环境样品中痕量元素的化学形态分析__分析技术在化学形态分析中的应用
环境样品中痕量镉的化学分析方法分析
环境样品中痕量镉的化学分析方法分析痕量镉的化学分析方法主要包括原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法、电感耦合等离子体质谱法、电感耦合等离子体质谱法、电感耦合等离子体质谱法和荧光光谱法等。
本文将以原子吸收光谱法和电感耦合等离子体质谱法为例，介绍痕量镉的化学分析方法。
一、原子吸收光谱法原子吸收光谱法是一种常用的痕量金属元素分析方法。
其优点是测量精度高、选择性好、灵敏度高。
对于镉的分析，一般使用火焰原子吸收光谱法进行测定。
1. 样品的制备将环境样品中的镉转化为可溶性盐，并进行前处理，以提高测定的灵敏度和准确度。
常用的溶解剂包括硝酸、盐酸和硫酸等。
在样品溶解时，可以加入一些酸的辅助剂，如过氧化氢、亚硝酸钠等，以促进镉的氧化和转化。
2. 仪器的操作原子吸收光谱仪的操作包括光谱仪的预热、灯源的调整、选择正确的光路、调整气体流量和灯源电流、调整光谱仪的放大倍数等。
在测量前，需要进行基准校正和样品测量两个步骤。
3. 数据处理通过比较样品和标准溶液的吸光度差异，计算出样品中镉的浓度。
用标准曲线法和内标法对数据进行处理和校正。
二、电感耦合等离子体质谱法电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）是一种多元素分析技术，具有快速、高灵敏度和高准确度的优点。
对于痕量镉的分析，可以通过 ICP-MS 进行测定。
样品制备与原子吸收光谱法类似，将环境样品中的镉转化为可溶性盐，并进行前处理。
根据样品的特性，可以选择不同的前处理方法，如溶解、稀释、浓缩、沉淀等。
ICP-MS 的操作包括样品进样、离子源调节、离子分离、离子检测等步骤。
在测量前，需要进行基准校正和质量控制，以确保测定结果的准确性和可靠性。
ICP-MS 能够同时测定多个元素，包括镉。
通过比较样品中镉的离子信号强度和标准溶液的离子信号强度，计算出镉的浓度。
在处理数据时，需要进行质量校正和内标法校正等操作。
总结：痕量镉的化学分析方法具有一定的优缺点，选择合适的方法需要考虑样品的特性、测定的要求和仪器的可用性。
痕量金属元素的分析及其对环境影响评估
痕量金属元素的分析及其对环境影响评估随着工业化的不断发展，人类日益感受到环境污染带来的影响。
其中，痕量金属元素是一种常见的污染物质，它们可以通过大气、水和土壤等途径进入环境中。
对于环境污染调查和治理，了解痕量金属元素的分析方法及其对环境的影响评估是至关重要的。
研究表明，痕量金属元素不仅会污染空气和水资源，还可能对人类和生态系统造成潜在威胁。
例如，某些痕量金属元素可以残留在食品中，对人体健康产生潜在危害。
此外，它们也可能对植物和动物造成毒害作用，影响生态平衡。
因此，对痕量金属元素进行有效分析和准确评估至关重要。
一般来说，痕量金属元素的分析方法包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、荧光光谱法等。
这些方法具有灵敏度高、精度高等特点，可用于定量监测痕量金属元素的含量。
而在进行痕量金属元素的环境影响评估时，通常要考虑多方面的因素。
首先需要了解污染源的类型，例如是来自工业废水还是其他污染源。
其次需要考虑铅、锌、镉、汞等金属元素的毒性特性及其积累效应，以评估其对环境和生态系统的影响。
同时，还需要关注金属元素在环境中的生物累积效应和转移规律，以评估其对生物多样性的影响。
除了分析及评估外，预防和控制痕量金属元素的污染同样重要。
在工业废水等污染源的处理时，可以通过加强污染源控制和污染物治理等手段，最大限度地减少对环境的危害。
此外，还可以通过加强环境监管等手段，对痕量金属元素的超标情况进行及时监测和处理。
总的来说，在当前全球环境污染日益严重的情况下，加强对痕量金属元素分析及其环境影响评估的研究，有助于提高环境污染治理的效果，保护环境和生态系统的健康。
痕量金属离子分析技术在环境监测中的应用研究
痕量金属离子分析技术在环境监测中的应用研究随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，特别是痕量金属离子的排放对环境和人类健康产生了严重影响。
因此，痕量金属离子的分析技术在环境监测中显得尤为重要。
本文将探讨痕量金属离子分析技术在环境监测中的应用研究。
首先，痕量金属离子的分析技术是环境监测的基础。
痕量金属离子是指在环境中浓度较低的金属离子，如铅、汞、镉等。
由于这些金属离子对环境和生态系统具有潜在的毒性和危害，因此准确地监测和分析痕量金属离子的浓度是环境保护的重要任务。
目前，常用的痕量金属离子分析技术包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。
这些技术具有高灵敏度、高选择性和高准确性的特点，能够快速、准确地测定痕量金属离子的浓度。
其次，痕量金属离子分析技术在环境监测中的应用研究涉及多个领域。
首先是水环境监测。
水是人类生活和工业生产中不可或缺的资源，但由于工业废水、农业污水和生活污水的排放，水环境受到了严重的污染。
痕量金属离子的分析技术可以用于监测水中的重金属含量，从而评估水质的安全性。
其次是土壤环境监测。
土壤是植物生长的基础，也是环境中重要的储存库。
痕量金属离子的分析技术可以用于监测土壤中的重金属含量，评估土壤的质量和肥力。
此外，痕量金属离子的分析技术还可以应用于大气环境监测、生物体监测等领域。
在环境监测中，痕量金属离子分析技术的发展也面临一些挑战。
首先是样品的制备和预处理。
样品的制备和预处理对于痕量金属离子的分析结果至关重要。
然而，由于样品的复杂性和分析的敏感性，样品的制备和预处理往往是非常耗时和复杂的过程。
其次是分析方法的选择和优化。
不同的痕量金属离子在分析方法上具有不同的特点，因此选择合适的分析方法对于准确测定痕量金属离子的浓度至关重要。
此外，还需要优化分析方法的参数，以提高分析的准确性和灵敏度。
总之，痕量金属离子分析技术在环境监测中具有重要的应用价值。
通过准确测定痕量金属离子的浓度，可以评估环境的安全性和健康风险，为环境保护提供科学依据。
痕量元素分析
痕量元素分析痕量元素分析是现今化学研究中的一个重要组成部分，它对我们对物质的研究以及物质的组成的知识的认识都有重要的意义。
痕量元素分析是指研究物质组成中比例很小的元素，以识别物质组成，而不影响物质原始性质。
痕量元素分析是许多科学研究的重要组成部分，如地质学、冶金学、石油化学等。
世界上许多活跃元素都被广泛应用与痕量元素分析，其中包括氧、氢、氮、碳、磷、硫、锌、钙、铁等。
在许多研究领域，痕量元素分析识别物质中的活性组分，提供有用的信息，便于确定物质的性质。
它也被广泛用于检查和比较物质的化学成分。
痕量元素分析的原理是由分析仪器对微量样品进行辨认和测量，从而获得该样品中各元素的精确含量。
痕量元素分析技术多种多样，可以根据分析目的和检测物质的性质选择合适的技术进行研究。
例如，用于痕量元素分析的常见仪器有原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪和核磁共振光谱仪等等。
痕量元素分析的应用范围很广，它不仅可以用于研究和鉴定物质的组成，还能用于检测污染物质、污染物质的源头和污染毒性分析。
此外，痕量元素分析还被广泛应用于地质学、冶金学和石油化学等科学研究。
痕量元素分析的发展历程由过去的常规分析技术发展到现在的高精度分析技术，从低灵敏度的分析技术到高灵敏度的分析技术，逐渐发展成能满足各种需求的多种分析技术。
痕量元素分析技术的发展与元素分析仪器和试剂的发展也有着密切的联系。
痕量元素分析发展到今天，已经成为科学研究、环境检测以及材料识别等领域的重要技术，受到越来越多的关注与应用。
痕量元素分析的最大特点在于其高精度的测量，结果可靠而精确，从而受到各种研究领域的青睐。
痕量元素分析的实际应用面临着许多问题，如分析仪器技术不断发展，受金融投资限制，技术操作复杂等，在诸多方面也存在局限性。
为了将痕量元素分析技术发挥到最大的作用，在未来的发展中，应不断追求分析技术的进步，完善分析仪器的性能，提高分析技术的操作效率，拓展应用，提高整体的科技水平。
环境样品中痕量镉的化学分析方法分析
环境样品中痕量镉的化学分析方法分析镉是一种广泛存在于自然界中的痕量元素，但是由于其毒性较大，存在环境中可能对人类和生态系统产生不利影响。
因此，对环境样品中的痕量镉进行分析是十分必要的。
本文将介绍几种常见的环境样品中痕量镉的化学分析方法。
1. 原子吸收光谱法原子吸收光谱法是一种常用的测定环境样品中痕量镉的方法。
该方法的基本原理是利用镉原子吸收特定波长的光线，且镉浓度与吸收光线的强度成正比。
该方法的优点是经济、简单，精度高，灵敏度较高。
但是该方法需要对样品进行复杂处理，并且需要专用的仪器设备，成本较高。
石墨炉原子吸收光谱法是一种在原子吸收光谱法基础上发展而来的方法。
该方法在分析过程中利用石墨炉加热样品，使得样品中镉的浓度增加，从而提高了分析的灵敏度。
同时，该方法还具有样品消耗少、检测精度高、分析速度快等优点。
但是石墨炉原子吸收光谱法需要专门的石墨炉仪器设备，成本较高。
3. 差示脉冲伏安法差示脉冲伏安法是一种在电化学测定中广泛应用的方法，也可以用于分析环境样品中镉的含量。
该方法的原理是在大量电解质浓度下进行电化学测定，利用差示法对镉的电流响应进行处理，从而获得高精度的测量结果。
该方法具有简单易行、灵敏度高、测定误差小等优点，但是需要专用的电化学仪器设备。
4. 荧光分析法荧光分析法是一种利用物质的荧光特性进行分析的方法。
该方法的原理是将样品中的镉离子与荧光试剂作用，生成复合物，然后利用荧光法测定复合物的荧光强度，从而测定样品中镉的含量。
该方法具有分析速度快、复合物稳定、灵敏度高等优点，但是需要专门的仪器设备和荧光试剂。
综上所述，通过原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、差示脉冲伏安法和荧光分析法等多种方法都可以对环境样品中痕量镉进行分析。
根据具体实验条件和分析要求，选择不同的方法即可。
痕量元素分析技术的研究与应用
痕量元素分析技术的研究与应用痕量元素是指存在于物质中的微量元素，其浓度通常低于百万分之一甚至十亿分之一。
虽然痕量元素的含量很低，但它们在生物、环境和材料科学等领域中具有重要的作用。
痕量元素分析技术的研究与应用对于深入了解物质的性质和相互关系，以及解决相关问题具有重要意义。
痕量元素分析技术的研究可以追溯到19世纪末的原子光谱学的发展。
原子光谱学通过测量样品中元素原子的光谱特征来确定其含量。
随着光谱学的发展，原子吸收光谱、原子荧光光谱、原子发射光谱等技术被广泛应用于痕量元素的分析。
这些技术不仅具有高灵敏度和选择性，而且样品的前处理相对简单，因此被广泛应用于环境监测、食品安全、药物研发等领域。
除了原子光谱学，现代分析技术还包括质谱技术、电化学技术和分子光谱学等。
质谱技术通过测量样品中离子的质量和相对丰度来确定元素的含量。
电化学技术通过测量电流和电势的变化来分析痕量元素。
分子光谱学通过测量样品中分子的振动、转动和电子跃迁等来确定元素的含量。
这些技术在痕量元素分析中发挥着重要的作用，提高了分析的精确度和灵敏度。
痕量元素分析技术的应用广泛涉及到许多领域。
在环境科学中，痕量元素的分析可以帮助我们了解大气、水体和土壤中的污染物含量，评估环境质量，并制定相应的环境保护措施。
在食品科学中，痕量元素的分析可以检测食品中的有害物质，确保食品的安全性。
在材料科学中，痕量元素的分析可以帮助我们了解材料的组成和结构，以及其性能和应用的潜力。
痕量元素分析技术的研究还带来了许多创新和突破。
例如，近年来，基于质谱技术的单细胞分析技术的发展，使得研究人员可以对单个细胞中的痕量元素进行精确分析。
这项技术的应用可以帮助我们了解细胞的功能和代谢过程，以及疾病的发生机制。
此外，新型的纳米材料和纳米探针的开发也为痕量元素的分析提供了新的途径。
这些纳米材料和纳米探针具有高灵敏度和选择性，可以在复杂的样品中准确检测痕量元素。
尽管痕量元素分析技术在许多领域中取得了显著的进展，但仍然面临一些挑战。
环境样品中痕量镉的化学分析方法分析
环境样品中痕量镉的化学分析方法分析痕量镉是环境样品中常见的污染物之一，由于其对人体健康和生态环境的危害，对其进行准确的化学分析具有重要意义。
本文将针对环境样品中痕量镉的化学分析方法进行探讨，包括样品的前处理、分离和富集、分析方法的选择以及质量控制等内容，以期为相关领域的科学研究和环境监测工作提供参考。
一、样品的前处理环境样品中痕量镉的化学分析首先需要进行样品的前处理。
不同类型的环境样品（如水体、土壤、植物组织等）需要采用不同的前处理方法。
以水样为例，常见的前处理方法包括酸化沉淀法、螯合剂络合固相萃取法等。
对于土壤样品，则通常采用酸溶解-离子交换分离富集法。
对于植物组织样品，常采用微波消解-离子交换分离富集法。
在进行样品前处理时，需注意选择合适的前处理方法，并严格控制实验条件，以保证所得数据的准确性和可靠性。
二、分离和富集对于环境样品中痕量镉的化学分析，分离和富集是非常重要的环节。
目前常用的分离和富集方法包括固相萃取法、离子交换法、气相色谱-质谱联用技术等。
固相萃取法在环境样品中痕量镉的分离和富集中得到了广泛应用。
其原理是利用固相萃取柱或固相萃取膜对样品中的镉进行吸附和分离，然后通过洗脱步骤将镉从固相上进行解吸，以实现镉的富集。
在进行分离和富集时，需注意选择合适的分离和富集方法，并对实验条件进行优化，以提高镉的富集效率和分离纯度。
三、分析方法的选择针对环境样品中痕量镉的化学分析，常用的分析方法包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、原子荧光光谱法等。
电感耦合等离子体质谱法由于其具有灵敏度高、选择性好、多元素同时测定等优点，已成为环境样品中痕量镉的分析方法中的主流技术。
其原理是利用电感耦合等离子体质谱仪对样品中的镉进行原子化和离子化，然后通过质谱检测器实现镉的定量分析。
在选择分析方法时，需要根据样品的特性和所需的分析指标进行合理选择，并进行方法的验证和比对。
四、质量控制在环境样品中痕量镉的化学分析过程中，严格控制质量是确保结果准确性和可靠性的重要保障。
环境样品中痕量镉的化学分析方法分析
环境样品中痕量镉的化学分析方法分析摘要：镉是一种常见的重金属污染物，对环境和人体健康具有潜在的危害。
准确、快速地分析环境样品中的痕量镉成为环境监测和评估的重要任务之一。
本文综述了目前常用的化学分析方法，包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、原子荧光光谱法等，对其原理、优缺点和应用进行了详细介绍，并提出了今后的研究方向。
1. 引言镉是一种常见的重金属污染物，主要来自于工业废水、废渣和农业化肥等。
它容易积累在生物体内，对环境和人体健康造成严重危害。
准确、快速地分析环境样品中的痕量镉成为环境监测和评估的重要任务之一。
2. 常用的化学分析方法2.1 原子吸收光谱法原子吸收光谱法是一种常用的分析镉的方法。
它基于镉原子对特定波长的光的吸收特性来测定样品中镉的含量。
该方法具有灵敏度高、准确度高和样品处理简单等优点。
原子吸收光谱法需要仪器设备齐全和操作繁琐，因此在实际应用中并不常用。
2.2 电感耦合等离子体质谱法电感耦合等离子体质谱法是一种高灵敏度的分析方法，可以同时测定多种金属元素。
该方法通过将样品中的镉原子转化为带正电荷的离子，然后利用磁场和电场对离子进行分离和检测。
电感耦合等离子体质谱法具有灵敏度高、选择性好和分析速度快的特点，是目前分析镉的最常用方法之一。
3. 优缺点分析原子吸收光谱法具有灵敏度高、准确度高和样品处理简单等优点，但需要仪器设备齐全和操作繁琐。
电感耦合等离子体质谱法具有灵敏度高、选择性好和分析速度快的特点，但设备价格较高。
原子荧光光谱法具有高灵敏度、准确度高和样品处理简单等优点，适用于分析痕量镉的环境样品。
原子荧光光谱法的仪器设备价格较高，适用范围较窄。
4. 应用实例目前，各类化学分析方法已广泛应用于环境样品中痕量镉的分析。
原子吸收光谱法已应用于痕量镉的土壤样品和水体样品中的分析；电感耦合等离子体质谱法已应用于痕量镉的海产品和植物样品中的分析；原子荧光光谱法已应用于痕量镉的大气颗粒物样品和食品样品中的分析。
环境分析化学复习思考题
环境分析化学复习思考题一、名词解释1环境分析化学2环境问题3检出限4灵敏度5定量检测下限6准确度7绝对误差8相对误差9精密度10相对标准偏差（RSD）11玷污12标准物质13一级标准物质14二级标准物质15基体标准物质16模拟标准物质17合成标准物质18代同标准物质19沉淀分离法（使目标分析物沉淀或使干扰物沉淀）20共沉淀法21液－液萃取法22离子交换分离法23离子色谱法24高效离子色谱25高效离子排斥色谱26流动相离子色谱27纸色谱28薄层色谱29浮选分离法30离子浮选法31共沉淀浮选法32溶剂浮选法33反渗透法34液膜分离法35电泳36电渗流37电泳淌度38回收率39富集倍数40分配系数41分配比42分离系数43离子交换容量44始漏点45始漏量46优先污染物47优先监测48元素的化学形态49元素化学形态分析（IUPAC）50固相萃取51固相微萃取52超临界流体萃取53加速溶剂萃取54液膜分离55微波辅助萃取56经典极谱57单扫描极谱（示波极谱）58脉冲极谱59溶出伏安（溶出极谱）60光谱分析61光学分析62线状光谱63带状光谱64连续光谱65非光谱光学分析66吸收光谱分析67发射光谱分析68荧光光谱分析69分子荧光70原子荧光71某-射线荧光72衍生化离子色谱73螯合离子色谱74低压离子色谱75化学修饰电极二、简答题和问答题1引起环境污染的因素主要包括哪些方面2环境分析化学的重要作用是什么3环境分析化学的特点和对环境分析方法的要求4环境分析化学的发展趋势5痕量分析方法的评价指标有哪些6痕量分析中空白值的重要性表现在哪些方面7对于个别样品的分析，如何测定与扣除空白值8对于经常性项目分析，如何制定空白值的质量控制图10环境分析结果表达方法有哪几种，可疑数据的检验有哪些常用方法？11环境样品中目标分析物损失的可能途径及控制12对于经常性项目分析，如何制定平均值控制图（精密度控制图）？13对于经常性项目分析，如何制定回收率控制图（准确度控制图）？14痕量分析标准物质的作用和选择原则（简答题）15痕量环境污染物常用分离富集的方法有哪些（简答）16痕量环境污染物常用分离富集的方法有哪些，各种方法的基本原理是什么？(问答)17共沉淀法中常用有机载体的类型及使用有机载体的优点(简答)18共沉淀法中常用有机载体的类型及形成沉淀的机理(问答)19液－液萃取法中萃取百分率及萃取次数的计算20环境中金属等无机离子常用液－液萃取体系及萃取原理21离子交换理论－Daonan膜平衡理论22离子色谱法的类型及分离原理23离子色谱的特点（简答题）24浮选分离法的类型与分离原理25液膜分离法的类型及分离原理26毛细管电泳的分离模式及分离原理27元素化学形态分析的目的意义28简述元素化学形态分析的方法类型即各自的特点29元素化学形态分析有哪些实验方法（简答题）30汞有哪些化学形态，请设计一个方案来分离富集和测定汞的不同化学形态31环境有机污染物分析的必要性与特点32环境有机污染物分析的一般步骤是什么（简答）33简述环境有机污染物分析中衍生化的作用34环境有机污染物分析的常用预处理方法及原理35固相萃取的基本步骤和各部的主要注意事项36在环境分析中，高效液相色谱与气相色谱相比，其主要特点有哪些？37色质联用仪质谱检测器的检测原理及特点38叙述超临界流体色谱的基本原理及特点39极谱分析的基本类型及原理40有机化合物极谱分析有哪些特点41原子荧光的类型及其产生原理42按反应类型，化学修饰电极有哪些类型三、判断题或是非题（对填“是”、错填“否”）1在没有系统误差的情况下，环境污染物定量分析的精度越高，准确度越高（）。
痕量元素的分析
痕量元素的分析痕量元素是指样品中含量极低的元素，通常只有ppm（百万分之一）至ppb（十亿分之一）级别。
这些元素虽然数量很少，但其影响却不可小视。
它们对于环境、人类健康、食品安全等方面都有着重要的作用。
因此，痕量元素的分析应成为现代化学与环境科学的重要组成部分。
痕量元素分析的方法多种多样，主要涉及色谱、质谱、光谱、荧光等技术。
下文将依次介绍这些技术的基本原理。
1.色谱色谱是一种分离技术，其原理是利用样品分子在流动相和固定相之间分配系数的差异，从而实现分离。
在痕量元素分析中，常用的色谱技术有气相色谱和液相色谱。
气相色谱将样品分子在气态下进行分离，适用于分析挥发性低分子和有机气体。
其基本原理是将待分离的混合物蒸发入气相并进入管柱内分离，分离后的化合物依次到达检测器，从而得到样品中各个成分的峰形图谱。
液相色谱将样品分子在液态下进行分离，适用于分析水溶性物质。
其分离原理是通过在液体中分配系数的差异将待分离的混合物分离出来，分离后的溶液进入检测器进行检测。
2.质谱质谱是一种分析技术，主要用于确定化合物的分子结构和组成。
质谱技术可以将待分析的化合物离子化，然后通过质谱仪器进行质谱检测。
质谱技术有多种类型，其中液相质谱（LC-MS）和气相质谱（GC-MS）在痕量元素分析中应用广泛。
液相质谱适用于分析水溶性大分子和离子性化合物，而气相质谱主要用于分析挥发性低分子和有机气体。
质谱技术可以对痕量元素进行高灵敏度的分析，其检测限可达到ppb或更低。
3.光谱光谱是一种通过测量样品与电磁辐射的相互作用来确定样品性质的分析技术。
光谱技术分为吸收光谱、发射光谱、荧光光谱等类型。
吸收光谱是通过分析化合物与某一波长光的吸收率之间的关系，推断出样品中特定元素的含量。
发射光谱是测定样品在受激发后发出的辐射波长或频率，可推断出样品中所含元素的种类和含量。
荧光光谱与发射光谱类似，可以通过测定样品荧光发射来推断样品中元素的含量。
这些光谱分析技术运用灵敏、快速、可靠等优势，可以对痕量元素进行分析，并且可以通过装置不同的检测器来提高其分析的灵敏度。
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第24卷 第1期2005年3月 岩 矿 测 试ROC K AND MIN ERAL ANAL YSIS Vol.24,No.1March ,2005文章编号:02545357(2005)01005108国土资源地质大调查分析测试技术专栏环境样品中痕量元素的化学形态分析Ⅰ.分析技术在化学形态分析中的应用何红蓼1,李 冰1,杨红霞1,倪哲明2(1.国家地质实验测试中心,北京100037;2.中科院生态环境研究中心,北京100085) 摘要:文章介绍了形态分析的基本概念,常用的联用分析技术,如气相色谱原子吸收光谱、气相色谱原子荧光光谱、气相色谱微波诱导等离子体原子发射光谱、气相色谱电感耦合等离子体质谱、高效液相色谱电感耦合等离子体质谱等在环境样品(水、土壤、沉积物)中痕量元素化学形态(价态、金属有机化合物等)分析中的应用,土壤和沉积物中污染元素的顺序提取步骤,以形态分析发展动态。
引用文献72篇。
关键词:形态分析;价态;金属有机化合物;顺序提取中图分类号:O655.6;X132 文献标识码:A收稿日期:2003212230;修订日期:2004208220基金项目:国土资源地质大调查项目(20012019010601)作者简介:何红蓼(1949),女,北京人,研究员,分析化学专业。
1 形态分析的基本概念形态分析是分析化学的一个分支,它包括物理形态分析和化学形态分析(见图1),本文仅涉及化学形态分析。
尽管元素化学形态分析已经有30多年的研究发展史,但由于其复杂性,长期以来,人们对形态分析的认识还不是很明确,概念和术语也比较混乱。
自上世纪80年代以来,一直有各种有关形态分析定义的讨论。
国际纯粹应用化学联合会(IU PAC )于2000年统一规定了痕量元素形态分析的定义(IU PAC Guidelines for Terms Related to Speciation of Trace Element s )[1]:化学形式(chemical species ) 一种元素的特有形式,如:同位素组成,电子或氧化状态,化合物或分子结构等。
形态(speciatio n ) 一种元素的形态即该元素在一个体系中特定化学形式的分布。
形态分析(speciation analysis ) 识别和(或)定量测量样品中的一种或多种化学形式的分析工作。
分步提取(fractionation ) 根据物理(如粒度、溶解度等)或化学性质(如结合状态、反应活性等)把样品中一种或一组被测定物质进行分类提取的过程。
有时某些样品中元素的不同化学形态的测定很难做到。
因为样品中存在的化学形态往往不是很稳定,在整个分析过程中可能会发生变化。
各种不同的形态处于一个平衡体系中,在分析的化学处理过程中,平衡被破坏,就可能产生不同形态之间的转化。
当难以测定一种特定基体中构成某种元素总含量的各个不同化学形式时,即不可能实现严格的形态分析时,一种实用的替代方案就是鉴别元素形态的各种分类组合,即所谓分步提取实验方法,也称偏提取、顺序提取或相态分析。
2 化学形态分析技术2.1 准确定量的化学形态分析技术化学形态分析对了解环境元素的毒性及其对生态系统的影响极为重要,已成为近年来越来越引人关注的课题。
对于环境中的痕量无机元素的价态、化合态、金属有机化合态进行分析[2],是近年来化学分析中非常活跃的领域。
—15—图1 形态分析分类示意图Fig.1 Classification of speciation形态分析的主要挑战是样品处理问题,即如何完整无损的将原始样品中存在的各种形态定量分离。
最合理的形态分析应该是通过直接探测天然环境中原始样品的在线实时分析(on line ,in real time )。
但目前多数方法需要采集样品并在实验室中预处理之后进行分离和测定。
显然,这种方法存在着一些缺陷,在分析期间存在形态改变的可能性。
目前固体样品的前处理一般采用选择性浸取,辅以加压、超声、微波等手段。
准确形态分析的主要手段是联用技术,即先用有效的在线分离技术将某种元素的各种化学形式进行选择性分离,然后用高灵敏度的无机元素检测技术进行测定。
这些联用技术正在环境科学、临床化学、毒理学和营养学等领域不断扩大应用范围。
最常用的做法是依据被分析物的物理化学特征,如挥发性、电荷、极性、质量及分子的空间结构等性质,选择气相色谱(GC )、高效液相色谱(HPL C )、超临界流体色谱(SFC )和毛细管电泳(CE )等现代色谱学分离技术进行被测物质的形态分离,然后用原子吸收光谱(AAS )、原子荧光光谱(A FS )、微波诱导等离子体原子发射光谱(M IP A ES )、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP A ES )和电感耦合等离子体质谱(ICP MS )等高灵敏度、高选择性的无机元素检测技术进行测定[3～5]。
形态分析的研究真正引起广泛重视并得到迅速发展是在过去10年期间。
这主要是因为ICP MS 技术的发展,该技术极高的检测灵敏度(1015)以及可以方便地与分离技术联用的特点为形态分析提供了强有力的检测手段。
最近几年来,形态分析的研究报道急速增长,每年发表400～500篇文章。
据统计,大约有1/3的形态分析文献采用的是ICP MS 检测。
ICP MS 还可应用同位素稀释法分析,以使测定结果不受样品基体的干扰[6,7],应用同位素标记法显示元素在分析过程中形态的转变,用以验证联用方法的有效性[8]。
2.1.1 GC 在形态分析中的应用GC 的本质决定了它比较适合于挥发性金属及金属有机化合物的分析,对于难挥发金属及其金属有机物,需要转变成挥发性的化合物,通常是利用各种衍生化方法使其转变成金属共价氢化物或螯合物,保留时间被用作鉴定的依据。
2.1.1.1 GC 分离系统GC 色谱柱和毛细管柱均已广泛用于手性化合物的分离。
填充柱的优点是在有油脂或有机物残渣沉积后,可通过更换部分填料而消除污染。
不足之处是柱效低而且不适合于在热的金属表面易发生分解的有机金属化合物的分离。
此外,毛细管柱及大口径开管柱也被广泛地应用。
其柱效高,分辨率好,尖锐的峰形可导致灵敏度的提高。
2.1.1.2 检测系统①AAS 和A FS 原子吸收光谱法选择性较高,石英炉或石墨炉电热(ET )AAS ,是金属有机化合物形态测定中广泛使用的检测技术[9]。
主要缺点是,灵敏度随着待测形态挥发性而改变。
冷蒸汽(CV )AAS 可用于各种有机汞的GC 流出物测定[10]。
A FS 具有很高的灵敏度,适于易挥发元素的测定。
②A ES 广泛应用于发射激发的等离子体有:直流电流等离子体(DCP ),微波诱导等离子体及电感耦合等离子体。
其中M IP A ES 具有良好的绝对检出限(一般低于1pg ),适宜作GC 的检测器[11]。
③MS (主要是ICP MS ) 由于GC 的高分辨率和ICP MS 的高灵敏度和选择性,使GC ICP MS 成为形态分析理想的联用技术。
GC ICP MS 已用于水、沉积物等环境样品中的Sn 、—25—第1期 岩 矿 测 试 http :// 第24卷Hg、Pb金属有机形态的测定[12]。
但是,GC ICP MS联用最大的难度是必须使被分析物在从GC 传输到ICP MS时保持气态。
2.1.2 H PL C在形态分析中的应用与GC相比,HPL C通常是在室温下进行,对高沸点和热不稳定化合物的分离不需经过衍生化,因而使得HPL C更适合于环境分析以及生物活性物质分析。
同时,H PL C拥有较多的可改变的因素(包括固定相和流动相等),使得HPL C的适用性更为广泛。
2.1.2.1 HPL C分离系统在化学形态分析中应用较多的是离子色谱(IC),因其具有分离游离或络合物离子型化合物的能力。
反相(RP)HPL C由于利用了离子对试剂,因而也能广泛用于分子型化合物的分离。
随着H PL C与各种检测器联用技术的发展,各种H PL C 形式的微柱分离系统也得到发展。
HPL C和RP H PL C可用于Se[13]、Hg[14,15]、As[16～18]、Sn[19,20]、Pb[20]等元素的多种化学形态的分离。
2.1.2.2 检测系统目前,所有与HPL C联用的检测系统中,原子光谱和质谱已证实最适合于痕量元素的化学形态分析。
①火焰(F)AAS FAAS不仅具有极好的金属间选择性,同时还具有易接受液体样品的特点。
H PL C FAAS联用技术在化学形态分析中的应用实例很多[21],它的最大缺点是灵敏度较低。
②A ES 与GC不同的是,HPL C主要和原子发射光谱中的ICP A ES及DCP A ES联用。
M IP由于其气体温度低,对大量溶剂非常敏感。
尽管人们为这种等离子体设计了几种连续喷雾系统[22],但已证明M IP不可能在与H PL C联用中得到普及。
DCP对各种溶剂有很好的承受力,利于与H PL C联用。
HPL C与ICP A ES联用的发展趋势是采用HPL C微柱以减少H PL C与ICP A ES 之间的接口效应。
③MS(主要是ICP MS) ICP MS是目前公认的最灵敏、最可靠的色谱检测系统,尤其适合元素及同位素分析。
HPLC ICP MS技术已日趋成熟,并已广泛用于环境化学中的形态分析[23～29]。
HPLC ICP MS技术最大的困难是:大量有机溶剂的引入抑制了ICP MS的灵敏度,缓冲液中的盐类及大量有机物质可能阻塞进样系统和接口锥孔。
2.1.3 超临界流体色谱在形态分析中的应用金属有机化合物的超临界流体(SF)萃取近年来被广泛报道。
SF是指超临界温度低于210℃,并且在压力为(7～42)×105Pa(100～600p si)时密度为0.1～1g/L的流体,超临界流体色谱(SFC)应用这种流体为流动相。
由于CO2具有适中的超临界常数以及其惰性和易获得纯品,因此在SFC中是一种最常用的流动相。
SF CO2萃取金属的主要优点是能减少有机废液的产生,而且能直接从固体样品中获取分析物。
虽然近来大部分SFC报告是关于有机物的分析,但第一个SFC的应用报告却是金属有机化合物的分析报告[30]。
2.1.3.1 SFC萃取分离系统SFC萃取分离结合了GC的高扩散性和L C 液体性质的特点,通常只需较低的温度便可分析对热不稳定的化合物。
由于电荷中和的需要以及微弱的溶质溶剂作用,用SFC CO2直接萃取水样中的离子化合物如有机锡(RmSnX4m,m为1～3)是不可行的。
但是当这些离子化合物与有机螯合剂键合在一起或形成离子对时,它们在SFC CO2中溶解度大大提高,能从环境样品中把它们萃取出来[31]。
2.1.3.2 检测系统目前SFC中常用的检测器是紫外吸收(UV)和氢火焰离子检测器(FID),它们一般为多功能、灵敏,并具有高选择性[32～34]。