环境样品表征技术概述

随着新的环境问题的不断出现和更为严格的环境污染防治要求，环境监测已经由环境物质的成分定性和定量分析向物质形态、物质结构、元素价态、官能团组成、表面结构和堆积状态等更深层次进行，以便深入了解环境污染物的存在状况、污染机制、危害机理和对生态的影响，为污染物的控制和消减提供理论依据，为开发新的环境污染治理技术和方法提供技术支撑，为新型环境材料的研制和应用提供方法支持。因此，各种用于揭示物质结构和性质的表征技术和方法被越来越多地用于环境物质的研究，如红外光谱分析，X 射线粉末衍射分析，扫描／透射电镜分析，颗粒粒度表征技术等。

物质的红外光谱在指证其官能团方面具有鲜明的特征性，其谱带的数目、位置、形状和强度都因化合物中官能团的不同而各不相同，成为定性鉴定和结构分析的有力工具。由此发展起来的红外光谱分析技术在水体环境检测、固体环境检测和气体环境检测方面越来越显示出其优越性。用传统的KBr压片法可以很方便地检出农药残留，并且可以探究材料对重金属以及有机污染物的吸附机理和吸附性能。各种用于气体检测的红外光谱仪器和技术已经成为现场空气质量快速、实时跟踪和监测的有效手段，满足了对空气中氮氧化物、碳氧化物、硫氧化物等无机气态污染物和烷烃、芳烃、酯类、酚类、酮类、金属有机化合物等有机污染物的快速检测需要。红外光谱和其他仪器的联用技术在鉴别复杂环境物质方面优势明显，如气相色谱-傅里叶变换红外光谱（GC-FTIR）联用技术是复杂混合物定性定量的有效手段，已用于化工废水中对二氯苯、间氯代硝基苯、对氯代硝基苯、邻氯代硝基苯、三氯代硝基苯的定性定量测定。

当X 射线作用于晶体物质时，由于晶体内部原子或基团的周期性排列，对入射X 射线产生特征衍射，衍射峰的形状、位置、强度与晶体物质结构有密切对应关系，由此而产生的X射线粉末衍射分析技术已经成为环境科学研究的重要手段，广泛用于新型环保材料的研制和结构性能分析，如吸附材料的吸附能力和吸附选择性与材料结构的关系剖析，催化剂的催化性能与物相结构关系研究，降解材料的物相结构与降解能力的关系研究等。该技术在揭示污染物的种类、存在状态、组分间相互伴生情况等方面也越来越发挥出重要作用。(www.xing528.com)

污泥、土壤、降雨、污水等环境物质的颗粒度大小及其分布测定是环境领域重要且广泛使用的物理性能表征技术，可以获得固体、水体、大气等环境介质中颗粒物的总量、大小、形状及其分布。颗粒物是各种污染物迁移转换的载体，因此这些信息对于气、固、液三种环境介质中污染物的迁移转换规律、存在状况和环境质量评价非常重要。根据原理不同，颗粒粒度的测定方法有筛分法、显微镜（图像）法、沉降法、库尔特（电阻）法、激光衍射散射法、电泳法、计算机图像成像法和动态光散射法。激光衍射法是依据颗粒物大小不同对入射激光的散射和衍射角度及其衍射强度不同而实现粒度测量，在环境领域普遍使用。

本章选择典型的污染物，通过实验学习以上各种表征技术的方法原理、仪器结构、样品制备方法、测试步骤、数据分析和谱图解析方法，结合环境样品的具体测试，了解这些技术和方法在环境领域的应用。每一实验项目是针对不同的环境样品和测试对象精心设计和制定出来的，操作时要求大家严格按照实验步骤，认真仔细地进行每一步操作，记录完整的实验数据，学习数据处理方法和谱图解析技巧，培养自己的动手能力和独立思考问题及解决问题的能力，为将来的科研工作打下良好基础。