环境分析与实验方法PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 环境分析的任务特点 2

1.2 环境分析方法和技术 3

1.2.1 选择分析方法的原则 3

1.2.2 环境分析方法和技术分类 3

1.3 环境分析技术的发展趋势与方向 5

思考题 6

参考文献 7

2 环境样品的采集与预处理技术 8

2.1 水样的采集 9

2.1.1 水样的类型 9

2.1.2 各类水样的采集 9

2.1.3 水样的运输与保存 15

2.2 大气样品的采集 16

2.2.1 直接采样法 16

2.2.2 富集（浓缩）采样法 17

2.3 土壤样品的采集 21

2.3.1 土壤样品的采集 21

2.3.2 土壤样品的加工 23

2.3.3 土壤样品的保存 24

2.4 生物样品的采集和制备 25

2.4.1 植物样品的采集和制备 25

2.4.2 动物样品的采集和制备 26

2.5 环境样品的预处理 27

2.5.1 消解法 27

2.5.2 沉淀分离法 31

2.5.3 气提、顶空和蒸馏法 32

2.5.4 液液萃取法 33

2.5.5 索氏提取法 34

2.5.6 微波辅助萃取 35

2.5.7 加速溶剂萃取法 35

2.5.8 固相萃取法 36

2.5.9 固相微萃取（SPME） 39

2.5.10 超临界流体萃取（SFE） 39

思考题 40

参考文献 41

3 化学分析法 42

3.1 滴定分析法 43

3.1.1 概述 43

3.1.2 滴定分析法分类 43

3.1.3 标准溶液 44

3.1.4 滴定分析方法 45

3.2 重量分析法 63

3.2.1 重量分析法的分类 63

3.2.2 沉淀分离法 63

3.2.3 重量分析法对沉淀的要求 64

3.2.4 沉淀的过滤、洗涤、烘干或灼烧 64

3.3 化学分析法在环境分析中的应用 65

3.3.1 酸度的测定（酸碱滴定法） 65

3.3.2 碱度的测定（酸碱滴定法） 66

3.3.3 溶解氧（DO）的测定（碘量法） 68

3.3.4 总硬度的测定（配位滴定法） 70

3.3.5 氯离子的测定（沉淀滴定法） 72

3.3.6 化学需氧量（COD）的测定（重铬酸钾法） 74

3.3.7 五日生化需氧量（BOD5）的测定（稀释—接种法） 75

3.3.8 高锰酸盐指数的测定（高锰酸钾法） 78

3.3.9 硫化物的测定（碘量法） 79

3.3.10 悬浮物（SS）的测定（重量法） 80

3.3.11 石油类的测定（重量法） 81

3.3.12 硫酸盐的测定（质量法） 82

3.3.13 总悬浮颗粒物（TSP）的测定（重量法） 84

思考题 85

参考文献 85

4 电化学分析法 86

4.1 电化学分析基本原理 87

4.2 电位分析法 87

4.2.1 电位分析法概述 87

4.2.2 电位法测定溶液的pH值 88

4.3 离子选择性电极 89

4.3.1 离子选择性电极概述 89

4.3.2 离子选择性电极的选择性 90

4.3.3 几种离子选择电极 90

4.4 电位滴定法 94

4.4.1 电位滴定法的应用方向 94

4.4.2 电位滴定法原理 95

4.4.3 终点的确定 95

4.5 溶出伏安法 95

4.5.1 阳极溶出伏安法 96

4.5.2 阴极溶出伏安法 96

4.5.3 变价离子溶出伏安法 96

4.6 电化学分析法在环境分析中的应用 97

4.6.1 离子选择性电极法测定水中的氟化物 97

4.6.2 玻璃电极法测定水体pH值 99

4.6.3 阳极溶出伏安法测定水中的Pb、Cd、Cu、Zn 100

4.6.4 电位滴定法测定水中阴离子洗涤剂 101

4.6.5 离子选择电极法测定空气中氨 102

思考题 104

参考文献 104

5 紫外—可见吸收光谱法 105

5.1 概述 106

5.1.1 紫外—可见吸收光谱分析法的分类 106

5.1.2 紫外—可见吸收光谱分析法的特点 106

5.2 光吸收定律 106

5.2.1 朗伯—比耳定律 106

5.2.2 偏离朗伯—比耳定律的原因 107

5.3 化合物的电子光谱 108

5.3.1 有机化合物的电子跃迁类型 108

5.3.2 常用术语 109

5.3.3 有机化合物的紫外—可见吸收带 109

5.4 紫外—可见分光光度计 110

5.4.1 紫外—可见分光光度计的主要部件 110

5.4.2 分光光度计的类型 111

5.4.3 紫外—可见分光光度法的应用 112

5.5 紫外—可见吸收光谱法在环境分析中的应用 115

5.5.1 在水质分析中的应用 115

5.5.2 在气体分析中的应用 134

5.5.3 在土壤分析中的应用 150

思考题 153

参考文献 153

6 红外吸收光谱法 155

6.1 概述 156

6.1.1 红外光区的划分 156

6.1.2 红外吸收光谱的表示方法 156

6.1.3 红外吸收光谱法的特点 157

6.2 红外吸收光谱法的基本原理 157

6.2.1 红外光谱产生的条件 157

6.2.2 分子振动的类型 158

6.2.3 红外吸收峰的强度 161

6.3 红外吸收光谱与分子结构的关系 161

6.3.1 红外吸收光谱特征吸收频率 161

6.3.2 官能团区 162

6.3.3 指纹区 163

6.3.4 常见化合物主要基团的特征吸收频率 163

6.3.5 引起基团吸收频率位移的因素 165

6.3.6 红外吸收光谱法的应用 167

6.4 红外吸收光谱仪 168

6.4.1 仪器的构造 168

6.4.2 色散型红外光谱仪 170

6.4.3 傅里叶变换红外光谱仪 170

6.5 红外吸收光谱法在环境分析中的应用 171

6.5.1 水中石油的非分散红外光度法的测定 171

6.5.2 空气质量一氧化碳的测定——非分散红外法 172

6.5.3 环境空气二氧化碳的测定——红外分光光度法 173

6.5.4 水质 总有机碳的测定——燃烧氧化—非分散红外吸收法 174

思考题 177

参考文献 177

7 原子吸收光谱法 178

7.1 原子吸收光谱分析法概述 179

7.2 原子吸收光谱分析基本原理 179

7.2.1 原子吸收光谱的产生 179

7.2.2 谱线轮廓与谱线变宽 180

7.2.3 原子吸收光谱测量方法 181

7.3 原子吸收分光光度计的结构 182

7.3.1 光源 182

7.3.2 原子化系统 184

7.3.3 光学系统 188

7.3.4 检测系统 189

7.4 原子吸收光谱分析条件选择 190

7.4.1 分析波长选择 190

7.4.2 狭缝宽度选择 191

7.4.3 灯电流选择 191

7.4.4 原子化条件的选择 191

7.5 原子吸收光谱法定量方法 193

7.5.1 标准曲线法 193

7.5.2 标准加入法 193

7.6 原子吸收光谱分析中的干扰及消除 194

7.6.1 化学干扰与消除 194

7.6.2 电离干扰与消除 195

7.6.3 物理干扰与消除 195

7.6.4 光谱干扰及消除 196

7.7 原子荧光光谱法 199

7.7.1 原子荧光光谱法的基本原理 199

7.7.2 原子荧光光度计 200

7.7.3 干扰及消除 201

7.8 原子吸收和原子荧光光谱法在环境分析中的应用 201

7.8.1 原子吸收和原子荧光光谱法在水和废水分析中的应用 201

7.8.2 原子吸收和原子荧光光谱法在土壤分析中的应用 205

7.8.3 原子吸收和原子荧光光谱法在食品分析中的应用 219

7.8.4 火焰原子吸收分光光度法测定环境空气中颗粒Pb 222

思考题 224

参考文献 225

8 原子发射光谱法 226

8.1 概述 227

8.1.1 发射光谱分析法基本原理 227

8.1.2 原子发射光谱法的特点 228

8.2 原子发射光谱仪器 228

8.2.1 光源 228

8.2.2 光谱仪 229

8.2.3 检测装置 231

8.3 原子发射光谱分析方法 232

8.3.1 光谱定性分析 232

8.3.2 光谱半定量分析 234

8.3.3 光谱定量分析 235

8.4 原子发射光谱法在环境监测中的应用 240

8.4.1 电感耦合等离子体发射光谱法测定生活饮用水及其水源水中Al、Sb、As、Ba、Be、B、Cd、Ca、Cr、Co、Cu、Fe、Pb、Li、Mg、Mn、Mo、Ni、K、Se、Si、Ag、Na、Sr、Tl、V和Zn 240

8.4.2 电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、Fe、Mn、Ni、Mo和Cr 243

思考题 245

参考文献 245

9 分子发光分析法 247

9.1 荧光分析法 248

9.1.1 基本原理 248

9.1.2 荧光分析仪器 251

9.1.3 荧光的常规测定方法 253

9.1.4 荧光分析新技术简介 253

9.2 荧光分析法在环境分析中的应用 254

9.2.1 荧光分光光度法测定水中／食品中苯并［a］芘 254

9.2.2 紫外荧光法测定空气中的SO2 256

9.3 化学发光分析法 257

9.3.1 概述 257

9.3.2 基本原理 258

9.3.3 化学发光分析的仪器 259

9.4 化学发光分析法在环境分析中的应用 260

9.4.1 化学发光分析法测定空气中的氮氧化物（NOx） 260

9.4.2 化学发光分析法测定空气中的O3 261

思考题 263

参考文献 263

10 气相色谱分析 264

10.1 概述 265

10.1.1 色谱法分类 265

10.1.2 气象色谱仪 265

10.1.3 色谱流出曲线和有关术语 266

10.2 气相色谱分析理论基础 268

10.2.1 气相色谱的基本原理 268

10.2.2 色谱分离的基本理论 269

10.3 气相色谱固定相 270

10.3.1 气—固色谱固定相 270

10.3.2 气液色谱固定相 270

10.4 气相色谱检测器 273

10.4.1 热导检测器 273

10.4.2 氢火焰离子化检测器 274

10.4.3 电子俘获检测器 275

10.4.4 火焰光度检测器 276

10.4.5 检测器的性能指标 277

10.5 气相色谱定性方法 279

10.5.1 根据色谱保留值进行定性分析 279

10.5.2 与其他方法结合的定性分析法 281

10.5.3 利用检测器的选择性进行定性分析 281

10.6 气相色谱定量方法 281

10.6.1 定量校正因子 282

10.6.2 几种常用的定量计算方法 282

10.7 气相色谱在环境分析中的应用 284

10.7.1 气相色谱法测定水中苯系物 284

10.7.2 二硫化碳萃取气相色谱法测定水中氯苯 285

10.7.3 气相色谱法测定水中五氯酚 287

10.7.4 气相色谱法测定水中有机磷农药 288

10.7.5 气相色谱法测定土壤中多氯联苯 290

10.7.6 气相色谱法测定土壤和底泥中有机氯农药 291

10.7.7 气相色谱法测定空气中的苯系物 293

思考题 295

参考文献 296

11 高效液相色谱分析 297

11.1 概述 298

11.2 高效液相色谱法的基本原理 298

11.2.1 液相色谱的速率方程 298

11.2.2 柱外效应 299

11.3 高效液相色谱法的主要类型及其分离原理 300

11.3.1 液液分配色谱法 300

11.3.2 液固吸附色谱法 301

11.3.3 空间排阻色谱法 301

11.4 高效液相色谱仪 302

11.4.1 高压输液系统 303

11.4.2 梯度洗提装置 303

11.4.3 进样系统 303

11.4.4 色谱柱 304

11.4.5 检测器 305

11.5 高效液相色谱分离类型的选择 306

11.6 液相色谱在环境分析中的应用 307

11.6.1 液相色谱法测定水中阿特拉津 307

11.6.2 液相色谱法测定水中6种特定多环芳烃 308

11.6.3 液相色谱法测定水中苯胺类化合物 311

11.6.4 液相色谱法测定水中邻苯二甲酸酯类化合物 313

11.6.5 液相色谱法测定大气颗粒物中的苯并［a］芘 314

思考题 316

参考文献 316

12 离子色谱分析 317

12.1 概述 318

12.2 离子色谱法的主要类型及其分离原理 318

12.2.1 离子交换色谱法 318

12.2.2 离子排斥色谱法 319

12.2.3 离子对色谱法 319

12.3 离子色谱仪 320

12.3.1 输液系统 320

12.3.2 进样系统 320

12.3.3 分离系统 321

12.3.4 抑制系统 321

12.3.5 检测系统 323

12.3.6 数据处理系统 324

12.4 离子色谱在环境分析中的应用 324

12.4.1 离子色谱法测定水样中的SO2- 4、HPO2- 4、NO- 2、NO3 -、F-、Cl- 325

12.4.2 离子色谱法测定空气中的氨 327

12.4.3 离子色谱法测定空气中的氯化氢 328

思考题 330

参考文献 330

13 质谱分析法 331

13.1 质谱分析概述 332

13.2 质谱分析原理和仪器 332

13.2.1 真空系统 333

13.2.2 进样系统 333

13.2.3 离子源 333

13.2.4 质量分析器 336

13.2.5 离子检测器和记录系统 340

13.3 质谱峰和主要离子峰 340

13.3.1 质谱图和质谱表 340

13.3.2 质谱中主要离子峰 340

13.4 质谱定性分析及图谱解析 343

13.4.1 相对分子质量的测定 343

13.4.2 分子式的确定 344

13.4.3 分子结构的确定 345

13.5 质谱定量分析 345

13.6 联用技术 346

13.6.1 气相色谱—质谱（GC-MS）联用技术 346

13.6.2 液相色谱—质谱（LC-MS）联用技术 347

13.6.3 电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS） 347

13.7 质谱分析在环境分析中的应用 347

13.7.1 气相色谱—质谱法测定水中多氯联苯（PCBs） 348

13.7.2 毛细管柱气相色谱—质谱法测定水中有机氯农药 349

13.7.3 气相色谱—质谱法测定水中有机锡化合物 349

13.7.4 气相色谱—质谱法测定水中挥发性有机物（VOCs） 350

13.7.5 电感耦合等离子体质谱法测定水中的金属元素 351

13.7.6 电感耦合等离子体质谱法测定土壤中的Cd、Pb、Cu、Zn、Fe、Mn、Ni、Mo、As和Cr 353

思考题 353

参考文献 354

附：元素周期表 356