仪器分析与环境工程

仪器分析中通常把分析区域横向线度小于100um量级称为微区分析。微区分析应用的诸多技术，大多与表面分析相联系(当然也不是全部如此)，分析深度常小于1 m，有的甚至仅限于固体表面的若干原子层的深度。由于微曲和表面分的固有特点，使其涉及的分析仪器和分析技术综合性强，以实验室应用为主，且常常使用大型贵重仪器

在环境监测和分析工作中，尤其在我国，比较强调仪器、方法的简便阻便基层使用；研究方法上，更多地偏重于整体分析¨_l 。因此，虽然微区分析的许多技术早已应用于环境科学的研究，有的研究者已认识到．环境分析已经开始由分析痕量成分向状态、价态分析和向表面、微区分析方向发展：但是与整体分析相比，表面和微区分析仍然甚少应用于环境研究=本文试图从环境研究的特点和方法论的角度讨论有关现象，从微区分析这一侧面．讨论现代仪器在环境科学中的应用。

环境科学研究的对象，是复杂的大系统。大气圈、水圈、土壤一岩石圈和生物圈四大圈层中，纷繁复杂的研究对象和相对固定的若干污染物种和监测项目决定了环境监测与分析工作的主要注意力，从一开始就放在丁大范围的监测、常量分析和痕量分析方面。与此有关的分析技术除部分环境分析专用技术外，包括各种色谱技术、某些光谱技术和电化学分析技术、色谱一质谱联用技术、色谱一光谱联用技术等等成为环境分析手段的主体。在空阃概念上，大多属于总体分析范畴。总体分析的缺陷在于“难于表明污染物的活性和被污染对象的部位。“这时，需要进行分区分析．甚至要进行表面(或微区)分析” J。这一描述无疑是正确的．但尚有不足。其他的作者曾经以不同的方式表达过．\仅仅停留于知道某一种污染物的量是不足以把握它在环境中的作用的。例如：土壤、水体、沉积物、生物体中重金属元素的作用就与它的数量、形态、价态等等密切相关 l_。而且，它的作尉和转化还与它和所在微环境例如微生物的作用密切相关⋯J ]：若我fr】的观念仍然限于“选取具有代表性的均匀样品进行分析“．则我们很难会选用微区分析的手段去研究那些显然是多相多组分的样品，即便是作形态分析，也仍然倾向选用分离富集分析的整体分析的方法。自自地放弃了用微区分析方法可以获得的宝贵信息也许这就是在上文中已经引证过的大多数环境分析专著中基本上没有讨论微区分析技术的主要原因

在环境分析中，大气粒子或气溶胶的研究或许是使用微医(显微)分析最多的领域。在研究大气物质与海洋物质在气溶胶中相互作用的机理中，微区分析起了主导作用。事实上，正是环境科学研究对象的复杂性和多样性，要求环境研究方法的多样性。整体的、分区的、微区的研究综合起来，才能够对环境对象形成完整而深刻的认识。以环境污染物为倒，它的分布不可能是完全均一的。它的产生、迁移、转化盟对环境产生影响的途径，很可能会有微观的图景和宏观的效应。监测和分析的总体分析方法．在环境质量评价、环境标准制定、环境污染冶理方面发挥着不可代替的作用。但在化学污染物质的物理化学性质，与其他物质成分包括生物体的相互作用，产生、迁移、转化机理，价态形态分析等等的研究中。除总体分析和分区分析以外，微区(显微)分析显示了独特的优势。在这些方法之间建立磋系形成完整深刻的认识。还需要在方法论以及采样理论、统计方法、化学计量学方面的更多的研究工作：环境科学的分析和研究方法，许多与产品的检验分析方法一致，是移植而来的 t6][I 。在借用之后，根据环境分析的特点，在实验方法方面又会加改善或改进与近年环境有机污染日益突出的情况相联系，和NMR、GC—MS等方法一样．FT—IR应用也更加普遍。第\

一台傅立叶红外显微镜从83年问世以来，在环境科学研究中也显示出强大生命力。该方法的检测限已达到10ng，微区分析能力已达10tam甚至更小：由于给出物质分子成分和结构的信息．通过解谱或谱库检索，可以不用样品制备和不破坏样品直接鉴定或分析混合物的各个不同相：配以扫描平台，可以给不同分析参数的分布图象。

已经应用于环境分析的有各种激光探针技术、扫描探针技术、电子探针微区分析等等。随着我国国力的增强和科学事业的进步，国内会装备董多的大型仪器从研究课题的实际情况出发，合理选择研究方法。共同利用和开发这些昂贵的仪器设备和分析技术，充分发挥它们的作用，推动各个行业和领域的科技水平的提高，获取整体投资的更高效率和更大效益，需要更大范围更加深入的合作研究。如何有效地推动和保证这种合作本身．也是非常重要的研究课题。微区分析与现代仪器的环境科学中的应用。则是其中的一个重要方面：