化学仪器分析技术在水质监测中的应用

2021-04-04汪向东

信息记录材料 2021年2期

汪向东

（吉林省长春市疾病预防控制中心理化检验所吉林长春 130000）

1 引言

当前，化学分析技术已成为水质监测质量监控的重要载体，并被广泛应用于许多领域。毋庸置疑，化学分析技术极大地推动了我国水质保护工作的落实与发展，同时，其监测方面的准确度也大大高于人工监测手段，可见，在当今的现代生活中，在水质监测的范围内，仪器监测具有极为重要的意义。

2 水质监测的重要性

水质监测工作，本质上是对水体中污染物的存在、种类、元素含量的多寡以及浓度变化趋势的监测。水质监测工作，就是对水质进行监测，分析水质中含有多少元素。水环境质量监测的目标可进一步细化，首先是宏观的综合指标，如浊度、悬浮物等；其次是微观的指标，用于监测水体中有毒物质的含量。

我们国家的经济发展在极大地提高了人民的生活水平的同时，对生态资源的过度开发也给生态环境带来了不可挽回的污染和破坏，局部地区生态系统已经出现了失衡。水质污染的现象在日常生活中也随处可见，它不是水质保护组织的责任，而是全人类的责任，人类对水体、地质、空气等天然水质所造成的污染，已严重影响了人们生存所必需的资源，如果相关部门仍任凭人们随意污染，不仅会对人类的健康造成巨大危害，而且还会破坏生态系统的平衡。但单靠人工检测是远远不够的，人工监测具有一定的主观性和滞后性，监测技术的准确性也远不及现代技术的监测结果。为了解决水质污染问题，及时、有效地实施水质保护措施，必须借助科学的手段，对其进行实时、有效的监测与分析，为维护人类生态平衡提供科学的依据。所以水质监测非常重要，合理有效地保护水质，不仅能使人类从天然水质中获得源源不断的资源，而且还能使可再生资源得以持续发展。

3 化学分析技术简介

化学分析技术涉及到各个学科的知识与技术，包括生物学、地质学、数学统计学等多个学科分支，主要应用的是计算机技术、电子技术、网络技术等，所用设备包括传感器、信号采集装置等。工业界研发人员结合各种技术和先进设备，开发了多种化学分析技术，包括色谱技术、分光光度技术和电感耦合技术。每一项技术都涉及到极其复杂的计算机技术和与物理学科相关的技术，把这些技术整合成设备的化学分析技术。

4 化学分析技术特点与应用范围

4.1 色谱技术

色谱技术有气相色谱、高效液相色谱、离子色谱技术等几种。在气相色谱中最为核心的技术手段是以气体作流动相的技术分离，此种分离分析方法非常适用于检测挥发性能较好的混合物质，此技术会监测出混合物质中包含的各种有害物质，其中包括有苯、PoPs等有害物质。气相色谱技术的主要原理是用样品中的各种成分的分配来区分各种有害物质的，当然监测样品并不是直接放入色谱柱中，而是使用载气设备将被监测样品在气化室内被气化后再将其放入色谱柱中进行分离。然后依据其在色谱柱中的不同表象即离开色谱柱的顺序来区分不同物质，进而对其进行定量分析和研究。气相色谱技术常被用于受污染的水质、土壤以及空气等污染物质的监测，气相色谱技术可以有效分离污染物，并对其进行监测。气相色谱技术的广泛应用，让人们清楚了目前水质污染的各种来源，并且为之后的技术监测提供了很好的科学依据。

4.2 分光光度技术

分光光度技术在环境保护方面最常使用的类型为紫外可见分光光度技术和原子吸收分光光度技术。分光光度技术的实现需要借助于分光装置，这一装置会产生一种特定波长的一种光源，将被检测的样品可以放置有光源的地方，会有一部分光源被吸收，从而计算吸光的值，从而让样品的浓度得以转化。辅助设备有助于检测人员更加清晰地观测到污染物质的主要成分，进而对其进行有效的分离，当然分离过程需要保持单色光束的纯度，从而提升分析的准确率，这就对光源有一定的要求，要求其拥有连续且稳定的光谱。分光光度技术已经被广泛应用于各行业领域的污染物检测中，其中包括化学、生物学、医疗、材料学以及环境监测冶金等现代化管理行业。

4.3 电感耦合等离子体质谱技术

电感耦合等离子体质谱技术的核心技术是将检测样品放置于高温水质下，样品在高温水质下会发生质变，会被电离为离子状态，样品转化为离子状态后需要对其进行定量分析，定量分析的方法包含两种，一种是荷质比的半定量分析，即计算带电体的电荷量和质量的比值；另一种是利用离子数目做定量分析。离子体质谱技术由多种组件组合而成，其中包含有离子源、质量分析器和检测器，除固定设备以外，还包含有一些辅助系统，如数据处理系统。离子源是离子束流的主要装置；质量分析器是分析电荷量和质量比值的主要装置，且其具有极高的灵敏度和适应性，能够在最短的时间内适应高温；检测器则是帮助技术人员监测样品的内部构造和运动过程，检测器外部有监视装置，技术人员可以通过监视装置清晰地看到样品内部运动过程。

5 优化水质监测的措施

5.1 加大资金投入进行水质监测，及时更新相关设备

水质监测各个环节的数据需要比对验证，这是各个环节的支撑。因此，要获得高精度的水质监测结果，提高监测结果的准确性，除了购置和使用高精度、先进的监测工具和设备外，还要定期对所使用的设备和仪器进行维护保养，以保证其准确性。这就要求政府和有关部门加大对水质检测的力度，尽可能加大经费投入和支持力度，提高监测的准确性。

5.2 建立和完善质量监督制度

为保证水质监测工作的顺利开展，必须建立和完善水质监测体系。建立完善的监督体系，应着重于对水质监测和水质监测的全过程监督，以保证检测工作的顺利进行。同时，为了规范检验过程，建立了专门的质量检验部门。

5.3 采用精量的监测仪器

使用质检仪时，应先进行系统检查，以免出现故障及药品过期。而在使用仪器设备时，由于水质监测工作较为复杂，因此对监测人员的要求也较高，如果不能按流程来完成，或者仪器设备不能按流程来使用，那么水质监测结果就会自然出现偏差。另外，最好定期检查监测仪器，并在两个监测周期之间做一次检测，以确保仪器正常工作。水环境质量检测需要准确、合理地反映水体污染状况的变化趋势，同时还需要增加监测水源，确保监测结果的真实性和准确性。

5.4 合理选择水质检查点

水资源的选择对水质监测结果有很大的影响。在实施过程中，应因地制宜选择最合适的水质监测点，并对同一水域的不同地点进行相应的监测。应当根据合理的相关工艺进行检测，并综合考虑水污染的影响因素。此外，在测试过程中应考虑特殊区域。例如，由于许多地区的地理位置，同一水域可能有两个水质不同的地区。举例来说，上游地处深山，人口稀少，开发程度低，污染少。居住区域的下游污染较为严重。在这种情况下，需要对水域进行分类处理，而不能自动选择其中一个进行检测，从而得出错误的结论。错误的水质监测点定位将严重影响水质检测的结果。

5.5 提高相关工作人员的专业能力

各种因素都对水质监测结果产生影响，其中最难控制的是检测人员的业务素质和技术能力。检验员的技术水平直接影响检验结果的客观、准确。所以，对水质监测人员操作能力的控制就显得尤为重要。一位专业的水质监测人员，不仅要掌握足够的基本理论知识，还必须具备一定的实际操作能力，能够将理论转化为实践，并具有在突发事件中解决问题的经验和能力。应定期举办培训课程，不断巩固和提高员工的基本知识和专业技能，严格控制员工的专业素质和工作能力的提高，避免因主观和客观因素造成的质量事故，将影响水质检测的各方面因素进行分类总结，最后提出有效、有针对性的解决方案[1-2]。