在多個省市地區(qū)經(jīng)過實證驗證，抗干擾能力極強，試劑無劇毒、廉價易得，吸收效率高，溶液室溫下穩(wěn)定性強易保存，采樣最佳吸收范圍與光度寬度范圍易于控制，技術(shù)易于掌握，是一種較理想的環(huán)境空氣二氧化硫監(jiān)測方法。

2.4鉛元素測定鉛是一種有毒重金屬，危害極大，近年來，血鉛中毒事件頻發(fā)，已引起人們的廣泛關(guān)注，城市空氣鉛含量水平不斷上升，嚴(yán)重威脅城市居民生命健康。火焰原子吸收分光光度法是國家環(huán)?？偩滞扑]的空氣鉛含量測定技術(shù)方案，通過吸收瓶濾過膜直接采集空氣中的鉛元素，經(jīng)消解制備，直接吸入空氣，通過乙炔火焰進(jìn)行原子化，獲得283.3nm分光度，一般采用空心陰極燈測定，據(jù)吸光度與金屬濃度定量分析。石墨爐原子吸收法也是目前應(yīng)用較廣泛的環(huán)境空氣鉛元素測定方法，將富含鉛元素的溶液吸入空氣，經(jīng)過石墨管，在高溫環(huán)境下原子化，發(fā)生發(fā)光效應(yīng)，通過鉛空心陰極燈發(fā)射譜線，測定波長283.3nm，一般來說輻射光特征與其居石墨管的距離有關(guān)，兩者呈反比，通過測定能量吸收情況，計算鉛元素濃度，進(jìn)行定量分析。兩種方法靈敏度、精確度并無優(yōu)劣之分，均適用于空氣中鉛元素測定，但從實踐操作來看，火焰原子吸收分光光度法操作更簡單，影響吸光度因素較少，抗干擾能力更強，回收率更高，適用于日常連續(xù)監(jiān)測。

2.5臭氧監(jiān)測測定大氣中臭氧含量的方法較多，包括碘量法、紫外線分光光度法、氣相色譜法、靛藍(lán)二磺酸鈉（IDS）分光光度法、化學(xué)發(fā)光法等，其中IDS是目前我國環(huán)?？偩滞扑]方案，具有靈敏度高、重復(fù)性好、抗干擾能力強、試劑穩(wěn)定等優(yōu)點。IDS溶液吸光度曲線與濃度密切相關(guān)，在1610nm處達(dá)到最大吸收波長。IDS與臭氧以1∶2摩爾比進(jìn)行反應(yīng)，通過計算吸光度，分析溶液濃度改變情況，進(jìn)而定量測算出臭氧含量。

3小結(jié)

我國空氣污染狀況較嚴(yán)重，城市地區(qū)空氣質(zhì)量堪憂，“霧霾”橫行，嚴(yán)重影響人民正常生產(chǎn)生活，增加居民罹患各類呼吸系統(tǒng)疾病風(fēng)險，給社會與家庭帶來沉重的負(fù)擔(dān)，成為城市居民心中的痛，惡劣的城市空氣質(zhì)量還給社會經(jīng)濟發(fā)展蒙上了一層陰影，帶來了極其惡劣的社會影響，空氣污染治理已刻不容緩?？諝猸h(huán)境質(zhì)量監(jiān)測是治理空氣污染的基礎(chǔ)，現(xiàn)階段，我國城市地區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測體系已基本成熟，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可滿足實際需要，但在實際操作過程中，受各種主客觀干擾因素，監(jiān)測準(zhǔn)確性尚有待提高?；鶎迎h(huán)保工作者應(yīng)積極提升自身工作素質(zhì)，學(xué)習(xí)和掌握各種空氣質(zhì)量監(jiān)測方法，樹立質(zhì)控意識，充分發(fā)揮先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢，為城市環(huán)境空氣改善貢獻(xiàn)自己的一份力量。

作者：張占平單位：包頭市輻射環(huán)境管理處