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化學(xué)發(fā)光分析法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用論文
隨著人們對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)要求的不斷提高，化學(xué)發(fā)光分析法在環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方面取得了廣泛的應(yīng)用，尤其是在水中對(duì)有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的監(jiān)測(cè)已經(jīng)非常常見。隨著研究的深入，化學(xué)發(fā)光分析法也逐步地應(yīng)用于大氣監(jiān)測(cè)、環(huán)境污染機(jī)理研究等領(lǐng)域。
1 化學(xué)發(fā)光分析法的原理及特點(diǎn)
1. 1原理
化學(xué)發(fā)光分析法的原理為： 不依靠光能、電能或者熱能等外部能量的作用，只通過(guò)化學(xué)反應(yīng)釋放的能量來(lái)激發(fā)光輻射的發(fā)光形式。通常而言，生成的輻射光的波長(zhǎng)會(huì)因化學(xué)反應(yīng)的不同而有所不同。所以，化學(xué)反應(yīng)的速度與化學(xué)輻射光的光強(qiáng)度是化學(xué)發(fā)光分析法的基礎(chǔ)。發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的條件包括： （1） 在反應(yīng)發(fā)生以后可以產(chǎn)生激發(fā)光的化學(xué)能； （2） 反應(yīng)產(chǎn)物吸收化學(xué)能，并激發(fā)； （3） 被激發(fā)的反應(yīng)產(chǎn)物分子，釋放光子或轉(zhuǎn)移它吸收的能量到另一光子并激發(fā)、輻射出光子，并且返回基態(tài)。
1. 2特點(diǎn)
化學(xué)發(fā)光分析法的優(yōu)點(diǎn)包括線性范圍比較寬、具有比較高的靈敏度、具有良好的選擇性以及所需設(shè)備比較簡(jiǎn)便等�；瘜W(xué)發(fā)光分析法也具有一定的局限性： 可以生成激發(fā)態(tài)產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)非常少，所以在一定程度上限制了該方法的使用范圍； 由于該方法的發(fā)光是在一瞬之間完成的，所以發(fā)光強(qiáng)度峰值衰減的時(shí)間非常短，從而使得該方法的檢測(cè)結(jié)果缺乏足夠的重現(xiàn)性與穩(wěn)定性。
2 化學(xué)發(fā)光分析法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
2. 1環(huán)境監(jiān)測(cè)中常用的化學(xué)發(fā)光體系
2. 1. 1魯米諾化學(xué)發(fā)光體系
在化學(xué)發(fā)光分析法中魯米諾是一非常常見的發(fā)光試劑。使用魯米諾作為發(fā)光試劑來(lái)發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)需要在堿性環(huán)境下進(jìn)行，當(dāng)魯米諾被氧化劑氧化后能夠輻射出化學(xué)發(fā)光。在通常情況下，過(guò)氧化氫被用作為氧化劑。在進(jìn)行大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的過(guò)程之中，魯米諾化學(xué)發(fā)光體系能夠較好地測(cè)量空氣中的氧氣、二氧化硫、一氧化碳以及硫化氫等氣體。但是，只有存在催化劑時(shí)，魯米諾化學(xué)發(fā)光體系發(fā)生的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)才是迅速的，如果沒有催化劑存在，則該反應(yīng)速度非常緩慢。金屬離子是最為常用的催化劑，一般而言，發(fā)光強(qiáng)度隨金屬離子濃度的增大而增強(qiáng)，根據(jù)該點(diǎn)可以對(duì)一些含有金屬離子的有機(jī)化合物進(jìn)行化學(xué)發(fā)光分析，并且能夠達(dá)到相當(dāng)高的準(zhǔn)確度。
2. 1. 2光澤精化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系
該體系利用金屬離子催化氧化堿性光澤精產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，來(lái)對(duì)水中的Co（II） 與Pb（II） 等重金屬離子來(lái)進(jìn)行測(cè)定。此外，利用無(wú)機(jī)離子還原劑與光澤精間的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)能夠?qū)λ械拟C、鉬進(jìn)行有效的測(cè)定。
2. 1. 3過(guò)氧草酸酯化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系
該體系是選擇合適的熒光化合物作為增敏劑，利用過(guò)氧化氫誘導(dǎo)氧化芳香基草酸酯發(fā)光。該體系產(chǎn)生的化學(xué)發(fā)光具有強(qiáng)度大、效率高及壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，其發(fā)光情況與化學(xué)發(fā)光試劑的性質(zhì)、種類無(wú)關(guān)，而與增敏劑特性有直接的關(guān)聯(lián)。比較常見的此類化合物有TCPO與DNPO等。
2. 2化學(xué)發(fā)光分析法的具體應(yīng)用
2. 2. 1分析水中無(wú)機(jī)物
有些無(wú)機(jī)物可以在化學(xué)發(fā)光反應(yīng)過(guò)程中起到氧化或還原的作用，有些無(wú)機(jī)物對(duì)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)可以起到催化或者抑制的作用，相關(guān)研究人員通過(guò)此特點(diǎn)，建立了多種無(wú)機(jī)物的化學(xué)發(fā)光分析法，可以對(duì)水中的SCN-、NO- 3、NO- 2、CN-、I2、S2 -、SO3- 2等50多種無(wú)機(jī)物與金屬離子進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2. 2. 2分析水中有機(jī)物
利用化學(xué)發(fā)光法能夠有效地測(cè)量水中的有機(jī)物含量。為了對(duì)天然水體中的甲醛與甲酸的含量進(jìn)行測(cè)量，可先讓甲醛與甲酸通過(guò)固定甲醛氧化酶的氧化作用而生成過(guò)氧化氫，利用2 -（3,4,6-三氯苯基） 草酸醞化學(xué)發(fā)光體系可以測(cè)定生成的過(guò)氧化氫。因?yàn)檫^(guò)氧化氫-魯米諾化學(xué)發(fā)光反應(yīng)對(duì)苯酚具有碎火的作用，所以對(duì)于工業(yè)廢水中的苯酚，可以利用過(guò)氧化氫-魯米諾化學(xué)發(fā)光反應(yīng)來(lái)進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)Mn O4 -與腐殖酸間的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)能夠測(cè)定水中的腐殖酸。
2. 2. 3測(cè)定大氣中氣態(tài)物質(zhì)含量
�。�1） 氮氧化物的測(cè)定。在空氣中一氧化氮與二氧化氮是主要的污染物，利用均相氣相化學(xué)發(fā)光法可以對(duì)其進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。Thrush等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，一氧化氮與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)的二氧化氮，并且產(chǎn)生光輻射，基于此設(shè)計(jì)而成的氮氧化物化學(xué)發(fā)光監(jiān)測(cè)器可以有效檢測(cè)空氣中的一氧化氮。當(dāng)監(jiān)測(cè)二氧化氮時(shí)，需要將二氧化氮先轉(zhuǎn)化為一氧化氮，再通過(guò)檢測(cè)一氧化氮來(lái)測(cè)定二氧化氮。Fontijn等人通過(guò)一氧化氮、二氧化氮與氫原子之間的化學(xué)發(fā)光來(lái)對(duì)氮氧化物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，與以往監(jiān)測(cè)方法相比，該法更加優(yōu)越。Gill與Jenkins利用氮氧化物化學(xué)發(fā)光監(jiān)測(cè)器對(duì)香煙煙氣中的氮氧化物進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并取得良好的監(jiān)測(cè)效果。已有大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用化學(xué)發(fā)光法來(lái)對(duì)空氣中的氮氧化物來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有較高的準(zhǔn)確性、選擇性與靈敏性。
�。�2） 臭氧的測(cè)定。臭氧的性質(zhì)是非常不穩(wěn)定的，在常溫之下便可以分解成氧氣，當(dāng)有紫外線照射或者在加熱的情況下，其分解速度會(huì)大大加快。大氣層的臭氧能夠吸收太陽(yáng)輻射從而使地球生物免受侵害，可以說(shuō)高空中的臭氧層是地球的保護(hù)傘。然而，對(duì)于人體而言，臭氧具有相當(dāng)強(qiáng)烈的毒害作用，因此其作為大氣污染物，需要對(duì)其進(jìn)行防治。目前，全世界的專家學(xué)者都在關(guān)注、研究臭氧問題，尤其是對(duì)臭氧的分折監(jiān)測(cè)已成為研究的熱點(diǎn)與重點(diǎn)�；瘜W(xué)發(fā)光法中的乙烯與臭氧反應(yīng)能夠生成激發(fā)態(tài)的甲醛，并且發(fā)出波長(zhǎng)為450nm的熒光，以此能夠?qū)? - 30ug/g的臭氧進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且化學(xué)發(fā)光法具有良好的特異性以及較高的靈敏度，所以其被廣泛地應(yīng)用于環(huán)境臭氧的監(jiān)測(cè)之中。
3 結(jié)語(yǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與人們對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)要求的提高，化學(xué)發(fā)光分析法將會(huì)取得更大的發(fā)展，在將來(lái)我們需要從以下幾方面來(lái)發(fā)展化學(xué)發(fā)光分析法： （1） 不斷探索、發(fā)掘新的化學(xué)發(fā)光試劑，將其應(yīng)用于環(huán)境分析中將可以對(duì)更多的環(huán)境物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)； （2） 發(fā)展多種有效的樣品收集處理技術(shù)，將其與化學(xué)發(fā)光分析法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，可以使化學(xué)發(fā)光分析法取得更好的環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果； （3）將毛細(xì)管電泳技術(shù)、FIA和HPLC技術(shù)傳感器技術(shù)等與化學(xué)發(fā)光分析法聯(lián)合起來(lái)使用，將會(huì)有效地解決化學(xué)發(fā)光分析在環(huán)境分析中的局限性問題。
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