激光诱导击穿光谱技术在环境领域中的应用动态

激光诱导击穿光谱技术是一种通过分析物质等离子体发射光谱而获取物质成分和含量的分析技术。近些年,该技术已经成为光谱学领域的研究热点且发展迅速,涌现出多种新的检测手段和仪器。从它的基本原理、发展历史及其在土壤、水和大气等生态环境保护领域的应用情况为基础,分析总结其优点以及所面临的问题和挑战。     

大气环境高灵敏光谱探测技术

大气环境高灵敏光谱探测技术是以光与环境相互作用为基础发展起来的学科交叉方向,使用光学的方法和手段来探知研究环境问题。大气环境高灵敏光谱探测技术能够实现从现场瞬态灵敏探测到污染时空分布等不同尺度的遥测,从而获得大气污染"点-线-面"的时空变化规律,由于光谱探测技术具有多组分、非接触、无采样、高灵敏度、大范围快速以及遥测等特点,已经成为国际上大气环境监测技术的主要方向之一。大气环境高灵敏光谱技术在污染源、工业园区、空气质量以及区域污染等监测方面都有很广泛的应用。针对化工园区复杂的环境污染问题,光谱探测技术可以高灵敏、非接触地获取多种污染物浓度特征,掌握化工园区污染时空分布状况,为化工园区的大气污染治理提供有效支撑;针对京津冀、长三角等地区大气重污染过程的核心问题,大气环境高灵敏光谱探测技术通过地基组网观测,车载/机载平台移动观测等三维立体监测手段获取重点区域污染物的生成、转化过程以及重污染过程的形成机制,为区域大气污染成因追溯、污染控制措施评估提供科学的数据和技术支撑。高灵敏光谱探测技术在大气环境领域的成功应用,为污染源、化工园区和重点区域的环境综合诊断和治理奠定了技术基础。     

基于HRS和GIS的城市污染场地动态监测原理分析

选择有代表性的城市场地,运用网格法土壤采样,并通过实验室化学分析得出土壤的重金属等污染物质含量,运用地物光谱仪在实验室设定条件下测定土壤反射光谱,应用偏最小二乘法（PLS）建立高光谱遥感（HRS）影像定量反演模型,预测场地土壤中各种污染物的含量,并在遥感影像中直观表示。结果表明,HRS技术能提供大量、连续性的光谱信息;PLS模型为大尺度城市场地污染快速评价与监测提供了可能性;并通过结合G IS技术可实现城市污染场地的动态监测,为城市公共管理提供决策支持。     

高效液相色谱-原子荧光光谱联用分析土壤中形态砷

采用高效液相色谱(HPLC)-原子荧光光谱(AFS)联用技术分析土壤中亚砷酸盐[As(Ⅲ)]、二甲基砷(DMA)、一甲基砷(MMA)和砷酸盐[As(Ⅴ)]等4种形态砷,以磷酸为提取剂、抗坏血酸为还原剂,优化了水浴提取条件。As(Ⅲ)、DMA、MMA和As(Ⅴ)在7 min之内实现了完全分离,在1.00μg/L～100μg/L范围内线性良好,实验室检出限分别为0.25μg/L、0.36μg/L、0.39μg/L和0.51μg/L,土壤标准样品平行测定的RSD≤7.4%,加标回收率为79.5%～95.0%,提取率为74.6%～90.4%。     

基于实测光谱的矿业开发集中区土壤元素含量反演

采用ASD FieldSpec 3型便携式地物光谱仪对矿集区的296个土壤样本进行高光谱反射率测定,通过土壤光谱特征分析,提取污染元素潜在光谱特征,并与土样化学测试结果进行相关分析,得到As、Cd和Zn的光谱特征参数,并从Aster影像对应的特征波段上实现该3种元素含量的反演。结果表明:As、Cd和Zn预测值的相对误差平均值分别为0.116、0.106和0.088,该方法可为大面积的土壤环境质量调查提供技术参考。     

基于实测光谱的海河悬浮物浓度反演研究

悬浮物浓度是评价水质优劣的重要指标之一。以天津滨海新区海河为研究区域,进行光谱数据测量和水体样本采集,并在实验室进行水质参数提取,得到归一化光谱反射率和光谱一阶微分数据。然后对光谱测量数据和悬浮物浓度实测值进行相关性分析,发现896 nm归一化光谱反射率和光谱反射率比值(R_(896)/R_(546))与悬浮物浓度相关性较好。最后,分别建立单波段、波段比值和一阶微分函数拟合模型,进行对比分析。结果表明,基于R_(896)/R_(546)的二次多项式模型拟合效果最好,方差齐性检验(F)值也是最高的,可用于该地区水体的悬浮物浓度反演和预测。     

土壤重金属快速监测技术研究与应用进展

土壤重金属污染已经日益成为社会的主要环境污染问题之一,土壤重金属快速监测技术对于土壤重金属污染的快速有效筛查与监控具有重要意义。介绍了近年来国内外土壤重金属快速监测方法,并阐述了相关土壤重金属快速监测仪器的研究现状。在土壤重金属快速监测领域,X射线荧光光谱技术优势明显,激光诱导击穿光谱技术亦发展迅速,基于免疫学、酶抑制原理的快速监测技术正处于发展阶段。随着快速监测技术理论和方法的不断完善,土壤重金属快速监测仪器朝着高精度、小型化、智能化的方向发展,在区域性土壤重金属含量评估方面的应用将逐步拓展。     

土壤中挥发性有机污染物现场快速监测技术应用进展

在总结我国突发性环境事故发生现状的基础上,提出了我国环境现场快速监测工作缺少规范化管理,以及标准监测技术方法不完善等问题。探讨了土壤中挥发性有机污染物快速监测技术的研究进展,重点讨论了检测管,手持式气体检测器,便携式气相色谱(配置光离子化检测器、氢火焰离子化检测器或串/并联检测器)及便携式气相色谱-质谱等技术在快速检测土壤中挥发性有机污染物方面的性能特点与应用情况,并对我国建立土壤中挥发性有机污染物现场快速监测标准方法提出了建议。     

CRC-ICP-MS在重金属突发环境事件中的半定量方法研究

采用非反应性的He碰撞模式和动能歧视与ICP-MS的联用技术,建立了一套在重金属环境突发事件中的半定量检测方法.通过对三江口表层水样加标回收及ESS-2标准土壤样品的半定量分析,结果显示,该方法能够有效消除各种来源和各种活性的多原子离子干扰,实现多种重金属元素的一次性快速测定,水样的回收率85.5%～09%,标准土壤样品的回收率84%～107%.该方法已成功应用于两次突发环境事件中,为快速处理提供了科学依据.     

铅蓄电池企业废气中铅及其化合物便携式XRF检测方法

在企业污染源现场实现污染物排放浓度水平的快速判定和超标风险筛查,对生态环境管理部门提高执法效率、企业提高环境管理水平意义重大。铅是一种对人体危害极大的有毒重金属,目前缺少含铅废气中铅及其化合物的便携式直读检测设备和检测方法。探索性地将X射线荧光光谱(XRF)法应用于铅蓄电池企业含铅废气中铅及其化合物的便携式快速、直读检测。研究结果表明,基于XRF的面密度法适用于铅蓄电池企业含铅废气处理设施后铅及其化合物的快速、直读检测,相对国标方法具有快速、直读、对样品无损、便于复测等特点,可用于铅及其化合物排放浓度水平的快速判定和超标风险筛查。     

分子光谱技术在水体微塑料监测中的应用

水域、陆地和空气中的微塑料污染不仅对人们赖以生存的生态系统有潜在危害,而且对人类的身体健康存在持续性危害。针对这些污染问题开展研究的首要任务之一就是需要鉴定微塑料的成分,从而明确可能产生污染的源头以及引起污染的途径。分子光谱技术是鉴别微塑料最常用的分析方法之一,尤其是红外光谱法和拉曼光谱法。建立了基于分子光谱技术的水体微塑料检测方法,可实现对水体中1～5 000μm尺寸范围内的微塑料的自动化测试。其中,尺寸大于10μm的微塑料颗粒物可以通过显微红外光谱仪进行检测,尺寸大于1μm的微塑料颗粒物可以通过显微拉曼光谱仪进行检测。该方法操作简单、检测速度快、结果呈现直观,可作为微塑料检测的有力工具。     

影响总氮准确定量的光谱检测因素

对现行的双波长紫外分光光度法在测定水体总氮中由光学检测本身所产生的影响因素进行了探讨,提出了一种基于三波长的光谱检测总氮量的方法。结果表明,由于仪器信号波动或光散射引起的光谱检测基线上移所造成的误差可以用在NO3-没有吸收的340 nm处的吸光度加以判断,从而用三波长的方法扣除由于光谱基线上移对220 nm和275 nm处吸光度检测的干扰。对2个水样进行同样的光谱检测,以不同的计算公式所得的数据比较可以看出,三波长法明显优于双波长法。三波长法检测重现性相对偏差小于0.2%,其总氮含量的结果要比双波长法高7%～16%。这也解决了人们对总氮含量测定结果总是偏低的困惑。     

多元回归-紫外分光光度法同时测定硝基苯类化合物

对多元线性回归、多元逐步回归和岭回归三种方法应用于硝基苯类五元体系进行定量分析的结果进行了比较研究,结果表明,对于所涉及的组分光谱重叠严重的病态的混合体系,多元逐步回归和岭回归间接校正都是合适的算法,总平均相对误差分别为3.84%和3.00%.     

复合式吸收器采样还原一体化冷原子吸收法测定大气中的汞

目的研制一种高效率采集大气中汞的吸收器.方法利用一种集大泡式与玻砂板式吸收器为一体的复合式吸收器采样,并使采样还原一体化冷原子吸收法测定大气中汞.结果平均吸收率为96%,变异系数在4%～12%之间.结论复合式吸收器采样吸收效率高,适合于大气中微量汞的测定.     

大气中NH3的光学监测技术研究进展

NH3是大气中含量仅次于NO和N2的含氮化合物,也是大气中重要的碱性气体,作为酸性污染物的中和剂,NH3越来越受到人们的重视。文章介绍了大气NH3的主要农业和非农业排放来源,并详细介绍了近年来大气NH3的光谱测量技术(光声光谱技术,量子级联激光吸收光谱技术,傅里叶红外分析技术,可调谐半导体激光器吸收光谱技术以及紫外差分吸收光谱技术)及其进展,总结并分析了这些技术的技术要点、应用领域以及在最近10年对大气NH3的测量结果和研究热点。     

空气—乙炔原子吸收分光光度法测定大气污染源中的镉含量

本文研究了硝酸高氯酸体系消解火焰原子吸收法测定烟尘颗粒物中镉的方法。方法的检测限为３×１０－６ｍｇ／ｍ３（采样体积１０ｍ３）。实际样品测定的相对偏差小于１０％，加标回收率大于８８％     

Characterization of Organic Compounds in Compost-Amended Soil

Samples of compost-amended soil from waste dumping sites in Lagos Metropolis were extracted with dichloromethane (3 × 20 cm³) and the extract was evaporated at 35 °>C. The residue was extracted with 2,2,4-trimethylpentane, and portions of the solution were applied to a column containing silica gel from which aliphatic and aromatic hydrocarbons were eluted with n-hexane and toluene respectively. Analysis of the n-hexane fraction using gas chromatography showed the presence of a mixture of aliphatic hydrocarbons, ranging from C₉ to C₂₅, while ultraviolet analysis of the toluene fraction suggested 1,2-benzanthracene; 2,3-benzphenanthrene, chrysene and pyrene as polyaromatic compounds present in samples analyzed. The crude extracts were highly coloured and viscous. Total extractable organic residues in the 2,2,4-trimethylpentane extracts ranged from 36 to 89 mg g^-1 of soil.     

石墨炉原子吸收法测定环境空气中的锡

研究了硝酸-双氧水体系消解、石墨炉原子吸收法测定环境空气中锡的方法.采用抗坏血酸和磷酸二氢铵作混合基体改进剂,热解涂层石墨管,塞曼扣背景.方法的检测限为3.56 μg/L,实际样品回收率为90.6％～102％.     

络合物吸附波法测定废水中微量铜

本文介绍了Cu-CNS-HSCH_2COOH底液测定废水中微量铜的新方法,该法灵敏度较高,选择性较好,抗干扰强,简便、快速,与8羟基喹啉-铜络合物吸附波法对照,结果满意.     

水中油的测定方法探讨

探讨了重量法，紫外光度法测定水中石油类的合适条件和动物油，植物油的干扰。按选定的操作方法测定，取得了满意结果。提供了一个处理石油醚的简单方法。