论文部分内容阅读
【摘 要】目前我国已将环境保护列为一项基本国策，狠抓环境质量。作为环境保护细分领域的水质监测行业，也受到了各级政府部门的重视。水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程，按一定技术要求定期或连续测定和分析水体的水质。本文主要介绍了水质监测的主要技术、特点及其适用范围。
【关键词】水质；监测；检测技术
一、无机污染物监测技术
对于水无机污染物而言，其无机污染物的分离与检测过程是一个较为复杂的过程，如果对试样进行全分析，常需要采取合适的方法分离各种组分，然后对各组分含量进行鉴定和检测。
1.化学法
化学法主要包括重量法与容量法两种。前者主要是通过选择性地将被测物质转化为一种不溶沉淀，经其分离、灼烧及干燥后对质量进行准确称取，此法主要对阴离子无机物质进行检测。依据沉淀质量进行计算，并对被测物含量进行计算。在对水铁离子进行测定时，常采用的是重铬酸钾法，即氧化还原滴定法，此法具有较高的准确性，但是缺点在于测定时需采用剧毒氯化汞，会对环境造成危害，且容易造成二次污染。容量法也称滴定法，是借助已知浓度的标准溶同试液待测组分产生化学反应，并根据标准溶液浓度、体积及当量关系对试液中待测组分含量进行计算。总之，化学检测技术是最为传统的检测方法，但是过程较为繁琐，灵敏度也不高。
2.色谱法
液相色谱检测法是具有分离效能高、速度快及自动化等特点，比较适合用于水无机污染物的检测中，特别对于痕量无机金属离子的检测具有极高的灵敏性。此外，其所具有的可见光度检测器克服了分光光度计选择性差等缺点，实现了多种元素的同时测定，及简便又快速。而离子色谱检测法可对水中无机污染阴离子进行检测和分析，并应用螯合离子色谱技术对钢系金属离子的定量测定及顺序分离进行优化，采用过程分析技术可对离子交换浓集器进行监控，离子交换浓缩器可用于对水中痕量无机离子进行检测。通过化学发光检测系统可对水中被过渡金属离子络合的氰化物含量及痕量阴离子含量进行检测。
3.光谱法
光谱法可对无机污染物的化学成分进行检测。例如，火焰原子吸收光谱检测技术可对水中的痕量金属污染物进行检测，这些采用直接法很难进行检测，因此，必须将待测元素预先进行浓缩和分离。以有机萃取法作为鳌合剂，通过火焰原子吸收光谱技术可对水样中的各种重金属元素进行测定。
4.极谱法
此法兼具了色谱法与常规方法的共同特点，将极小面积的滴汞电极同较大面积的极化电极浸入待测水样品中，并逐渐对两极之间的外加电压进行改变，从而获得相应的电流―电压曲线图，此即所谓的极谱图。通过分析极谱图可求得待测无机离子的浓度。
二、有机污染物的监测技术
1.吹脱捕集法
将氮气、氦气等通入到吹托管，与管内的试样水发生反应，在水中的有机物在向气相转移的过程中，被捕集管吸附。水中的有机物全部被补集后，吹脱工作立即结束，对捕集管进行加热，使其中的有机物渐渐脱附，直至进入气相色谱仪内。然后通过冷柱头进样的方法使脱附出来的有机物发生冷凝收缩，再快速加热。相对而言，吹脱捕集法在操作上较为简单、用量少、损失小，而且没有溶剂污染，检测限比较低，在微量分析中十分适用。据有关试验结果显示，在河水的有机物测量中，此方法在0.1-100μg/ L范围内的线性相关系数达0.998以上，而且有近10种化合物在21个实际水样中都有检出，可见此方法是很有效的。
2.溶剂萃取法
某些有机物不溶或微溶于水，在对其进行分离时，常使用溶剂萃取法，虽然没有很大的操作难度，但是在样品转移时极有可能导致有机物的大量损失。该方法的关键在于如何选择合适的溶剂，如何保持溶剂合适的纯度。在进行实验时，需要对离子强度、溶剂的PH值等参数进行仔细考虑。此方法的原理有，一是通过提升温度来增强解析动力，加快溶剂分子扩散速度，使其黏度有所降低，有效地克服基体效应，从而提高萃取的效率；二是通过增加压力的方法，使高温状态下的溶剂依旧保持液态，同时快速地充满整个萃取池。在溶质的溶解方面，液体的溶解能力要比气体更大，在萃取效率提高的同时，能够保证易挥发的物质不挥发；三是多次循环，在化学萃取中，经常要遵循少量多次的原则，即萃取过程中对新鲜溶剂的多次静态循环加以利用，使其与动态循环相接近，进而达到提高萃取效率的效果。
3.树脂富集提取法
该方法所用树脂为离子交换高聚物树脂，在水环境、生物医疗中比较常用。如GDX、Amberlite XAD等。树脂富集提取方法的特点在于污染少、能再生、很高的富集倍数以及超强的吸附力，对于水体中ng/L或g/L等级别的有机物，也能轻而易举完成富集，实现超过90%的回收率。在利用该技术时，环节有洗脱、纯化、浓缩、有机物过柱、装柱以及树脂再生等。在操作实践中，想要对较多有机物做吸附，可可串联吸附柱、混合树脂得以实现，以尽可能多的利用物质，实现吸附的高效化，纯化树脂。对于水体中有机化合物的浓度低问题，树脂富集提取方式能有效克服，加上结生溶剂量，市场较为多见，使用方便。
4.超临界流体萃取
超临界萃取的优点是萃取环境容易把控、方便操作、高效、快速，在化工中的样品处理较多应用。但处理对象是固体样品，较高的萃取标准很难扩展使用。有学者使用该法萃取了河流水体中富集的有机物，利用气相色谱对逐一定性了目标物体，将溶剂洗脱与该法做了比较，显示在60℃环境度温度下，经过40分钟持续的20Pa压力，超临界流体萃取的质量甚高。
三、水质监测自动化技术
由于水质信息具有时效性强的特点，特别是水质预警预报要求快速，准确，实时地采集和传递监测信息。常规的水质监测手段不能满足水资源保护的多方位，高水平管理的要求，不能满足快速，准确和实时预报水质的需要。因此，水质监测的自动化势在必行。
水质污染自动监测系统（WPMS）既是在此前提下应运而生的一种在线水质自动检测体系。它是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现在传感器技术，自动测量技术，自动控制技术，计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。目前，环境水质自动监测系统多是监测水常规项目，例如水温、色度、浊度、溶解氧、pH、电导率、高锰酸盐指数、总磷、总氮等。我国正在一些重要的国家控制水质断面家里水质自动化监测系统，这对于推动我国的水质保护工作有着十分重要的意义。现有水质污染自动监测系统中，水质污染监测项目尚有限，尤其是单项污染物浓度监测项目还是比较少，例如重金属，有毒有机物项目的自动监测仪器较缺乏。
结语
水质监测是从保护水资源和维护良好的生态环境出发，运用多种手段和方法，对自然水体水资源、饮用水水资源中各种元素含量、超标元素、有毒元素及影响人体健康元素含量等进行监测的过程，是水环境保护的一项基础性工作。搞好水质监测，是保护水资源，维护良好生态环境，实现社会可持续发展的重要任务和必然要求。
参考文献：
[1]徐顺涛.饮水关乎平民健康[J]环境保护2007，14.
[2]刘菲，王苏明，陈鸿汉等.欧美地下水有机污染调查评价进展[J]地质通报2010，29.
【关键词】水质；监测；检测技术
一、无机污染物监测技术
对于水无机污染物而言，其无机污染物的分离与检测过程是一个较为复杂的过程，如果对试样进行全分析，常需要采取合适的方法分离各种组分，然后对各组分含量进行鉴定和检测。
1.化学法
化学法主要包括重量法与容量法两种。前者主要是通过选择性地将被测物质转化为一种不溶沉淀，经其分离、灼烧及干燥后对质量进行准确称取，此法主要对阴离子无机物质进行检测。依据沉淀质量进行计算，并对被测物含量进行计算。在对水铁离子进行测定时，常采用的是重铬酸钾法，即氧化还原滴定法，此法具有较高的准确性，但是缺点在于测定时需采用剧毒氯化汞，会对环境造成危害，且容易造成二次污染。容量法也称滴定法，是借助已知浓度的标准溶同试液待测组分产生化学反应，并根据标准溶液浓度、体积及当量关系对试液中待测组分含量进行计算。总之，化学检测技术是最为传统的检测方法，但是过程较为繁琐，灵敏度也不高。
2.色谱法
液相色谱检测法是具有分离效能高、速度快及自动化等特点，比较适合用于水无机污染物的检测中，特别对于痕量无机金属离子的检测具有极高的灵敏性。此外，其所具有的可见光度检测器克服了分光光度计选择性差等缺点，实现了多种元素的同时测定，及简便又快速。而离子色谱检测法可对水中无机污染阴离子进行检测和分析，并应用螯合离子色谱技术对钢系金属离子的定量测定及顺序分离进行优化，采用过程分析技术可对离子交换浓集器进行监控，离子交换浓缩器可用于对水中痕量无机离子进行检测。通过化学发光检测系统可对水中被过渡金属离子络合的氰化物含量及痕量阴离子含量进行检测。
3.光谱法
光谱法可对无机污染物的化学成分进行检测。例如，火焰原子吸收光谱检测技术可对水中的痕量金属污染物进行检测，这些采用直接法很难进行检测，因此，必须将待测元素预先进行浓缩和分离。以有机萃取法作为鳌合剂，通过火焰原子吸收光谱技术可对水样中的各种重金属元素进行测定。
4.极谱法
此法兼具了色谱法与常规方法的共同特点，将极小面积的滴汞电极同较大面积的极化电极浸入待测水样品中，并逐渐对两极之间的外加电压进行改变，从而获得相应的电流―电压曲线图，此即所谓的极谱图。通过分析极谱图可求得待测无机离子的浓度。
二、有机污染物的监测技术
1.吹脱捕集法
将氮气、氦气等通入到吹托管，与管内的试样水发生反应，在水中的有机物在向气相转移的过程中，被捕集管吸附。水中的有机物全部被补集后，吹脱工作立即结束，对捕集管进行加热，使其中的有机物渐渐脱附，直至进入气相色谱仪内。然后通过冷柱头进样的方法使脱附出来的有机物发生冷凝收缩，再快速加热。相对而言，吹脱捕集法在操作上较为简单、用量少、损失小，而且没有溶剂污染，检测限比较低，在微量分析中十分适用。据有关试验结果显示，在河水的有机物测量中，此方法在0.1-100μg/ L范围内的线性相关系数达0.998以上，而且有近10种化合物在21个实际水样中都有检出，可见此方法是很有效的。
2.溶剂萃取法
某些有机物不溶或微溶于水，在对其进行分离时，常使用溶剂萃取法，虽然没有很大的操作难度，但是在样品转移时极有可能导致有机物的大量损失。该方法的关键在于如何选择合适的溶剂，如何保持溶剂合适的纯度。在进行实验时，需要对离子强度、溶剂的PH值等参数进行仔细考虑。此方法的原理有，一是通过提升温度来增强解析动力，加快溶剂分子扩散速度，使其黏度有所降低，有效地克服基体效应，从而提高萃取的效率；二是通过增加压力的方法，使高温状态下的溶剂依旧保持液态，同时快速地充满整个萃取池。在溶质的溶解方面，液体的溶解能力要比气体更大，在萃取效率提高的同时，能够保证易挥发的物质不挥发；三是多次循环，在化学萃取中，经常要遵循少量多次的原则，即萃取过程中对新鲜溶剂的多次静态循环加以利用，使其与动态循环相接近，进而达到提高萃取效率的效果。
3.树脂富集提取法
该方法所用树脂为离子交换高聚物树脂，在水环境、生物医疗中比较常用。如GDX、Amberlite XAD等。树脂富集提取方法的特点在于污染少、能再生、很高的富集倍数以及超强的吸附力，对于水体中ng/L或g/L等级别的有机物，也能轻而易举完成富集，实现超过90%的回收率。在利用该技术时，环节有洗脱、纯化、浓缩、有机物过柱、装柱以及树脂再生等。在操作实践中，想要对较多有机物做吸附，可可串联吸附柱、混合树脂得以实现，以尽可能多的利用物质，实现吸附的高效化，纯化树脂。对于水体中有机化合物的浓度低问题，树脂富集提取方式能有效克服，加上结生溶剂量，市场较为多见，使用方便。
4.超临界流体萃取
超临界萃取的优点是萃取环境容易把控、方便操作、高效、快速，在化工中的样品处理较多应用。但处理对象是固体样品，较高的萃取标准很难扩展使用。有学者使用该法萃取了河流水体中富集的有机物，利用气相色谱对逐一定性了目标物体，将溶剂洗脱与该法做了比较，显示在60℃环境度温度下，经过40分钟持续的20Pa压力，超临界流体萃取的质量甚高。
三、水质监测自动化技术
由于水质信息具有时效性强的特点，特别是水质预警预报要求快速，准确，实时地采集和传递监测信息。常规的水质监测手段不能满足水资源保护的多方位，高水平管理的要求，不能满足快速，准确和实时预报水质的需要。因此，水质监测的自动化势在必行。
水质污染自动监测系统（WPMS）既是在此前提下应运而生的一种在线水质自动检测体系。它是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现在传感器技术，自动测量技术，自动控制技术，计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。目前，环境水质自动监测系统多是监测水常规项目，例如水温、色度、浊度、溶解氧、pH、电导率、高锰酸盐指数、总磷、总氮等。我国正在一些重要的国家控制水质断面家里水质自动化监测系统，这对于推动我国的水质保护工作有着十分重要的意义。现有水质污染自动监测系统中，水质污染监测项目尚有限，尤其是单项污染物浓度监测项目还是比较少，例如重金属，有毒有机物项目的自动监测仪器较缺乏。
结语
水质监测是从保护水资源和维护良好的生态环境出发，运用多种手段和方法，对自然水体水资源、饮用水水资源中各种元素含量、超标元素、有毒元素及影响人体健康元素含量等进行监测的过程，是水环境保护的一项基础性工作。搞好水质监测，是保护水资源，维护良好生态环境，实现社会可持续发展的重要任务和必然要求。
参考文献：
[1]徐顺涛.饮水关乎平民健康[J]环境保护2007，14.
[2]刘菲，王苏明，陈鸿汉等.欧美地下水有机污染调查评价进展[J]地质通报2010，29.