摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，各领域在加速生产的同时产生的污染也越来越大，人们对环境保护越来越重视，但是很多细微的环境问题不能被发现，基于此需要借助化学发光分析法对环境进行监测，发光分析法是现代化环境监测中的应用较为普遍的一种，具有非常明显的优越性。本文将对化学发光分析法在环境监测中的原理、特点以及其在环境监测中的应用进行分析，表现其在环境监测中的应用意义。
关键词：化学发光分析法；环境监测；应用
引言
环境监测技术是随着环境科学的形成和发展而产生的，化学发光分析法是现代测试技术在环境监测中应用较多的一类分析方法。化学发光分析是根据化学反应产生的辐射光的强度或辐射总量来确定其相应组分含量的分析方法。自19世纪下半叶发现一般有机物的化学发光反应以来，化学发光反应便被应用到分析化学领域中，特别是近十年来化学发光分析取得了很大的进展。随着人们对环境保护的重视，对环境监测要求也愈来愈高，化学发光法的众多优点使得其在环境监测分析方面的应用也逐渐增加，特别是在水和废水中对无机离子的分析监测方面有较多应用。近年来，随着环境科学研究的深入和发展，化学发光分析在环境监测中的应用也日益增多，并成功地应用于大气监测、水质监测以及环境污染机理的研究中。
1化学发光分析法的应用原理与特征
1.1原理
化学发光分析法是分子发光光谱分析法中的一类，它的主要原理是利用仪器对化学检测体系中待测物浓度与体系的化学发光强度在一定条件下发光强度的检测，通过呈线性定量关系而确定待测物含量的一种痕量分析方法。体系产生发光（光辐射）所吸收的能量来源不同是导致化学发光与其它发光分析的本质区别。体系产生化学发光，必须具有一个产生可检信号的光辐射反应和一个可一次提供导致发光现象足够能量的单独反应步骤的化学反应。化学发光反应速度决定于反应分子的浓度，而化学发光的光强度与决定于化学发光反应的反应速度，这是分析法的定量基础，通过测定化学发光的光强，间接求出待测物浓度。化学发光是某种物质分子吸收化学能而产生的光辐射，包括化学激发和发光两个关键步骤，任何一个化学发光反应都包括。
反应物A+反应物B→激发态产物+其它产物
激发态产物→基态产物+光子
所以，一个化学反应必须满足三个最基本条件，才能成为化学发光反应，这三个条件分别是：（1）足够的能量才能引起化学反应，一般能量需要170～300KJ／mol。（2）在反应的同时要产生电子激发态需将化学元素必须能被某种物质分子吸收，还要有丰裕的荧光量子产率。截止到现在，产生的大多为氧化还原反应，且为液相化学发光反应。（3）在反应条件下处于激发态的原子或者分子，能释放出光子或者能够转移它的能量给另一个分子，而使此分子激发，然后以辐射光子的形式回到基态。
1.2特征
化学发光分析法的优点包括线性范围比较宽、具有比较高的灵敏度、具有良好的选择性以及所需设备比较简便等。化学发光分析法也具有一定的局限性：可以生成激发态产物的化学反应非常少，所以在一定程度上限制了该方法的使用范围；由于该方法的发光是在一瞬之间完成的，所以发光强度峰值衰减的时间非常短，从而使得该方法的检测结果缺乏足够的重现性与稳定性。
2环境监测中常用的化学发光体系
2.1鲁米诺化学发光体系
我国最早使用的也是使用较为广泛的化学发光试剂就是鲁米诺，这种化学发光试剂能够在碱性溶液中发生氧化反应，并且氧化反应较为强烈，激发态能够发射蓝光，在发射完以后能够及时返回到基态。一般来说，会将氧化氢作为使用的氧化物，鲁米诺所发生的化学发光体系能够在大气环境监测中得到利用，能够对空气中的CO、SO2、O3、NOx、H2S 等有害气体浓度进行监测。此外，应用鲁米诺还能参与 H2O2的化学发光反应，但是反应速度非常慢，需要使用金属离子作为催化剂，金属离子的浓度与发光强度之间存在密切联系，两者呈正相关，在这种关系下进行金属离子化学发光分析，还能广泛应用在Mn、V、Co、Cu、Hg、Th等含量监测中，具有非常高的灵敏度。这种化学发光反应被广泛应用在鲁米诺体系中，能够更好的对一些离子进行催化，这一优点得到了广泛认同与应用，应用在海水微量元素的测定中能够使监测的精度与质量提高，还能使用 7-羟基喹啉交换树脂对海水中的微量铁进行测定，得出在线富集浓缩以后再使用鲁米诺-过氧化氢作为氧化化学发光反应的重要机理。HO2-与Mn+相互配位，能够将再次生成的配合物与鲁米诺发生氧化反应，如果Mn+失去了一个电子就会变成 M（n+1）+，使用鲁米诺能够被氧化成鲁米诺游离基，还能对其进一步过氧化成氨基邻苯二甲酸根离子，从而产生化学发光。金属渡过能够与其他的物质配合物催化其产生特性反应，其中，Cu2+能够与蛋白结合形成配合物，这样能够将催化能力增强，还能更好的对蛋白测定。在碱性条件下，金银复合纳米粒能将鲁米诺-过氧化氢化学反应增强，还能构建出雌二醇、三醇等雌性激素的化学发光分析法，检出限为4.2nmo•L-1、30nmo•L-1、5.5nmo•L-1；使用这种方法还能对雌二醇含量进行测定，得出更加科学的结果，能够使纳米催化液相化学发光研究更加深入。使用铁氰化钾氧化剂作为鲁米诺化学发光反应已经得到很多人的认可，较为常见的有鲁米诺—铁氰化钾化学机理，在碱性条件下盐酸霉素对鲁米诺-铁氰化钾体系化学发光反应有着较为明显的增效、增敏效果。依据此构建出定量分析盐酸强力霉素方法。此方法就是将甲基丙烯酸作为单体，使之与乙二醇二甲基丙烯酸脂充分联合，生成一个强力盐酸霉素分子聚合物，将此分子印迹聚合物作为识别物质，结合注射化学发光技术，构建出盐酸强力霉素测定的分子印迹-流动注射化学发光分析法。
2.2 光泽精化学发光反应体系
我国较早使用的一种优良发光试剂—光泽精，也能在碱性介质下参与反应并释放出大量热，使其处于激发态，主要是在吸收了氧化氢或者氧化剂以后处于激发态，能够源源不断的将蓝绿光发射出去，并返回到基态。Co（II）、Pb（II）、V（II）、W（II）、TI（II）等离子都能对光泽精化学发光体系产生强烈的催化，由此，该体系在环境监测中主要用于离子测定。
2.3过氧草酸酯化学发光反应体系
该体系是选择合适的荧光化合物作为增敏剂，利用过氧化氢诱导氧化芳香基草酸酯发光。该体系产生的化学发光具有强度大、效率高及寿命长等特点，其发光情况与化学发光试剂的性质、种类无关，而与增敏剂特性有直接的关联。比较常见的此类化合物有TCPO与DNPO等。
3具体环境监测项目中应用的化学发光分析法
3.1测定废水金属离子含量
通常使用鲁米诺化学发光体系对水样中的痕量金属离子进行分析，很多金属离子都能在适宜的条件下加速化学反应速度，进而在一定浓度标准下能构建出试样金属离子浓度与线性响应关系，依据此关系能够对痕量金属离子进行测定，具体见下表所示。
3.2测定环境样品中含硫、含磷污染物
这种测定方法为火焰光度法，就是在火焰中将H2-O2放置其中，期间含硫、含磷化合物受热发生分解，被分解成S原子与 PO-离子，还能在反应中发光，使用跟踪监测法对有机农药进行降解或者转移，这种研究方法被广泛应用在天然水体含磷量监测中或者富营养化监测中。
3.3大气中气态物质含量的测定
3.3.1 空气中氮氧化物NOx，一般是指NO，NO2的浓度总和，利用气样中NO与03发生化学发光反应可测定得NO的浓度，使用另一份气样通过还原器将其中所含NO2转化为NO后作再次测定，则测得结果为NOx，用差减法求得测定结果之差值即为气样中NO的浓度。
3.3.2空气中臭氧的测定
臭氧的性质是非常不稳定的，在常温之下便可以分解成氧气，当有紫外线照射或者在加热的情况下，其分解速度会大大加快。大气层的臭氧能够吸收太阳辐射从而使地球生物免受侵害，可以说高空中的臭氧层是地球的保护伞。然而，对于人体而言，臭氧具有相当强烈的毒害作用，因此其作为大气污染物，需要对其进行防治。目前，全世界的专家学者都在关注、研究臭氧问题，尤其是对臭氧的分折监测已成为研究的热点与重点。化学发光法中的乙烯与臭氧反应能够生成激发态的甲醛，并且发出波长为450nm的荧光，以此能够对3－30ug/g 的臭氧进行监测，并且化学发光法具有良好的特异性以及较高的灵敏度，所以其被广泛地应用于环境臭氧的监测之中。
4化学发光新方法在环境监测中的具体应用
4.1电致化学发光
电致化学发光是在化学发光基础上发展起来的一种新的分析方法，它是化学发光与电化学相互渗透的产物。电致化学发光是利用电极原位产生试剂，这些试剂在溶液中反应，完成较高能量的电子转移而生成激发态的分子，不稳定的激发态分子回到基态过程中以光辐射形式释放能量，通过测量化学发光光谱和强度来测定物质含量的一种痕量分析方法。它将电分析化学手段和化学发光方法相结合，具有独特的优点，如具有比普通化学发光更高的重现性和灵敏度，在多种组分同时存在时，可施加不同波形、不同电压的信号进行选择性测量等，故此电致化学发光体系在环境分析监测中有广泛的应用前景。
4.2化学发光偶合反应法
在化学发光偶合反应下能够偶合多个化学发光反应、一个或者多个化学反应，但是在偶合反应中需要利用反应催化剂。偶合反应能够将测定的灵敏度提高，还能将选择面扩充，能够使鲁米诺等高量子产率扩大，极大推进了发光试剂应用范围的扩大，还能在亚硝酸盐酸性条件下发生氧化铁氰化钾反应，能够与尿酸铁氰化钾-鲁米诺发生化学反应偶合，共同建立起一个水样测定新方法，主要测定水质中的亚硝酸根离子，此种方法检出限度为 4.0×10-11g/mL。
4.3高效液相色谱一化学发光（HPLC - CL）监测法
高效液相色谱具有高效分离特性，将其与高灵敏度、线性范围宽的化学发光分析法相结合就成了一种有效的痕量和超痕量分析技术，其检测限可达1.0x10-14mol/L，有的甚至达到1.0x10-17mol/L，对于环境监测中复杂、低含量组分的分析是一种很好的手段。
5结语
化学发光法环境监测分析中的应用研究已在日益发展，随着自动化程度高，灵敏性、选择性好的化学发光仪器的不断发展，商品化监测仪器的研制和推出，化学发光分析法在环境监测中的应用一定会迅速普及和推广。
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论文作者:马祥祝
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/4
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