等离子体发射光谱仪的发展及其在环境监测中的应用
环境仪器分析：等离子发射光谱的基本原理及其应用
ICP法
Al
396.1
0.1
0.001
Ca
393.3
0.002
0.0005
Co
345.3
0.005
0.004
Ni
341.5
0.005
0.003
Ba
455.4
0.05
0.0001
Cr
425.4
0.005
0.001
Pb
405.7
0.01
0.008
Se
同 济
Ti
大
Zn
学
196.0 334.9 213.8
0.1 0.1 0.002
等离子发射光谱的基本原理 及其应用
ICP-AES — Inductive Coupled Plasma –
Atomic Emissions Spectrometry
ICP-MS — Inductive Coupled Plasma –
Mass Spectrometry
同 济 大 学
2021/4/4
1
选择火焰时，还应考虑火焰自身对光的吸收。根据待测元 素的共振线，选择不同的火焰，可避开干扰。
例：As共振线为193.7nm。采
用空气-乙炔火焰时，火焰产 生吸收，而选氢-空气火焰对 其测定比较适宜。 空气-乙炔火焰：
最常用，可测定30多种元素；
N同2O-乙炔火焰：
济火焰温度高，可测定70多种元 素大。
有毒有害金属化合物 金属元素的性质
环境介质中存在的金属，有些是人体 所必需的常量和微量元素，如铁、锰、 铜、锌等；有些是对人体健康有害的， 如汞、镉、铅、六价铬等。
同 济 大 学
2021/4/4
电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定废水总磷论述
电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）测定废水总磷论述电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）是一种高灵敏度、高分辨率的光谱分析仪器，能够对废水中的各种元素进行快速、准确的测定。
在环境监测和水质检测领域具有广泛的应用。
本文将介绍ICP-OES在废水总磷测定中的原理、方法和应用。
一、原理介绍ICP-OES是一种基于等离子体发射光谱的分析技术。
其原理是将样品通过高温等离子体激发产生的光谱进行分析，利用不同元素的发射光谱在波长上的差异来对元素进行定量测定。
在废水总磷测定中，首先将废水样品进行前处理，通常采用酸溶解和稀释的方法，然后将样品喷入等离子体中激发产生发射光谱，最后通过光谱仪器对发射光谱进行分析，从而确定废水中总磷的含量。
二、测定方法1. 样品准备：将废水样品采集到干净无污染的容器中，通过酸溶解和稀释的方法将废水样品处理成适合ICP-OES分析的样品。
2. 仪器操作：将处理好的样品装入ICP-OES仪器中，待仪器达到稳定状态后进行测定。
3. 数据处理：通过仪器对样品发射光谱的分析，得出总磷的含量。
三、应用领域ICP-OES在废水总磷测定中有着广泛的应用。
废水中总磷的含量是衡量废水污染程度的重要指标之一，准确测定废水中总磷的含量对于环境保护和水资源管理具有重要意义。
ICP-OES测定技术具有高灵敏度、高精度和高分辨率的特点，能够准确、快速地对废水中的总磷进行测定，为环境监测和水质检测提供了重要的技术支持。
四、技术优势1. 高灵敏度：ICP-OES仪器具有很高的灵敏度，能够对废水中总磷进行低浓度的测定。
2. 高分辨率：ICP-OES能够对样品中不同波长的发射光谱进行准确分析，具有高分辨率的特点。
3. 多元素同时测定：ICP-OES不仅可以对总磷进行测定，还可以同时对多个元素进行测定，提高了分析效率。
4. 快速测定：ICP-OES测定技术操作简单、快速，可以对大量样品进行快速测定。
等离子体及其在环境中的应用(共28张PPT)
• 低温(dīwēn)等离子体（非平衡等离子体）的发生形式
• 等离子体在环境中的应用
精品资料
一、等离子体 简介 (děnglízǐtǐ)
• 等离子体（plasma）是电离了的气体，由正离子（和负离子）、电子、 以及一些中性(zhōngxìng)粒子和基团组成，其电离程度可处在从100% （完全电离的气体）到非常低（10-4~10-6，部分电离气体）的比例范 围内。
精品资料
空气(kōngqì)中不同气压下的放电图像
精品资料
不同glízǐtǐ)在环境中的应用
• 高压放电技术作为产生低温等离子体的主要手段，可以用于大气污 染治理，如烟气脱硫脱硝、电除尘、有机(yǒujī)废气处理，可以用于水 和食品的处理及灭菌，还能作为臭氧发生源。
精品资料
Influent gas
NTP/Catalyst
Effluent gas
Influent gas
NTP
Catalyst
Effluent gas
精品资料
高压 放电水处理 (gāoyā)
• 水下高压放电是在由尖端电极极不均匀电场中产生的。还可向溶液通 入气体，促进局部放电和等离子体通道的形成、增加活性物质数量， 从而处理(chǔlǐ)难降解有机废水和水体消毒灭菌。
精品资料
• 等离子体通常被称作物质的第四态，宇宙(yǔzhòu)中绝大部分的可见物质均处 在等离子态，而在日常生活当中，火焰、霓虹灯、闪电都是（或部分是） 不同种类的等离子体。
精品资料
二、等离子体的基本(jīběn)性质
• 等离子体(děnglízǐtǐ)在宏观上近似呈电中性； • 含有大量的自由电子、带电粒子，以及一些激发状态的粒子，是一种特
电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定废水总磷论述
电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）测定废水总磷论述电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）是一种高灵敏度、高分辨率、高精度的分析仪器，广泛应用于环境监测、化学分析、生物医学等领域。
本文将对ICP-OES在废水总磷测定中的原理、方法、应用及优点进行论述。
一、ICP-OES测定废水总磷的原理ICP-OES是一种光谱分析技术，其原理是利用高温等离子体将样品中的化合物分解成原子态，并产生辐射，然后通过光谱仪测定各元素的发射光谱，从而实现对元素的定性和定量分析。
在测定废水总磷时，样品首先要经过前处理，将磷元素从样品中提取出来并转化为氢氧化物或磷酸盐的形式，然后将样品通过定量喷雾器送入高温等离子体中，通过光谱测定磷元素的发射光谱，最终得出样品中磷的浓度。
二、ICP-OES测定废水总磷的方法ICP-OES测定废水总磷的方法分为样品前处理和分析仪器操作两个部分。
在样品前处理中，首先要对样品进行采集和预处理，如过滤、酸化等，然后采用提取方法将磷元素从样品中转化为可测定的形式，最常用的是酸提取法和碱提取法。
在分析仪器操作中，首先要校准仪器，选取标准品，建立标准曲线，然后将样品通过喷雾器送入等离子体中进行分析，最后根据标准曲线计算出样品中磷的浓度。
三、ICP-OES测定废水总磷的应用ICP-OES测定废水总磷主要应用于环境监测和废水处理过程中。
在环境监测中，可以通过ICP-OES测定废水中总磷的浓度，了解废水对环境的影响程度，为环境保护和废水治理提供科学依据。
在废水处理过程中，可以通过ICP-OES测定废水中总磷的浓度，监控废水处理效果，及时调整处理工艺，保证废水排放符合环保标准。
四、ICP-OES测定废水总磷的优点相对于其它分析方法，ICP-OES测定废水总磷具有以下优点：1. 高灵敏度：ICP-OES可以检测到较低浓度的磷元素，能够满足环境监测和废水处理中对磷元素浓度的要求。
2. 高分辨率：ICP-OES测定结果准确可靠，能够对样品中的各种干扰物进行较好的分辨。
电感耦合等离子体光谱技术在环境监测中的应用研究
电感耦合等离子体光谱技术在环境监测中的应用研究随着工业发展和城市化进程的加快，环境问题日益严峻，环境监测成为一个越来越重要的问题。
如何进行快速、准确、便捷的环境监测，是环境保护和生态建设的重要课题之一。
近年来，科学技术的发展让人们拥有了更多的环境监测手段，其中电感耦合等离子体光谱技术（Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry，ICP-OES）被广泛应用于环境监测领域。
一、电感耦合等离子体光谱技术简介电感耦合等离子体光谱技术是基于原子发射光谱的一种分析方法。
该技术采用高频感应电源在气体环境中产生等离子体，将待测样品离子化后进入等离子体中，从而使样品中的元素激发或电离发射出特定的光线，进而对元素做定性和定量分析。
ICP-OES技术优点在于其快速、高分辨率、多元素分析、半定量和定量分析等特点。
二、电感耦合等离子体光谱技术在环境监测中的应用1. 土壤和废水监测ICP-OES技术在土壤和废水监测中广泛应用。
通过对土壤和废水进行测试，可以分析出其中的有毒有害元素及其浓度，如汞、铅等重金属元素。
这对于准确评估环境污染程度和地下水安全水平，发现并及时处置环境污染具有重要意义。
2. 大气环境监测ICP-OES技术在大气环境监测中应用较少，但是这种技术也可以用于大气颗粒物的成分分析。
通过对大气颗粒物进行分析，可以得出大气中污染物的成分及其浓度水平，为环境监测和大气治理提供可靠的依据。
3. 水资源监测水资源是人类生存必须的重要资源，ICP-OES技术可以用于水资源的监测，如山泉水、江河水、海水等都可以通过ICP-OES技术进行分析。
通过分析水中的元素成分及其浓度，可以较为直接地评估水资源的质量和安全性，进而制定相应的治理和管理措施。
三、电感耦合等离子体光谱技术在环境监测中的局限性虽然ICP-OES技术在环境监测中有着广泛的应用前景和很高的分析能力，但是也存在一些局限性。
环境监测电感耦合等离子体质谱法应用
环境监测电感耦合等离子体质谱法应用提纲：一、环境监测电感耦合等离子体质谱法的概述和优点。
二、环境监测电感耦合等离子体质谱法的原理和技术。
三、环境监测电感耦合等离子体质谱法在环境保护中的应用。
四、环境监测电感耦合等离子体质谱法的局限性及应对策略。
五、未来环境监测电感耦合等离子体质谱法的发展趋势和前景。
一、环境监测电感耦合等离子体质谱法的概述和优点环境监测电感耦合等离子体质谱法是一种新兴的环境监测技术，该技术可以快速、准确地检测出各种环境污染物。
该技术可以应用于大气、水体、土壤等环境介质，对有机、无机、重金属等污染物进行分析，具有灵敏度高、检测速度快、无需样品前处理等特点。
电感耦合等离子体质谱法是通过将待测样品与高温等离子体相互作用，产生离子并通过谱仪分析出组分结构和浓度。
这种分析方法可以快速测定不同污染物在环境介质中的分布情况和污染源的位置，从而指导环境保护决策。
此外，该技术还可以应用于污染源追踪和环境监察等方面。
二、环境监测电感耦合等离子体质谱法的原理和技术电感耦合等离子体质谱法主要有两部分组成：电感耦合等离子体源和质谱分析器。
首先，待检测的样品进入电感耦合等离子体源，在高温等离子体的作用下，样品中的分子产生离子并被抽取入质谱分析器。
质谱分析器在经过多道离子光栅的分拣后，将待检测的分子离子分离出来，并经过线性离子降压器分析出分子结构和浓度。
该技术优点是：高分辨率、高精度、高信号噪比、光滑线型。
同时，该技术也具有良好的选择性和相对比例性，并且能够进行快速扫描和高灵敏度的定量检测。
三、环境监测电感耦合等离子体质谱法在环境保护中的应用该技术可以应用于大气、水体、土壤等环境介质，对有机、无机、重金属等污染物进行分析。
具体而言，可以测定如下环境参数：1、大气质量：该技术可以快速测定大气中的VOCs、挥发性有机物、多环芳烃等污染物浓度。
2、水体质量：该技术可测定各种饮用水源、河流、湖泊、工业废水等水体中有毒无毒元素的含量，如铅、汞、铬、镉、铜、锌、锰等。
等离子体发射光谱法
等离子体发射光谱法等离子体发射光谱法，又称原子发射光谱法，是一种广泛应用的光谱分析技术。
它基于原子或分子内部能态的电子跃迁过程，利用激发能将样品中原子或分子中的电子激发到高电子能态，再由高电子能态跃迁到低电子能态时所释放的光能进行分析。
该技术具有高分辨率、灵敏度高、适用范围广、无需前处理等优点，广泛应用于材料检测、环境监测、医学诊断等领域。
等离子体发射光谱分析主要分为电弧放电、射频感应等离子体、电感耦合等离子体（ICP）发射光谱法。
电弧放电法是最早应用的等离子体发射光谱法之一。
该方法将样品放置在一对电极间，通过电弧放电的方式激发样品原子，利用分析样品所产生的光谱来确定其中元素的存在和含量。
该方法简便易行，但存在容易形成烟雾、易污染仪器的缺点。
射频感应等离子体法是一种非接触式等离子体发射光谱法，它通过射频电磁场在样品中产生等离子体，使样品原子或分子激发并发射光谱信号。
该方法具有射频感应器简单、样品可以传送等优点，但对于高浓度盐类或有机物质等强吸收样品存在分析复杂度较高的缺点。
电感耦合等离子体发射光谱法是目前广泛应用的一种光谱分析技术，该方法使用射频辐射场激励样品，将样品原子或分子离子化，形成等离子体，由此提供较高的分辨率和灵敏度，同时可以扩展到更广泛的化学元素范围，并具有较低的背景信号和较高的重现性等优点。
ICP还可以与质谱仪结合，形成ICP-MS系统，进一步提高检测的极限和精度。
在等离子体发射光谱分析中，还经常使用样品前处理技术来提高检测结果的准确性。
如氧化、还原、燃烧、溶解、虑滤等处理方法，以及结合色谱和电化学分析等技术。
等离子体发射光谱法是一种重要的光谱分析技术，具有广泛应用的前景，在工业检测、环境检测、医药等行业的研究中发挥着重要作用。
在环境监测领域，等离子体发射光谱法可以用于测定地下水、土壤和大气中各种元素的含量，以评估环境污染状况。
利用ICP-OES测定土壤中的重金属含量，可以确定污染源和污染程度，为环境治理决策提供了有力的数据支持。
ICP技术和其在环境中的应用
等离子发射光谱技术及其在环境监测中的应用导语等离子发射光谱法((ICP-AES)是金属、重金属以及非金属元素分析常用的手段之一。
由于具有灵敏度高、再现性较好、能同时进行多元素分析等特点，因而在国内外已被广泛应用。
ICP-AES法具有如下特点:(1)等离子炬稳定，因此测量精度和灵敏度与原子吸收法相当，测量有些元素甚至比原子吸收法还好；(2)高温下难以原子化的元素如：Be,B,P,Ti,V,W等亦可用ICP-AES测定；(3)线性范围很宽一般达4~6个数量级，可测定浓度范围广；(4)由于试样经过高温等离子炬激发，所以化学干扰较少，然而亦受到光谱干扰和物理干扰。
(5)分析速度快，能够对20种以上的元素一次性快速检出。
ICP-AES法受到的光谱干扰主要来自：(1)待测元素的测定线与其它分子光谱(如：NO、OH)重迭；(2)测量线受到邻近基体成分影响；(3)基体成分的背景光谱等。
这类干扰用扫描型ICP-AES选择其它测量谱线（一般每个元素都有多条谱线可供选择如表1所示）或者使用背景扣除方法可得到解决，在实验方案设计上容易操作，不需要复杂的条件测试和实验操作，而主要通过计算机来自动完成。
由于ICP-AES仪器价格昂贵，之前在我国的环境监测系统尚未普及，而在一些发达国家，例如美国、日本已把ICP-AES法作为环境监测的标准方法或推荐方法，在环境监测中应用。
上世纪90年代以来，随着国民经济的发展和技术发展使得ICP-AES仪器成为我国普遍接受的价格水平，在中国开始广泛应用。
在我国1997年第五届全国原子光谱学术报告会的论文中，ICP-AES论文数为80篇，占总论文数的50 %，在1998年第六届全国原子光谱学术报告会，ICP-AES论文数为70篇，占总论文数的33 %，成为原子光谱分析的首位。
这表明ICP-AES技术在我国发展十分迅速。
为了引进国外的先进经验，推动我国环境监测事业的发展，本文就有关ICP-AES方法技术发展，以及其在环境监测中的应用做一概述。
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等离子体发射光谱仪的发展及其在环境监测中的应用
本文首先介绍了等离子体发射光谱仪的发展，接着就等离子体在水和废水、大气、及其它的环境样品监测中的应用作了综述，希望对相关人士有所帮助。
标签：等离子体环境监测应用
1前言
由于等离子体发射光谱仪具有灵敏度高，测量精度好，抗干扰能力相对较强，又能同时进行多种元素的测定，所以在国内外环境监测中得到了广泛的应用。
2仪器的发展
IC与原有传统发射光谱相结合，早期主要采用多通道式直读光谱仪，它只需要将原有的火花或电弧的光源改变为ICP光源，另外在光电倍增管输出的积分信号的电路略加改变，即可成为一种完整的多通道的ICP光谱仪。
这种CIP 光谱仪，光学系统无移动元件，稳定性好，分析精度高，分析速度快。
但体积大，造价高，更换分析谱线的灵活性差。
80年代初，随着计算机迅速的发展，运算速度加快及硬盘存储量加大，很多的厂商加快程序控制顺序扫描CIP光谱仪研制及推出，这种仪器采用计算机程序控制改变平面光栅角度及出口狭缝移动相结合的技术，从而提高仪器的分辨能力及测光的定位精度，使得这种仪器得到廣泛的推广应用。
它的优点在于分析精度高，分析谱线更换的灵活性强，造价较低。
而缺点是分析速度减慢。
09年代初，厂商将新型半导体检测器—电荷藕合器件（CD）和电荷注入器件（CID）与传统的中阶梯光栅光谱仪相结合，组成一种新式商品化CIP 光谱仪，这种仪器具有中阶梯光栅的二维光谱，能同时检测多条析谱线及背景信号的能力，使之有选择分析谱线灵活性和分析速度加快的特点。
其缺点是CCD，IcD这种新式检测器，使用寿命短，冷却方式工艺复杂，易出现故障，还需进一步改进。
3在环境监测中的应用
3.1在水和废水监测中的应用
用原子吸收光谱间接测定阴离子的报导较多。
近几年来，等离子体原子光谱间接测定方法的研究也受到人们的关注.对于含量较低的硫酸根间接测定，要求既要使沉淀完全，损失少，又要操作简单、快速、灵敏、准确。
廖振寰等报导了以Ba2十溶液将样品中的硫酸根（SO42-）沉淀，经陈化、过滤后，用IC P 一A E S 法测定滤液中余量Ba2十，从而间接测得硫酸根（SO42-）含量在最佳条件下，此法可准确测定水样中0. 2mg 以上的硫酸根。
并指出此法具有化学干扰和光谱干扰小、操作简便、快速、精密度和准确度较好等优点。
龚琦等国采用流动注射一电感藕合等离子体发射光谱联用技术测定了天然
水中的钙、镁元素。
通过与气动连续进样对比，测出了钙、镁在流动注射进样下的分散系数.提出此法在测定钙、镁含量高的水样时，不需要对试样进行稀释处理。
对五个水样中钙、镁的分析结果与ED T A 络合滴定法相吻合。
许孙曲、许燕编译的文章中提出使用Spcetrolfame连续电感藕合氢等离子体发射光谱仪（SPectr，德国）测定rC和Cu借助基质匹配法的SIG，获得了合成水样中c：（VI ）测定的令人满意的结果。
该法的极高分析能力（每小时10个样品）和10% 的精确性使得此法能应用于常规试验室分析不同组成的水样。
胡斌等提出了一种快速、灵敏和直接测定血清和水样中痕量铝的IC P一A E S 方法。
该法测定铝的检出极限为0.5sng / m L，线性范围达4个数量级。
通过此法直接测定了血清和自来水中的痕量铝，其分析结果和标准参考物质标定值吻合很好，提出该法是测定痕量铝的有效方法.
刘桂华等将电感祸合等离子体光谱和质谱相结合，建立了水中23种元素（Ca、Mg、Fe、Mn、B、Cr、51、Zn、Be、A I、V、Co、Ni、Cu、As、Se、Mo、A g、C d、S b、Ba、T I、P b ）测定的新方法，为水质分析提供了重要手段。
经水质标准物质验证及国标法对比，表明方法准确可靠，已用于深圳市饮水水质的调查，获得深圳市水源水的准确本底值数据杜晓光等研究了以常压低功率氢微波诱导等离子体为原子化器的原子吸收光谱法（A A5 ）测定水溶液中银和锅。
方法已用于试样分析。
Ch i h一S h yu e等，Hwa ngI等，Wa r nke n等用I流动注射一Ie P一M s 测定水样中痕量金属元素如As，Sb，Bi，Hg，zn等都取得了比较满意的结果Heist e rkam p等用气相色谱ICp一M S 测定环境水样有机Pb 化合物形态。
Nowka 等l’9}，P caekr等201}用在线CI P一M S 测定水样中痕量金属J。
3.2在大气监测中的应用
林学辉等建立了采用等离子体发射光谱测定大气气溶胶中金属元素的方法气溶胶样品经密封混合酸消解处理后，直接进行Al、Ca、M g、K、Na、Mn、Fe、Sr、v 和nzlo 种元素的测定，对于0.x一x ：m g 儿的样品测定6 次的精密度好」该方法经国家一级标样验证可行，已用于大批大气气溶胶样品的测定李玉武等用等离子体发射光谱法测定大气颗粒物中的无机元素。
3.3在其它环境样品中的应用
曹心德等研究了电感祸合等离子体原子发射光谱（IC P一A E S ）测定土壤中微量可溶态稀土元素（SR E ES）的方法，样品测定结果满意，方法简便快速。
此法准确可靠，总量与三波长分光光度法测得的值比较相对偏差小于8 %。
贾利等用琉基棉分离富集一感藕等离子体发射光谱法测定河流湖泊底泥中
总汞。
陈学智等用粉末进样感藕等离子体发射光谱法测定土壤中多元素`有人用一些特殊的前处理方法来分析汽车尾气中的bP。
Kuma ：等用水乳浊液CI P一M S测定挥发油中痕量元素。
4结束语
电感祸合等离子体原子发射光谱法（一和质谱法一以灵敏度高、检出限低、稳定性好、可同时测定多种元素并且方法简便快速等优点已受到世界各国环境监测人员的重视从其应用于实际测定来看，作者认为此法在环境监测中具有较广泛的应用前景。
参考文献
[1]序振裹，张新英，张宏.等离子体原子发射光讲法（ICP一AEs）间接浏定水样中的硫政根[J].分析科学学报，1 9 9 4，1 0（3）：5 8一60.
[2]龚琦，莫海涛，张信贵.等.流动注射一电感藕合等离子体发射光语法浏定天然水中的钙和镁]u.光讲实脸室，1 9 9 8，1 5（ 1 ）：8 6一8 9.
[3]许孙曲、许燕编译.用连续电感藕合等离子体一原于发封光谙法间浏定水样中格的形态lu.环境监测管理与技术，1 9 9 7，9（5）：4 6一4.。