環境檢測是通過科學方法和技術手段，對環境中各類污染物或指標進行定量或定性分析，以評估環境質量、識別污染源并指導環境管理。其工作原理涉及采樣、預處理、分析測試、數據處理等核心環節，結合物理、化學、生物及傳感器技術實現。以下是詳細解析：

一、環境檢測的核心流程

采樣與預處理

目標：獲取具有代表性的環境樣本（空氣、水、土壤、噪聲等）。

方法：

空氣采樣：使用泵吸式或擴散式采樣器，采集特定體積的空氣（如PM2.5、VOCs）。

水樣采集：通過分層采樣器獲取不同深度的水體，避免懸浮物干擾。

土壤采樣：采用網格法或剖面法，采集表層及深層土壤樣本。

預處理：過濾、濃縮、消解（如酸化處理重金屬）等，去除干擾物質或提高檢測靈敏度。

分析測試

核心原理：利用污染物與試劑、傳感器或儀器的特異性反應，將其轉化為可測量的信號（如電信號、光信號）。

技術分類：

化學分析法：通過化學反應定量分析（如分光光度法測氮氧化物）。

物理分析法：基于物理性質（如光譜、質譜）識別污染物（如紅外光譜測VOCs）。

生物檢測法：利用生物個體或細胞對污染物的響應（如藻類生長抑制試驗測水體毒性）。

傳感器技術：通過電化學、光學或半導體傳感器實時監測（如電化學傳感器測CO）。

數據處理與評估

校準與質控：使用標準物質校準儀器，通過加標回收率、平行樣等控制誤差。

數據轉換：將原始信號（如吸光度、電流）轉換為污染物濃度（如mg/m3、μg/L）。

結果評估：對比國家或地方環境標準（如《環境空氣質量標準》GB 3095-2012），判定是否超標。

二、關鍵檢測技術及原理

1. 空氣質量檢測

顆粒物（PM2.5/PM10）

原理：β射線吸收法或微量振蕩天平法。

β射線吸收法：β射線穿透濾膜時，顆粒物吸收射線導致強度衰減，通過衰減量計算質量濃度。

微量振蕩天平法：濾膜振動頻率隨顆粒物質量增加而降低，通過頻率變化反推濃度。

氣態污染物（SO?、NO?、O?）

原理：紫外熒光法（SO?）、化學發光法（NO?）、紫外吸收法（O?）。

示例：SO?在紫外光激發下產生熒光，熒光強度與濃度成正比。

2. 水質檢測

重金屬（Pb、Hg、Cd）

原理：原子吸收光譜法（AAS）或電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）。

AAS：將樣品原子化，通過特定波長光吸收量定量重金屬濃度。

有機物（COD、BOD、VOCs）

原理：

COD（化學需氧量）：重鉻酸鉀氧化有機物，通過顏色變化或電位滴定測定消耗量。

BOD（生化需氧量）：微生物分解有機物消耗溶解氧，通過氧電極監測濃度變化。

微生物（大腸桿菌、總菌數）

原理：多管發酵法或熒光染色法。

多管發酵法：通過細菌發酵乳糖產酸產氣，統計陽性管數計算含量。

3. 土壤檢測

pH值

原理：電位法。土壤懸液與標準緩沖液對比，通過玻璃電極電位差計算pH。

養分（N、P、K）

原理：分光光度法或火焰原子吸收法。

示例：土壤消解后，磷與鉬酸銨反應生成藍色絡合物，吸光度與磷含量成正比。

污染物（農藥殘留、多環芳烴）

原理：氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）或高效液相色譜（HPLC）。

GC-MS：通過色譜分離組分，質譜鑒定分子結構，實現定量分析。

4. 噪聲與輻射檢測

噪聲

原理：聲級計通過電容式傳聲器將聲壓轉換為電信號，經放大、濾波后顯示分貝值（dB）。

輻射（γ射線、X射線）

原理：蓋革-米勒計數器或閃爍探測器。

蓋革計數器：輻射粒子使氣體電離，產生電脈沖信號，計數率與輻射強度成正比。