环境化学实验讲义

实验一有机物的正辛醇—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、土壤吸附常数和生物浓缩因子密切相关。

通过对某一化合物分配系数的测定，可提供该化合物在环境行为方面许多重要的信息，特别是对于评价有机物在环境中的危险性起着重要作用。

测定分配系数的方法有振荡法、产生柱法和高效液相色谱法。

一、实验目的1、掌握有机物的正辛醇—水分配系数的测定方法；2、学习使用紫外分光光度计。

二、实验原理正辛醇—水分配系数是平衡状态下化合物在正辛醇相和水相中浓度的比值，即：K ow = c o/c w式中：K ow—分配系数；c o—平衡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。

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。

K ow=（c0V0－c w V w）/ c w V w式中：c0、c w—分别为平衡时有机化合物在正辛醇相和水相中的浓度；V0、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（2）恒温振荡器（3）离心机（4）具塞比色管：10mL（5）玻璃注射器：5mL（6）容量瓶：5mL，10mL2、试剂（1）正辛醇：分析纯（2）乙醇：95％，分析纯（3）对二甲苯：分析纯四、实验内容及步骤1．标准曲线的绘制移取1.00mL对二甲苯于10mL容量瓶中，用乙醇稀释至刻度，摇匀。

取该溶液0.10mL于25mL容量瓶中，再用乙醇稀释至刻度，摇匀，此时浓度为400μL/L。

在5只25mL容量瓶中各加入该溶液1.00、2.00、3.00、4.00和5.00mL，用水稀释至刻度，摇匀。

在紫外分光光度计上于波长227nm处，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20mL正辛醇与200mL二次蒸馏水在振荡器上振荡24h，使二者相互饱和，静止分层后，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0.40mL对二甲苯于10mL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4×104μL/L。

（2）分别移取1.00mL上述溶液于6个10mL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、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0h，离心分离，用紫外分光光度计测定水相吸光度。

取水样时，为避免正辛醇的污染，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，即可获得无正辛醇污染的水相。

五、实验数据处理1、根据不同时间化合物在水相中的浓度，绘制化合物平衡浓度随时间的变化曲线，由此确定实验所需要的平衡时间。

2、利用达到平衡时化合物在水相中的浓度，计算化合物的正辛醇—水分配系数。

六、思考题1、正辛醇—水分配系数的测定有何意义？2、振荡法测定化合物的正辛醇—水分配系数有哪些优缺点？实验二环境空气中挥发性有机物的污染评价挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds)是指沸点在50～260℃之间、室温下饱和蒸汽压超过1mmHg的易挥发性化合物，是室内外空气中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物。

它主要来自有机化工原料的加工和使用过程，木材、烟草等有机物的不完全燃烧过程，汽车尾气的排放。

此外，植物的自然排放物也会产生VOCs。

随着工业迅速发展，建筑物结构发生了较大变化，使得新型建材、保温材料及室内装璜材料被广泛使用；同时各种化妆品、除臭剂、杀虫剂和品种繁多的洗涤剂也大量应用于家庭。

其中有机化合物有的可直接挥发，有的可在长期降解过程中释放出低分子有机化合物，由此造成环境空气有机物的污染。

由于VOCs的成分复杂，其毒性、刺激性、致癌作用等对人体健康造成较大的影响。

因此，研究环境中VOCs的存在、来源、分布规律、迁移转化及其对人体健康的影响一直受到人们的重视，并成为国内外研究的热点。

一、实验目的1. 了解VOCs的成分、特点。

2. 了解气相色谱法测定环境中VOCs的原理，掌握其基本操作。

二、实验原理将空气中苯、甲苯、乙苯、二甲苯等挥发性有机化合物吸附在活性炭采样管上，用二硫化碳洗脱后，经色谱柱分离，火焰离子化检测器测定，以保留时间定性，峰高（或峰面积）外标法定量。

本法检出限：苯1.25ng；甲苯1.00ng；二甲苯（包括邻、间、对）及乙苯均为2.50ng。

当采样体积为100L时，最低检出浓度苯为0.005mg/m3；甲苯为0.004 mg/m3；二甲苯（包括邻、间、对）及乙苯均为0.010mg/m3。

三、仪器设备及试剂1. 仪器(1) 容量瓶：5mL、100mL。

(2) 移液管：1mL、5mL、10mL、15mL及20ml。

(3) 微量注射器：10μL。

(4) 带火焰离子化检测器（FID）气相色谱仪。

(5) 空气采样器：流量范围0.0～1.0 L/min。

(6) 采样管：取长10cm，内径6mm玻璃管，洗净烘干，每支内装20～50目粒状活性炭0.5g（活性炭应预先在马福炉内经350℃通高纯氮灼烧3h，放冷后备用）分A，B二段，中间用玻璃棉隔开，见图2-1。

图2-1 活性炭吸附采样管1，2，3 玻璃棉；4，5 粒状活性炭2. 试剂(1) 苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯均为色谱纯试剂。

(2) 二硫化碳：使用前须纯化，并经色谱检验。

进样5μL，在苯与甲苯峰之间不出峰方可使用。

(3) 苯系物标准贮备液：分别吸取苯、甲苯、乙苯、邻、间、对二甲苯各10.0μL 于装有90mL经纯化的二硫化碳的100mL容量瓶中，用二硫化碳稀释至标线，再取上述标液10.0mL于装有80mL纯化过的二硫化碳的100mL容量瓶中，并稀释至标线，摇匀，此贮备液在4℃可保存一个月。

此贮备液含苯8.8μg/mL；乙苯8.7μg/ml；甲苯8.7μg/mL；对二甲苯8.6μg/mL；间二甲苯8.7μg/mL；邻二甲苯8.8μg/mL。

储备液中苯系物含量计算公式如下：ρ苯系物=10/105*10/100*ρ*106，式中，苯系物浓度，μg/mL；ρ为苯系物的密度，g/mL。

四、实验步骤1. 采样用乳胶管连接采样管B端与空气采样器的进气口。

A端垂直向上，处于采样位置。

以0.5L/min流量，采样100～400min。

采样后，用乳胶管将采样管两端套封，样品放置不能超过10天。

2. 标准曲线的绘制分别取苯系物贮备液0、0.5、10.0、15.0、20.0、25.0mL于100mL容量瓶中，用纯化过的二硫化碳稀释至标线，摇匀。

其浓度见表2-1。

另取6只5mL容量瓶，各加入0.25g粒状活性炭及1～6号的苯系物标液2.00mL，振荡2min，放置20min后，进行色谱分析。

色谱进行条如件下：色谱柱：长2m, 内径3mm不锈钢柱，柱内填充涂附2.5%DNP及2.5%Bentane的Chromosorb WHP DMCS；柱温：64℃；气化室温度：150℃；检测室温度：150℃；>载气(氮气)流量：50mL/min；燃气(氢气)流量：46mL/min；助燃气(空气)流量：320mL/min；进样量5.0μL。

测定标样的保留时间及峰高（或峰面积），以峰高（峰面积）对含量绘制标准曲线。

3. 样品测定将采样管A段和B段活性炭，分别移入2只5mL容量瓶中，加入纯化过的二硫化碳2.00mL，振荡2min。

放置20min后，吸取5.0μL解吸液注入色谱仪，记录保留时间和峰高（或峰面积），以保留时间定性，峰高（或峰面积）定量。

五、数据处理根据下式计算苯系物各成分的浓度：ρ苯系物=（W1+W2）/V n。

式中：苯系物浓度，mg/m3；W1为A段活性炭解吸液中苯系物的含量，μg；W2为B段活性炭解吸液中苯系物的含量，μg；V n为标准状况下的采样体积，L。

六、思考题1. 根据测定的结果，评价环境空气中VOCs的污染状况。

2. 除气相色谱外，VOCs还有哪些测定方法，它们各有哪些特点?七、注意事项1. 本实验模拟在室内通风条件较差的情况下，进行油漆的喷涂操作，并测定此条件下的室内空气VOCs（苯系物）污染。

2. 二硫化碳和苯系物属有毒、易燃物质，在利用其配置标准样品以及对进行其保管时应注意安全。

3. 利用公式进行计算时，应将采样体积换算成标准状态下的体积。

实验三水体富营养化程度的评价富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。

在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，后变为陆地。

这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚至上万年。

而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象，可以在短期内出现。

水体富营养化后，即使切断外界营养物质的来源，也很难自净和恢复到正常水平。

水体富养化严重时，湖泊可被某些繁生植物及其残骸淤塞，成为沼泽甚至干地。

局部海区可变成“死海”，或出现“赤潮”现象。

植物营养物质的来源广、数量大，有生活污水、农业面源、工业废水、垃圾等。

每人每天带进污水中的氮约50 g。

生活污水中的磷主要来源于洗涤废水，而施入农田的化肥有50%～80%流入江河、湖海和地下水体中。

许多参数可用作水体富营养化的指标，常用的是总磷、叶绿素-a含量和初级生产率的大小（见下表）。

一、实验目的1、掌握总磷、叶绿素-α及初级生产率的测定原理及方法；2、评价水体的富营养化状况。

二、仪器与试剂1．仪器（1）可见分光光度计。

（2）移液管：1mL，2mL，10mL（3）容量瓶：100mL，250mL（4）锥型瓶：250mL（5）比色管：25mL（6）BOD瓶：250mL（7）具塞小试管：10mL（8）玻璃纤维滤膜、剪刀、玻棒、夹子（9）多功能水质检测仪2、试剂（l）过硫酸铵（固体）。

（2）浓硫酸。

（3）硫酸溶液：1mol/L。

（4）盐酸溶液：2mol/L。

（5）氢氧化钠溶液：6mol/L。

（6）1％酚酞：1g酚酞溶于90mL乙醇中，加水至100mL。

（7）丙酮：水：溶液＝9：1。

（8）酒石酸锑钾溶液：将4.4g K(SbO)C4H4O6·1/2H2O溶于200mL蒸馏水中，用棕色瓶在4℃时保存。