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化学监测

chemical monitoring渔业水质监测方法之一。间断或连续地采用化学分析方法和仪器测试等手段来监视渔业水体内各种化学环境因子变化的监测方法。

对渔业水质作定性鉴别和定量分析,及时了解和掌握渔业水质的实时污染状况及其动态变化;积累监测数据,为预测和报警水质污染提供可靠信息;作为判断渔业环境水质优劣的重要指标和进行渔业水质质量管理评价的技术基础,为治理控制渔业环境、制定保护措施提供科学依据。

项目和内容 监测渔业水质变化的项目基本有两类,一是对渔业生物环境因子中具有广泛代表性的水质参数进行常规性监测的项目;另一是对已接近或超过规定标准浓度和污染变化趋势在上升的水域以及事故性污染进行选择性监测项目,并优先监测,以确定污染物的组分、含量及其危害程度和范围,为治理提供对策措施建议。常规性监测项目,包括常规的水化学参数,如温度、盐度、透明度、混浊度、漂浮物、悬浮物、电导率、臭、味和K+、Na+、Mg2+、Cl-等主要离子,溶解氧(DO),游离CO2,pH值,氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、磷酸盐、化学耗氧量(COD)等;选择性监测项目,有生化需氧量(BOD5)、氰化物、硫化物、酚、有机磷、有机氯系农药及汞、铅、铝、锌、镉、铜等重金属元素和放射性污染物等。

监测方法 具体步骤为:①采样。化学监测的样品包括水样、底泥和鱼、虾、贝、藻类的生物组织。②样品前处理。在监测前首先对样品进行前处理,目的是使样品转变成为分析所要求的形式,去掉干扰物质,把待测成分予以分离析出。如对含有大量有机物的样品,需通过分解处理等方法来消除有机物;当待测成分的浓度很低难以直接定量测定时,需进行浓缩处理等。常用的前处理方法有:沉淀、过滤、离心、分离、蒸发、蒸馏、冷冻、浓缩、分解、溶剂萃取、离子交换等。经过前处理后的样品,称之为试样或试液,以备分析。

对试样或试液的分析方法很多,常用的有化学分析法和仪器分析法两大类。实际工作中是多种分析方法和仪器的联合使用,可提高监测速度和分析结果,保证分析数据的可靠性和准确性。所以强调各种分析方法及测试技术的紧密结合、交错使用、互为补充,以完善渔业水质的化学监测技术。

化学分析法 一种经典的分析方法,根据分析原理的差别分有重量法和容量法。广泛应用于生化需氧量、溶解氧、化学耗氧量等水质指标的测定,以及挥发性酚类、氰化物、硫化物、氟化物,铜、锌离子等污染物的分析。化学分析法具有简易、经济等优点,是渔业水质化学监测中的基本分析方法。

仪器分析法 根据分析原理和仪器结构的差异,可分为光谱分析法、色谱分析法、电化学分析法、流动注射分析法等四类。每类分析方法和仪器均有一定的适用范围和对象,具有分析迅速、准确、灵敏、连续、自动等优点。

光谱分析法 包括比色分析法、分光光度法、发射光谱法。①比色分析法:在光电比色计上把试液与已知标准液的颜色深浅加以比较,从而求得被测试液中的物质含量。此法具有简便、费用低的优点,常用于检测金属离子和非金属离子。②分光光度法:又称吸收光谱法。根据光谱产生的波长区域的不同,仪器分有原子吸收分光光度计、紫外分光光度计、红外分光光度计、荧光分光光度计。③发射光谱法: 根据不同元素特有的发射光谱线和强度,对元素进行定性和定量分析。常用的火焰光度计可测碱金属和碱土金属。用高频电感耦合的氩等离子体作光源(图1)。具有线性范围宽、灵敏度高、成本低的特点,适于对水样溶液的分析测定。

色谱分析法 主要功能用于对组分的分离。被分离后的各组分用检测器连续测定。色谱分析法包括有: 气相色谱法、高效液相色谱法、薄层色谱法、离子色谱法等及其相应的测试仪器。①气相色谱法: 分离测定多氯联苯、苯胺、多环芳烃等有机毒物的常用有效方法;②高效液相色谱法: 测定高沸点、热不稳定等不宜于气相色谱法分析的一些大分子量的化合物以及除莠剂、杀虫剂等的分离测定; ③薄层色谱法: 适用于大分子量有机化合物的分离测定; ④离子色谱法: 分离测定水中氟、氯、溴、碘离子、硝酸根、亚硝酸根、硫酸根、磷酸根等。此外,色谱质谱联用仪是使用气相色谱仪作高效能分离混合物,用质谱仪作高分辨率鉴定的一种新型分析技术。它在水样分析中可用作放射性污染物测定和示踪同位素标记的监测。

图 1 电感耦合等离子体光源

电化学分析法 它包括有极谱法、电导法、电位法、库仑法等。它们能鉴别所分析的特定金属的种类。电位分析法中尤以离子选择性电极的发展应用极快,选配各种待测元素的膜电极,就能直接测定出水中的氨、溶解氧、硝酸银、二氧化碳、氟化物、氯化物、硫化物、pH值等有关元素的离子浓度 (活度)。渔业上广为应用的水质检测仪,它能测量温度、溶解氧、pH值、电导、混浊度、盐度等有关水质参数,适合野外现场的水质监测。

流动注射分析法 一种连续流动的分析系统 (图2)。分析原理是通过采样器连续采集样品,用定量泵输送并产生定量的空气按时控程序形成气泡,气泡除防止样品间的混合外,还具有完成洗净管壁的作用。两个气泡之间的每一段液体都能以独立样品的形式流经分析系统,比色计的检测波长为:340~660nm。仪器结构是组合式的,可靠性强。流动注射分析法是近年来发展较快的方法之一,也是渔业水质化学监测的理想应用仪器之一。

图 2 典型的简单连续流分析系统

发展趋势 在实现渔业水质的自动化分析方面,各国都在加速对分析仪器的研制、开发和应用,使被测组分的浓度变化或物理性质的变化转换成电位、电流、电容、电导、电阻等电性能。这样易于和电子计算机相连接,用以控制进样,分析程序的时控、数据处理,显示分析结果等。发展趋势是使监测转向现场连续采样,并在现场直接完成分析测定。监测结果的各种数据、图示表明了水质浓度变化指标是时间的函数。能完成连续自动测定的仪器及装置,可装备在监测船上用于对江、河、湖、海的渔业水质化学监测; 装配在监测车上可用于对沿海滩涂、塘堰、工厂化养殖的渔业水质的化学监测。以逐步实现水质化学监测的遥测和自动监视。