环境中的化学形态 第2版PDF电子书下载

1 绪论&A.M.URE和C.M.DAVIDSON 1

1.1 形态分析的重要性 1

1.2 本书宗旨及结构 2

1.3 形态的定义 3

致谢 4

参考文献 4

第一部分 形态分析的技术方法2 形态分析的总体策略&W.F.PICKERING 9

2.1 形态分析——分析化学的挑战 9

2.1.1 引言 9

2.1.2 对平衡态的干扰 9

2.1.3 基于计算方法的形态分析 10

2.2 形态分析的实验方法 10

2.2.1 技术选择方针 10

2.2.2 选择测量技术 11

2.2.3 基本分离策略 11

2.3 基于粒径选择的形态分离方法 12

2.3.1 筛分和离心 12

2.3.2 超滤、透析和凝胶渗透色谱 13

2.4 依据电荷和尺寸效应进行的分离 14

2.4.1 电泳（平板电泳和毛细管电泳） 14

2.4.2 离子交换柱 14

2.4.3 螯合树脂 14

2.4.4 吸附柱 15

2.4.5 液-液萃取 15

2.5 色谱分离法 16

2.5.1 开口柱液相色谱 16

2.5.2 高效液相色谱 16

2.5.3 离子色谱 16

2.5.4 气相色谱 17

2.5.5 超临界流体色谱 17

2.5.6 平板色谱 17

2.6 选择性化学提取 18

2.6.1 依据化学反应确定土壤和沉积物中元素的形态 18

2.6.2 土壤和沉积物的形态分析方案 18

2.6.3 形态分析策略 19

2.6.4 “不稳定金属”的测定 19

2.7 电化学形态分析技术 20

2.7.1 电分析技术的作用 20

2.7.2 使用离子选择性电极的电位分析法 21

2.7.3 极谱法 21

2.7.4 溶出伏安法 22

2.7.4.1 阳极溶出伏安法 22

2.7.4.2 电位溶出伏安法 23

2.7.4.3 阴极溶出伏安法 23

2.7.5 安培滴定和电化学检测器 23

2.8 结束语 23

参考文献 24

进一步需要阅读的文献 25

3 金属形态的直接测定方法&B.A.GOODMAN和S.M.GLIDEWELL 26

3.1 引言 26

3.2 测试方法 27

3.2.1 双色谱分析法 27

3.2.2 放射性同位素示踪 27

3.2.3 电子光谱 27

3.2.4 旋光性-科顿效应 28

3.2.5 磁化性 29

3.2.6 振动光谱 30

3.2.6.1 傅立叶变换红外光谱 30

3.2.6.2 拉曼光谱 31

3.2.7 磁共振技术 32

3.2.7.1 核磁共振（NMR）谱 32

3.2.7.2 电子顺磁共振（EPR）谱 41

3.2.7.3 双共振技术 46

3.2.8 核波谱技术 48

3.2.8.1 穆斯堡尔（M？ssbauer）谱 48

3.2.8.2 核四极共振（NQR）谱 49

3.2.9 X射线技术 49

3.2.9.1 晶体X射线衍射 49

3.2.9.2 光电子能谱 49

3.3 结论 50

致谢 51

参考文献 51

4 形态分析中的联用技术&G.M.GREENWAY 58

4.1 引言 58

4.2 分离技术 58

4.3 气相色谱 59

4.3.1 气相色谱-原子吸收光谱联用技术（GC-AAS） 59

4.3.2 气相色谱-微波诱导等离子体光谱（GC-MIP）联用 60

4.3.3 气相色谱-其他原子光谱联用 62

4.3.4 气相色谱-质谱联用技术（GC-MS） 62

4.4 液相色谱 63

4.4.1 分离过程 64

4.4.2 高效液相色谱与等离子体光谱联用 64

4.4.3 高效液相色谱与其他光谱联用 66

4.4.4 高效液相色谱与质谱联用 66

4.5 毛细管区带电泳（CZE） 68

4.6 利用产生挥发性物质进行分离 69

4.7 其他在线分离方法 69

4.7.1 吸附提取法 69

4.7.2 流动注射法 69

4.8 结论 70

参考文献 70

5 化学形态预测和计算机模拟&D.G.LUMSDON和L.J.EVANS 78

5.1 引言 78

5.2 基本化学原理 78

5.2.1 平衡热力学 79

5.2.2 活度系数 79

5.2.3 平衡常数的校正 81

5.2.4 热力学平衡常数 81

5.2.4.1 化学计量反应和术语 81

5.2.4.2 逐级离解常数 82

5.2.4.3 累积离解常数 82

5.2.4.4 配合物形成常数 83

5.2.4.5 溶度积常数 83

5.2.4.6 气体溶解度 84

5.2.4.7 表面配位常数 85

5.2.5 平衡问题的定义 85

5.2.5.1 质量作用方程 85

5.2.5.2 物料平衡方程 86

5.2.5.3 化学组分的概念 86

5.2.5.4 平衡问题矩阵 86

5.2.5.5 质子平衡和电中性 86

5.2.5.6 怎样确定问题 87

5.2.6 一些计算实例 87

5.2.6.1 水中单体羟基-铝形态的形成 87

5.2.6.2 水铝矿平衡中铝的总浓度 89

5.2.6.3 Al（NO）3溶液的pH值 90

5.2.6.4 敞开体系的碳酸平衡 90

5.3 表面或吸附的形态 91

5.3.1 引言 91

5.3.2 表面配位模型 92

5.3.2.1 恒电容模型 93

5.3.2.2 扩散双层模型（DDLM） 96

5.3.2.3 三层模型 96

5.3.3 有机物表面配位模型 97

5.3.3.1 离散官能团模型 98

5.3.3.2 随机结构模型 98

5.3.3.3 分布官能团模型 99

5.3.3.4 静电离散官能团模型 99

5.4 氧化-还原反应和形态 100

5.4.1 砷的氧化还原反应 102

5.4.2 硒的氧化还原反应 103

5.5 计算机模型在解决平衡问题中的应用 104

5.5.1 引言 104

5.5.2 输入 105

5.5.3 计算 106

5.5.4 一些输出实例 106

5.5.4.1 酸性河水中铝的形态 106

致谢 108

参考文献 108

6 环境监测中形态研究的质量控制&Ph.QUEVAUVILLER 114

6.1 引言 114

6.1.1 简介 114

6.1.2 定义 114

6.2 如何得到准确的结果：QA原理概述 115

6.2.1 总则 115

6.2.2 统计控制 115

6.2.3 与其他方法所得结果的比较 115

6.2.4 有证标准物质（CRMs）的应用 116

6.2.5 实验室间的研究 116

6.3 形态研究中的误差来源概述 117

6.3.1 提取 117

6.3.2 衍生化作用 118

6.3.3 分离 119

6.3.4 测定 119

6.3.5 校准 119

6.4 改进方案 119

6.4.1 定义 120

6.4.2 组织机构 120

6.4.3 基本原则 121

6.4.4 参与者 121

6.4.5 组织者 121

6.5 方法性能研究中的标准物质 122

6.5.1 标准物质制备的要求 122

6.5.1.1 采集 122

6.5.1.2 稳定性 122

6.5.1.3 均匀性 123

6.5.2 均一性控制 123

6.5.3 稳定性控制 123

6.5.4 储存和运输 124

6.5.5 验证规程和定值 124

6.5.5.1 标准物质的认证 124

6.5.5.2 定值 124

6.5.5.3 结果的评估 124

6.6 BCR形态研究标准物质 125

6.6.1 鱼组织和沉积物中的甲基汞 125

6.6.2 贻贝组织和沉积物中的丁基锡化合物 126

6.6.3 合成雨水和城市粉尘中的三甲基铅 128

6.6.4 鱼组织中的砷形态 128

6.6.5 冻干溶液和焊尘中的铬形态 128

6.6.6 人工合成淡水中的硒形态 129

6.6.7 土壤和沉积物中可提取的痕量元素 129

6.7 结论 130

6.8 补充说明 130

致谢 130

参考文献 131

第二部分 环境体系中的形态 131

7 大气中金属的形态&L.J.SPOKES和T.D.JICKELLS 139

7.1 引言 139

7.2 金属的大气循环 139

7.3 气溶胶粒径 141

7.4 气溶胶的化学形态 144

7.5 大气迁移过程 146

7.6 痕量金属的溶解性 146

7.7 雨水和气溶胶中金属的化学形态 148

7.8 有机配合物的作用 150

7.9 大气中的汞 151

7.10 大气物质输入对海洋生物地球化学的影响 152

致谢 154

参考文献 154

8 淡水中的形态&M.FILELLA,R.M.TOWN和J.BUFFLE 164

8.1 引言 164

8.2 形态方法学 165

8.3 重要的形态 169

8.3.1 淡水成分的组成和浓度 169

8.3.1.1 无机成分 172

8.3.1.2 有机成分 173

8.3.2 淡水成分的粒径特性 174

8.3.3 天然非均质配位体的特性 176

8.4 金属离子和天然配位剂的相互作用 177

8.4.1 金属离子和天然配位剂之间相互作用能力的化学分类 177

8.4.2 配位金属的粒度分布 179

8.4.3 不同配位剂的物理化学配位特性 179

8.4.3.1 概念 179

8.4.3.2 金属氧化物和黏土的配位作用 180

8.4.3.3 腐殖质的配位作用 181

8.4.3.4 微生物体的配位作用 183

8.4.4 动力学性质 186

8.5 将来的发展和相关需求 187

参考文献 188

9 土壤中的形态&G.S.P RITCHIE和G.SPOSITO 211

9.1 引言 211

9.2 土壤溶液 212

9.2.1 影响溶液形态的因素 214

9.2.2 溶液中的动力学和形态 216

9.3 土壤颗粒表面 219

9.3.1 吸附形态 219

9.3.2 表面形态的平衡 221

9.3.3 表面形态动力学 226

9.4 土壤中的形态分布 228

9.5 对农业与土壤污染的启示 230

致谢 232

参考文献 232

10 土壤中的化学形态及其相应物质的选择性化学提取&A.M.URE和C.M.DAVIDSON 237

10.1 引言 237

10.2 选择性提取和分析的形态类型 237

10.2.1 按功能定义的形态 237

10.2.2 按操作定义的形态 239

10.3 土壤样品 239

10.3.1 采样方法 239

10.3.2 形态研究的土壤预处理 240

10.4 功能定义的形态提取剂 240

10.4.1 农作物中的植物有效性形态 240

10.4.2 严重污染的土壤中以功能定义的形态 241

10.5 操作定义的形态 242

10.6 目标土壤相和专属提取剂的选择 244

10.6.1 土壤溶液 244

10.6.2 可交换／非专属吸附类 245

10.6.3 专属吸附类形态 245

10.6.4 金属有机配合态 245

10.6.5 碳酸盐态 246

10.6.6 铁锰水合氧化物 246

10.6.7 强酸性可提取态：假定的痕量元素总量 247

10.7 其他选择性提取方法 247

10.8 顺序提取 247

10.9 顺序提取方法 248

10.9.1 BCR顺序提取步骤 248

10.9.2 标准物质的顺序提取 250

10.9.3 顺序提取的新方法 250

10.9.4 化学计量学的应用 251

10.10 顺序提取法的应用 251

10.10.1 土壤 251

10.10.1.1 工业污染土壤 252

10.10.2 相关基质 252

10.10.2.1 污水污泥和污泥-改良土壤 252

10.10.2.2 废弃物 253

10.10.2.3 路尘和雨水的冲刷物 254

10.10.2.4 其他混杂物 254

10.10.3 放射性核素 255

10.11 结束语 255

参考文献 256

附录：修正的三步BCR顺序提取步骤 270

11 沉积物中痕量金属的形态&M.KERSTEN 272

11.1 引言 272

11.2 仪器方法 272

11.3 湿化学提取法 276

11.3.1 简介 276

11.3.2 顺序提取的基本原理 277

11.3.3 沉积物的采样、贮存和预处理 278

11.3.4 湿法提取与仪器形态分析技术或化学平衡模型的结合 281

11.4 结论 285

参考文献 285

12 海水中的形态&R.H.BYRNE 292

12.1 引言 292

12.2 海水中主要元素的形态 293

12.3 微量元素的形态 295

12.4 主要生物体必需元素（C、N、O、P和H）的形态和分布 296

12.5 第1和第2族元素的形态和分布 299

12.6 第3族元素的形态和分布 301

12.7 第4族元素（Ti、Zr和Hf）的形态和分布 303

12.8 第5、6和7族元素的形态和分布 304

12.9 第8、9和10族元素的形态和分布（铂族元素（PGEs）） 305

12.10 第11和12族元素（Ag、Au、Cd和Hg）的形态和分布 307

12.11 第13族元素（B、Al、Ga、In和Tl）的形态和分布 308

12.12 第14和15族元素（Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb和Bi）的形态和分布 309

12.13 第16族元素（S、Se、Te和Po）的形态和分布 312

12.14 第17族元素（F、Cl、Br、I和At）的形态和分布 313

12.15 第18族元素（He、Ne、Ar、Kr、Xe和Rn）的形态和分布 314

12.16 Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn的形态和分布 315

12.17 需要进一步的研究 316

致谢 318

参考文献 318

13 放射性核素的形态&B.R.HARVEY和K.S.LEONARD 325

13.1 引言 325

13.2 发展历史 325

13.3 可能的形态 326

13.3.1 水柱和沉积物孔隙水 326

13.3.2 生物圈 327

13.4 放射性核素形态的研究方法 327

13.4.1 固-液分配比 327

13.4.2 选择性浸出技术 329

13.4.3 溶液中的氧化态 330

13.4.3.1 超铀元素的共沉淀法 331

13.4.3.2 铀和钍 334

13.4.3.3 碘、钌和锝 334

13.4.3.4 钴 336

13.4.4 胶体相的分离 337

13.4.4.1 超滤实验 338

13.4.4.2 钚形态分离 340

13.5 模拟技术 341

13.6 有待进一步的研究 342

参考文献 343

14 生物系统中金属和非金属的形态&P.H.E.GARDINER 348

14.1 引言 348

14.2 生物体内金属和非金属的形态 348

14.3 取样前的注意事项 349

14.4 样品采集 349

14.4.1 样品材料的选择 349

14.4.2 样品采集的影响 349

14.4.3 从生命系统中分离样品的影响 350

14.5 样品预处理 350

14.6 样品储存 351

14.7 化学形态的近期发展 351

14.7.1 锑 351

14.7.2 砷 351

14.7.3 硒 352

14.7.4 锡 355

14.8 结论 355

参考文献 356

15 趋势和发展&R.R.BAREFOOT 361

15.1 引言 361

15.2 生物材料（参见第14章） 361

15.3 样品的处理和提取 362

15.4 粒径分布 363

15.5 电化学方法 365

15.5.1 阳极溶出伏安法 365

15.5.2 阴极溶出伏安法 366

15.6 流动注射分析 366

15.7 仪器联用分析方法 367

15.8 元素 369

15.8.1 铝 369

15.8.2 锑 370

15.8.3 砷 371

15.8.4 钙、铜和锌 372

15.8.5 铬 373

15.8.6 金和铂 374

15.8.7 铁 375

15.8.8 铅 375

15.8.9 汞 377

15.8.10 硒 379

15.8.11 锡 381

15.9 结论 383

致谢 383

参考文献 383