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中山市环境监测站 528400
【摘 要】主要研究气相分子吸收光谱法在环境污染物测定中的应用，介绍了气相分子吸收光谱法的基本原理与发展过程，并对单一污染物的气相分子吸收光谱法测定以及复合污染物气相分子吸收光谱检测方法进行了讨论。
【关键词】气相分子；吸收光谱法；环境污染物测定
气相分子吸收光谱法是一种测定气相状态物质分子吸收光谱来确定被测物质含量的光谱学分析方法，广泛应用与各类物质的分析，尤其是在环境污染物测定方面的应用，有着测量精度高，速度快，污染物测定种类多的优势。
一、气相分子吸收光谱法
分析了气相分子吸收光谱检测技术的基本原理和发展历程。
（一）基本原理
气相分子吸收光谱法应用了被测组分所转化气相物质吸收光强度和被测组分浓度间的比尔定律关系。液体以及固相样品中待测阴阳离子通过化学反应定量转化为挥发态分子化合物，室温下，载气携带挥发态分子化合物进入光谱检测装置的流动池。被测流动气体样品在一定压力下直接进入检测系统，测定气象状态下分子对特定波长光的吸收率，进而间接测算物质含量。
气相分子吸收光谱法测定物质含量，有着测量成分浓度范围大，测量结果准确性高，抗干扰性能好，化学试剂用量少的优点，而且被测定物质从液相转变气相的过程能够十分简便而有效的分离大部分干扰物质，无需通过复杂的化学分离方法去除杂质，尤其是污水水样无需处理可直接进行测定，常规国际方法中添加的对人体有害的化学试剂用量很少，是一种二次污染很少的分析技术。
（二）发展历程
早期气相分子吸收光谱法使用原子吸收光谱仪进行检测，仪器设备成本很高，而且检测精确度不高。上世纪80年代之后，紫外线-可见光分度计检测方法在气相分子吸收光谱法中投入使用，提高了检测精度。1993年，二极管阵列检测技术应用到气相分子吸收光谱法检测技术中，检出精密度进一步提高，检出限大幅度降低，能够同时检测混合样品中多种组成的检测，从而显著提高了检测效率，降低了检测成本，而多波长检测以及多变量回归分析方法保证了多组分同时检测的精确度。之后，流动注射技术的应用使气相分子吸收光谱检测自动化成为可能，减少了偶然误差对检测结果的影响；气相色谱法和气相分子分子吸收光谱联用，能够分析检测多种物质，尤其是环境介质中的有机污染物。
现阶段，商品化气相分子吸收光谱仪器能够同时测定NO2-、NO3-、S2-、Cl-、Br-、I-、SO32-、Hg等物质含量，紫外可见分光度法气相色谱仪与气相分子吸收光谱仪在环境多种有机、无机污染物的分离测定中的应用效果十分理想，我国环境检测领域已经将气相分子吸收光谱仪水体硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、凯氏氮、硫化物含量测定方法用作标准方法。
二、应用气相分子吸收光谱法检测环境污染物
（一）单一组分检测
1、硫化物
（1）亚硫酸盐
硫酸处理样品，生成挥发性二氧化硫，使用氮气或者压缩空气作为载气，引入流动池，使用空心阴极灯作为检测光源，在一定波长下，使用原子吸收光谱吸光度判断亚硫酸盐含量。这一类检测方法检测灵敏度都有限，可以改用镁空心阴极灯作为光源，提高二氧化硫检出限，配合进样、预富集技术，获得更好的检出效果。
（2）硫化物
使用稀硫酸转变样品中的硫化物为硫化氢气体，使用火焰原子光谱法测定气相吸光度，这种方法的干扰较多，因此可在反应瓶中安装玻璃砂芯，洗涤气相，脱除杂质。但是这种方法在连续检测过程中容易出现砂芯堵塞的问题，使用过程中砂芯的通气性和洗涤效果将逐渐劣化。因此一些研究人员在碱性碳酸锌预富集水样的同时，增加了沉淀分离步骤和酸化吹气步骤，排除干扰。这种方法和传统的酸化吹气后碘滴定方法相比有着更好的适应性，操作难度小，精度高且测量速度快，适用于工厂排放水硫化物含量的快速测定。该测量方法同样已经成为国家环境监测的标准方法。
2、氨
（1）铵
首先使用浓碱处理样品，转变铵离子为氨气，载气引入反应池，采用AAS分光度法测定特定波长的吸光度。这种测定方法在水样、土壤、植物体内铵含量和有机氮量的测量中都有着很好的应用效果。除此之外，碱性条件下，也可以使用次溴酸钠氧化水中氨和铵盐为亚硝酸盐，使用气相分子吸收光谱测定亚硝酸盐的含量。也有一些研究人員在小体积塑料离心管中进行氧化，减少了玻璃器皿的杂质干扰，使用与水质较好样本氨氮含量的测定。
（2）亚硝酸盐
亚硝酸盐和盐酸发生反应将产生多种氮氧化物以及亚硝酰氯，在紫外区表现出吸收性质，从而可以用于气相分子吸收光谱法检测。AAS法和UV法的测量效果均比较理想。0.15mol/L柠檬酸溶液在无水乙醇催化作用下，能够迅速分解亚硝酸盐为密集二氧化氮气体，通过二氧化氮气体吸光度的测定来计算亚硝酸盐含量。
（3）硝酸盐
硝酸盐能够在多个反应中转变为气相挥发性物质，用于气相分子吸收光谱测定。例如硝酸盐和硫酸钛室温下的反应能够转变硝酸盐为氨气，测定氨气的气相分子光谱吸收量就能够获得样品硝酸盐含量。镉、铜催化剂催化下，硝酸盐能够转变为亚硝酸盐，和碘化钠以及浓磷酸反应能够生成一氧化氮，测定挥发物质二阶导数光谱，就可间接确定硝酸盐含量。
3、卤化物
（1）氯化物、碘化物、溴化钨
可使用氧化剂将卤化物直接氧化为挥发性卤素单质，直接测定卤素的气相分子吸收光谱。卤化物氧化剂可以选用浓硫酸、高锰酸钾等，多种空心阴极灯检测效果均较好。
（2）氰化物与硫氰化物
通过多级反应，将CN-转变为NH4+，使用气相分子吸收光谱法测定NH4+含量，并间接获得CN-的含量，硫氰酸盐酸性条件下，能够生成挥发性羟基硫化物，可用于气相分子吸收光谱测定。
（二）多组分检测
1、硫化物和亚硫酸盐组分测定
双波长检测方案气相分子吸收光谱法能够一次性同时测定硫化物与亚硫酸盐含量，但是精确度有限。可采用流动注射、冷阱富集、二极管阵列检查等技术的联用，采用多波长线性回归分析方法，提高硫化物和亚硫酸盐含量测定精确度，或者应用两级预富集分离方法，分别吸收二氧化硫和硫化氢，独立检测。
2、氢化物
氢化物混合物的检测可使用二极管检测阵列，同时测定As（III）、As（II），也可以联用液氮冷阱预富集技术和二极管检测阵列技术，通过多波长检测与迭代分析，能够一次性检测砷、锑、硒等元素。两步氢化物生成法则能够同时测定砷、锑、硒、锡的含量，标准偏差低于4%。
结语：
气相分子吸收光谱法在环境污染物含量检测中的应用逐渐走向规模化标准化，凭借其操作方便、预处理方便、可批量测试、低污染、化学试剂用量少的优势，在环境污染物含量检测中发挥着越来越重要的作用，逐渐成为国家环境监测部门的标准检测方法，通过与多种相关技术的联用，可进一步提高检测结果精确度和可重复性，降低检出限。
参考文献：
[1]何流，宋国强，尚吟竹，胡光济，张维昊.气相分子吸收光谱法在环境污染物分析中的应用[J].理化检验（化学分册），2014（06）.
[2]陈小霞.气相分子吸收光谱法对水体中硫化物的测定应用[J].海峡科学，2014（04）.
[3]赵晓红.双水相萃取/浮选分离—富集环境中持久性污染物的研究[D].江苏大学，2013.
[4]潘钊.基于荧光光谱分析的石油类污染物识别测量方法及其实验研究[D].燕山大学，2012.
[5]陈波.新型样品前处理技术在环境有机污染物分析检测中的应用研究[D].西南大学，2012.
[6]惠阳.毛细管电泳在研究二苯乙烯类化合物光诱导顺反异构化反应及环境水样中氨和烷基胺测定中的应用[D].兰州大学，2014.
【摘 要】主要研究气相分子吸收光谱法在环境污染物测定中的应用，介绍了气相分子吸收光谱法的基本原理与发展过程，并对单一污染物的气相分子吸收光谱法测定以及复合污染物气相分子吸收光谱检测方法进行了讨论。
【关键词】气相分子；吸收光谱法；环境污染物测定
气相分子吸收光谱法是一种测定气相状态物质分子吸收光谱来确定被测物质含量的光谱学分析方法，广泛应用与各类物质的分析，尤其是在环境污染物测定方面的应用，有着测量精度高，速度快，污染物测定种类多的优势。
一、气相分子吸收光谱法
分析了气相分子吸收光谱检测技术的基本原理和发展历程。
（一）基本原理
气相分子吸收光谱法应用了被测组分所转化气相物质吸收光强度和被测组分浓度间的比尔定律关系。液体以及固相样品中待测阴阳离子通过化学反应定量转化为挥发态分子化合物，室温下，载气携带挥发态分子化合物进入光谱检测装置的流动池。被测流动气体样品在一定压力下直接进入检测系统，测定气象状态下分子对特定波长光的吸收率，进而间接测算物质含量。
气相分子吸收光谱法测定物质含量，有着测量成分浓度范围大，测量结果准确性高，抗干扰性能好，化学试剂用量少的优点，而且被测定物质从液相转变气相的过程能够十分简便而有效的分离大部分干扰物质，无需通过复杂的化学分离方法去除杂质，尤其是污水水样无需处理可直接进行测定，常规国际方法中添加的对人体有害的化学试剂用量很少，是一种二次污染很少的分析技术。
（二）发展历程
早期气相分子吸收光谱法使用原子吸收光谱仪进行检测，仪器设备成本很高，而且检测精确度不高。上世纪80年代之后，紫外线-可见光分度计检测方法在气相分子吸收光谱法中投入使用，提高了检测精度。1993年，二极管阵列检测技术应用到气相分子吸收光谱法检测技术中，检出精密度进一步提高，检出限大幅度降低，能够同时检测混合样品中多种组成的检测，从而显著提高了检测效率，降低了检测成本，而多波长检测以及多变量回归分析方法保证了多组分同时检测的精确度。之后，流动注射技术的应用使气相分子吸收光谱检测自动化成为可能，减少了偶然误差对检测结果的影响；气相色谱法和气相分子分子吸收光谱联用，能够分析检测多种物质，尤其是环境介质中的有机污染物。
现阶段，商品化气相分子吸收光谱仪器能够同时测定NO2-、NO3-、S2-、Cl-、Br-、I-、SO32-、Hg等物质含量，紫外可见分光度法气相色谱仪与气相分子吸收光谱仪在环境多种有机、无机污染物的分离测定中的应用效果十分理想，我国环境检测领域已经将气相分子吸收光谱仪水体硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、凯氏氮、硫化物含量测定方法用作标准方法。
二、应用气相分子吸收光谱法检测环境污染物
（一）单一组分检测
1、硫化物
（1）亚硫酸盐
硫酸处理样品，生成挥发性二氧化硫，使用氮气或者压缩空气作为载气，引入流动池，使用空心阴极灯作为检测光源，在一定波长下，使用原子吸收光谱吸光度判断亚硫酸盐含量。这一类检测方法检测灵敏度都有限，可以改用镁空心阴极灯作为光源，提高二氧化硫检出限，配合进样、预富集技术，获得更好的检出效果。
（2）硫化物
使用稀硫酸转变样品中的硫化物为硫化氢气体，使用火焰原子光谱法测定气相吸光度，这种方法的干扰较多，因此可在反应瓶中安装玻璃砂芯，洗涤气相，脱除杂质。但是这种方法在连续检测过程中容易出现砂芯堵塞的问题，使用过程中砂芯的通气性和洗涤效果将逐渐劣化。因此一些研究人员在碱性碳酸锌预富集水样的同时，增加了沉淀分离步骤和酸化吹气步骤，排除干扰。这种方法和传统的酸化吹气后碘滴定方法相比有着更好的适应性，操作难度小，精度高且测量速度快，适用于工厂排放水硫化物含量的快速测定。该测量方法同样已经成为国家环境监测的标准方法。
2、氨
（1）铵
首先使用浓碱处理样品，转变铵离子为氨气，载气引入反应池，采用AAS分光度法测定特定波长的吸光度。这种测定方法在水样、土壤、植物体内铵含量和有机氮量的测量中都有着很好的应用效果。除此之外，碱性条件下，也可以使用次溴酸钠氧化水中氨和铵盐为亚硝酸盐，使用气相分子吸收光谱测定亚硝酸盐的含量。也有一些研究人員在小体积塑料离心管中进行氧化，减少了玻璃器皿的杂质干扰，使用与水质较好样本氨氮含量的测定。
（2）亚硝酸盐
亚硝酸盐和盐酸发生反应将产生多种氮氧化物以及亚硝酰氯，在紫外区表现出吸收性质，从而可以用于气相分子吸收光谱法检测。AAS法和UV法的测量效果均比较理想。0.15mol/L柠檬酸溶液在无水乙醇催化作用下，能够迅速分解亚硝酸盐为密集二氧化氮气体，通过二氧化氮气体吸光度的测定来计算亚硝酸盐含量。
（3）硝酸盐
硝酸盐能够在多个反应中转变为气相挥发性物质，用于气相分子吸收光谱测定。例如硝酸盐和硫酸钛室温下的反应能够转变硝酸盐为氨气，测定氨气的气相分子光谱吸收量就能够获得样品硝酸盐含量。镉、铜催化剂催化下，硝酸盐能够转变为亚硝酸盐，和碘化钠以及浓磷酸反应能够生成一氧化氮，测定挥发物质二阶导数光谱，就可间接确定硝酸盐含量。
3、卤化物
（1）氯化物、碘化物、溴化钨
可使用氧化剂将卤化物直接氧化为挥发性卤素单质，直接测定卤素的气相分子吸收光谱。卤化物氧化剂可以选用浓硫酸、高锰酸钾等，多种空心阴极灯检测效果均较好。
（2）氰化物与硫氰化物
通过多级反应，将CN-转变为NH4+，使用气相分子吸收光谱法测定NH4+含量，并间接获得CN-的含量，硫氰酸盐酸性条件下，能够生成挥发性羟基硫化物，可用于气相分子吸收光谱测定。
（二）多组分检测
1、硫化物和亚硫酸盐组分测定
双波长检测方案气相分子吸收光谱法能够一次性同时测定硫化物与亚硫酸盐含量，但是精确度有限。可采用流动注射、冷阱富集、二极管阵列检查等技术的联用，采用多波长线性回归分析方法，提高硫化物和亚硫酸盐含量测定精确度，或者应用两级预富集分离方法，分别吸收二氧化硫和硫化氢，独立检测。
2、氢化物
氢化物混合物的检测可使用二极管检测阵列，同时测定As（III）、As（II），也可以联用液氮冷阱预富集技术和二极管检测阵列技术，通过多波长检测与迭代分析，能够一次性检测砷、锑、硒等元素。两步氢化物生成法则能够同时测定砷、锑、硒、锡的含量，标准偏差低于4%。
结语：
气相分子吸收光谱法在环境污染物含量检测中的应用逐渐走向规模化标准化，凭借其操作方便、预处理方便、可批量测试、低污染、化学试剂用量少的优势，在环境污染物含量检测中发挥着越来越重要的作用，逐渐成为国家环境监测部门的标准检测方法，通过与多种相关技术的联用，可进一步提高检测结果精确度和可重复性，降低检出限。
参考文献：
[1]何流，宋国强，尚吟竹，胡光济，张维昊.气相分子吸收光谱法在环境污染物分析中的应用[J].理化检验（化学分册），2014（06）.
[2]陈小霞.气相分子吸收光谱法对水体中硫化物的测定应用[J].海峡科学，2014（04）.
[3]赵晓红.双水相萃取/浮选分离—富集环境中持久性污染物的研究[D].江苏大学，2013.
[4]潘钊.基于荧光光谱分析的石油类污染物识别测量方法及其实验研究[D].燕山大学，2012.
[5]陈波.新型样品前处理技术在环境有机污染物分析检测中的应用研究[D].西南大学，2012.
[6]惠阳.毛细管电泳在研究二苯乙烯类化合物光诱导顺反异构化反应及环境水样中氨和烷基胺测定中的应用[D].兰州大学，2014.