1化学发光法监测空气污染基本原理与优点

某些化学反应可产生发光现象，反应所产生的化学能，激发分子或原子，当被激发的分子或原子回到基态时，无法承载之前吸收的化学能，这些化学能便以辐射的形式释放出去，产生发光现象。不同性质、不同量化学成分发生化学反应的能量差异，决定发光广谱大小、范围，通过分析这些差异，可定量测算空气中含有的化学物质成分与量。化学发光分析具有较高的灵敏度，相较于传统的物质质量分析法，化学发光法操作与实现路径简单，光谱分析误差与准确率可基本满足需要。如对硫化物进行火焰化学发光反应，测定精度可达到0.02μgS，以一氧化碳与臭氧进行气相化学发光反应，测定NO精度可达1ppb.以化学发光反应分析物质成分准确度较高，不易受其它因素干扰其主要原因有二：

1）化学发光广谱是由化学反应本身决定的，化学反应决定受到激分子或原子在整个化学反应中的作用，而化学反应可通过控制物质成分实现精准控制；

2）化学发光反应的类型较少：同一种物质与之发生反应可产生发光效果的物质成分种类较少；不同化学反应产生的光谱多不相同。通过对一种光谱进行分析，便可较容易的分析出是哪种物质发生化学反应。目前，我国各大城市常用的动态多功能空气污染监测设备，便可对空气进行实时监测，无需进行分离、沉淀等预处理。化学发光反应符合率、精确度较高，应用于空气污染测定，无需太多复杂的设备，一般只需滤光片与光电倍增管即可。同时因化学反应、设备操作、分析过程较简单，应用化学发光测定空气污染，速度极快，可实现连续、实时测定，有助于获取更多的样本。总而言之，化学发光法是一种理想的空气污染监测技术。

2几种常见空气污染物及其化学发光法测定

2.1一氧化碳测定测定碘的五氧化物与一氧化碳产生化合反应中碘含量的增减是检测一氧化碳含量最精确的化学检测法，但该法仅适用于烟道气与废水中的一氧化碳测定，测定空气中的一氧化碳含量灵敏度较差。利用装有氨磺酰苯酸银的硅橡胶膜渗透装置，滤过一氧化碳，生成淡黄色-褐色胶态银，可测定2~80μ/l范围内的一氧化碳，但该法反应速度较慢，不适合环境空气一氧化碳实时监测。目前综合效益最好的测定法为：通过元素钯与酸性氯化物溶液中的碘酸盐发生还原反应，萃取阴离子，以焦宁G为反离子，在535nm处测定萃取物的吸光度，精度范围达到1μl/L，适用于测定交通环境空气中的一氧化碳。

2.2氮氧化合物测定盐酸萘乙二胺分光光度法是国家环境保护部关于环境空气氮氧化合物检测的推荐方案，其基本原理是：建设一套具有两支吸收瓶的反应设备，第一支吸收瓶中的吸收液吸收空气中的二氧化氮发生化学反应，产生粉红色偶氮染料，滤过的一氧化氮通过氧化管中的酸性高锰酸钾溶液生成二氧化氮，被第二支吸收瓶中的吸收液吸收发生反应。应用分光光度法对产生粉红色偶氮染料过程中的光谱进行测定，其在波长540nm处吸光度与吸收瓶中的二氧化氮含量密切相关，计算两只吸收瓶中的偶氮染料可测定环境空气中一氧化氮、二氧化氮水平。该法适用性良好，准确度高，反应溶液稳定，保存时间长，是一种较为理想的氮氧化合物检测方法。

2.3二氧化硫测定甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法是环境空气质量监测国家标准推荐技术方案，该技术起源于美国，自1982年引入我国，并逐渐得到推广，经过十数年验证改进，其技术路径已基本成熟。该技术主要实现路径与原理如下，通过吸收瓶中盐酸副玫瑰苯胺储备液吸收环境空气中的二氧化硫，对产生的二氧化硫化学反应进行分光光度法检测，计算二氧化硫含量。工作场所检测标准为：标准曲线浓度范围0.60μg/ml～1.60μg/ml，对所生成的化合物在575nm处分光度在20℃±2℃水浴环境下处理15min进行显色对比分析，检出上限为1.6μg/ml，实际标准限为：0.45μg/ml；环境空气监测标准为：标准曲线浓度范围0.050μg/ml～1.000μg/ml，测定波长577nm，20℃显色，时间20min[5]。该法适应性强，在多个省市地区经过实证验证，抗干扰能力极强，试剂无剧毒、廉价易得，吸收效率高，溶液室温下稳定性强易保存，采样最佳吸收范围与光度宽度范围易于控制，技术易于掌握，是一种较理想的环境空气二氧化硫监测方法。

2.4铅元素测定铅是一种有毒重金属，危害极大，近年来，血铅中毒事件频发，已引起人们的广泛关注，城市空气铅含量水平不断上升，严重威胁城市居民生命健康。火焰原子吸收分光光度法是国家环保总局推荐的空气铅含量测定技术方案，通过吸收瓶滤过膜直接采集空气中的铅元素，经消解制备，直接吸入空气，通过乙炔火焰进行原子化，获得283.3nm分光度，一般采用空心阴极灯测定，据吸光度与金属浓度定量分析。石墨炉原子吸收法也是目前应用较广泛的环境空气铅元素测定方法，将富含铅元素的溶液吸入空气，经过石墨管，在高温环境下原子化，发生发光效应，通过铅空心阴极灯发射谱线，测定波长283.3nm，一般来说辐射光特征与其居石墨管的距离有关，两者呈反比，通过测定能量吸收情况，计算铅元素浓度，进行定量分析。两种方法灵敏度、精确度并无优劣之分，均适用于空气中铅元素测定，但从实践操作来看，火焰原子吸收分光光度法操作更简单，影响吸光度因素较少，抗干扰能力更强，回收率更高，适用于日常连续监测。

2.5臭氧监测测定大气中臭氧含量的方法较多，包括碘量法、紫外线分光光度法、气相色谱法、靛蓝二磺酸钠（IDS）分光光度法、化学发光法等，其中IDS是目前我国环保总局推荐方案，具有灵敏度高、重复性好、抗干扰能力强、试剂稳定等优点。IDS溶液吸光度曲线与浓度密切相关，在1610nm处达到最大吸收波长。IDS与臭氧以1∶2摩尔比进行反应，通过计算吸光度，分析溶液浓度改变情况，进而定量测算出臭氧含量。

3小结

我国空气污染状况较严重，城市地区空气质量堪忧，“雾霾”横行，严重影响人民正常生产生活，增加居民罹患各类呼吸系统疾病风险，给社会与家庭带来沉重的负担，成为城市居民心中的痛，恶劣的城市空气质量还给社会经济发展蒙上了一层阴影，带来了极其恶劣的社会影响，空气污染治理已刻不容缓。空气环境质量监测是治理空气污染的基础，现阶段，我国城市地区空气质量监测体系已基本成熟，技术标准可满足实际需要，但在实际操作过程中，受各种主客观干扰因素，监测准确性尚有待提高。基层环保工作者应积极提升自身工作素质，学习和掌握各种空气质量监测方法，树立质控意识，充分发挥先进技术的优势，为城市环境空气改善贡献自己的一份力量。

作者：张占平单位：包头市辐射环境管理处