便携式分析仪器在环境空气、水质监测中的应用进展

董庆鹏，赵 冰，任 鑫，孟宪龙

(山东安和安全技术研究院有限公司，山东 滨州 256600)

随着全球工业化进程的加速，由此带来的环境问题已成为制约人类社会发展的主要因素之一[1-2]。环境污染和环境质量已成为公众关注、政府关切的热点话题和议题，环境质量检测工作也受到前所未有的重视。在环境监测工作中，如对污染物的鉴别、筛查、定性定量等，分析仪器起到了至关重要的作用。分析仪器的种类涵盖广泛，按照其原理进行分类，可分为色谱仪器、质谱仪器、光谱仪器等，随着科技进步和经济发展，分析仪器的发展极为迅速，趋向于快速、联用、多种类同时测定等方向发展[3-4]。便携式仪器具有操作灵活简便、快速测定、便于携带等特点，同时兼顾高灵敏度和高准确度，在环境监测工作中发挥着越来越重要的作用。本文综述了当前便携式分析仪器在环境空气、水质监测工作中的应用以及将来的发展趋势，以期为相关研究人员提供借鉴与参考。

1 便携式分析仪器在环境空气监测中的应用

随着工业的发展，导致污染物广泛存在于环境空气之中，污染物种类繁多，涵盖多种高毒性、持久性物质，如何快速准确地对其进行定性定量对于保护环境、保障人类健康有着重要意义[5]。在环境空气质量监测工作中，便携式气相色谱(GC)及便携式气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)应用最为广泛，发挥着不可替代的重要作用，其技术发展也日趋成熟。

潘扬昌等[6]建立了双柱串联-便携式GC测定室内空气中苯系物的方法。经快速采集并热解吸进样后，以微亚离子检测器(MAID)对室内空气中7种苯系物进行测定。结果表明，方法检出限低至6.40～15.9 μg/m3，回收率在92%～114%。双柱串联便携式GC法测定室内空气中苯系物具有准确、快速、方便等优点。贾立明等[7]通过优化便携式GC-MS测定参数和采样质量控制，采用内标标准曲线进行定量分析，对空气中甲硫醇和甲硫醚进行了快速测定。加标回收率在75.5%～110.7%，方法采用Survey监测模式，可有效降低干扰。朱海豹等[8]采用便携式GC-MS仪手持探头直接采样测定了空气中35种挥发性有机污染物，方法检出限低，精密度和准确度均满足实际工作需求。宋祖华等[9]采用便携式GC-MS快速测定了固定污染源废气中的32种挥发性有机物，并对气袋和玻璃注射器采样法对结果的影响进行了比较分析，结果表明无显著性差异。孙晓慧等[10]研究了便携式顶空-GC-MS-定量环测定固废中54种高浓度挥发性有机物的方法。实际固废样品的复杂性未对VOCs的测定产生干扰，与实验室吹扫捕集/GC-MS法相比，二者相对偏差小于20%。

2 便携式分析仪器在水质监测中的应用

对于水中挥发性有机污染物的快速检测，便携式GC-MS同样发挥着不可替代的作用。封跃鹏等[11]利用便携式顶空-气相色谱-质谱(HS-GC-MS)对水中苯系物、卤代烃和氯代苯等挥发性有机物进行了快速测定，目标化合物分离情况良好，RSD为0.7%～13%，回收率为76%～130%，准确度与常规检测方法相当。邵昶铭等[12]采用顶空便携式GC-MS快速测定了水中7种苯系物，该方法快速、准确，重复性好。方法的回收率为94.15%～98.67%，检出限低至0.031～0.094 μg/L，相对标准偏差为2.32%～4.88%。

在水质快速监测工作中，便携式溶解氧测定仪[13]、便携式酸度计[14]、便携式COD测定仪[15]等仪器已得到广泛应用，便携式分光光度计亦得到推广使用。便携式分光光度计具备常规分光光度计的所有功能，理论上可以完成所有基于分光光度法的检测项目，其体积小、重量轻，便于携带，成本低、操作简单，准确度和精密度可满足快速监测要求。刘金巍等[16]用便携式分光光度计现场测定铬污染地下水中的总铬、Cr6+和Cr3+。通过条件优化，该方法线性范围宽，在0～1600 μg/L内线性良好，方法检出限低至12.5 μg/L。实际样品的RSD为4.4%～8.2%。该方法与标准方法相对偏差为-4.4%～4.3%。彭雄等[17]采用便携式分光光度法现场快速测定了水中余氯。以高锰酸钾为标准溶液绘制标准曲线，采用浊度色度校正液扣除法消除浊度与色度干扰，采用内置标准工作曲线直接得出检测结果。结果表明，标准物质选用恰当，消除浊度色度方法简便有效，内置工作曲线法测得数据准确稳定，可作为余氯现场快速监测及应急监测的可靠技术方案。

重金属监测是环境水质监测中的重要内容。基于电化学传感器技术的便携式金属测定仪已得到推广应用。严伟等[18]使用该类便携式金属测定仪测定环境水质铜、铅、锌、镉，结果表明，便携式金属测定仪方法检测限、方法的准确度、稳定性及加标回收率均符合满足相关国家标准要求，仪器灵敏度高，测定结果准确可靠、分析速度快、便携易操作、测量参数种类易于扩展，有利于环境水质重金属检测及应急监测工作的高效开展。

3 结论及展望

近年来，除常规的便携式GC、便携式GC-MS的测定方法外，基于质谱技术的新的便携式仪器及其测定方法已被开发出来。例如，段炼等[19]利用我国聚光科技(杭州)有限公司生产的固相萃取-便携式气相色谱-串联质谱仪(SPME-GC-MS/MS)现场测定了水中2-甲基异莰醇和土臭素。检出限低至0.5 ng/L，回收率好，在91.5%～107.9%。该方法结合了SPME法的简便快捷和串联质谱法高选择性及高灵敏度特点，现场检测性能可媲美实验室标准方法。刘巍等[20]设计了一种新型螺旋膜固相萃取进样装置，并与便携式单光子电离-飞行时间质谱仪(SPI-TOF MS)，用于空气中痕量苯系物的现场快速检测。

对于水质快速监测，多功能的便携式仪器的应用是当前的发展方向，例如，杨伟群等[21]利用我国军事医学科学院所生产的SJ2000型多功能水质理化速测仪及速测试剂，实现了对多类型实际水样中的氟化物、氰化物、氨氮和硝酸盐含量的快速检测，结果表明，水质中的氟化物、氰化物、氨氮和硝酸盐等指标的相对标准偏差在2.73%～6.83%，实际样品加标回收率在92%～104%。此类配备多种速测试剂的多参数水质理化速测仪具有操作简便快捷、选择性强、可靠实用等优点，可实现对于复杂水样的现场快速测定。

当前，便携式分析仪器已成为环境保护工作中不可或缺的重要的监测手段，其仪器种类涵盖广泛，可应用于多种类监测项目，已在环境空气、水质监测中得到推广使用，有理由相信，随着技术的进一步发展及环境保护工作的迫切需求，便携式分析仪器必将在环境空气、水质监测中发挥更为重要的作用。