环境化学实验讲义

前言
环境化学实验是为进一步深化《环境化学》课程讲授的基本知识，掌握研究环境化学问题的基本方法和手段，提高实验数据科学分析能力和实验技能，使学生具备初步的独立科研能力。

依据新的环境化学实验教学大纲，本环境化学实验课程共包括4个实验，内容涵盖了大气环境化学、水环境化学和土壤环境化
编者张凤君
目录
实验一天然水中油类的紫外分光光度法测定
一、实验目的
加深对环境中油类污染的认识，掌握油类的分析方法和技术，学会使用紫外分光光度计。

二、实验原理
mL,7.0 mL,10.0 mL，用石油醚稀释至刻线。

最后在波长256 nm处，用1 cm石英比色皿，以石油醚为参比液测定标准系列的吸光度，并绘制标准曲线。

2.将水样500 mL全部倾入1000 mL分液漏斗中，加入5 mL（1+1）硫酸（若水样取样时已酸化，可不加）及20 g氯化钠，加塞摇匀，用15 mL石油醚洗采样瓶，并把此洗液移入分液漏斗中，充分振荡2 min（注意放气），静置分层。

把下层水样放入原采样瓶中，上层石油醚放入25 mL容量瓶中，再加入10 mL石油醚，重复抽提水样一次，合并提取液于容量瓶中。

加入石油醚至刻线，摇匀。

若容量瓶里有水珠或浑浊，可加少量无水硫酸钠脱水。

3.在波长256 nm处，用1 cm石英比色皿，以脱芳烃的石油醚为参比，测定其吸光度，并在标准曲线上查出相应浓度值。

五、结果与讨论
1.C油（mg/L）=
12
V V
C
）
实验二 有机物的正辛醇—水分配系数
有机化合物的正辛醇—水分配系数（K OW ）是指平衡状态下化合物在正辛醇和水相中浓度的比值。

它反映了化合物在水相和有机相之间的迁移能力，是描述有机化合物在环境中行为的重要物理化学参数，它与化合物的水溶性、土壤吸附
c w ——平衡时有机化合物在水相中的浓度。

本实验采用振荡法使对二甲苯在正辛醇相和水相中达平衡后，进行离心，测定水相中对二甲苯的浓度，由此求得分配系数。

W
W W W O O V c V V c K OW c -=
式中：c o——起始时有机化合物在正辛醇相中的浓度；
c w——平衡时有机化合物在水相中的浓度；
V O、V W——分别为正辛醇相和水相的体积。

三、仪器与试剂
1.仪器
（1）紫外分光光度计。

以水为参比，测定吸光度值。

利用所测得的标准系列的吸光度值对浓度作图，绘制标准曲线。

2.溶剂的预饱和
将20 mL正辛醇与200 mL二次蒸馏水在振荡器上振荡24 h，使二者相互饱和，静置分层后，两相分离，分别保存备用。

3.平衡时间的确定及分配系数的测定
（1）移取0.40 mL对二甲苯于10 mL容量瓶中。

用上述处理过的被水
饱和的正辛醇稀释至刻度。

该溶液浓度为4×104 μL/L。

（2）分别移取1.00 mL上述溶液于6个10 mL具塞比色管中，用上述处理过的被正辛醇饱和的二次水稀释至刻度。

盖紧塞子，置于恒温振荡器上，分别振荡0.5 h、1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h和3.0 h，离心分离，用紫外分光光度计测定水相吸光度。

取水样时为避免正辛醇污染，可利用带针头的玻璃注射器移取水样。

首先在玻璃注射器内吸入部分空气，当注射器通过正辛醇相时，轻轻排出空气，在水相中已吸取足够的溶液时，迅速抽出注射器。

卸下针头后，即可获得无正辛
实验三苯酚的光降解速率常数
有机污染物在水体中的光化学降解强烈地影响着它们在水中的归宿，因而对水体中的有机污染物光化学降解的研究已成为水环境化学的一个重要的研究领
除自由基外，水体中还存在有单态氧，使得天然水中的有机污染物不断地被氧化，最终生成CO2、CH4和H2O等。

因此，光降解是天然水体有机污染物的自净途径之一。

天然水体中有机污染物的光降解速率，可用下式表示：
][x c t
c O K
d d =-
式中：c ——天然水中苯酚的浓度；
[O x ]——天然水中氧化性基团的浓度，一般是定值，认为其在反应过程中维持不 变；
上式积分得：
处（3）高压汞灯：400 W 。

（4）紫外分光光度计。

（5）TOC 测定仪。

2.试剂
（1）1000 mg/L 苯酚标准储备液。

（2）50 mg/L 苯酚标准中间液：取苯酚标准储备液5 mL ，稀释至100 mL 。

（3）缓冲液：称取20g NH4Cl溶于100 mL浓NH3•H2O中。

（4）1% 4—氨基安替比林溶液：贮于棕色瓶中，在冰箱内可保存1周。

（5）4% 铁氰化钾溶液：贮于棕色瓶中，在冰箱内可保存1周。

（6）0.36% H2O2溶液：取浓H2O2溶液3.0 mL稀释至250 mL。

（7）待降解苯酚溶液：取1000 mg/L的苯酚标准储备液10.0 mL于500 mL 容量瓶中，用二次水稀释至刻度，摇匀待用。

该待降解苯酚溶液准备两份。

O2
70
按照与步骤1相同方法测定吸光度。

（4）对其中另一个烧杯内的水样，每隔30 min取一次样，每次取10.0 mL，共取4次样（即分别在t=0、30 min、60 min、90 min时取样）。

分别置于有编号的干燥50 mL小烧杯中。

用紫外分光光度计扫描样品的紫外吸收光谱。

用TOC 测定仪测定样品的TOC值。

五、数据处理
由标准曲线上查得不同时间光降解溶液中苯酚所对应的浓度值，绘制苯酚光降解动力学曲线，确定反应级数。

以c
c 0ln
~t 作图，求得K ’值。

六、思考题
1.本实验所用高压汞灯的光谱有何特征？
2.结合苯酚降解动力学曲线以及紫外吸光度和TOC 随时间的变化情况，讨
实验四 土壤对铜的吸附
土壤中的重金属污染主要来自于工业废水、农药、污泥和大气降尘等。

过量的重金属可引起植物的生理功能紊乱、营养失调。

由于重金属不能被土壤中的微生物所降解，因此可在土壤中不断地积累，也可为植物所富集，并通过食物链危
述两种因素对土壤吸附铜的影响。

土壤对铜的吸附可采用Freundlich 吸附等温式描述。

即：
n K Q 1ρ
=
式中：Q ——土壤对铜的吸附量，mg/g ；
ρ——吸附达平衡时溶液中铜的浓度，mg/L ；
K 、n ——经验常数，其数值与离子种类、吸附剂性质及温度等有关。

将Freundlich 吸附等温式两边取对数，可得：
ρlg 1lg lg n
K Q +=
以lgQ 对lg ρ作图可求得常数K 和n ，将K 、n 代入Freundlich 吸附等温式，
：1HNO 3中，用水定容至500 mL 。

（3）50 mg/L 铜标准溶液：吸取25 mL 1000 mg/L 铜标准溶液于500 mL 容量瓶中，加水定容至刻度。

（4）0.5 mol/L H 2SO 4溶液。

（5）1 mol/L NaOH 溶液。

（6）铜标准系列溶液（pH=2.5）：分别吸取10.00 mL 、15.00 mL 、20.00 mL 、25.00 mL 、30.00 mL 的1000 mg/L 铜标准溶液于250 mL 烧杯中，加入0.01 mol/L
CaCl2溶液，稀释至大约240 mL，先用0.5 mol/L H2SO4溶液调节pH=2，再以1 mol/L NaOH溶液调节pH=2.5，将此溶液移入250 mL容量瓶中，用0.01 mol/L 二氯化钙溶液定容，溶液系列浓度为40.00 mg/L、60.00 mg/L、80.00 mg/L、100.00 mg/L、120.00 mg/L。

按同样方法，配制pH=5.5的铜标准系列溶液。

（7）腐植酸（生化试剂）。

（8）1号土壤样品：将新采集的土壤样品经过风干、磨碎，过0.15 mm（100
用
（3）将上述样品在室温下进行振荡，分别在振荡1.0 h、2.0 h、3.0 h、3.5 h、4.0 h、4.5 h、5.0.h、6.0 h后，离心分离，迅速吸取上层清液10 mL于50 mL 容量瓶中，加入2滴0.5 mol/L的H2SO4溶液，用水定容后，用原子吸收分光光度计测定吸光度。

以上内容分别用pH=2.5和5.5的100 mg/.L的铜标准溶液平行操作。

根据实验数据绘图以确定吸附平衡所需时间。

3.土壤对铜的吸附量的测定
（1）分别称取1、2号土壤样品各10份，每份各1 g，分别置于50 mL聚乙烯塑料瓶中。

（2）依次加入50 mL pH为2.5和5.5浓度为40.00 mg/L、60.00 mg/L、80.00 mg/L、100.00 mg/L、120.00 mg/L铜标准系列溶液，盖上瓶塞后置于恒温振荡器上。

（3）振荡达平衡后，取20 mL土壤浑浊液于离心管中，离心10 min，吸取上层清液5 mL于25 mL比色管中，用原子吸收分光光度计测定吸光度。

以吸附量Q对浓度ρ作图即可制得室温下两个不同pH条件下土壤对铜的吸附等温线。

4.建立Freundlich方程
以lgQ对lgρ作图，根据所得直线的斜率和截距可求得两个常数K和n，由此可确定室温时不同pH条件下，不同土壤样品对铜的吸附的Freundlich方程。

六、思考题
1.土壤的组成和溶液的pH对铜的吸附量有何影响？为什么？
2.本实验中得到的土壤对铜的吸附量应为表观吸附量，它应包括铜在土壤表面上哪些作用的结果？。