绿色分析化学

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　绿色分析化学
　　摘要:绿色分析化学是把绿色化学的原理使用在新的分析方法和技术的设计方面，旨在减轻分析化学对环境的影响。无污染或少污染的绿色分析化学技术将是今后分析化学的一个发展方向。文中介绍了分析化学与环境的关系，绿色分析化学的特点及其方法的发展。
　　关键词:绿色化学;分析化学;环境友好技术
　　绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿，受到广泛的关注。在我国，绿色化学也受到很大的重视。绿色化学的任务是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。在绿色化学研究领域合成有机化学、生物化学、聚合物化学和材料科学的研究已取得很大的进步。绿色化学的研究领域也包括催化剂(催化剂的设计、合成和使用)、计算机化学和过程模型。然而，很少有人把绿色化学与分析化学联系在一起。事实上，在绿色化学领域，分析化学及其相关活动显示出越来越强的重要性。绿色化学是一门从源头上阻止污染物的化学，绿色化学要完成其任务离不开绿色分析化学。绿色分析化学即是一门从源头上阻止污染的分析化学，是把绿色化学的原理使用在新的分析方法和技术的设计方面，其目标是利用环境友好的方法和原理，尽量不用或少用有害试剂，将环境污染减少到最低限度。
　　下面就绿色分析化学与环境的关系，其特点、方法的发展等方面予以介绍。
　　1分析化学和环境
　　自从20世纪60年代以来，分析化学一直是环境科学的中心学科，环境分析化学家从事着环境样品的分析化验工作，为环境科研、环境管理和环境治理提供科学数据。在许多领域，环境保护的进步和活动与分析化学的发展是密不可分的。只有通过分析化学技术和手段才能识别化学制品及其代谢物在环境中的迁移和形态变化，进而采取相应的措施控制污染，达到保护环境的目的。当前一些重要的话题如大气平流层的臭氧、难降解的有机污染物、SOx和NOx大气污染物，只有分析化学领域的技术才能识别它们。可见，分析化学是保护大气和水资源的基础。
　　随着工业技术的迅速发展、人口的不断增长和资源消费的不断膨胀，人类的生存环境日趋恶化，地球的负荷越来越重。为适应社会可持续发展的需要，环境保护要求从“先污染、后治理”改变为“从源头上根除污染”。这种转变首先需要分析化学的介入。在“先污染、后治理”的活动中，分析化学起着举足轻重的作用。为适应这种新时期环境保护的需要，分析化学在环境科学中的作用也需随之发生变化，成为了从源头上根除污染的分析化学，即绿色分析化学。
　　另一方面，分析化学同其它化学领域一样，也是污染排放源。在传统的样品采集、样品处理、分析测试和废液处理的整个过程中，均需使用或产生一些有害的、环境不友好的物质。据统计，在化学分析的过程中所使用和产生的化学试剂废弃物中，易燃和腐蚀性物质占55%，有毒物质占42%，其余3%为具有反应活性的物质。由于上述原因，分析化学本身活动也能对环境造成污染。在整个分析过程中，有毒物质的使用和产生，不仅涉及到环境问题，而且分析工作者的安全问题也应值得人们的重视。可见分析化学本身也需要把自己发展成为绿色分析化学。
　　2绿色分析化学的特点
　　绿色化学的研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的。一直以来，绿色化学的核心问题包括:①选择绿色的起始原料和试剂;②选择绿色的溶剂、反映条件和催化剂;③设计绿色的产品、目标分子和安全化学品。现在绿色分析化学正在兴起，正逐渐成为绿色化学的核心学科之一。
　　在分析过程中，始终把环境影响作为一个目标，减少和取消有害物质的使用和产生，使分析过程本身尽可能地减少或消除对环境的影响，是绿色分析化学的主要特征。因此，绿色分析化学的目的是发展环境友好的分析方法来取代原有的对环境产生污染的分析方法。
　　绿色分析化学的另一重要特性体现在过程分析中。传统上，环境分析主要是在环境问题出现以后，对环境毒物进行监测和分类(如测量沉积物中的Dioxins)。过程分析化学是旨在把分析放在化学过程中，通过使用传感器对整个过程进行实时性监测，可以了解有害物质的形成过程。这样便可以在痕量水平控制有害的、环境不友好的物质的形成，从源头阻止污染。在生产过程中，如果由于过热、压力过高或某反应剂过量导致有害物质的形成，传感器将及时调整过程参数，通过过程参数变化来减少或避免不友好物质的进一步产生。这种方法不但阻止污染环境，而且通过减少不纯度，提高产品质量。还有其它优势，如减少分离和提纯(因为产生的产品更纯净)。通过这种方式，绿色分析化学能起到防治和　　控制污染的作用。
　　3发展绿色分析化学方法
　　对于一种分析方法，一般用精密度、准确度、灵敏度、分析速度、校准曲线的线性范围等项指标进行评价。而对绿色分析化学来说，除了上述的指标外，还应把对环境的影响程度作为评价分析方法优劣的首要指标。
　　在分析的整个过程中，发展绿色分析化学主要集中在减少和取消有害物质的使用和产生。减少有害物质的使用和产生，应从如下几个方面考虑:①分析系统微型化，使得试剂和载流耗量大大减少，既经济又减少污染。如采用微型全分析系统(μ-TAS)、微流控分析系统，应用微机械加工技术，使所有分析步骤(包括取样、预处理、样品转移、化学反应、待测物分离、测定、产品分离和数据处理等)集成在几个平方厘米的表面内。又如Dasgupta研究开发的微滴技术，能在1.3μ1的液滴中进行溶液萃取;②对于那些需测试大量样品的系统分析，应充分利用数理统计理论和化学计量学，优化采样点的数目，采取合理的实验方案，减少样品的数目，从而减少分析测量的次数和化学试剂的用量，达到减少有害物质的使用和产生的目的;③利用试剂固定化技术，使那些非消耗性或微消耗性试剂能够重复多次试用。如把荧光染料固定在光纤的探头上，可以使这种荧光染料重复试用，这样便大大减少了试剂的使用量。
　　在取消有害物质的使用和产生方面，应从如下几个方面考虑:①采用物理测试技术，如X射线荧光法(XRF)能够原位采样和收集数据，从样品收集、准备，到分析测试的各个阶段，不需要任何溶剂，几乎没有使用和产生有害物质;②采用无毒、无害的试剂，如开发超临界流体(SCF)，特别是超监界二氧化碳作溶剂，这种试剂既具有常规液体的良好溶解性，又具有气体高的传质速度，故采用这种无毒、无害的试剂可代替原有毒的挥发性的有机化合(VOCs);③把一些无试剂的新技术如超声、微波，应用到分析过程中如超声萃取法、微波消解法、波萃取法;④环境样品的组成复杂，测定时干扰难以避免，可以利用仪器掩蔽法代替传统的化学掩蔽法，如导数分光光度法和双波长分光光度法，利用零交技术和等吸收点法，完全可以在不加任何化学试剂的情况下消除干扰;⑤如果完全取代有毒的试剂非常困难时，可以采用毒性较小的试剂代替原有毒性较大的试剂，如变有机相测定为水相测定，以便减小分析过程本身对环境的影响。
　　事实上，根据绿色分析化学的要求和特征，现在已有的一些分析方法在某些方面已具有绿色化学优势，属于绿色分析化学的范畴，如固相萃取、高压流体萃取、微型液一液萃取、免疫分析、固相微萃取、X射线荧光多种金属分析、超临界流体萃取、自动索格利特萃取、微萃取技术、挥发性有机化合物(VOCs)真空蒸馏和挥发性有机化合物(VOSs)表面声波测定。这些方法在完成测量、监测和识别过程中，因为没有使用和释放有毒物质，或少量使用和释放少量有毒物质，没有造成严重的环境问题，所以我们应该充分使用这些绿色分析化学的方法。http://www.yinghuiyun.com/fanwen/fenxihuaxue/
　　4结论
　　绿色化学是经济和社会可持续发展战略的重要组成部分，也是解决21世纪环境和资源问题的根本出路之一。绿色分析化学是把绿色化学原理应用在新的分析方法和技术设计方面，旨在减轻分析化学对环境的影响。无污染或少污染的绿色分析化学技术将是今后分析化学的发展方向。我们应以战略的眼光，结合我国的现状，强调绿色分析化学的研究，积极发展绿色的分析方法和分析技术，并把这些环境友好的分析方法、技术应用到实际分析测试中去。
　　参考文献
　　[1]杨美月. 绿色分析化学原理与技术综述[J]. 山西农经,2017,(14):69-70. [2017-09-19]. DOI：10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.14.045
　　[2]李华,王丽宁. 对绿色分析化学与教育的探讨[J]. 化学工程与装备,2012,(04):166-168. [2017-09-19].
　　[3]李敏. 绿色分析化学原理与技术综述[J]. 科技创新与应用,2012,(06):24. [2017-09-19].
　　[4]黄丹. 绿色分析化学原理与技术综述[J]. 黑龙江科技信息,2009,(17):1. [2017-09-19].
　　[5]邵鸿飞,冀克俭,邓卫华,华兰,李艳玲. 绿色分析化学技术研究进展[J]. 化学分析计量,2008,(01):78-81. [2017-09-19].
　　[6]刘红妮,陈曼. 绿色分析化学技术进展[J]. 分析测试技术与仪器,2007,(01):44-49. [2017-09-19].