1、分析化學與環(huán)境保護,,黃勇蝦 03081144,環(huán)境化學是70年代以后剛剛發(fā)展起來得一門新興的化學科學和環(huán)境科學的交叉學科, 它是化學科學的一個新的重要分支,也是環(huán)境科學的核心組成部分。,環(huán)境化學是一門研究潛在有害化學物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、行為、效應（ 生態(tài)效應、人體健康效應以及其它環(huán)境效應） 以及減少或消除其產(chǎn)生的科學 !,它的研究內(nèi)容包括：（ 1 ） 化學污染物在環(huán)境中的含量和污染程度! 其不僅要對污染物進行定量檢測， 而

2、且還要對其在環(huán)境中的毒害性和對環(huán)境的影響作出鑒定! （ 2） 研究化學污染物在環(huán)境中的遷移、轉化和歸宿， 特別是污染物在環(huán)境中的積累、相互作用機制和生物效應等， 包括化學污染物致畸、致突變、致癌作用機理， 化學物質(zhì)的結構與毒性之間的相關關系， 各種污染在食物鏈傳遞過程中的生化過程等! 環(huán)境化學的研究方法以化學方法為主， 亦借鑒生物學、醫(yī)學、地學的思路和手段，因而環(huán)境化學的發(fā)展本身即推動這些學科與環(huán)境化學的相互滲透和交叉.,化學中5個

3、應該發(fā)展的尖端領域包括:環(huán)境化學、反應活性知識、化學催化反應、生命過程化學和在極端條件下的化學行為.環(huán)境化學就是其中的一個領域.,環(huán)境化學主要包括: 環(huán)境分析化學 環(huán)境污染化學(大氣,水體,土壤環(huán)境化學) 環(huán)境污染控制化學,1995年諾貝爾化學獎第一次授予三位環(huán)境化學家　Crutzen,　Rowland和Molina,環(huán)境分析化學(environmental analysis chemistry),環(huán)境分析化學是研究

4、環(huán)境污染物質(zhì)的組成、結構、狀態(tài)以及含量的分析化學的一個新分支。在某種意義上講,環(huán)境科學的發(fā)展依賴于環(huán)境分析化學的發(fā)展。,環(huán)境分析化學具有以下特點:,(1)涉及范圍廣 (2)對象復雜(3)變異性 (4)定量分析(痕量甚至超痕量分析) (5)普遍性及實用性強,環(huán)境分析化學中近年發(fā)展的的幾項技術:,(1)激光腔內(nèi)共振衰減吸收技術(Cavity Ring down Laser Absorption Spectroscopy),(2)固

5、相微萃取技術 (Solid Phase Micro-Extraction,(3)現(xiàn)場分析化學和工藝技術(Field Analytical Chemistry And Technology),(4)色譜進樣技術柱頭進樣(on column)分流/無分流進樣(split/split less)吹捕法進樣(purge and trap),環(huán)境分析化學實

6、驗：,１．用氧化還原滴定法做化學需氧量(COD)測定(高錳酸鉀法）,2.新鮮蔬菜和水果中亞硝酸鹽測定方法研究,３．廢舊干電池滲漏液(主要含汞,鉻,鎳,鉛離子所含的各種重金屬離子濃度的分析）,4.飲用水中有機磷農(nóng)藥的樣品前處理與HPLC 分析,化學需氧量（ＣＯＤ）是水質(zhì)污染程度的重要指標之一，是指在特定條件下，采用一定的強氧化劑處理水樣時，消耗氧化劑所相當?shù)难趿?，以每多少毫克Ｏ２表示．ＣＯＤ反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度，包括有機

7、物，亞硝酸鹽，亞鐵鹽，硫化物等．一般水樣可用高錳酸鉀法測定,用氧化還原滴定法做化學需氧量(COD)測定(高錳酸鉀法),,一．實驗原理　　水樣加入硫酸酸化后，加入一定量的KMnO4溶液，并在沸水浴中加熱反應一段時間，然后加入過量的Na2C2O4標準溶液，使之與剩余的KMnO4充分作用，再用KMnO4溶液回滴過量的Na2C2O4 ．通過計算求得高錳酸鹽指數(shù)值．反應如下：?。碝nO4－＋５C+12H+=4Mn2++5CO2+6H2O

8、 2 MnO4－＋5C2O4 +16H+=4Mn2++10CO2+8H2O 計算結果如下：高錳酸鹽指數(shù)（O2，mg／l）＝其中，Ｖ１和Ｖ２分別為KMnO4的開始加入體積和加滴過量Na2C2O4標準溶液的體積，CＫＭnＯ４和ＣNa2C2O4　分別表示以KMnO4和Na2C2O4為基本單元的物質(zhì)量的濃度．,,,二．步驟流程圖:,水樣＋ 硫酸（１＋３）,沸水浴中３０min,KMnO4標準溶液（Ｖ１）,,水樣＋ KMnO4,,N

9、a2C2O4標準溶液（Ｖ）,水樣＋ Na2C2O4,KMnO4標準溶液（Ｖ２）,水樣,,,,二．新鮮蔬菜和水果中亞硝酸鹽測定方法研究,研究內(nèi)容：利用分光光度法研究消除新鮮蔬菜和水果中抗壞血酸對亞硝酸鹽測定干擾的方法。實驗部分 實驗的影響因素分析 　　１．提取溫度和時間對回收率的影響 　?。玻箟难釋厥章实挠绊?　　３．活性炭對回收率的影響 結論,實驗部分,1）儀器和試劑　　　722 型分光光度計； 恒溫水浴；　　　N

10、-1萘基乙二胺溶液： 溶解0.200gN-1萘基乙二胺于150ml乙酸（15%） 中， 混勻，　置于棕色瓶保存于冰箱（-4°C）中。 　對氨基苯磺酸溶液： 稱取0.500g對氨基苯磺酸， 溶于150ml乙酸（15%） 中， 混　勻， 必要時過濾，置于棕色瓶保存于冰箱中。 　　　亞硝酸鈉儲備溶液： 稱取亞硝酸鈉0.100g，溶于少量蒸餾水中， 然后轉移至1L容瓶中， 用蒸餾水定容至刻度。該儲備溶液的濃度為100μg

11、/ml ， 使用時稀釋至所需的濃度。 　　　亞硝酸鈉標準溶液： 取1ml亞硝酸鈉儲備溶液于100ml容量瓶中， 用蒸餾水定容至刻度。該標準溶液的濃度為1μg/ml?！　　?%醋酸鋅水溶液： 準確稱取4.00g醋酸鋅， 溶于100ml蒸餾水中。 　　　2mol/ml 氫氧化鈉： 準確稱取氫氧化鈉80.00g溶于1L蒸餾水中。 　　　3%鹽酸： 用移液管準確取3ml濃鹽酸于100ml容量瓶中， 加蒸餾水稀釋至刻度。,,2）實驗方法：

12、　　　準確稱取勻漿樣品約20g于200ml燒杯中， 加入500ml醋酸鋅溶液， 用2mol/l氫氧化鈉調(diào)PH值為7.2-7.5，再加入1g活性炭， 混勻， 置于70°C 水浴中， 適當攪拌，加熱30min后取出， 冷卻至室溫，用布氏漏斗初次過濾， 同時用20ml蒸餾水清洗燒杯和玻璃棒， 淋洗液倒入漏斗中清洗濾渣， 所得濾液轉入100ml容量瓶中， 用蒸餾水定容至刻度， 取部分濾液用0.45μm濾膜過濾， 膜濾液備分析用， 同

13、時做空白實驗。 　　　取10ml膜濾液于25ml帶塞比色管中， 加入2.5ml對氨基苯磺酸溶液， 混勻，5min后再加入2.5mlN-1萘基乙二胺溶液， 同時調(diào)節(jié)PH值為1.2左右， 加蒸餾水至刻度，混勻。 于 540nm波長下進行比色測定。已顯色的樣品應在45min內(nèi)測定完畢。 3）標準曲線的繪制 　在6支25ml比色管中，分別準確加入0.5，1.0，2.0，3.0，4.0和5.0ml濃度為1.0μg/ml的NaN

14、O2標準溶液后，分別測定吸光度，并繪制曲線如下：,絡合物的穩(wěn)定性,在樣品中加入顯色劑后所生成的絡合物的穩(wěn)定性隨時間延長而發(fā)生變化, 取3μgNaNO2， 測定其不同顯色時間下的吸光值， 所得數(shù)據(jù)見表：,提取溫度和時間對回收率的影響,以芹菜樣品為例研究溫度和時間對提取率的影響, 在20g的芹菜樣品中加入80μg亞硝酸鈉標準樣品， 在不同提取溫度（30°C，70°C和100°C） 及加熱時間（15min，3

15、0min，45min和60min） 下考察溫度和加熱時間對回收率的影響, 結果如下表： 　　　　　不同溫度和時間條件下的回收率,抗壞血酸對回收率的影響,很多水果和蔬菜中都含有抗壞血酸， 其含量一般為10-600mg/kg（ 鮮重），有的甚至高達000mg/kg?？箟难崮軌蚺c亞硝酸鹽發(fā)生反應， 引起測定的負誤差, 選擇亞硝酸鹽含量為10μg和20μg的兩組樣品， 一組加抗壞血酸， 另一組不加抗壞血酸, 以兩組實驗結果來

16、考察抗壞血酸對亞硝酸鹽回收率的影響, 結果如下表：　　　 　　　　　　　　抗壞血酸對亞硝酸鹽回收率的影響,活性炭對回收率的影響,活性炭由于其很好的吸附性，可消除抗壞血酸對亞硝酸鹽測定的影響。試驗中選擇含有10μg和20μg的亞硝酸鹽的兩組樣品， 兩組樣品均加入22μg抗壞血酸， 其中一組加活性炭； 另一組則不加， 觀察活性炭對抗壞血酸干擾改善的情況。結果如下表：　　　　活性炭對回收率的影響,結論,（1） 在進行新鮮

17、蔬菜和水果樣品中亞硝酸鹽的提　　　　　取時， 最佳條件是溫度70°C， 加熱時30min。（2） 研究結果證明， 食品中的抗壞血酸是造成食品樣品亞硝酸鹽提取率低的主要原因之一。 （3） 加入活性炭可吸附致使亞硝酸鹽測定產(chǎn)正、負誤差的物質(zhì)（ 如抗壞血酸等） ，從而消除了它們對亞硝酸鹽測定的干擾， 提高了亞硝酸鹽的回收率， 增強了其測定的準確度。,(一) 首先收集廢置比較久的5號電池,并

18、 收集一定量的雨水(二) 設計柱形的放置廢舊電池的容器(材料最好是玻璃或塑料)下端要有供滲漏液流出的出口,上端的柱形開口放置雨水可以緩慢滴下的容器(比如滴定管),柱形容器下端用錐形瓶收集滲漏液,柱形容器中放置適量的廢舊電池,這樣的實驗裝置要求有3~4組.且各組所放的電池數(shù)目和樣式應盡量相同(三) 收集滲漏液,上端應控制雨水落下的

19、速度足夠慢,最好使上下滴落的速度盡量相同,且柱形容器中盡量不要有匯集的雨水.每組收集3~4次,每次50 ml的待測樣品.待測溶液中的雜質(zhì)要事先通過過濾除掉,廢舊干電池滲漏液的分析,,,(四) 進行汞,鉻,鎳,鉛四種重金屬離子的分析滴定 　(1)汞量法,以氯化鈉作滴定劑,二苯胺基脲作指示劑,未滴定時汞鹽生成的氯化汞是解離度很小的絡合物形成藍紫色的螯合物,當溶液由藍紫色變未無色時指示終點到達 　(2)溶液中以過量的CNˉ掩蔽鎘和

20、鎳,以EDTA為滴定劑,以鉻黑為指示劑,測定鉛含量 　(3)調(diào)至氨性, 在氨性溶液中以丁二酮月虧為沉淀劑,與鎳生成鮮紅色螯合物沉淀,過濾,洗滌, 組成恒定,可烘干直接稱量 　(4)液調(diào)制弱酸性,加入Na2S,生成黃色的CdS沉淀析出,過濾,洗滌, 可烘干直接稱量 (五)對所得的測量數(shù)據(jù)進行分析和校正,最終得到滲漏液所含的各種重金屬離子濃度一般情況的數(shù)據(jù).,,,環(huán)境分析化學實驗:,一. 飲用水中有機磷農(nóng)藥的樣品前處理與HP

21、LC 分析:水樣中有機磷污染物的分析首先需要進行樣品前處理，將目標組分從水樣中提取并富集起來，之后采用LC或GC 方法進行分析,1. 水樣中農(nóng)藥的固相提取 固相提取技術是水樣前處理的有效工具, 采用Waters Oasis H LB固相提取產(chǎn)品，可以高效提取水樣中的有機磷農(nóng)藥，獲得理想的回收率結果.(見表１）,水樣中有機磷的提?。褐苽錁悠罚罨滔嗵崛⌒≈ǚ謩e用５ml 乙酸乙酯，５ml 甲醇及５ml 水），

22、進樣（將500ml 水樣加入小柱中）,清洗（5ml 水）,徹底吹干,洗脫（10ml 乙酸乙酯）,氮氣吹掃下將洗脫液揮發(fā)至干，用1ml 梯度初始流動相配制后進樣.,2.有機磷農(nóng)藥的HLPC 分析 采用配置二極管矩陣檢測器的waters梯度HPLC 系統(tǒng)、反相色譜柱可對多種有機磷農(nóng)藥進行分析，獲得滿足法規(guī)要求的檢測結果. 有機磷農(nóng)藥標準樣品和飲用水樣品的HPLC 分析結果見圖1 與圖2:,,３．討論比較：,圖３．二極管矩陣