一、无机污染物的监测技术

水质污染调查是从Hg、Cd、氰、酚、Cr6+等开始的,而且多是用分光光度法测定。随若环境保护工作深入,监测业务不断扩大,分光光度分析方法的灵敏度、准确度均不能满足环境管理的要求,因此相应的各种先进的、高灵敏度的分析仪器和方法就很快发展起来。

1、原子吸收和原子荧光法

火焰原子吸收、氢化物发生原子吸收、石墨炉原子吸收相继发展起来,可测定水中多数痕量、超痕量金属元素。

我国开发的原子荧光仪器可同时测定水中As、Sb、Bi、Ge、Sn、Se、Te、Pb八种元素的化合物。用于这些易生成氢化物元素的分析具有较高的灵敏度和准确度且基体干扰少。

2、等离子体发射光谱(ICP-AES)

等离子发射光谱法近年发展很快,已用于清洁水基体成分,废水中金属及底质、生物样品中多元素的同时测定,其灵敏度、准确度与火焰原子吸收法大体相当,而且效率高,一次进样,可同时测定10～30个元素。

3、等离子发射光谱质谱法(ICP-MS)

ICP-MS法是以ICP为离子化源的质谱分析方法,其灵敏度比ICP-AES法高2～3个数量级,特别是当测定质量数在100以上的元素时,其灵敏度更高检出限低。日木已将ICP-MS法列为测定水中Cr6+、Cu、Pb、Cd的标准分析方法。 

4、离子色谱法

离子色谱是分离和测定水中常见阴、阳离子的新技术,方法的选择性和灵敏度均好,一次选择可同时测定多种组分。用电导检测器和阴离子分离柱可测定F-、Cl-、Br-、SO32-,   SO42-、H2PO4-、NO3-;阳离子分离柱可测定NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+等,用电化学检测器可测定I-、S2-、CN-及某此有机化合物。

5、分光光度和流动注射分析技术

研究一些高灵敏度、高选择性的显色反应,用于金属离子和非金属离子的分光光度法测定仍然受到重视。在常规监测中分光光度法占有较大的比重。值得注意的是将这些方法与流动注射技术相结合,可将许多化学操作如蒸馏、萃取,加各种试剂,定容显色和测定融为体,是一种实验室自动分析技术,且在水质在线自动监测系统中被广泛应。具有取样少、精度高、分析速度快、节省试剂等优点,可使操作人员从繁琐的体力劳动中解放出来,例如测水质中NO3-、NO2-、NH4+、F-、CrO42-、Ca2+等均可用流动注射技术。检测器不仅可用分光光度法,也可用原子吸收、离子选择性电极等。

6、价态和形态分析

污染物质在水环境中存在形态不同,对水生生态系统和对人的毒性也很不相同。例如Cr6+每性比Cr3+强得多,As3+比As5+毒性大,HgCl2毒性比HgS大。在水质标准和监测中规定了总汞和烷基汞、六价铬和总铬、Fe3+和Fe2+、NH4+-N、NO2--N和NO3--N的测定,有些项目还规定了可滤态和总量的测定等。在环境研究中,为了搞清污染机理及迁移转化规律,不仅要研究分析无机物的价态吸附态、络合态,还要研究它们在环境介质中的氧化还原(如含氮化合物的亚硝化、硝化作用或脱氮等)和生物甲基化等问题。以有机态存在的重金属,如烷基铅、烷基锡等,目前倍受环境科学工作者的重视,尤式是三苯基锡、三丁基锡等被列入内分泌干扰物后,有机重金属的监测分析技术发展很快。

二、有机污染物的监测技术

1、耗氧有机物的监测

反映水体受到耗氧有机物污染的综合指标很多,如高锰酸盐指数、CODCr、BOD5(也包括硫化物、NH4+-N、NO2--N和NO3--N等无机还原性物质)、总有机碳(TOC)、总耗氧量(TOD)。对于废水处理效果的控制及对地表水水质的评价多用这些指标。这些指标相互间有一定的相关性,但其物理含义不同,难于互相取代。因为随水质耗氧有机物组成不同,这种相关性不是固定的,而是有较大的变化。这些指标的监测技术已经成熟,但人们还在探讨能够快速、简使、省时、省钱的分析技术。例如快速COD测定仪、微生物传感器快速bod测定仪已在应用。

2、有机污染物类别监测技术

有机污染物监测多是从有机污染类别监测开始的。因为设备简单、一般实验室容易做到,另一方面,如果类别监测发现有大的问题,可进一步作某类有机物的鉴别分析。例如可吸附卤代烃(AOX)监测时,发现AOX超标,我们即可进一步用GC-ECD作进一步分析,研究是哪些卤代烃类化合物污染,毒性如何,污染来自何处等。有机污染物类别监测项目有:挥发性酚、硝基苯类、苯胺类、矿物油类、可吸附代烃等。这些项目均有标准分析方法可用。

3、有机污染物的分析

有机污染物分析可分为VOCs、S-VOCs分析和特定化合物的分析。采用吹脱捕集GC-MS法测挥发性有机物(VOCs),用液液萃取或微固相萃取GC-MS测定半挥发性有机物(S-VOCs)属广谱分析。用气相色谱分离,用火焰离子化检测器(FID)、电捕获检测器(ECD)、氮磷检测器(NPD)、光离子化检测器(PID)等测定各类有机污染物;用液相色谱(HPLC)、紫外检测器(UV)或荧光检测器(RF),测定多环芳烃、酮类、酸酯类、苯酚类等。

4、自动监测与排放总量监测技术

环境水质自动监测系统多是常规监测项目,如水温、色度、注度、溶解氧、pH、电导、高锰酸盐指数、 CODCr、总氮、总磷、氨氮等。我国正在一些重要的国控水质断面建立水质自动监测系统,在媒体上发布水质周报,对推动水质保护有重要意义。

我国在“九五”、“十五”期间对CODCr、矿物油、氰化物、汞、镉、砷、铬(VI)、铅排放总量实行控制和削减,可能还需要通过几个五年计划的努力,将其排放总量削减到水域环境容量以下,才能从根本上改善水坏境,使其达到良好状态。因此要求大污染企业要建立标准化的排污口和污水测流槽装置,安装污水流量计和CODCr、氨、矿物油、pH等在线连续监测仪器,实现对企业污水流量和污染物浓度的实时监测,并核实污染物的排放总量。

5、水污染突发事故快速监测

每年发生大小污染事故数千次,不仅损害环境生态系统,而直接威胁着人们的生命财产安全和社会稳定(已如前述),污染事故临测方法有:

①便携式快速仪器法:如溶解氧、pH计、使携式气色谱仪、便携式FTIR仪等。

②快速检测管和检测试纸法:如H2S检测管(试纸)、CODCr快速检测管、重金属检测管等。

③现场采样—实验室分析等。