环境分析化学环境分析化学 环境监测环境监测 环境化学环境化学 环境分 析化学 环境分 析化学 分析化学分析化学 仪器分析仪器分析 环境影响评价环境影响评价 环境管理环境管理 第一章绪论第一章绪论 一、环境分析化学的定义一、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。 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。 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三、环境分析化学的特点 1.研究对象的广泛性研究对象的广泛性 2.研究内容的复杂性研究内容的复杂性 3.研究组分含量低研究组分含量低 4.研究组分的多变性研究组分的多变性 四、环境分析化学的发展四、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。 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、主要内容五、主要内容 新方法与新技术的研究中较成熟的有：新方法与新技术的研究中较成熟的有： (1) 固相萃取法固相萃取法(solid-phase extraction ,SPE) (2) 超临界流体萃取法超临界流体萃取法(supercritical fluid extraction , SFE) (3) 微波消化法微波消化法(microwave digestion , MWD) (4) 液膜分离法液膜分离法(supported liquid membrane , SLM) (5) 固相微萃取法固相微萃取法(soild phase microextraction , SPME) 2.各种色谱技术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(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。 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）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。 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) 超临界流体色谱超临界流体色谱(SFC) 的发展的发展 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 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 与与HPLC 间的空隙，适用于极性化合物间的空隙，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 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) 离子色谱离子色谱( IC) 的应用的应用 由于由于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。 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 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。 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 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 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 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 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。 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(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。 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(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。 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 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、 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 、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 。 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六、用于环境分析的方法及检出限 分析方法检出限分析方法检出限/g分析方法检出限分析方法检出限/g 分光光度法 （ 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 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 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 质谱法 火焰原子吸收光谱法 石墨炉原子吸收光谱法 火焰光度分析 电子能谱 电子探针 质谱法 火焰原子吸收光谱法 石墨炉原子吸收光谱法 火焰光度分析 电子能谱 电子探针 X-射线荧光光谱法 放射性同位素分析法 中子活化分析法 气相色谱法 螯合物气相色谱法 液相色谱法 离子色谱法 射线荧光光谱法 放射性同位素分析法 中子活化分析法 气相色谱法 螯合物气相色谱法 液相色谱法 离子色谱法 10 15 10 10 10 14 10 10 10 18 10 15 10 9 10 16 10 14 10 12 10 14 10 10 10 9 环境分析的方法及检出限环境分析的方法及检出限 课程教学目标课程教学目标 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。 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 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 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、固相微萃取SPME？