水环境监测实用手册：分析方法与特点

用于水环境监测的分析方法可分为两大类：一类是化学分析法；另一类是仪器分析法（也叫做物理化学分析法）。

（一）化学分析法

化学分析法是以化学反应为基础的分析方法，分为称量分析法和滴定分析法两种。

1.称量分析法

称量分析是将待测物质以沉淀的形式析出，经过过滤、烘干，用天平称其质量，通过计算得出待测物质的含量。称量分析准确度比较高，但此法操作繁琐、费时，它主要用于废水中悬浮固体、残渣、油类等的测定。

2.滴定分析法（又称容量分析）

滴定分析是用一种已知准确浓度的溶液（标准溶液），滴加到含有被测物质的溶液中，根据反应完全时消耗标准溶液的体积和浓度，计算出被测物质的含量。滴定分析方法简便，测定结果的准确度也较高，不需贵重的仪器设备，被广泛采用，是一种重要的分析方法。根据化学反应类型的不同，滴定分析分为酸碱滴定、络合滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定4种方法。该种方法主要用于水中酸碱度、氨氮、化学需氧量、生化需氧量、溶解氧、S2-、Cr6+、氰化物、氯化物、硬度及酚的测定。

滴定分析成功的关键，就是要准确地找到理论终点，换句话说，就是要努力使滴定终点与理论终点相符合，否则，就会产生误差。因此，进行滴定分析时，首先要选择正确的分析方法，即所选用的化学反应本身能够反应完全，并且不发生副反应；其次，要选择合适的指示剂，它应能在理论终点附近突然变色；然后，还要能够正确而熟练地进行滴定操作，能够准确地判断颜色的变化，并能及时停止滴定。

（二）仪器分析法

仪器分析是利用被测物质的物理或物理化学性质来进行分析的方法，例如，利用光学性质、电化学性质等。由于这类分析方法一般需要较精密的仪器，因此称为仪器分析。

仪器分析的发展非常迅速，各种新方法、新型仪器不断研制成功，使监测技术更趋于快速、灵敏、准确。在仪器分析中使用较多的是光学分析法、电化学分析法、色谱分析法和质谱分析法，其他方法也有不同程度的应用。

1.光学分析法

光学分析法是根据物质发射、吸收辐射能，或物质与辐射能相互作用建立的分析方法。光学分析法主要有以下几种：

（1）分光光度法。分光光度法是利用棱镜或光栅等单色器获得单色光来测定物质对光吸收能力的方法。它的基本依据是物质对不同波长的光具有选择性吸收作用。在水环境监测中可用它测量许多污染物，如砷、铬、镉、铅、汞、锌、铅、酚、硒、氟化物、硫化物等。尽管近年来各种新的分析方法不断出现，但分光光度法仍与原子吸收分光光度法、气相色谱法和电化学分析法成为水环境监测中的4大主要分析方法。

（2）原子光谱法。原子光谱法包括原子发射、原子吸收和原子荧光光谱法。目前应用最多的是原子吸收光谱法。

原子吸收光谱法又称原子吸收分光光度法，它是基于待测组分的基态原子对待测元素的特征谱线的吸收程度来进行定量分析的一种方法。该法能满足微量分析和痕量分析的要求，在水环境监测中被广泛应用。到目前为止它能测定70多种元素，如工业废水和地表水中的镉、汞、砷、铅、锰、钴、铬、铜、锌、铁、铝、锶、钒、镁等的测定。

发射光谱法是根据气态原子受热或电激发时发射出的紫外光和可见光光域内的特征辐射来对元素进行定性和定量分析的一种方法。由于近年来等离子体新光源的应用，使等离子体发射光谱法（ICP-AES）发展很快，已用于清洁水、废水、底质、生物样品中多元素的同时测定。

原子荧光光谱法是根据被辐射激发的原子返回基态的过程中伴随着发射出来的一种波长相同或不同的特征辐射（即荧光）的发射强度对待测元素进行定量分析的一种方法。该方法还可以利用各元素的原子发射不同波长的荧光进行定性分析。原子荧光分析对锌、镉、镁等具有很高的灵敏度。

（3）分子光谱法。分子光谱法包括红外吸收、可见和紫外吸收、分子荧光等方法。可见和紫外吸收应用最为广泛。

可见和紫外吸收光谱亦称可见紫外分光光度法，以物质对可见和紫外区域辐射的吸收为基础，根据吸收程度对物质定量。(www.xing528.com)

分子荧光光谱法是根据某些物质（分子）被辐射激发后发射出的波长相同或不同的特征辐射（即分子荧光）的强度对待测物质进行定量分析的一种方法。在水环境分析中主要用于强致癌物质——苯并（a）芘、硒、铵、油类的测定。

红外吸收光谱是以物质对红外区域辐射的吸收为基础的方法。例如，应用该原理已制成了CO、SO2、油类等专用监测仪器。

2.电化学分析方法

电化学分析方法是利用物质的电化学性质测定其含量的方法。这类方法在水环境监测中应用非常广泛，所属方法也很多，常用下面几种：

（1）电导分析法。电导分析法是通过测量溶液的电导（电阻）来确定被测物质含量的方法。如水质监测中电导率的测定。

（2）电位分析法。电位分析法是一个指示电极和一个参比电极与试液组成化学电池，根据电池电动势（或指示电极电位）对待测物质进行分析的方法。电位分析已广泛应用于水质中pH值、氟化物、氰化物、氨氮、溶解氧等的测定。

（3）库仑分析法。库仑分析法是在电解分析法的基础上发展起来的，是根据电解过程中待测物质发生电极反应所消耗的电量，按法拉第定律计算被测物质含量的方法。可用于测定水环境中化学需氧量和生化需氧量。

（4）溶出伏安法。溶出伏安法是用悬汞滴或其他固体微电极电解被测物质的溶液，根据所得到的电流—电位曲线来测定物质含量的方法。该方法灵敏度高，测定范围可达10-11～106mol/L，而且有较好的精度，检测限可达10-12mol/L，可用于测定水环境中铜、锌、镉、铅等重金属离子和Cl-、Br-、I-、S2-等一些阴离子。

3.色谱分析法

色谱分析是一种物理分离分析方法。它根据混合物在互不相溶的两相（固定相与流动相）中吸收能力、分配系数或其他亲和作用的差异作为分离的依据，当待测混合物随流动相移动时，各组分在移动速度上产生差别而得到分离，从而进行定性、定量分析。

（1）气相色谱法。气相色谱法是一种新型分离分析技术，具有灵敏度与分离效能高、样品用量少、应用范围广等特点，已成为苯、二甲苯、多氯联苯、多环芳烃、酚类、有机氯农药、有机磷农药等有机污染物的重要分析方法。

（2）液相色谱法。液相色谱法是近代的色谱分析新技术。此法效率高、灵敏度高，可用于高沸点、不能气化的、热不稳定的物质的分析。如多环芳烃、农药、苯并芘等。

（3）离子色谱法。离子色谱法是近年来发展起来的新技术。它是离子交换分离、洗提液消除干扰、电导法进行监测的联合分离分析方法。此法可用于水环境中测定多种物质。一次进样可同时测定多种成分：阴离子如；阳离子如等。

（4）色层分析法。色层分析法也叫层析法，是色谱法的一大分支，包括柱层析法、纸上层析法、薄层层析法和电泳层析法等。该方法不仅具有设备简单、便宜、操作方便、分离效果好等优点，而且检测灵敏度也较高。

除上述各类仪器分析方法外，还有质谱分析法、中子活化分析法、放射化学分析法等。此外，还有水环境监测的各种专项分析仪器，如浊度计、溶解氧测定仪、化学需氧量测定仪、生化需氧量测定仪、总有机碳测定仪等。

化学分析法和仪器分析法各有其局限性，两者是相辅相成、互为补充的。可以说，化学分析法是基础，仪器分析法是发展方向。水环境分析基本方法分类见图1-4。

图1-4　水环境监测分析基本方法分类