A continuación se presenta una introducción a los métodos de prueba:
1. Tecnología de monitoreo de contaminantes inorgánicos
La investigación de la contaminación del agua comienza con la detección de Hg, Cd, cianuro, fenol, Cr⁶⁺, etc., y la mayoría de estos contaminantes se miden mediante espectrofotometría. A medida que se profundiza la protección ambiental y se expanden los servicios de monitoreo, la sensibilidad y precisión de los métodos de análisis espectrofotométrico resultan insuficientes para la gestión ambiental. Por consiguiente, se han desarrollado rápidamente diversos instrumentos y métodos analíticos avanzados y de alta sensibilidad.
1. Métodos de absorción atómica y fluorescencia atómica
Se han desarrollado sucesivamente técnicas como la absorción atómica con llama, la absorción atómica con hidruros y la absorción atómica con horno de grafito, que permiten determinar la mayoría de los elementos metálicos traza y ultratraza presentes en el agua.
El instrumento de fluorescencia atómica desarrollado en mi país permite medir simultáneamente compuestos de ocho elementos (As, Sb, Bi, Ge, Sn, Se, Te y Pb) en agua. El análisis de estos elementos propensos a la formación de hidruros presenta alta sensibilidad y precisión, con baja interferencia de la matriz.
2. Espectroscopia de emisión de plasma (ICP-AES)
La espectrometría de emisión de plasma se ha desarrollado rápidamente en los últimos años y se ha utilizado para la determinación simultánea de componentes de la matriz en agua limpia, metales y sustratos en aguas residuales, y múltiples elementos en muestras biológicas. Su sensibilidad y precisión son prácticamente equivalentes a las del método de absorción atómica de llama, y es altamente eficiente. Una sola inyección permite medir de 10 a 30 elementos simultáneamente.
3. Espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS)
El método ICP-MS es un método de análisis por espectrometría de masas que utiliza ICP como fuente de ionización. Su sensibilidad es de 2 a 3 órdenes de magnitud mayor que la del método ICP-AES. En particular, al medir elementos con un número de masa superior a 100, su sensibilidad es menor que el límite de detección. Japón ha incluido el método ICP-MS como método de análisis estándar para la determinación de Cr6+, Cu, Pb y Cd en agua.
4. Cromatografía iónica
La cromatografía iónica es una nueva tecnología para separar y medir aniones y cationes comunes en agua. El método presenta buena selectividad y sensibilidad. Se pueden medir múltiples componentes simultáneamente con una sola selección. El detector de conductividad y la columna de separación de aniones se pueden utilizar para determinar F-, Cl-, Br-, SO32-, SO42-, H2PO4-, NO3-; la columna de separación de cationes se puede utilizar para determinar NH4+, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, etc., mediante electroquímica. El detector puede medir I-, S2-, CN- y ciertos compuestos orgánicos.
5. Tecnología de espectrofotometría y análisis por inyección en flujo
El estudio de algunas reacciones cromogénicas altamente sensibles y selectivas para la determinación espectrofotométrica de iones metálicos y no metálicos sigue atrayendo la atención. La espectrofotometría ocupa una gran proporción en el monitoreo rutinario. Cabe destacar que la combinación de estos métodos con la tecnología de inyección de flujo puede integrar muchas operaciones químicas como destilación, extracción, adición de varios reactivos, desarrollo de color a volumen constante y medición. Es una tecnología de análisis de laboratorio automático y se utiliza ampliamente en laboratorios. Se utiliza ampliamente en sistemas de monitoreo automático en línea para la calidad del agua. Tiene las ventajas de menor muestreo, alta precisión, velocidad de análisis rápida y ahorro de reactivos, etc., lo que puede liberar a los operadores del tedioso trabajo físico, como medir NO3-, NO2-, NH4+, F-, CrO42-, Ca2+, etc. en la calidad del agua. La tecnología de inyección de flujo está disponible. El detector no solo puede usar espectrofotometría, sino también absorción atómica, electrodos selectivos de iones, etc.
6. Análisis de valencia y forma
Los contaminantes existen en diferentes formas en el medio acuático, y su toxicidad para los ecosistemas acuáticos y los humanos también es muy diferente. Por ejemplo, Cr6+ es mucho más tóxico que Cr3+, As3+ es más tóxico que As5+, y HgCl2 es más tóxico que HgS. Las normas de calidad del agua y el monitoreo estipulan la determinación de mercurio total y alquilmercurio, cromo hexavalente y cromo total, Fe3+ y Fe2+, NH4+-N, NO2–N y NO3–N. Algunos proyectos también estipulan el estado filtrable y la medición de la cantidad total, etc. En la investigación ambiental, para comprender el mecanismo de contaminación y las reglas de migración y transformación, no solo es necesario estudiar y analizar el estado de adsorción de valencia y el estado complejo de las sustancias inorgánicas, sino también estudiar su oxidación y reducción en el medio ambiental (como la nitrosación de compuestos que contienen nitrógeno, la nitrificación o desnitrificación, etc.) y la metilación biológica y otros problemas. Los metales pesados que existen en forma orgánica, como el alquilplomo y el alquilestaño, están recibiendo mucha atención por parte de los científicos ambientales. En particular, tras la inclusión del trifenilestaño y el tributilestaño en la lista de disruptores endocrinos, la tecnología analítica para el monitoreo de metales pesados orgánicos se está desarrollando rápidamente.
2. Tecnología de monitoreo de contaminantes orgánicos
1. Monitoreo de la materia orgánica consumidora de oxígeno
Existen numerosos indicadores integrales que reflejan la contaminación de los cuerpos de agua por materia orgánica consumidora de oxígeno, como el índice de permanganato, la DQOc, la DBO5 (que también incluye sustancias reductoras inorgánicas como sulfuro, NH4+-N, NO2–N y NO3–N), el carbono orgánico total (COT) y el consumo total de oxígeno (DTO). Estos indicadores se utilizan frecuentemente para controlar los efectos del tratamiento de aguas residuales y evaluar la calidad del agua superficial. Si bien existe cierta correlación entre estos indicadores, sus significados físicos son diferentes y resulta difícil sustituirlos entre sí. Debido a que la composición de la materia orgánica consumidora de oxígeno varía con la calidad del agua, esta correlación no es fija, sino que presenta una gran variabilidad. La tecnología de monitoreo de estos indicadores ha madurado, pero aún se exploran tecnologías de análisis que sean rápidas, sencillas, eficientes y rentables. Por ejemplo, ya se utilizan medidores rápidos de DQO y medidores rápidos de DBO con sensores microbianos.
2. Tecnología de monitoreo de categorías de contaminantes orgánicos
El monitoreo de contaminantes orgánicos generalmente comienza con el monitoreo de categorías de contaminación orgánica. Debido a que el equipo es simple, es fácil de realizar en laboratorios generales. Por otro lado, si se detectan problemas importantes en el monitoreo de categorías, se puede llevar a cabo una identificación y análisis más profundos de ciertos tipos de materia orgánica. Por ejemplo, al monitorear hidrocarburos halogenados adsorbibles (AOX) y encontrar que AOX supera el estándar, podemos usar GC-ECD para un análisis más detallado y estudiar qué compuestos de hidrocarburos halogenados son contaminantes, su toxicidad, el origen de la contaminación, etc. Los elementos de monitoreo de categorías de contaminantes orgánicos incluyen: fenoles volátiles, nitrobenceno, anilinas, aceites minerales, hidrocarburos adsorbibles, etc. Existen métodos analíticos estándar disponibles para estos proyectos.
3. Análisis de contaminantes orgánicos
El análisis de contaminantes orgánicos se puede dividir en análisis de COV, COV-S y análisis de compuestos específicos. El método GC-MS de arrastre y trampa se utiliza para medir compuestos orgánicos volátiles (COV), y la extracción líquido-líquido o la extracción en fase microsólida GC-MS se utiliza para medir compuestos orgánicos semivolátiles (COV-S), que es un análisis de amplio espectro. Se utiliza cromatografía de gases para separar, se utiliza detector de ionización de llama (FID), detector de captura eléctrica (ECD), detector de nitrógeno-fósforo (NPD), detector de fotoionización (PID), etc. para determinar varios contaminantes orgánicos; se utiliza cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), detector ultravioleta (UV) o detector de fluorescencia (RF) para determinar hidrocarburos aromáticos policíclicos, cetonas, ésteres de ácido, fenoles, etc.
4. Tecnología de monitoreo automático y monitoreo total de emisiones
Los sistemas automáticos de monitoreo de la calidad del agua ambiental se basan principalmente en parámetros convencionales como la temperatura, el color, la concentración, el oxígeno disuelto, el pH, la conductividad, el índice de permanganato, la DQO, el nitrógeno total, el fósforo total, el nitrógeno amoniacal, etc. Nuestro país está implementando sistemas automáticos de monitoreo de la calidad del agua en algunas secciones importantes bajo control nacional y publicando informes semanales sobre la calidad del agua en los medios de comunicación, lo cual es de gran importancia para promover la protección de la calidad del agua.
Durante los períodos del “Noveno Plan Quinquenal” y el “Décimo Plan Quinquenal”, mi país controlará y reducirá las emisiones totales de CODCr, aceite mineral, cianuro, mercurio, cadmio, arsénico, cromo (VI) y plomo, y puede que sea necesario aprobar varios planes quinquenales. Solo haciendo grandes esfuerzos para reducir la descarga total por debajo de la capacidad del medio ambiente acuático podremos mejorar fundamentalmente el medio ambiente acuático y llevarlo a un buen estado. Por lo tanto, las grandes empresas contaminantes están obligadas a establecer salidas de aguas residuales estandarizadas y canales de medición de flujo de aguas residuales, instalar medidores de flujo de aguas residuales e instrumentos de monitoreo continuo en línea como CODCr, amoníaco, aceite mineral y pH para lograr el monitoreo en tiempo real del flujo de aguas residuales de la empresa y la concentración de contaminantes, y verificar la cantidad total de contaminantes descargados.
5. Monitoreo rápido de emergencias por contaminación del agua
Cada año se producen miles de accidentes de contaminación, tanto grandes como pequeños, que no solo dañan el medio ambiente y el ecosistema, sino que también amenazan directamente la vida y la seguridad patrimonial de las personas, así como la estabilidad social (como se mencionó anteriormente). Los métodos para la detección de emergencias por accidentes de contaminación incluyen:
①Método de instrumentación rápida portátil: como por ejemplo, medidor de oxígeno disuelto, medidor de pH, cromatógrafo de gases portátil, medidor FTIR portátil, etc.
② Método de tubo de detección rápida y papel de detección: como tubo de detección de H2S (papel de prueba), tubo de detección rápida de CODCr, tubo de detección de metales pesados, etc.
③Muestreo in situ, análisis de laboratorio, etc.
Fecha de publicación: 11 de enero de 2024
