环境分析化学 第一章
环境分析化学基本知识
一、概述 沉淀滴定法是基于沉淀发应的滴定分析方法。 沉淀滴定法的反应必须满足下列几点要求： 1、沉淀的溶解度要小； 2、反应速度要快，不易形成过饱和溶液； 3、反应按一定的化学式定量进行； 4、有确定化学计量点的简单方法； 5、沉淀的吸附现象应不妨碍化学计量点的测定。
（ii） Cu2+、NO-2等将催化空气对I-的氧化，应设法消除。
02
（iii） 析出I2后，一般应立即用Na2S2O3等溶液滴定。
（iv） 滴定速度应适当地快些。
04
防止I-被空气氧化的方法：
(2) 标准溶液的配制和标定 a. 配制Na2S2O3的溶液 Na2S2O3不能直接称量来配制标准溶液，因为： （i） 细菌的作用 （ii） 溶解在水中的CO2的作用 （iii） 空气的氧化作用 此外，水中微量的Cu2+、Fe2+也能促使Na2S2O3溶液分解。 因此，配制Na2S2O3溶液时，需要用新煮沸并冷却了的蒸馏水，除去CO2和杀死细菌,并加入少 量Na2CO3使溶液呈弱碱性，以抑制细菌的生长。 配制好的溶液置于棕色瓶中，放置两周，再用基准物标定。
第四节氧化还原滴定法的原理 及在环境监测中的应用
影响氧化还原反应的速度因素有： （1） 氧化剂和还原剂的性质 （2） 反应物浓度 （3） 温度 （4） 催化剂 二、 氧化还原滴定曲线 三、 氧化还原指示剂 1、 自身指示剂 如：KMnO4 2、 专属指示剂 能与氧化剂或还原剂产生特殊颜色的指示剂。 如：淀粉作碘的指示剂。 3、 本身发生氧化还原反应的指示剂
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环境分析化学基本知识
第一节 绪论
环境分析化学的任务和作用 任务 环境分析化学是分析化学在环境科学中的应用，它的任务是鉴定环境科学研究中涉及到的物质的化学结构和化学成分，以及测定有关成分的含量。 作用 环境分析化学的作用在于利用其分析结果解决或解释与环境有关的现象和问题，肩负着改善环境的极其重要的任务。
戴树桂《环境化学》笔记和课后习题详解(绪论)【圣才出品】
第一章 绪 论1.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、环境化学1．环境问题环境污染是指由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件的过程。
造成环境污染的因素有物理的、化学的和生物的三方面，其中化学的为主要因素。
2．环境化学环境科学是指在原有各相关学科的基础上产生了一门以研究环境质量及其控制和改善为目的的综合性新学科。
它主要是运用自然科学和社会科学有关学科的理论、技术和方法来研究环境问题。
环境问题 环境化学 环境化学的任务、内容与特点环境化学 元素的生物地球化学循环环境化学的发展动向人类社会活动不同功能产生的污染物 环境污染物的类别化学污染物环境污染物 环境效应及其影响因素环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介 绪论（1）环境化学的任务、内容与特点①环境化学的学科定义环境化学是在化学科学的传统理论和方法的基础上发展起来的以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。
环境化学主要研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法。
②环境化学的研究内容a．有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态；b．潜在有害物质的来源，以及它们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为；c．有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效应的机制和风险性；d．有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。
③环境化学的特点环境化学的特点是要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径，其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。
（2）元素的生物地球化学循环物质循环可分为内生的循环和外生的循环。
物质循环常基于元素的循环，包括氧、碳、氮、磷和硫等营养元素的生物地球化学循环。
（3）环境化学的发展动向①环境分析化学；②各圈层环境化学；③污染控制化学。
环境分析化学1、2章
二、痕量分析方法的评价指标
1. 检出限 (Detection Limit) (1) 检出限的定义: 信号为空白测量值 ( 至少 20 次 ) 的标准偏差的 3 倍所对应的浓度 ( 或质量 )。 (2) 检出限的确定 ① 配制1份浓度为 c，接近于空白值的标准溶液, 测 量 20 次以上, 得到平均信号（ X ）,求出测量信号的标准 偏差 (σ)。 ② 用下式计算出检出限 ( 用浓度单位表示 )
二、环境分析化学的特点
环境分析化学研究的对象是环境中的化学物质, 它 们具有以下特点。 1. 种类繁多 2. 含量低 3. 样品组成复杂 4. 具有流动性和不稳定性
三、环境分析化学的要求
满足一般分析所要求的准确度高, 精密度好以外, 还要具备以下三点。 1. 灵敏度高, 检出限低 2. 选择性好 3. 适用范围广
4 d = 0.04%，
∴ 20.10% 应舍弃。
2. Q值检验法 将数据由大到小依次排列，求出可疑值与其最邻近 数据之差，然后将此差值与极差 (最大值与最小值之差) 相比，得 Q计算: x可疑 x邻近 Q计算 =
x最大 x最小
再根据测定次数 n 和置信度查 Q 值表 ( 见表 )，
若 Q计算 >Q表，可疑值应舍去，反之则应保留。
舍弃商 Q 值表 ( 置信度 90% 和 95%)
测定次数 n 3 4 5 6 7 8 9 10
Q0.90
0.94
0.79
0.64
0.56
0.51
0.47
0.44
0.41
Q0.95
1.53
1.05
0.86
0.76
0.69
0.64
0.60
0.58
环境化学全部PPT课件
提出了“持续发展”的战略
——把经济发展和环境保护相结合。
第三阶段：90年代以来
巩固和发展“持续发展”的战略思想。
——把环境保护与经济、社会协调发展。
23
二、环境化学
1. 环境化学的发展
环境化学的发展：
孕育阶段：二次大战-1970年；
形成阶段：70-80年代；
发展阶段：80年代。
24
二次大战-20世纪60年代：研究环境中农药
环 境 化 学
Environmental chemistry
1
第一章 绪论 第二章 大气环境化学 环 境 化 学 第三章 水环境化学 第四章 土壤环境化学 第五章生物体内污染物质 的运动过程及毒性 第六章典型污染物在环境各 圈层中的转归与效应 第七章 受污染环境的修复
2
参考书籍
3
参考期刊
环境科学 环境化学 化工环保 环境保护 环境工程 环境科学学报 中国环境科学 农村生态环境 环境污染与防治 环境污染治理技术与设备
19
世界地球日的由来
１９６９年，美国民主党参议员盖洛 德。尼尔森提议，在全国各大学校 园内举办环保问题讲演会，并将次 年的４月２２日作为“地球日”。 1970年4月22日，由美国哈佛大学 学生丹尼斯· 海斯发起并组织的环境 保护活动，犹如星火燎原。全美国 共有2000多万人参加，约1万所中 小学，2000所高等院校和全国的各 大团体参加了这次活动，这一天就 成了第一个地球日。
27
3. 环境化学的研究内容
有害物质在环境中存在的浓度水平和形态； 潜在有害物质的来源，它们在个别环境介质 中和不同介质间的环境化学行为；
有害物质对环境和生态系统以及人体健康产 生效应的机制和风险性； 有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止 产生危害的方法和途径。
环境分析化学 第一章
3.联用技术
联用技术是目前分析化学中的热点。在环境分析中由 于样品的复杂性，测量难度大，对信息的要求又高，用一 种仪器的单项技术很难解决。
GC/ MS 在环境分析化学，特别是环境有机分析中应 用的成功已经不必赘述。高效液相色谱-电感耦合等离子 体光谱(HPLC-ICP)联用，用于分析环境样品中痕量有机 金属化合物；气相色谱-冷蒸汽原子吸收法((GC-CVAAS) 联用，分离、检测不同形态的有机汞；高效液相色谱与电 感耦合等离子体及质谱(HPLC-ICP-MS)联用用于生物组 织、食品中痕量元素的形态分析。
六、用于环境分析的方法及检出限
分析方法
分光光度法 （VIS、UV、IR) 荧光法 化学发光法 催化分析法 流动注射分析法 离子选择电极法 极谱法 阳极溶出伏安法 库仑分析法 发射光谱法 激光光谱法 火花源质谱法 薄层色谱法
环境分析的方法及检出限
检出限/g
分析方法
检出限/g
10－9
10－12 10－12 10－13 10－9 10－9 10－9 10－12 10－9 10－10 10－14 10－14 10－9
参考书目：
《环境样品前处理技术》 江桂斌等编著 化学工业出 版社 2004
考核方式：
课程总成绩由基本项目完成情况（10分） 综合项目设计报告及答辩情况（20分） 期中基础知识测试（20分） 期末开卷综合测试（50分）
课外作业
1. 列举各种联用技术及其英文全称及简写的含义， 如GC-MS?
三、环境分析化学的特点 1.研究对象的广泛性 2.研究内容的复杂性 3.研究组分含量低 4.研究组分的多变性
环境化学-绪论 PPT课件
环境问题
• 人类生活和生产活动不断影响和改变环境条件，甚至引起环 境污染。
• 工业化过程中的处置失当，特别是对自然资源的不合理开发 利用，造成了全球性的环境污染和生态破坏。 空气、水和土地污染的环境退化现象 臭氧层破坏 气候变化 水资源的短缺和污染 有毒化学品和团体废弃物的危害 生物多样性的损伤
2. 造成环境污染的三因素 物理的
噪声、震动等 化学的
九大类 生物的
大米草、水葫芦、赤藻等
温室效应
酸雨
光化学烟雾
伦敦烟雾事件
臭氧空洞
海洋污染
赤潮
农药污染
3. 认识环境问题的三个阶段
环境问题并非只限于环境污染,人们对现代环境 问题的认识有个发展过程。 第一阶段：在20世纪60年代人们把环境问题只当成一 个污染问题，认为环境污染主要指的是城市和工农业 发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声 的污染。对土地沙化、热带森林破坏和野生动物某些 品种的濒危灭绝等并未从战略上予以重视。我国当时 以污染控制为中心进行环境管理，曾对改善城市和人 民生活的环境质量起了重要作用。 存在问题：没有把环境问题与自然生态联系起来,低 估了环境污染的危害性和复杂性，没有把环境污染与 社会因素相联系，未能追根寻源。
每年有600万公顷具有生产力的旱地变成沙漠
有1100多万公顷的森林遭到破坏
在非洲,干旱将3500万人置于危难之中
在印度,博帕尔农药厂化学品泄漏造成两千人死亡
在墨西哥城,液化气罐爆炸使千人遇难
在前苏联,切尔诺贝利核反应堆爆炸使核尘埃遍布欧洲
在瑞士,农用化学品、溶剂和录污染了莱茵河,使数百万 尾鱼被毒死
样是热门课题。
（2）各圈层环境化学
环境分析化学描述
3 c cL X
2. 灵敏度 (Sensitivity) 灵敏度: 待测物浓度 ( 或质量 ) 改变一个单位时所引起的 测量信号的变化量。用 S 表示,S =dx/dc, 也可以把灵敏度理解 为分析曲线的斜率。 3. 检测下限 (Limit of Quantitative Determination) 定义: 检测下限质量)。 当待测物的含量≥ LQD, 才可准确测定, 所得分析结果才有 可靠性。
1-5 0.1-1
0.05 0.03
1.16 5.45
第二节
痕量分析中玷污与损失的控制
一、玷污的控制
痕量分析的成败在很大程度上取决于玷污的控制。 1. 玷污对痕量分析的影响 （1）影响分析结果的准确度 （2）影响分析方法的检出限 2. 玷污的来源及控制 （1）空气引起的玷污及控制 控制措施: ① 在密闭的空间内操作 ② 在洁净的空间内操作 ③ 在密闭的操作箱内操作 (2) 容器设备等引起的玷污及控制 ① 贮存、处理样品所用的一切容器,由于其材质不够纯, 沥出或未洗涤干净均可能玷污样品。
第二节
环境分析化学的发展趋势
一、高效预富集、分离方法的研究 二、环境分析监测技术的连续自动化 三、开发新的用于环境分析化学的计算机软件 四、各种方法和仪器的联用
如 HPLC-ICP GC-MS HPLC-ICP-MS
五、提出新原理, 发展新方法
第三节
用于环境分析的方法及检出限
表 1 环境分析方法及检出限
二、痕量分析方法的评价指标
1. 检出限 (Detection Limit) (1) 检出限的定义: 信号为空白测量值 ( 至少 20 次 ) 的 标准偏差的 3 倍所对应的浓度 ( 或质量 )。
(2) 检出限的确定 ① 配制1份浓度为 c，接近于空白值的标准溶液, 测量 20 次以上, 得到平均信号（ X ）,求出测量信号的标准偏差 (σ )。 ② 用下式计算出检出限 ( 用浓度单位表示 )
《环境分析化学》PPT课件
3）采样时间和采样频率的确定
河流:丰水期、平水期、枯水期，每期采样二次
排污渠:每年3次 4．地下水质监测方案的制定 5．水污染源监测方案的制定
工业废水：车间排污口监测一类污染物， 总排污口监测二类污染物 或在处理设施的排放口
0.04
0.10
0.15
PM10
日平均
0.05
0.15
0.25
氮氧化物 NOx
年平均 日平均 1小时平均
0.05 0.10 0.15
0.05 0.10 0.15
0.10 0.15 0.30
二氧化氮 NO2
年平均 日平均 1小时平均
0.04 0.08 0.12
0.04 0.08 0.12
0.08 0.12 0.24
高时斑齿病 来源:铝加工、玻璃、磷肥、电镀、陶瓷、农药等 含氮化合物：氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、有机氮、总氮 硫化物——来源：焦化、造气、选矿、造纸、印染、制革 毒性：危害细胞色素、氧化酶—使细胞缺氧，并腐烂管道
11、有机化合物的测定
化学需氧量 在一定条件下，氧化1升水样中还原性物质所消
耗的氧化剂的量，用O2 mg/L 高锰酸盐指数 生化需氧量（BOD5）：单位体积水中有机物生物降解所消耗的溶
Ⅰ、Ⅱ类水从严控制排污，Ⅲ类水执行一级污水排放标准， Ⅳ、Ⅴ类水执行二级污水排放标准， 城镇下水道（进入二级水处理厂）执行三级污水排放标准。 第一类污染物：
在环境或生物体内积蓄，对人体产生长远不良影响 Hg Cd Cr As Pb Ni 苯并芘 (P13表1-4标准) 第二类污染物：执行一级、二级、三级标准
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环境分析化学
环境监测
环境化学环境分
析化学
分析化学
仪器分析
环境影响评价
环境管理
第一章绪论
一、环境分析化学的定义
环境分析化学是研究如何运用现代科学理论和先进实验技术来鉴别和测定环境中化学物质的种类、成分、含量以及化学形态的科学。
二、环境分析化学的研究对象
环境分析化学的研究对象涉及到大气圈、水圈、土壤－岩石圈和生物圈四大圈层。
1.从所分析的样品看，有大气、酸雨、飘尘、粉尘、
烟道气、水（地表水、地下水、海水、废水）、底泥、土壤、岩石、矿物、废渣、植物、动物、食品、人体组织和其他生物材料等；
2.从环境分析的物种来讲，有自然污染源、农业污染
源、工业污染源、交通污染源、放射污染源和生活污染源的非金属与金属，无机物与有机物等数以万计的污染物。
三、环境分析化学的特点
1.研究对象的广泛性
2.研究内容的复杂性
3.研究组分含量低
4.研究组分的多变性
四、环境分析化学的发展
1.分析方法标准化
2.分析技术连续化、自动化
3.多种方法与仪器的联用
4.强分析光源技术的应用
5.痕量和超痕量分析的研究
6.污染物形态分析
7.现场流程分析系统
8.生物检测技术的开发
1.环境分析样品前处理
由于环境样品具有被测物浓度低、组分复杂、干扰物多、同种元素以多相形式存在、易受外界环境影响而变化等特点,通常都要经过前处理才能进行分析测定,否则不仅得不到可靠数据,还会污染测试系统,影响仪器的性能和使用寿命。
环境样品前处理的目的是浓缩痕量污染物,降低最小检测浓度；除去干扰物,提高测定的精确度和灵敏度；通过化学衍生,提高被测物的灵敏度和选择性；消除对分析系统有害的物质,使仪器保持良好稳定地运行。
五、主要内容
新方法与新技术的研究中较成熟的有：
(1) 固相萃取法(solid-phase extraction ,SPE)
(2) 超临界流体萃取法(supercritical fluid
extraction , SFE)
(3) 微波消化法(microwave digestion , MWD)
(4) 液膜分离法(supported liquid membrane , SLM)
(5) 固相微萃取法(soild phase microextraction ,
SPME)
2.各种色谱技术
(1) 毛细管气相色谱技术的不断发展和应用
毛细管气相色谱的应用大大提高了分离效率和分析速度,使方法简化、净化损失减少。
（2）高效液相色谱的广泛应用
GC 主要适用于测定较易挥发的污染物，但
70 %以上的化合物是低挥发性、大分子量或热不稳定的，不进行衍生化就不能直接用GC 法测定，HPLC 法恰好弥补了这方面的不足，所以后者在环境分析中越来越多
地得到应用。
(3) 超临界流体色谱(SFC) 的发展
由于该方法的特点是采用超临界的流体作为流动相，
而它们的许多有关性质介于气体与液体之间，因此可能填补GC 与HPLC 间的空隙，适用于极性化合物,热不稳定、化学性质活泼、分子量高及非挥发性化合物等复杂混合物的分离、测定。
(4) 离子色谱( IC) 的应用
由于IC 具有操作简便、快速、选择性好、灵敏度和准确度均较高，且能进行多组分同时测定等优点，随着离子
色谱仪器的发展，已逐渐应用于环境分析。
3.联用技术
联用技术是目前分析化学中的热点。
在环境分析中由于样品的复杂性，测量难度大，对信息的要求又高，用一种仪器的单项技术很难解决。
GC/ MS 在环境分析化学，特别是环境有机分析中应用的成功已经不必赘述。
高效液相色谱-电感耦合等离子体光谱(HPLC-ICP)联用，用于分析环境样品中痕量有机金属化合物；气相色谱-冷蒸汽原子吸收法((GC-CV AAS)联用，分离、检测不同形态的有机汞；高效液相色谱与电感耦合等离子体及质谱(HPLC-ICP-MS)联用用于生物组
织、食品中痕量元素的形态分析。
4 .与生物学科的结合促进环境分析化学的发展
(1) 优先监测污染物的筛选
破坏生态平衡、危害人体健康、甚至威胁人类生存的有毒化学物质的毒性数据是依靠生物学的研究、尤其是毒理学的测定得到的, 这方面的结合促进了优先污染物的确定。
(2) 免疫分析
免疫试验优点很多:价格便宜,灵敏度高(如1ng) ,前处理方法简便,有利于大量监测某种确定的对象,还有可能进行实时分析,因此前景诱人。
5 .计算机的推广应用促进环境分析化学
许多新仪器的开发，直到各种联机的运行都
与计算机分不开，通过计算机的应用，可以实现仪器的自动控制，并进行常规监测，还可以对所获数据进行各种统计、加工处理,直至图谱检索、波形分析、谱图解释、、人工智能等，在提高分析的精密度和灵敏度方面，计算机尤其有独到的贡献:如采样测量信号多次叠加的方法、通过本底扣除、单离子检测、质量色谱等等均大有成效。
六、用于环境分析的方法及检出限
分析方法
分光光度法
（VIS、
荧光法
化学发光法
催化分析法
流动注射分析法
离子选择电极法
极谱法
阳极溶出伏安法
库仑分析法
发射光谱法
激光光谱法
火花源质谱法
薄层色谱法
课程教学目标
1.掌握常用样品前处理与形态分析检测方法的原理；
2.掌握实验全过程的质量控制及数据处理方与分析方法；
3.具备查阅文献、选择分析方法、拟订实验方案的能力；
4.具备一定的汇报能力，具备一定的报告、文章分析与撰
写能力。
⏹选用教材：
《环境分析化学》但德忠高等教育出版社2009
⏹参考书目：
《环境样品前处理技术》江桂斌等编著化学工业出版社2004
⏹考核方式：
课程总成绩由基本项目完成情况（10分） 综合项目设计报告及答辩情况（20分） 期中基础知识测试（20分） 期末开卷综合测试（50
分）
课程安排
课外作业
1.列举各种联用技术及其英文全称及简写的含义，
如GC-MS?
2.列举各种前处理方法及其英文全称及简写的含义
，如固相萃取SPE、固相微萃取SPME？。