环境分析化学 ZJ (1)

环境分析化学主讲人：张静石油化工学院 东区化工楼103室

环境分析化学与环境化学、分析化学的区别环境化学(environmental chemistry)是应用化学的原理 、方法和技术，研究化学物质(尤其是化学污染物质)在生态 环境体系中的来源、转化、归宿和控制以及生态效应的一门科 学。 分析化学(analytical chemistry)是关于研究物质的组成、 含量、结构和形态等化学信息的分析方法及理论的一门科学， 是化学的一个重要分支。它包括化学分析、仪器分析两部分。 环境分析化学(environmental analytical chemistry)是把 分析化学的理论和方法和技术对环境与环境中化学污染物的分 析、检测相结合，也是分析化学与环境化学相互渗透形成的一 门交叉新学科，也可以说它是研究环境污染物质的组成、结构 、状态以及含量的环境化学与分析化学的一个新分支。

第一章

绪

论

第一节 环境分析化学的任务、目的与作用第二节 环境分析方法与技术的分类 第三节 环境分析方法与技术的发展 第四节 环境标准

第一节 环境分析化学的任务、目的与作用一、环境分析化学的任务环境分析化学是运用分析化学和环境科学的理论、 方法和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。 环境分析化学所提供的环境中化学物质种类、含 量、形态等信息为评价环境质量、污染控制和治理的 成效，制定环境保护政策以及解决环境问题等提供了 科学依据。

第一节 环境分析化学的任务、目的与作用二、环境分析化学的目的环境分析化学研究的对象：环境中的化学物质环境分析化学的目的：研究化学物质对环境污染、 生物生长和人类健康影响的问题，找出存在与环境中 化学污染物的类型、结构、数量或浓度。

第一节 环境分析化学的任务、目的与作用三、环境分析化学的作用-侦察兵的作用20世纪震惊世界的公害事件(重大污染事件):

(1)1930年比利时马斯河谷事件：有害废气(SO2)和粉尘导致患心脏病、肺病，一 周内死亡60多人，这是20世纪最早记录的公害事件。 (2)1943年美国洛杉矾光化学烟雾事件： 汽车废气在紫外线照射下产生的光化学烟雾，造 成眼红、咽炎、头痛等，4天4000余人死亡。 另外还 有1955年和1970年。

第一节 环境分析化学的任务、目的与作用20世纪震惊世界的公害事件(重大污染事件): (3)1953~1956年日本水俣病事件： 汞中毒，造成近万人中枢神经疾患，其中甲基汞中毒患者283 人中有66余人死亡。 (4)1955~1972年日本骨痛病事件： 镉中毒，使病人骨骼严重畸形、剧痛，身长缩短，骨脆易 (5)1968年

日本糠油事件： 多氯联苯中毒，眼皮发肿、手掌出汗、肌肉疼痛、咳嗽不止， 有13000多人受害。

第二节

环境分析方法与技术的分类

1. 化学分析法 (1) 重量分析法 (2) 容量分析法 滴定分析法

第二节

环境分析方法与技术的分类

2.仪器分析法光谱分析法

色谱分析法

质谱分析法

仪器分析法

电化学分析法

放射分析法

流动注射分析法

第二节

环境分析方法与技术的分类

3.分子生物学技术法免疫分析酶分析法 生物传感器

分子生物学技术法

第二节

环境分析方法与技术的分类

生物传感器是一种由生物活性材 料与相应转换器构成，并能测定特定 的化学物质(主要是生物物质)的装 臵。它是以固定化的生物敏感材料作 为识别元件，对被测目标具有高度选 择性的检测器。它通过各种物理、化 学换能器捕捉目标物与敏感基元之间 的反应，然后将反应的程度用离散或 连续的信号表达出来，从而得出被测 物的浓度。

样 品

生 物 敏 感 元

信 号 转 换 器

信号处理器

Figure 1-1. The illustration of biosensor detection.

第三节

环境分析方法与技术的发展

一、分析方法标准化-环境分析的基础和中心环节

环境质量评价和环境保护规划的制定和执行，都要以环境分 析数据作为依据，因而须要研究制订一整套的标准分析方法， 以保证分析数据的可靠性和准确性。

第三节

环境分析方法与技术的发展

二、分析技术连续自动化

环境分析化学逐渐由经典的化学分析过渡到仪器分析，由手 工操作过渡到连续自动化的操作。70年代以来，已出现每小 时可连续测定数十个试样的自动分析仪器，并已正式定为标 准分析方法。现已采用的有：比色分析、离子选择性电极、 X射线荧光光谱、原子吸收光谱、极谱、气相色谱、液相色 谱、流动注射分析等自动分析方法及相应的仪器。特别是流 动注射分析法，分析速度可达每小时200多个试样，试剂和 试样的消耗量少，仪器的结构简单，比较容易普及，是发展 较快的方法之一。

第三节

环境分析方法与技术的发展

三、计算机在分析中的应用

在环境分析化学中应用电子计算机，极大地提高了分析能力 和研究水平。 应用电子计算机，可实现分析仪器自动化和样品的连续测定。 如配备有电子计算机的γ-能谱仪可同时测定几百个样品中多 种元素，利用傅里叶变换在计算机上进行计算，既可提高分 析的灵敏度和准确度，又可使核磁共振仪能测得13C讯号，使 有机骨架结构的测定有了可能，为从分子水平研究环境污染 物引起的生态学和生理机制的有关问题开拓了前景。

第三节

环境分析方法与技术的发展

四、多种方法和仪器的联合使用

色谱-质谱-计算机联用 火花源质谱-电子计算机联用 气相色谱-微波等离子体发射光谱联用 色谱-红外光谱联用 色谱-原子吸收光谱联用 发射光谱和等离子体源联用 质谱-离子显微镜组合而成的直接成象离子分析仪

第三节

环境分析方法与技术的发展

五、激光技术-分析化学的光源

已发展了吸收光谱、拉曼光谱、原子和分子荧光光谱、激光 光声光谱、高分辨率光谱以及其他激光光谱技术和分析方法。 激光分析的特点：高分辨率、高灵敏度、长距离、短时间。

第三节

环境分析方法与技术的发展

五、痕量和超痕量分析的研究 环境分析化学的新要求之一：检测含量低达10-6~10-9克(痕 量级)和10-9~10-12克(超痕量级)的污染物，以及研究制 订出一套能适用于测定存在于大气、水体、土壤、生物体和 食品中的痕量和超痕量的污染物的分析方法。 例如已测定太平洋中心上空空气中铅的含量为1ppb,南北极 则低于0.5ppb。南极洲冰块中的双对氯苯基三氯乙烷(DDT) 含量为0.04ppb;雨水中汞的平均含量为0.2ppb;人体中铀 的平均含量为1ppb。这些成果是依靠痕量或超痕量分析技术 取得的。

第四节

环境标准

1.环境标准(environmental standards)定义

防治环境污染，维护生态平衡，保护人群健康，对环 境保护工作需要统一的各项技术规范和技术要就所做 的规定。

第四节

环境标准

2.环境质量标准我国已发布的环境质量标准有： 1、大气环境质量标准(GB3095-1996代替GB3095–82) 2、地面水环境质量标准(GB3838-2002代替GB383888和GB3838-83) 3、海水水质标准(GB3097-1997代替GB 3097-82) 4、渔业水质标准(GB11607-89) 5、农田灌溉水质标准(GB5084-85) 6、城市区域环境噪声标准(GB 3096-82)

第二章 有效数字及计算规则一、有效数字(significant figure)

概念：分析工作中实际上能测量到的数字。包括：除最后一位为可疑数字，其余的数字都是准

确的。可理解为：在可疑数字的位数上有±1个单位的误差。

如：分析天平称量：1.21 23 (g)(万分之一)滴定管读数：23.26 (mL)

二、有效数字的确定1. 记录测量数据时，只允许保留一位可疑数字。2. 有效数字的位数反映了测量的相对误差，不能随意舍 去或保留最后一位数字。 例：0.5780 0.578 3. 若有一位数字大于或等于8,其有效数字位数应多算 一位。 例1:9.37实际是三位有效数字，但已接近于10.00, 故认为是四位有效数字。

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