环境仪器分析
环境与仪器分析的关系,并举例
环境与仪器分析的关系,并举例1环境分析的特点概述1.1种类的复杂繁多在通常的分析过程中，遇到的样品种类复杂多样，甚至难以对其来源进行归纳。
其中分析检验的样品形形色色，大多是和人们的生活和日常有着极其密切关系的空气、水以及土壤、各类型生物体等等。
据相关资料和数据显示，现今被检测出的空气污染源以及高达三百多种类型，除此之外，现今受到极大关注与重视的世界性环境污染物多氯联苯也成为影响环境问题的重要因素。
结合科学合理的推算方式发现，多氯联苯的异构体总量多达两百一十个，现今被发现鉴定出的数量为一百零二个。
1.2环境分析样品组分复杂由于人类活动造成环境污染化合物的种类剧增，从而也造成了环境介质组成的成本不断增加，因此环境分析样品组成成分的复杂性也不断提高。
除此之外，目前环境中污染物的价态以及形态也在不断变多、变得更加复杂。
例如像水这种成分，由于一些因素的影响也会导致其出现固、液、气这三种不同的形态。
1.3环境分析样品组分的稳定性不好除了上述的一些特点之外，环境分析样品存在的稳定性不好也是一大特点。
在一般状况下，环境污染物的稳定性一般受到其物理性质、生物性质和化学性质等多方面的影响和作用。
但是，其中对其稳定性起到关键作用的还是样品本身具备的复杂特点以及污染物之间会发生的一些反应。
除此之外，污染物的性质有时还会受到环境介质的影响和产生变化，甚至会出现迁移变化的现象。
不仅如此，有的时候在样品收集、贮存以及分离期间，污染物样品组分的构成可能会因为试剂以及一些其他因素所作用和影响，因此，在环境分析过程中样品的稳定性很难得到保障。
1.4检测组分含量比较低结合实践的相关经验来看，污染物样品在检测期间一般组分含量普遍比较较低。
结合这一特点，检测组因为样品含量的不高，会导致其不便于找到检测组分，最终对检测的方法以及相关仪器的'要求也在不断的提高。
只有更为精准科学的仪器才能够保障检测结果的科学合理。
2现代仪器分析方法的简要介绍2.1原子荧光法现今现代一起分析方法中较为常用的方法包括原子荧光法，该种技术方法大致有三种类型构成，其中有氢化物原子吸收、火焰原子吸收以及石墨炉原子吸收这三种类型。
仪器分析技术在环境保护中的应用
仪器分析技术在环境保护中的应用随着生产技术的不断发展，人们的生活水平和经济发展不断提高，然而，环境污染、生态破坏等问题也越来越突出。
为了保护环境以及人类的健康和生命安全，环境保护工作显得尤为重要。
从传统的环境监测到现在的环境保护，仪器分析技术发挥着重要作用。
一、仪器分析技术简介仪器分析技术是现代化学分析的重要方法之一，该技术通过仪器设备对样品进行物理或化学特性的测量，再通过计算机处理数据，得出样品的化学成分、物理性质等信息。
与传统化学分析技术相比，仪器分析技术准确度高、分析速度快，并能同时测定多种分析指标。
目前，仪器分析技术已广泛应用于各个领域，成为现代科学技术中不可或缺的一部分。
二、仪器分析技术在环境保护中的应用1.环境监测在现代城市生活中，汽车尾气、厂房排污、生活垃圾等污染物成为环境污染的主要来源。
对于这些污染物质，仪器分析技术可以通过分析空气、水、土壤等样品，测定其中的环境污染物质成分和浓度，为环境治理提供可靠的依据。
例如，在空气样品中，使用气相色谱仪等仪器设备可以对空气中的有毒有害物质如苯等进行准确快速分析；在水样品中，则可以运用光谱仪、荧光分析仪等仪器设备对水中有害物质如重金属离子等进行准确分析。
2.污染源识别与评价为了更好地控制和治理环境污染，需要对污染源进行识别和评价。
仪器分析技术可以通过对环境污染物质成分和来源进行分析，对污染源进行确定和评价。
例如，在土壤中，使用荧光分析仪、红外光谱仪等仪器设备，可以帮助分析土壤中的污染物质种类和分布特征，找出污染源并进行深入评估，为环境保护和治理提供依据。
3.环境治理对于污染物质，仅仅是测定含量还不足以控制污染。
仪器分析技术可以通过分析污染物质在环境中的行为变化，研究环境污染相关过程、机制、影响因素等多个方面，为环境治理提高技术支持。
例如，在废水处理中，通过使用色度计、离子色谱仪等仪器设备，可以对废水中的污染物质进行分析，了解其性质和来源，为寻找治理方案提供科学依据。
环境仪器分析实验指导书
环境仪器分析 实验指导书吴娟 主编资源与环境学院环境科学教研室实验一 可见光分光光度计系列、紫外可见分光光度计的使用及校正（一）分光光度计的发展与使用方法一、实验目的：使学生能根据仪器说明书安装仪器，达到了解仪器的原理及构造，并熟悉仪器的使用方法和仪器的调试方法。
二、实验原理：分光光度法是基于物质分子对光的选择性吸收建立起来的分析方法，当一束平行单色光照射到任何均匀、非散射的溶液时，光的一部分被溶液吸收，一部分光透过溶液。
不同物质的溶液对光的吸收程度与其浓度、透过的液层厚度及入射光的波长等因素有关。
当入射光波长一定时，其定量关系符合朗伯比尔定律：A=lgtoI I =KLC A 为吸光度 C 为溶液的浓度 L 为光程 三、试剂和仪器设备可见光光度计 紫外可见分光光度计（均注明仪器型号） 石英比色皿 玻璃比色皿 0.004%高锰酸钾溶液四、实验步骤（1）熟悉仪器的操作规程及注意事项。
（2）按照仪器说明书连接好仪器。
（3）打开仪器上盖讲解仪器各部分组成。
（4）利用基准物质校准仪器的波长。
（5）用0.004%高锰酸钾溶液，以蒸馏水为参比，测定其最大吸收波长是否在523nm 和544nm 。
五、思考题：简述分光度计使用注意事项。
（二）分光光度法测定溴百里酚蓝的pK a 值一、实验目的1.了解和掌握分光光度法测定指示剂pK a 值的原理和实验技能。
2.学习掌握酸度计的使用方法，掌握用作图法求pK a 值的方法。
二、实验原理分析化学中常用的指示剂、显色剂大多为有机弱酸或弱碱，若其酸式和碱式体具有不同颜色，便可利用光度法来测定其离解常数。
溴百里酚蓝为一元弱酸，在溶液中存在如下离解平衡：-In H HIn +=+[HIn]]In ][H [K-a+=ٛ即 ][In ]HIn [lgpH pK -a +=ٛ 由上式可知，在一确定的pH 值下，只要知道[HIn]与[In -]的比值，就可以计算pK a 值。
现代环境仪器分析-极谱法
(1)
ca 滴汞电极表面上形成的汞齐浓度； cM可还原离子
在滴汞电极表面的浓度；a， M活度系数；
由于汞齐浓度很稀，aHg不变；则：
E
E O
RT nF
ln
acao McMo
(2)
由扩散电流公式：
id = KM cM
（3）
在未达到完全浓差极化前， cM不等于零；则：
i KM (cM cMo )
（n和D取决于待测物质的性质） 应与滴汞周期无关，但与实际
情况不符。原因，汞滴滴落使溶液 产生搅动。加入动物胶（0.005% ）,可以使滴汞周期降低至1.5秒。
(2)被测物浓度影响
被测物浓度较大时,汞滴上析出的金属多，改变汞滴表 面性质，对扩散电流产生影响。故极谱法适用于测量低浓度 试样。
(3)温度影响
3. 极谱滴定曲线类型
电位变化范围A-B
（1）测定物质X发生电极反应，滴 定剂T不发生电极反应，图（a）
（2）测定物质X与滴定剂T都发生电
极反应，图（b）
（3）滴定剂T发生电极反应，测定 物质X不发生电极反应，图（c）
（4）测定物质X不发生电极反应， 滴定剂T发生氧化反应，图（d）
经典直流极谱的缺点
温度系数+0.013/ C,温度控制在0.5 C范围内，温度引 起的误差小于1%。
3. 极谱波方程式
极谱波方程式: 描述极谱波上电流与电位之间关系。 简单金属离子的极谱波方程式： （可逆；受扩散控制；生成汞齐）
Mn+ +ne +Hg = M（Hg）（汞齐）
E
EO
RT nF
ln
acao aHg McMo
(4)
(4)-(3) 得: id i KMcMo ;
环境仪器分析常用术语讲解-9
1. 误差
偶然误差的来源主要是：
由于人们的感官灵敏程度 和仪器精密程度有限，各人的 估读能力不一致，外界环境的 干扰等，这些因素不尽全知， 无法估计。
由于偶然误差的出现服从 正态分布规律，因此我们可以 通过用多次测量求平均值的办 法来减小偶然误差。
f (ε)
ε
-ε
+ε
图2-1随机误差正态分布曲线
系统误差主要来自以下三个方面：
1. 误差
①仪器误差：指测量时由于所用的测量仪器、仪表不准确 所引起的误差。
②方法误差：是指由于测量所依据的理论、实验方法不完 善或实验条件不符合要求而导致的误差。
③人员误差：由于测量者的生理特点，例如反应速度，分 辨能力，甚至固有习惯等也会在测量中造成误差。 系统误差的出现一般有较明确的原因，因此只要采 取适当的措施对测量值进行修正，就可以使之减至最小。 但是，在实验中仅靠增加测量次数并不能减小这种误差。
2.1 仪器的灵敏度、准确度和精密度
（3）精密度
仪器的精密度又简称精度，是指仪器的构造的精
细和致密程度，一般指仪器的最小分度值。
一般仪器都存在精度问题。如刻度尺的最小分度
为1mm，其精度就是1mm；水银温度计的最小分度 为0.2℃，其精度就是0.2 ℃ 。仪器的最小分度越小， 其精度就越高，灵敏度也就越高。比如精度为0.1 ℃ 的温度计就比最小分度为0.2℃的温度计灵敏度和精密 度都要高。
环境仪器分析教学设计
环境仪器分析教学设计
一、背景
随着环境问题的日益加剧，对环境污染的监测和控制越来越重要。
而环境仪器分析是环境污染监测和控制的重要手段之一。
为了培养环境相关专业学生的实践能力和解决实际环境问题的能力，我们特别设计环境仪器分析课程，以期使学生获得自身专业技能和实际动手操作能力的提升，以驾驭现代化环境仪器。
二、课程目标
1.掌握现代化环境仪器的基本原理和工作方式；
2.熟悉环境监测在环境保护中的作用和意义；
3.熟悉环境仪器分析的基本操作方法，包括样品采集、前处理、仪器操
作等；
4.通过课程实践，培养学生动手实践能力，解决实际问题的技能。
三、教学内容和方法
1. 教学内容
1.现代化环境仪器的分类和原理；
2.环境污染监测和控制的基本概念和方法；
3.环境样品采集和前处理的基本方法；
4.环境仪器的基本操作方法；
5.常见环境参数的测定方法和研究。
2. 教学方法
本课程将采用基于问题的学习方法，贯穿整个课程的实践案例。
教师将启发学生有选择地解决实际问题，并通过小组或个人展示的方式呈现，使学生与教师之间
1。
环境监测常用仪器分析方法(8类方法)
固定相是色谱柱的填充剂，可分为气固色谱固定 相和气液色谱固定相。
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色谱柱分离条件的选择
气化温度：应以能将试样迅速气化而不分解为准， 一般高于色谱柱温度30—70℃。 柱温：提高色谱柱温度，可加速气相和液相的传 质过程，缩短分离时间，但过高将会降低固定液 的选择性，增加其挥发流失，一般选择近似等于 试样中各组分的平均沸点或稍低温度。
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色谱法的分类
分类依据：固定相的形式
◦ 柱色谱法 ◦ 纸层析法 ◦ 薄层色谱法
分类依据：分离机制
◦ 吸附色谱法、分配色谱法、离子色谱法等
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色谱法
应用
◦ 色谱法是现代分析中最有效、用得最多的分离分析方法 ◦ 痕量分析的主要手段
环境监测中，色谱法是有机污染物分离分析的主 要手段
◦ 气相色谱法、液相色谱法、高压液相色谱法、离子色谱 法使用较多
敏度。 ◦ 氢化物原子化器 ◦ 无火焰原子化法的测定精密度比火焰原子化法差。
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3.离子交换法
有机离子交换剂（离子交换树脂）
◦ 是一种具有渗透性的三维网状高分子聚合物小球，在网 状结构的骨架上含有可电离的活性基团，与水样中的离 子发生交换反应。
◦ 分类（依据：官能团） ◦ 阳离子交换树脂 ◦ 阴离子交换树脂 ◦ 特殊离子交换树脂
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无机离子交换剂
பைடு நூலகம்
强酸性阳离子交换树脂
阳离子交换树脂 R-SO3H树脂, 如国产732
弱酸性阳离子交换树脂
R-COOH, R-OH 树脂
有机离子交换剂 (离子交换树脂)
强碱性阴离子交换树脂
环境仪器分析PPT课件
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第四章 荧光及磷光光谱法
4.1 原理 4.2 荧光光谱仪 4.3 荧光分析方法 4.4 荧光光谱法在环境监测中的应用 4.5 磷光分析法
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第五章 化学发光监测技术
5.1 原理 5.2 化学发光反应的类型 5.3 化学发光监测仪器
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第六章 色谱分析法理论基础6.1 色谱法理论础➢定量校正因子
➢
定量方法
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第八章 高效液相色谱分析法
8.1 高效液相色谱仪
➢ 高压输液系统 ➢ 进样系统 ➢ 色谱柱 ➢ 检测系统 ➢ 附属系统
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第二章 原子吸收分光光度法 2.1 原子吸收分光光度法基本原理
原子吸收分光光度法是基于空心阴极灯发射出 的待测元素的特征谱线，通过试样蒸气，被蒸 气中待测元素的基态原子所吸收，由特征谱线 被吸收的程度，来测定试样中待测元素含量的
※选择监测项目应遵循如下原则：
① 对污染物的自然性、化学活性、毒性、扩散性、持久
性、生物可分解性和积累性等全面分析，从中选出影响 面广、持续时间长，不易或不能被微生物所分解而且能 使动植物发生病变的物质作为日常例行的监测项目。对 某些有特殊目的或特殊情况的监测工作，则要根据具体
情况和需要选择要监测的项目。
完善监测网络、实现监测信- 息网络化管理。
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第二章 原子吸收分光光度法
2.1 基本原理 2.2 原子吸收分光光度计 2.3 测定条件的选择 2.4 定量分析方法 2.5 灵敏度及检出极限 2.6 原子吸收光谱法在环境监测中的应用
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第三章 原子荧光光谱法
3.1 概述 3.2 原理 3.3 原子荧光光谱仪 3.4 定量分析方法及应用
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仪器分析正越来越受到重视，并向微 观状态分析、痕量无损分析、活体动态分析、 微区分子水平分析、远程遥测分析、综合技 术联用分析、自动化高速分析的方向发展。
红外遥感技术在大气污染、烟尘排放的测定方面 有独到之处。
仪器联用技术的发展已成为当今仪器分析的重要 发展方向。多种现代分析技术的联用、优化组合， 使各自的优点得到充分发挥，缺点予以克服，展 现了仪器分析在各自领域的巨大生命力
环境分析局限于化学分析方法，对于微量、常 测定其灵敏度、检出限等都很难达到要求， 而且一般的化学分析比较费时，难以满足大 批量样品的分析。
为了弥补化学分析的不足，仪器分析得到了重 视。
仪器分析是以物质的物理或物理化学性质为基础，探求 这些性质在分析过程中所产生分析信号与被分析物质组 成的内在关系和规律，进而对其进行定性、定量、形态 和结构分析的一类测定方法。由于这类方法通常需要使 用较特殊的分析仪器，故习惯上称为“仪器分析”。与 化学分析相比，仪器分析具有灵敏、用样量少、选择性 好、操作简单和自动化程度高的显著特点，常用来测定 相对含量较低的微量、痕量组分。
（4）其他分析方法 质谱法是将待测物质置于离子源中被
电离而形成带电离子，让离子加速并通过 磁场后，离子将按质荷比大小被分离，形 成质谱图，依据质谱线的位置和质谱线的 相对强度建立的分析方法。
可单独使用，也常与其他方法联用。 如气-质联用
1.4 仪器分析发展趋势
仪器分析正进入一个在新领域中广泛应用的时 期。它不但在工业、农业、轻工业等领域的应 用越来越广泛，而且现代生命科学、环境科学 等飞速发展的学科也越来越离不开仪器分析。 仪器分析不但为它们提供了物质的组成，而且 还提供了精细的结构与功能之间的关系，探索 了现象的本质。
环境仪器分析
仪器分析在环境科学与工程中的应用
双对氯苯基三氯乙烷 DDT又叫滴滴涕
紫金矿业污染事件
紫金矿业污染事件
紫金矿业污染事件
第一章 绪 论
1.1 环境仪器分析
环境仪器分析是环境科学中的仪器分析， 是环境化学与分析化学的重要分支，是仪器 分析与化学相交叉的一门边缘学科，即利用 仪器分析的手段对环境样品进行分析的学科。
其缺点是相对误差高
综上分析可知，仪器分析是现代环境分析的重要手段
1.3 仪器分析的分类
仪器分析现已发展为一门多学科汇集的综合性应用科 学，分类的方法很多，若根据分析的基本原理分类， 主要有光学分析法、电化学分析法、色谱法。
（1）光学分析
光学分析是基于光作用于物质后所产生的辐射信 号或所引起的变化来进行分析的方法，包括原子发射
环境仪器分析是开展环境污染物环境行为、 归宿、生态效应，污染生态环境修复、环境 质量评价、环境管理、环境监测以及废弃物 减量化、资源化、清洁生产等环境科学研究 不可缺少的基础和手段。
1.2 环境分析和仪器分析 环境分析化学，简称环境分析，概念：
应用分析化学的方法和技术研究环 境中污染物的种类和成分，并对其进 行定性和定量分析的学科 。
目前，已经出现了电感藕合高频等离子体-原子发射光 谱（ICP-AES）、傅利叶变换-红外光谱（FT-IR）、等 离子体-质谱（ICP-MS）、气相色谱-质谱（GC-MS）、 液相色谱-质谱（LC-MS）、高效毛细管电泳-质谱 （HPCE-MS）、气相色谱-傅利叶变换红外光谱-质谱 （GC-FTIR-MS）、流动注射-高效毛细管电泳-化学发 光（FI-HPCE-CL）等联用技术。尤其是现代计算机智 能化技术与上述体系的有机融合，实现了人机对话，更 使仪器分析联用技术得到飞速发展。
随着科学技术的发展，各种学科的相互 渗透，仪器分析中新方法、新技术将会不断 出现，它必将为人类认识自然、利用自然， 更好的与自然和睦相处做出更大贡献。
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1.2 环境分析和仪器分析
环境分析的研究对象是环境中的化学物质，其 特点是：
1.2.1种类繁多 1.2.2样品组分复杂 1.2.3组分的稳定性较差、变异性较大 1.2.4含量低
环境分析的任务是复杂物质的分析，要求连续 的快速分析，又是痕量、超痕量的分析，这 要求分析方法和监测仪器具有高灵敏度、高 准确度、高选择性和高分辨率等性能，并达 到标准化、自动化和计算机化的目标。
光谱法、原子吸收光谱法、紫外-可见吸收光谱法、 红外吸收光谱法、核磁共振波谱法和荧光光谱法。
（2）电化学分析
电化学分析是依据物质在溶液中的电 化学性质及其变化来进行分析的方法。包 括电位分析法、极谱分析、库仑分析法、 伏安法以及电导分析等。
（3）色谱分析
色谱分析是利用混合物中各组分在互 不相溶的两相（固定相和流动相）中吸附 能力、分配系数或其他亲和作用的差异而 建立的分离、测定方法。包括：气相色谱、 高效液相色谱、离子色谱、超临界流体色 谱、高效毛细管电泳等。