现代仪器分析与环境监测

现代仪器分析

1.光学分析法分类：光谱法和非光谱法

光谱法：以能源与物质相互作用引起原子、分子内部量子化能级之间跃迁所产生的光的吸收、发射、散射等波长与强度的变化关系为基础的光分析法，称为光谱法。

非光谱法：除了光谱法以外的光分析法。主要有折射法、干涉法、衍射法、旋光法、和圆二色性法等。

2.原子发射光谱原理、仪器组成、光源种类及特点

原子发射光谱原理：处于激发态的原子或离子在极短时间内，电子从激发态跃迁回基态或能量较低的激发态，电子以电磁辐射的形式将多余的能量释放出来，这一现象称之为原子发射或发光

仪器组成：激发源、分光系统、检测系统

光源种类及特点：

（1）直流电弧DCA：分析绝对灵敏度高，辐射光强度大，背景较小，适合于分析痕量元素。主要缺点是电弧游移不定，稳定性差，因此分析结果的再现性差

（2）低压交流电弧ACA：电流具有脉冲性，电流密度比直流电弧大，

稳定性高，弧温高激发能力强可对所有元素进行定性分析，电源方便线路简单

（3）高压火花spark：高压火花激发出的主要是离子光谱，稳定性好，适用于低熔点、易挥发物质或难激发元素和高含量元素的定性分析，不适用痕量分析

（4）电感耦合等离子体ICP：灵敏度高稳定性好，特别适合于液态样品分析，低污染干扰少。缺点是消耗Ar气量大，费用高

（5）微波等离子体

3.原子吸收光谱原理，仪器组成、原子化器种类及特点

原子吸收光谱原理：当通过基态原子的某辐射线所具有的能量或频率恰好符合该原子从基态跃迁到激发态所需的能量或频率时，该基态原子就会从入射辐射中吸收能量，产生原子吸收光谱

仪器组成：光源、原子化器、分光系统、检测系统

原子化器种类及特点：

（1）火焰原子化器：优点是重现性好评，操作简便，缺点是喷雾气体对试样的严重稀释使原子化效率降低，灵敏度下降

（2）石墨炉原子化器：原子化效率高，灵敏度高，特别适用于低含量样品分析，缺点是不易控制，设备复杂，费用较高

（3）低温原子化

4.紫外可见吸收光谱电子跃迁类型、助色团和生色团、红衣和蓝移、仪器组成、吸收池种类、朗伯比尔定律

紫外可见吸收光谱电子跃迁类型：σ→σ*，n→σ*，π→π*，n→π*

助色团：含有未成键n电子，本身不产生吸收峰，但与生色团相连时，能使生色团吸收峰向长波方向移动，吸收强度增强的杂原子集团称为助色团

生色团：含有不饱和键，能吸收紫外、可见光产生π→π*或n→π*跃迁的基团称为生色团

红移：π→π*跃迁吸收峰向长波方向移动；蓝移：n→π*跃迁产生的吸收峰向短波方向移动

仪器组成：光源——单色器——吸收池——检测器——显示器

吸收池种类：可见光区使用玻璃吸收池，紫外光区使用石英吸收池

朗伯比尔定律：A=kcL（L液层厚度）

5.氟离子选择电极、玻璃电极

F-选择性电极是目前最成功的单晶膜电极，F-电极的内参比电极为Ag-AgCl丝，内参比溶液为0.1mol/LNaF与0.1mol/LNaCl混合液，电极可表示为Ag，AgCl|NaCl（0.1mol/L），NaF（0.1mol/L）|LaF3膜|F-试液。适宜的pH为5~6

玻璃电极：也称刚性基质电极，其敏感膜是由离子交换型的刚性基质玻璃熔融烧制而成。使用最广泛的是pH玻璃电极：Ag，AgCl|HCl （0.1mol/L）|玻璃膜

6.色谱法的分类、色谱流出曲线及相关术语、塔板理论和速率理论、定量分析方法

色谱法的分类：（1）气相色谱GC、液相色谱LC（2）柱色谱CC，纸色谱PC，薄层色谱TLC（3）吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱

色谱流出曲线：

色谱流出曲线相关术语：（1）基线（2）峰高、峰宽（标准偏差σ、峰底宽Y、半峰宽Y½）、峰面积A（3）色谱保留值（死时间t0、保留时间tR……）

塔板理论：把整个色谱柱比拟为一座分馏塔，把色谱的分离过程比拟

为分馏过程，直接引用分馏过程的概念、理论和方法来处理色谱分离过程的理论：n=L/H。形象地描述了物质在柱内进行多次分配的运动过程，n越大，H越小，柱效能越高，分离得越好

速率理论——范第姆特方程：H=A+B/u+Cu（涡流扩散项A，分子扩散项B/u和传质阻力项Cu）

定量分析方法：（1）与标样对照的方法

（2）利用保留指数法定性

（3）与其它方法结合定性

7.气相色谱仪组成、检测器种类及特点

气相色谱仪组成：气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、记录系统和温控系统

检测器种类及特点：

1.浓度型检测器：响应信号与载气中组分的瞬间浓度呈线性关系，

峰面积与载气流速成反比（1）热导检测器TCD：结构简单，稳定性好，灵敏度适宜，线性范围宽，对无机物和有机物都能进行分析，而且不破坏样品，适宜于常量分析及含量在10^-5g以上的组分分析（2）电子捕获检测其ECD：高选择性、高灵敏度，只对有

电负性的物质如含卤素，S，P，O，N的物质有响应

2.质量型检测器：响应信号与单位时间内进入检测器组分的质量呈线性关系，与组分在载气中的浓度无关，因此峰面积不受载气流速影响（3）氢火焰离子化检测器FID：只对碳氢化合物产生信号，死体积小，灵敏度比TCD高100~1000倍，稳定性好，响应快，线性范围宽，适合于痕量有机物的分析（4）火焰光度检测器FPD：高选择性、高灵敏度

8.液相色谱仪主要部件、分离类型

液相色谱仪主要部件：高压输液系统（贮液罐、高压输液泵、梯度洗脱装置）、进样系统、分离系统和检测系统

分离类型：液固吸附色谱法、液液分配色谱法、化学键合相色谱法、离子交换色谱法和凝胶色谱法等

环境监测

绪论

二、环境监测目的：

环境监测的主要任务是什么？

（1）评价环境质量

（2）追踪污染源