分析儀器和環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器的發(fā)展

分析測(cè)試儀器與環(huán)境監(jiān)測(cè)有著密切的關(guān)系，分析儀器的技術(shù)水平和質(zhì)量直接影響著環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。只有把握國(guó)內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器的現(xiàn)狀和發(fā)展方向，加快開(kāi)發(fā)研制適合我國(guó)國(guó)情的監(jiān)測(cè)儀器，才能更好地滿足我國(guó)日益增長(zhǎng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的需要。

環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器大體可分為三類(lèi)：即大、中型精密分析儀器，現(xiàn)場(chǎng)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，便攜式現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)儀器。

一大中型精密分析儀器

這類(lèi)儀器主要用于監(jiān)測(cè)科研和比較精密的實(shí)驗(yàn)室分析。

目前國(guó)內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測(cè)站所擁有的大型儀器主要有氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）、液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀（HPLC-MS）、富里葉紅外光譜儀（FTIR）及其與氣相色譜聯(lián)用儀（GC-FTIR）、等離子體光譜—質(zhì)譜儀（ICP-MS或MIP-MS）、等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）、X-射線熒光光譜儀（XRF）等。在這些大型儀器中，除GC-MD和ICP-AES已在我國(guó)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)外，其他儀器還沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)分析方法。而在發(fā)達(dá)國(guó)家，這類(lèi)儀器的研究開(kāi)發(fā)以及在環(huán)境分析中的應(yīng)用發(fā)展較快。由于此類(lèi)儀器尚不能?chē)?guó)產(chǎn)化，所以在我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的普及和應(yīng)用尚待時(shí)日。

原子吸收光譜儀（包括火焰FLASS和石墨爐GFAAS）、氣相色譜儀（GC）、液相色譜儀（HPLC）、離子色譜儀（IC）、紫外——可見(jiàn)分光光度計(jì)（UV-Vis）以及極譜儀（POLAR）等屬于中型分析儀器。目前國(guó)內(nèi)外使用這類(lèi)儀器的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境監(jiān)測(cè)方法仍占主導(dǎo)地位。其中，F(xiàn)LAAS、UV-Vis和極譜儀已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化，儀器的性能指標(biāo)已達(dá)到或接近水平。就價(jià)格性能比來(lái)看，國(guó)產(chǎn)儀器占優(yōu)勢(shì)。GC和GFAAS在國(guó)內(nèi)發(fā)展較快，研制和生產(chǎn)技術(shù)也日趨成熟，產(chǎn)品已基本能滿足我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)的需要。

我國(guó)自行研制生產(chǎn)的原子熒光光譜儀的技術(shù)水平居世界水平，并已批量向國(guó)外出口。原子熒光光譜儀對(duì)Hg、As、Sb、Bi等環(huán)境污染元素和Se的測(cè)定有很高的靈敏度，可以滿足我國(guó)監(jiān)測(cè)的需要。

也應(yīng)看到，有的儀器雖引進(jìn)了國(guó)外生產(chǎn)線，但價(jià)格偏高，而且性能與進(jìn)口儀器相比尚有一些差距。HPLC和IC，尤其是IC已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化，但與國(guó)外同類(lèi)儀器相比，不僅在功能上有差距，而且由于泵體差距較大，影響了儀器的整體分析性能。從相關(guān)領(lǐng)域（如精密機(jī)械加工水平、理論研究能力和技術(shù)水平等）來(lái)看，我國(guó)已具備研制和生產(chǎn)此類(lèi)儀器的能力。所以國(guó)家應(yīng)該從政策上扶持有關(guān)企業(yè)，使這類(lèi)儀器能盡快滿足我國(guó)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的需求。

二自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

為了實(shí)施污染物排放的總量監(jiān)測(cè)與控制，就必須配備水質(zhì)和大氣的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。鑒于污染物排放總量監(jiān)測(cè)與監(jiān)督管理的重要性，環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用也愈加重要。

目前，我國(guó)的北京、上海、天津及個(gè)別省會(huì)城市相繼建立了水或氣的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。這些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)目前主要依靠進(jìn)口。從使用情況來(lái)看，大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行良好，而水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障率高，尤其是污水或廢水的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更難正常運(yùn)行。這除了與管理水平和資金投入等因素有關(guān)外，還與我國(guó)地面水的實(shí)態(tài)以及污水、廢水的治理程度有關(guān)。因此在引進(jìn)前，必須進(jìn)行實(shí)地調(diào)查研究以避免盲目引進(jìn)而造成資金浪費(fèi)。

在自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方面，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已有成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，如大氣、地面水、企業(yè)廢氣、焚燒爐排氣、企業(yè)廢水以及城市綜合污水等方面均有成熟的自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。我國(guó)雖能生產(chǎn)少數(shù)廢水自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，但監(jiān)測(cè)項(xiàng)目較少，在提高自動(dòng)化程度及降低故障率等方面仍有許多工作要做。結(jié)合我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作的實(shí)際情況，有選擇地吸收*經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，對(duì)于發(fā)展我國(guó)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大有裨益。

值得提出的是，我國(guó)廢水和廢氣的治理力度尚不夠大，引進(jìn)國(guó)外的廢水和廢氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)必須做充分的技術(shù)調(diào)研?？諝夂偷孛嫠沫h(huán)境質(zhì)量也急待改善，尤其是水土流失導(dǎo)致了地面水自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中的故障率增加。大氣中污染物的自動(dòng)檢測(cè)儀主要采用的方法見(jiàn)表1。對(duì)水中的無(wú)機(jī)污染物和部分有機(jī)污染物的自動(dòng)監(jiān)測(cè)主要使用流動(dòng)注射法（FIA），流動(dòng)注射在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用見(jiàn)表2。

三現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)分析儀器

突發(fā)性環(huán)境污染事故的不斷發(fā)生給環(huán)境監(jiān)測(cè)分析人員提出了重要課題。除了實(shí)施預(yù)防性監(jiān)測(cè)分析外，還必須開(kāi)展快速簡(jiǎn)易檢測(cè)管的研制和便攜式現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀器的研制等，以便用于調(diào)查和解決突發(fā)性污染事故，以及半定量地解決污染糾紛。

我國(guó)地域遼闊，地形復(fù)雜，國(guó)有工礦企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)分布很廣。這給環(huán)境監(jiān)測(cè)人員的工作帶來(lái)許多不便，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)已興起，但許多縣和鄉(xiāng)鎮(zhèn)還沒(méi)有監(jiān)測(cè)能力。因此，簡(jiǎn)易便攜式現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀器有很大的應(yīng)用前景。這類(lèi)儀器的使用不僅可以減少環(huán)境試樣在傳輸過(guò)程中的沾污，減少固定和保存的繁雜手續(xù)，而且可以大大減輕監(jiān)測(cè)人員的工作量，還可以適時(shí)掌握環(huán)境質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。但從目前的便攜式儀器來(lái)看，無(wú)機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)儀器較多，多開(kāi)發(fā)一些有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)分析儀器是該領(lǐng)域的發(fā)展方向。研究這類(lèi)儀器設(shè)備及監(jiān)測(cè)方法時(shí)，必須進(jìn)行實(shí)用性檢驗(yàn)，即使用同樣的污染源樣品，用標(biāo)準(zhǔn)方法和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方法同時(shí)對(duì)污染成分進(jìn)行測(cè)定，檢驗(yàn)測(cè)定結(jié)果的可比性或相關(guān)性。

隨著我國(guó)應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展，對(duì)便攜式現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀器的需求量會(huì)急劇增加。便攜式氣體相色譜儀、便攜式有機(jī)氣體檢測(cè)儀、便攜式離子色譜儀、便攜式X-射線熒光光譜儀、便攜式分光光度計(jì)和多功能檢測(cè)儀等目前主要依靠進(jìn)口，這些儀器的生產(chǎn)具有技術(shù)要求高和資金投入大的特點(diǎn)，我國(guó)宜采取與國(guó)外廠家合作生產(chǎn)的方式，通過(guò)降低成本來(lái)滿足國(guó)內(nèi)的需求。

在便攜式現(xiàn)場(chǎng)速測(cè)儀中，目前以可測(cè)定溶解氧（DO）、酸度（pH）、化學(xué)需氧量（COD）、水溫、濁度、電導(dǎo)和總鹽度的儀器為成熟，我國(guó)已應(yīng)用于污染事故調(diào)查（如死魚(yú)等）和長(zhǎng)江同步監(jiān)測(cè)中。此外根據(jù)流域監(jiān)測(cè)的的需要，開(kāi)發(fā)水中TP、TN的便攜式檢測(cè)儀也勢(shì)在必行。用于氣體監(jiān)測(cè)的SO2檢測(cè)儀、CO和O2檢測(cè)儀、煙塵測(cè)定儀和汽車(chē)尾氣檢測(cè)儀等在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用都十分廣泛。概括地說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定技術(shù)有以下幾類(lèi)：試紙法；水質(zhì)速測(cè)管—顯色反應(yīng)型；氣體速測(cè)管—填充管型；化學(xué)測(cè)試組件法；便攜式分析儀器測(cè)定法等。

在便攜式速測(cè)儀中，便攜式GC與一般的GC相比，在性能方面已無(wú)明顯差別，而體積小、輕便、適用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)是其主要特征。這類(lèi)儀器一般使用PID。PID可檢測(cè)離子電位不大于12eV的任何化合物，如烷烴（除甲烷外）、芳香烴、多環(huán)芳烴、醛類(lèi)、酮類(lèi)、酯類(lèi)、胺類(lèi)、有機(jī)磷、有機(jī)硫化合物以及一些有機(jī)金屬化合物。還可檢測(cè)O2、NH3、H2S、AsH3、PH3、Cl2、I2和NO等無(wú)機(jī)化合物。用PID測(cè)定烷烴、芳香族和多環(huán)芳烴等HC化合物的靈敏度比火焰離子化檢測(cè)器（FID）高5～10倍；測(cè)定含P、S農(nóng)藥類(lèi)比FPD低10倍左右。此外，PID對(duì)無(wú)機(jī)物的檢測(cè)限達(dá)到或過(guò)其他任何檢測(cè)器。如對(duì)NH3的檢測(cè)限達(dá)200pg，比熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）低2～3個(gè)數(shù)量級(jí)；對(duì)無(wú)機(jī)硫化合物比FPD的檢測(cè)限低30倍；對(duì)PH3的檢測(cè)限比FPD低5倍。此外，ECD對(duì)電負(fù)性高的鹵化物等響應(yīng)的高靈敏度和高選擇性，必將使其成為便攜式GC的常用檢測(cè)器之一。