化学发光法在水分析_大气监测中的应用

化学发光分析法在我国经过了多年的研究及应 用已成为分析方法中一种独立的分析技术， 有关专 题 评 述 已 有 报 道［１－ ３］。 作 为 一 种 有 效 的 微 量 和 痕 量 分 析手段， 化学发光法已广泛用于各个分析领域。加上 该方法具有仪器设备简单、灵敏度高、线性响应范围 宽、操作简易等特点， 近年来就更为人们所重视。化 学发光分析技术在环境科学研究和实践中， 已成功 地用于空气污染物的研究、自动监测、水污染研究和 各种成份分析［４］。
４ 结束语
化学发光研究发展比较迅速， 化学发光作为水 分析和大气监测中的一种新型手段， 具有灵敏、快速 等优点， 而且仪器设备简单， 便于实现自动化分析。 为此， 我们相信化学发光的应用将会越来越广泛。
［参考文献］
［１］ 章竹君， 吕九如． （Ⅲ）催化鲁米诺－ 过 氧 化 氢 体 系 化 学 发 光 反应的研究［Ｊ］． 化学通报， １９８４（５）： ２５．
１ 化学发光法的基本原理
化学反应产生光的现象称为化学发光。基于化 学发光反应而建立的分析方法称为化学发光分析方 法。发光物质在化学反应中吸收能量而产生光辐射 现象，其化学发光强度（Ｉｃｌ）与发光反应速度有关。反应 速度取决于反应物浓度，光强与浓度成函数关系，即：
Ｉｃｌ ＝ Φｃ１ ×ｄＣＡ ／ｄｔ 式中： Φｃ１ 为化学发光效率， 对固定条件下的特定反 应为一常数； ｄＣＡ／ｄｔ 为瞬间反应速率， 化学发光法 测 定 的 实 质 就 是 测 定 发 光 反 应 的 速 度 。通 过 化 学 发 光分析仪器检测化学发光强度就可以求出反应物 浓 度 ［５］。
ＳＯ２， Ｏ３， ＮＯ， ＮＯ２ 等的测定。 关键词： 化学发光法； 水分析； 大气监测
中图分类号： Ｘ８
文献标识码： Ｂ
文章编号： １００４－ ８６４２（ ２００８） Ｓ１－ ０１６３－ ０２
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｉｎ Ｗａｔｅｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒ ｅ Ｍｏｎｉｔｏｒ ｉｎｇ ＭＡ Ｙａｎ
３ 化学发光法在大气监测中的应用
３．１ ＳＯ２ ＳＯ２ 大量存在于工业废气中， 是大气的主要污
染物， 是形成酸雨的主要成分， 因此对环境中 ＳＯ２ 的 监测显得尤为必要。目前， 测定 ＳＯ２ 浓度的方法有分 光光度法、电位法、高效液相色谱法等， 文献［９］较为系 统地介绍了近几年 ＳＯ２ 分析研究的进展情况。化学 发光法因其高的灵敏度和操作简便， 已应用于 ＳＯ２ 的分析中， Ｒｕ（ｂｉｐｙ）２＋－ ＣＯ３２－－ ＳＯ３２－－ ＫＣ１０３ 体系化学发 光法测定空气中的 ＳＯ２， 结果令人满意［１０］。 ３．２ 臭氧（ Ｏ３）
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江苏环境科技
２００８ 年 ６ 月
米诺－ Ｈ２Ｏ２－ Ｆｅ３＋化学发光反应的条件， 也建立了水体 Ｆｅ 的化学发光测定法， 使测定 Ｆｅ 的灵敏度提高， Ｆｅ３＋ 检出限达 ６×１０－１２， 且具有较好的选择性［７］。
化学发光法除可用于测定水中的无机金属离子
外， 还可用来测定水中的其它无机物。Ｍａｒｉｎｏ 等报 道， 在 Ｆｅ（ＣＮ）６３－ 存在下，可用鲁米诺体系检测水中的 Ｏ２， Ｃｌ２， ＨＣＩＯ 和 ＣｌＯ－ 等。也可用该发光体系测定水 中的 ＣｌＯ２－ 。 笔者曾用光泽精－ Ｈ２Ｏ２－ Ｃ１０－ 化学反光 反应测定了饮用水中的活性 Ｃｌ ［８］。通过将 ＮＯ３－ 和 ＮＯ２－ 还原成 ＮＯ， 然后用 ＮＯ－ Ｏ３ 化学发光反应可检 测 ＮＯ３－ 和 ＮＯ２－ 。将 ＰＯ４３－ 转化成 ＰＨ３ 后， 由 ＰＨ３－ Ｏ３ 化 学发光反应测定 ＰＨ３ 可达到测定水中 ＰＯ４３－ 的目的。 此外， 水体中的 Ｈ２Ｏ２， ＭｎＯ４－ 等无机物也可用化学发 光法进行测定。 ２．２ 水体中有机物的化学发光测定
利用化学发光法可对水体中的有机物进行定量
分析。由固定甲醛氧化酶使甲醛、甲酸氧化得 Ｈ２Ｏ２， 通过应用 ２－ （３， ４， ６－ 三氯苯基）草酸酯化学发光体系 测定 Ｈ２Ｏ２， 从而可测定天然水体中甲醛和甲酸的浓 度。Ｍａｒｉｎｏ 等利用腐殖酸与 ＭｎＯ４－ 间的化学发光反 应测定了天然水中的腐殖酸。我们相信， 如果将化学 发光法与近代分离控术（如 ＨＰＬＣ）相结合， 则化学发 光法可望成为水体有机物监测的有效手段。
Ｏ３ 是 一 种 具 特 殊 腥 臭 昧 的 浅 蓝 色 气 体 ， 不 稳 定 ， 在 常 温 下 就 能 分 解 生 成 Ｏ２， 在 加 热 或 有 紫 外 线 照射时， 分解加速。高空 Ｏ３ 吸收大量太阳辐射， 是 地球生物的屏蔽层， 需保护其不受破坏。但同时， Ｏ３ 对人体有很强的毒害作用， 所以在近地面是需要防 治的大气污染物。Ｏ３ 问题受到人们的强烈关注， 成 为全球性热点研究课题 ， 其中对 Ｏ３ 的分折监测是 研究的关键。化学发光法因灵敏度高， 特异性好， 其 中乙烯与 Ｏ３ 的化学发光法应用较广， 用于环境 Ｏ３ 监测中， 此法利用 Ｏ３ 与乙烯反应生成激发态的甲
第 ２１ 卷 增刊第 １ 期 ２００８ 年 ６ 月
江苏环境科技 Ｊ ｉａｎｇｓｕ Ｅｎｖｉｒ ｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ．２１ Ｓｕｐｐ．１ Ｊｕｎ．２００８
化学发光法在水分析、大气监测中的应用
马艳
（灌云县环境保护局， 江苏 灌云 ２２２２００）
摘 要： 通过提出化学发光法的基本原理， 介绍了化学发光法对水中无机物、有机物的测定方法， 并可应用于大气中
醛 ， 发 出波长为 ４５０ ｎｍ 的荧光， 可检验 ３ ～３０ μｇ／ｇ 的Ｏ３［１１］。 ３．３ ＮＯ， ＮＯ２
ＮＯ 和 ＮＯ２ 是空气的主要污染物质， 可利用均 相气相化学发光法进行监测。Ｔｈｒｕｓｈ 等的研究工作 表明， ＮＯ 与 Ｏ３ 反应可生成激发态的 ＮＯ２， 然后产生 光辐射。以此为基础而设计的 ＮＯ 化学发光监测器 已用于检测大气中的 ＮＯ。对于 ＮＯ２ 的测定， 应先通 过转化器将 ＮＯ２ 转化成 ＮＯ， 然后通过测定 ＮＯ 来检 测 ＮＯ２。Ｃｈａｒｐｅｎｅｔ 等已用双通道化学发光仪对 ＮＯ 和 ＮＯ２ 进行了同时测定。Ｆｏｎｔｉｊｎ 等利用 ＮＯ， ＮＯ２ 与 氢原子 （由 Ｈ２ 的热裂解产生） 间的化学发光来监测 ＮＯｘ（ＮＯ ＋ ＮＯ２）， 这种方法比以往的方法更具有优越 性。Ｊｅｎｋｉｎｓ 和 Ｇｉｌｌ 利用 ＮＯｘ 化学发光分析器测定了 香烟烟气中的含 ＮＯｘ， 并取得了满意的结果。一些实 验结果表明， 用化学发光法监测大气中的含 ＮＯｘ 与 其它方法比较， 前者具有更高的选择性、准确性和灵 敏度。 ３．４ 其它
产物的利用 （ １） 利用畜禽粪养殖蚯蚓。蚯蚓养殖的方法很 多， 有简易养殖法、肥堆养殖、塑料大棚养殖（ 工厂化 养殖） 、越冬养殖、田间养殖、垃圾处理养殖、立体多 层箱养殖等。简易养殖适合于农村集体或个体养殖， 可 充 分 利 用 房 前 屋 后 、庭 院 空 地 及 木 箱 、筐 、罐 、盆 、 池等容器； 肥堆养殖主要利用果园、桑园、饲料园、菜 园、大田等园地， 有条件、规模较大的企业可以进行 大棚工厂化养殖， 提高效率［１１］。 （ ２） 采用好气或嫌气生物活性系统及在农田撒 施等方法处理畜禽粪尿。欧洲已应用生物处理法。一 些大饲养场开始修建蓄水池， 截留暴雨溢流， 并将清 洗畜栏后的废水集中蓄入， 经过沉淀、曝气等作用 后， 用泵打入喷灌系统， 灌溉农田、草坪（ 地） 和牧场。 畜禽粪尿中含有大量粗纤维、蛋白质、糖类和脂肪类 物质， 其成分与人工合成的废物明显不同， 它们在自 然界易于分解， 并参与物质再循环过程。充分利用这 些循环途径， 既能利用粪尿中的营养物质， 又免于其
除了含 Ｎ， 含 Ｓ 化合物可用化学发光法进行监 测外， 其它空气污染物也可用化学发光法加以监测。 Ｍｅｒｅｎｙ 等利用鲁米诺与 Ｃｌ２ 之间的化学发光反应建 立了大气 Ｃｌ 的化学发光测定法； Ｓｔｅｄｍａｎ 等利用 Ｎｉ （ＣＯ）４ 与 Ｏ３ 和 ＣＯ 之间的化学发光反应测定了空气 中的 Ｎｉ（ＣＯ）４。此外， 还可用 ＮＯ－ Ｏ３ 化学发光检测器 监测大气中的自由基， 如 ＨＯ·， ＨＯ２·等。可以看出， 化学发光法在大气污染物的监测中已发挥重要作 用。
收稿日期： ２００８－ ０３－ １４ 作者简介 ： 马 艳（１９７７－ ），女，江 苏 灌 云 人 ， 助 工，本 科，主 要 从 事 环
境监察工作．
２ 化学发光法在水分析中的应用
２．１ 水中无机物的化学发光法测定 一些无机物对某些化学发光反应有催化或抑制
作用， 或者直接参与化学发光反应起氧化剂或还原 剂的作用。据此， 分析工作者已建立了许多无机物的 化学发光分析法， 并用于检测饮用水、天然水及污染 水中的无机物浓度。到目前为止， 已有 ５０ 多种无机 物可用化学发光法测定， 其中包括一些重金元素的 离 子 ， 如 Ｈｇ， Ｃｄ， Ｐｂ， Ｃｒ， Ｍｎ， Ｃｏ， Ｎｉ， Ｃｕ， Ｚｎ 和 Ａｓ 等 ， 以 及 其 它 一 些 无 机 物 ， 如 Ｓ２－ ， ＳＯ３２－ ， Ｉ２， ＣＮ－ ， ＳＣＮ － ， ＮＯ３－ ， ＮＯｉ－ 等， Ｍｏｎｔａｎｏ 等用光泽精（１ｕｃｉｇｅｎｉｎ）发光体 系测定自来水 中 １０－９ 级 的 Ｃｏ２＋。Ｍｉｌｌｅｒ 等 用 联 苯 三 酚－ Ｈ２Ｏ２－ ＯＨ－ 化学发光体系测定 Ｃｏ２＋， 检出限为 ０．５ ×１０－９。该法已用于检测自来水和河水中的 Ｃｏ 浓度。 笔 者 曾 用 酒 石 酸 化 学 发 光 新 体 系 测 定 了 自 来 水 、池 塘水和丝绸印染废水中的微量 Ｃｏ 取得了满意的结 果［６］。在 ＥＤＴＡ 存在下， 应用鲁米诺（１ｕｍｉｎｏ１）发光体 系可测定水体中的 Ｃｒ３＋。Ｍａｒｉｎｏ 等［１０］将洛粉（１ｏｐｈｉｎｅ） 发光反应与离子交换树脂分离技术联用， 测定了天 然水中的 Ｃｒ３＋， 该法具有较高的灵敏度和较好的选 择性。Ｓｅｉｔｚ 和 Ｈｅｒｃｕｌｅｓ 利用鲁米诺发光体系建立了 Ｆｅ２＋的化学发光分析法， 该法对 Ｆｅ２＋的检出限为 ５．６× １０－１１。已证实该法适宜于分析水中总 Ｆｅ 的浓度， 分 析 总 Ｆｅ 时 可 用 亚 硫 酸 盐 将 所 有 的 Ｆｅ 都 还 原 成 Ｆｅ２＋， 然后用化学发光法进行测定。笔者通过优化鲁
［５］ 李绍卿， 刘洪 敏 ， 高 小 红 ， 王 莉 平． 化 学 发 光 法 测 定 铬 的 进
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第 ２１ 卷 增刊第 １ 期
张 恒等 循环经济： 畜禽粪便污染治理之路
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４．６ 在农牧结合的体系中， 运用循环经济模式 在农牧结合的体系中， 物质和能量从种植业流
向畜牧业， 再部分地从畜牧业返回到种植业。即饲草 饲料－ 畜禽饲料－ 畜禽粪便－ 饲草饲料（ 农作物、果树） 生产， 如经济林果园中， 建成种果树、种草、养畜、养 蜂并举的生态果园， 以提高土地的利用率， 扩大饲料 来源， 缓解人畜争粮的矛盾。再有， 利用生物生长的 时间差进行资源合理配置， 组织季节性生产， 达到草 畜同步、生态平衡的生产方式。即在草场较多的地 区， 大力发展母畜养殖， 肉畜则运到农作物秸秆较丰 富、精料相对较多的粮食丰产区异地育肥。还可以通 过食物链， 实现鸡粪、猪粪喂鱼或生产沼气， 再用沼 液喂鸡、猪和鱼的循环利用模式。这样既提高了生物 资源利用率， 减少了资源的浪费， 同时动物废弃物又 得到了有效的处置， 保护了环境。 ４．７ 加大资金投入， 在技术上进行革新和注重终端
［２］ 李绍卿， 王莉平， 周春雨． 化学发光测定钴的进展 ［Ｊ］． 冶金 分析， ２００１， ２０（１）： ３４．
［３］ 李绍卿， 张小燕． 化学发光分析技术［Ｍ］． 西安： 西安地图出 版社， ２０００： ２， ２５， １２４， １１４．
［４］ 吕小虎， 陆明刚．化学发光法在环境监测中的 应 用［Ｊ］． 环 境 科学， ２００２， １１（１）： ５８ － ６０．
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｏｒｇａｎｉｃｓ ａｎｄ ｏｒｇａｎｉｃｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ＳＯ２， ｏｚｏｎｅ， ＮＯ， ＮＯ２ ｉｎ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ｂｙ ｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ； Ｗａｔｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ； Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ