化学发光法在环境监测中的应用

【摘 要】化学发光分析的方法是在环境监测工作中应用较多的一种现代测试技术,由于其自身的优越性使得化学发光技术在环境监测中的应用范围不断扩展.主要介绍了化学发光分析的原理、特点及其在环境监测中的具体应用,并且在一定程度上展望了其发展的方向.

【关 键 词】化学发光法；大气监测；水监测；应用

环境监测技术是伴随环境科学的变化而逐渐形成的,化学发光分析法在环境监测中应用广泛,且效果极佳.该方法是利用化学物质发生法学反应所产生的辐射光强度、总量确定监测对象成分、含量的方法.随着人们对环境的重视和关注,对环境监测的要求也越来越高,化学发光分析法也逐渐被引进环境监测领域发挥至关重要的作用,如大气监测、水质监测、环境污染等.

一、化学发光分析法的原理分析

化学发光指未受外界的电、广等因素影响而单纯依靠化学物质的化学反应,而产生的光辐射的发光形式.依靠化学反学反应产生的光反应的分析方法我们成为化学发光分析法.发光物质在化学反应过程中吸收能量,导致产物电子激发态的不均衡,从而产生光辐射现象,发光强度大小与光反应速度存在紧密的联系,光强度Ici等于Φci×dCA/dt,dCA/d是瞬时反应速度,Ici则表示发光量子产额.化学发光分析法基础为光强度、反应物质的浓度,而通过公式可得出光强度,进而间接的测出待测物的浓度.但采用化学发光分析法必须要满足一些必要条件：化学反应必须能够产生足够的激光发射能量；其次,化学反使得反应产物分子可吸收大量的能量,进而达到被激发状态；在化学反应条件下,处于激发状态下的分子可释放“光”,或进行能量转移激发其他分子释放“光子”.

二、化学发光分析法在水质监测中的应用

(一)环境监测中常见化学发光类型

鲁米诺是被广泛使用的化学发光试剂,它能在碱性条件下被强氧化剂氧化成激发状态,从而发射蓝光出现发光现象,常用的强氧化剂有H2O2,鲁米诺和H2O2常被用在大气污染的监测中,如对CO、SO2、NO等有毒气体的监测；采用H2O2作为强氧化催化剂亦存在一定的弊端,H2O2催化作用较慢,在实际监测需求时可适当选择利于提升监测灵敏度和效率的Cu2+、Mn2+等金属离子.光泽精化学发光体系中光泽精原理和鲁米诺相似,均是在碱性条件下被强氧化剂氧化的产物吸收足够的能量进而发射蓝光,Co2+、Pb2+等对光泽精具有强大的催化效果,环境监测中常选用光泽精化学发光分析法进行两种离子的监测；过氧草酸酯化学发光分析类型,受到氧化剂的氧化后出现发光现象,该种化学发光类型发光效率较高、且持续时间长,常见的过氧草酸酯有双[2,4-二硝基]草酸酯、双[2,4,6-三]草酸酯；高锰酸钾化学发光类型常应用在水污染是化学发光反应中极强的氧化剂,在H+条件下可轻松氧化F2+、S2-发生化学发光现象；N-溴代琥珀亚胺发光体系中N-溴代琥珀亚胺可直接氧化某些物质产生发光现象,如NH4+.

（二）具体的环境监测应用

当前化学发光分析法常用在水和废水中金属离子的、大气有毒气体的监测.针对水和废水中的金属物质的检测,一般可采用鲁米诺化学发光分析法,如下表所示为该化学发光分析法痕量金属情况,由于化学发光强度和金属离子浓度呈正比,因此可通过此原理测定痕量.

表1鲁米诺化学发光分析法金属检出限情况

对于大气污染的监测,主要是对空气中臭氧和有毒的NO、NO2,在监测时常利用O3去检测NO的浓度,对于NO2可通过还原反应将其转化为NO,根据转化产物NO去测定NO2的浓度；O3由于及其容易与烯烃化合物发生催化作用,但为实现检测目的,针对大气中O3的测定常常选择乙烯作为测定化学物,当二者发生化学反应时,产物甲醛吸收能量形成激发状分钟,当放射光子后重新回到基态,该种方法具有针对性,不会对大气中氮氧化物、硫化物、CO产生作用.

为了测定空气中或其他形式存在的含硫、含磷污染物,常采用火焰光度方法,多指H2在具有还原性的氧气火焰中,加入容易受热出现分解的含硫、磷化合物,使其分解为S、B0-进而出现发光.该种方法常用在对大气中含硫有毒物质的检测、农村磷肥残留、水富营养化问题.

三、总结

环境污染收集的样品污染物呈现含量不高、种类多、面广的特点,因此在进行环境监测时需要选择较为关键.化学发光分析法以其独特的优势受到重视,并得到广泛的应用.近年随着化学领域水平的上升,新的化学发光也开始在环境监测中发挥重要的作用,如电致化学发光、化学发光偶合反应法、高效液相色谱-化学发光监测法等,但面对新时期环境监测的需求,化学发光分析法应在以下方面去努力：样品分离处理技术和化学发光分析法的结合、化学发光分析法与传感器技术、毛细管电泳技术的结合等.