环境监测常用仪器分析方法原理及其应用

摘要：随着环境监测技术的发展，仪器分析在环境监测工作中起着决定性的作用，而环境监测仪器管理水平的高低决定了环境监测数据的准确性，加强环境监测仪器管理愈来愈成为环境监测的基础工作。只有管理好环境监测仪器，才能充分发挥其重要作用，并确保环境监测数据的准确性。

关键词：环境监测；仪器分析；应用

中图分类号： TE08 文献标识码： A

引言

随着社会的发展，人们对环境保护的要求越来越高，而环境监测作为环境保护的重要组成部分，起着举足轻重的作用。环境监测仪器设备是开展环境监测工作的基础，是保证监测数据科学、有效的重要支撑，所以环境监测仪器设备的管理就显得尤为重要，但是，目前，各级环境监测站在仪器设备管理上都存在不少问题，本文分析了环境监测站仪器设备管理工作中存在的问题，提出了加强环境监测站仪器设备管理工作的几点建议。

一、仪器设备管理工作中存在的问题

1、仪器设备管理程序不完善

仪器设备管理程序是环境监测站仪器设备管理的依据，但是，目前环境监测站存在没有制定仪器设备管理程序或是程序不规范的现象。仪器设备管理程序的缺失，使得仪器设备管理工作无章可循，从而直接影响环境监测工作的顺利开展。

2、仪器设备计量检定管理不到位

仪器的计量检定管理关系到监测数据的可靠性和科学性，《实验室资质认定评审准则》中明确要求，强制检定仪器必须由法定计量检定机构实行定点定期强制检定。因此，仪器设备计量检定是仪器设备管理工作的重要组成部分。如果在仪器计量检定管理工作中缺乏系统的计划，同时缺乏专门人员管理，将会出现仪器设备得不到及时的维护及检定，势必影响监测数据的可靠性。

3、仪器设备购置无计划

各级环境监测站在设备管理方面做了不少工作，积累了一定的经验，但是，总体来说尚存一些问题，如仪器设备重复购置和闲置的现象较严重。仪器设备购置无计划，盲目添置仪器设备造成重复购置仪器及仪器闲置，使仪器使用率低，导致仪器在最佳使用时期闲置，加速了仪器的老化、报废，造成国有资产的损失。

4、仪器设备档案不健全

环境监测仪器设备档案的管理是实验室计量认证的主要内容之一，规范、科学管理仪器设备档案，有利于提高仪器设备的综合利用。目前，环境监测站仪器设备档案管理参差不齐，主要表现在仪器设备档案内容不齐全，未实施动态管理等问题。

二、环境监测仪器的应用

1、生物传感器在环境监测中的应用

（1）生物化学需氧量的检测

水体有机污染情况的程度可以在生物化学需氧量的指标上反映出来，因此需要对该项指标进行检测，传统的检测方法为5d生化需氧量标准稀释测定法，其测量的程序较多，十分复杂，需要较多的时间，且准确度不理想。1977年，Karube等人在废水处理厂污泥中的微生物进行处理并培养，研究出了胶原膜，将其与氧电极有机，从而构成生物传感器，其作用原理是生物传感器元件是微生物混合菌种或者单一的菌类，如果生物需氧量的物质出现代谢、降解或者加入等情况，微生物内外源呼吸方式即会被改变，且耦联输出的电流也会出现波动，因此传感器的输出电流值所处的环境与生物需氧量构成线性关系，能够有效的检测出生物化学需氧量，且灵敏度高，准确性好，反应迅速，能够实现水质的在线分析，适用范围广阔。

（2）苯酚类化合物的监测

近年来，人们对于电化学传感器的研究较为深入，传感器的生物敏感材料也十分丰富，包括漆酶、苯酚羟化酶、酪氨酸酶、过氧化物酶等，其中较为常见的传感器其敏感材料为酪氨酸酶。其作用是需要有分子氧作为基本条件，其可以利用酪氨酸酶对单酚类物质实施氧化处理，形成二酚，最终将其转变为苯醌类物。苯醌能可以通过电化学的方式，吸收电子，并将其转变为邻苯二酚，因此对已对苯醌类物质的形成、氧气的消耗量等进行严密的监测，从而发挥出其检测测苯酚类物质的基本功能。该类监测方式的具有较高的灵敏度，且选择性良好，是较为理想的水体监测方式。

（3）二氧化氮的监测

针对大气中二氧化氮的监测，可以将氧电极和固定化硝化细菌、多孔气体渗透膜就、有机结合起来，制作出相应的生物传感器，能够达到监测大气中二氧化氮含量的目标。其基本原理是采用亚硝酸盐作为消化细菌的能源，亚硝酸盐的量的提高，则传感器的呼吸活性也会随之提高，其在呼吸中，溶解氧浓度会有所下降，利用氧电极监测出其减少的量，而亚硝酸盐则能够简直的反映出该变化，从而表现出大气二氧化氮的含量状态，但是其也有一定的限制，大气中的二氧化氮含量需要超过0.01mmol/L才能被检测出来。如果亚硝酸盐浓度保持在0.058mmol/L以内，传感器的电流则会随着亚硝酸盐浓度的提高而增加。该类传感器的优势在于选择性良好，且能够抵抗各项干扰因素。

2、便携式环境监测仪器的应用

（1）空气污染监测便携式仪器。主要有气态颗粒物监测仪、大气样品采样器、气相参数测定仪、多种气体检测仪、基于PID检测器的气体检测仪、基于FID检测器的气体检测仪、甲烷检测仪、便携式气相色谱仪及气质联用仪等。

（2）有机物便携式采样及前处理装置。便携式多功能水质采样器，采集样品后，可以进行解吸、萃取、干燥等一系列处理，并配有特定的注射器直接将样品注射进便携式气质中进行分析；便携式热解析吸附浓缩装置，可以作为应急监测过程中有机污染物的前处理；针对有机气态、液态、固态污染物样品采集的便携式样品采样箱。

三、环境监测仪器的维护

1、监测仪器的检定

环境监测数据的准确性与环境监测仪器的灵敏性、精密性有着至关重要的关系。根据《计量法》的规定，仪器设备检定分为强制性和非强制性检定二类。日常使用的监测仪器绝大多数为强制检定仪器，须由有资质的检定部门进行检定，少部分的非强制性检定计量器具可以自行编写自校规程和进行检定工作。环境监测站每年初制定环境监测工作计划时，要将所有环境监测仪器的检定计划列入其中，根据上次的检定时间进行统一安排，最好将时间安排在仪器校定有效期到期前一至二个月内，并提前与检定部门联系，确保环境监测仪器检定工作有效开展。

2、仪器的日常使用

环境监测仪器大多为高精密仪器，仪器的使用对仪器的放置和使用环境均有一定要求。大型精密仪器在条件满足的情况下，最好一室一类仪器，安装好除湿机、空调等设施。仪器的电源应与照明用电分开，电源线单独接地处理，以减少电磁干扰对测定的影响。仪器使用前后均要检查所用的水、电、气等是否符合要求，建立每台仪器的使用记录和维修保养记录，记录下仪器的使用情况、维修保养等信息。现场监测仪器在使用前一定注意现场监测环境，仪器使用前要校验，使用后要及时做好仪器的保养。对于影响到检测结果的维修，维修完成后要重新对仪器进行检定，合格后才能投入使用。在可能的前提下应对以往监测数据进行溯源，确保仪器的精度性、准确性和可靠性。根据每台仪器的编号，用不同彩色标识仪器状态，表明属于在用、检修、停用、禁用等状态，仪器检定后粘贴上检定标签。对大型分析仪器应对所测的物质定期进行检测限的测定，以保证监测仪器的灵敏性、精密性和稳定性，从而保证环境监测数据的准确性。

3、环境监测仪器发展未来趋势

首先，环境监测仪器在未来将迈向结构单元组合化、多台仪器连用的方向。结构单元组合化是由于新技的渗透和关键元器件的更新，传统的机械、光学部件被许多软件和新型元器件所代替，仪器向模块化和组合化结构发展。一套仪器可分解成若干标准单元，然后按照客户要求进行“积木式”组合，构成单功能或多功能装置。例如，离子色谱仪可分为进样系统、分离柱、检测器、控制及数据处理系统，各自可以形成独立单元，用户可按需要配置。其次，逐步实现远程网络监测。网络远程监测手段的发展，使得在很远的地方都能够了解到实时的监测数据，而遥感技术等运用，通过遥感技术在环境监测技术的运用是环境监测工作能够以更大范围监测形成预警体系，为预防环境污染以及突发事件奠定基础。

当前多采用人工采样和实验室分析的方式，今后将逐步朝着网络化、自动化和智能化方向迈进；高科技含量将大大提升，实现技术密集型向劳动密集型的转变；地面环境与遥感环境监测相结合的综合方向是今后的主流，且监测领域更加全方位；监测仪器自身将综合利用集成化、智能化、系统化技术，质量更高，功能也不断增多；此外还会涉及电子、光学、化学、物理等高技术领域。

为了尽快实现以上目标，应加大在此方面的资金和科研投入，将环境监测作为重点研究工作；通过市场调控，对监测仪器生产企业进行重新组合，扩大生产规模、加强技术研究、集中投资，改变过去存在的缺陷，形成一批全新的骨干企业；加大自主研发力度，学习国外在此领域的关键技术，结合国内实际状况加以改进，逐步实现监测产品的国产化；此外还要做好监督管理工作，消除市场负面影响。

4、建立仪器设备计量管理办法

根据自身监测站的实际情况，制定出计量管理办法。其内容包括：计量检定部门资料、仪器检定计划、仪器检定的确认和标识。计量检定部门是环境监测站的重要供应商之一，须收集其相关资质证书或证明复印件、核实资质范围，结合自身的仪器情况，确定合格检定机构，联系方式和联系人。制定仪器检定计划，合理安排检定时间，检定结束，尽快获得检定结果，以便后续监测及检定工作管理。计量仪器设备获得检定证书后，应及时对检定/校准证书进行技术确认，根据检定结果和校准数据判定仪器是否合格、降级或停用，并根据判定结果，按状态贴上三色标识。

结束语

环境保护是一个世界性的问题，也是当前社会发展中的重点工作，必须予以高度关注。环境治理效果除了与技术有关，最重要的是受监测结果影响，所以必须保证监测结果的精确性。针对当前监测仪器生产和监测技术中的不足，应及时改正，为其未来发展铺平道路。