環(huán)境分析試卷解答

1、(1) 結(jié)合化學(xué)形態(tài)與元素形態(tài)分析的定義，簡述形態(tài)分析在環(huán)境分析中的意義及重要性。1. 在污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究中的意義污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，并不完全取決于污染物的總濃度，而是取 決于化學(xué)形態(tài)本性。如在森林土壤中，Pb2+很少由于降雨作用被淋洗溶解而遷移， 而Pb (W)則很容易流失。只有借助于形態(tài)分析才有可能闡明化學(xué)污染物進(jìn)入環(huán)境的方式、 遷移、轉(zhuǎn)化 過程的本質(zhì)，闡明污染物在水、氣和土壤循環(huán)中的地球化學(xué)行為， 為區(qū)域環(huán)境污 染的綜合防治提供科學(xué)依據(jù)。2. 在環(huán)境毒理學(xué)、醫(yī)學(xué)以及生命科學(xué)研究中的意義及重要性2.1不同化學(xué)形態(tài)重金屬的毒理特性(A) 重金屬以自然態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉亲匀粦B(tài)時(shí)毒性增加

2、如Al在天然水的正常酸度下以聚合的氫氧化鋁膠體形態(tài)存在，對(duì)魚類是無毒的，但若天然水被酸雨酸化后，鋁則可能轉(zhuǎn)化為可溶性的AI(0H)2+，可與魚腮的黏液發(fā)生反應(yīng)，阻礙必需的元素O Na K的轉(zhuǎn)移。(B) 離子態(tài)的毒性通常大于絡(luò)合態(tài)以及其他穩(wěn)定態(tài)。如鋁離子能穿過血腦屏障進(jìn)入人腦組織引起癡呆等病癥，而絡(luò)合 態(tài)的AIF4-以及穩(wěn)定態(tài)的AI2O3則沒有這種危險(xiǎn)。(C) 金屬有機(jī)態(tài)的毒性大于無機(jī)態(tài)有機(jī)金屬化合物一般是脂溶性的。如無機(jī)錫是無毒的，而三丁基錫是劇毒的，對(duì)水生生物的毒性水平為2-10ng/L。(D) 毒性與價(jià)態(tài)有關(guān)環(huán)境中穩(wěn)定存在的兩種價(jià)態(tài) Cr (川)和Cr ()有著幾乎相反的性 質(zhì)，適量的Cr

3、 (川)可以降低人體血漿中的血糖濃度，提高人體胰島素活性， 促進(jìn)糖和脂肪代謝，提高人體的應(yīng)激反應(yīng)能力等；而Cr (W)則是一種強(qiáng)氧化劑，具有強(qiáng)致癌變、致畸變、致突變作用，對(duì)生物體傷害較大。砷在水中以亞砷酸鹽(川)和砷酸鹽(V)等形式存在，但是由于砷(川) 和砷(V)的毒性不同，單純的砷元素檢測已經(jīng)不能反映其是否有害，必須對(duì)不同 價(jià)態(tài)的兩種砷都進(jìn)行分析。(E) 金屬羰基化合物往往是劇毒的如五羰基合鐵和四羰基合鎳2.2不同的化學(xué)形態(tài)對(duì)生物的可利用性不同如很穩(wěn)定的金屬及其絡(luò)合物，它們不與生物體起反應(yīng)，因而表現(xiàn)出無毒 特性。但當(dāng)這些金屬元素為生物體所必需的微量元素時(shí)，穩(wěn)定的金屬及其絡(luò)合物 不能被生物體

4、吸收和利用，造成生物體對(duì)這些金屬元素的缺乏而造成疾病。而那 些不穩(wěn)態(tài)的金屬化合物，由于活性高，則容易參與生物體循環(huán)，可被生物利用。(2) 痕量物質(zhì)的分離和富集方法有哪些？簡述每種方法的原理。沉淀法1重量分析法將欲測組分與試樣中其他組分分離，再將沉淀過濾、洗滌、烘干，最后稱重， 計(jì)算其含量。2沉淀干擾組分痕量組分沉淀?xiàng)l件選擇的原則：使相當(dāng)量的主要干擾組分沉淀完全， 而后測 定的痕量組分不會(huì)因?yàn)楣渤恋矶鴵p失或損失量可忽略不計(jì)。(2) 共沉淀法常量物質(zhì)沉淀時(shí)把痕量物質(zhì)自溶液轉(zhuǎn)移到固相。(3) 液液萃取法基本原理萃取過程的本質(zhì)1 )物質(zhì)的親水性和疏水性2 )萃取過程的本質(zhì)親水的無機(jī)離子被轉(zhuǎn)化為疏水性化

5、合物，萃取。鰲合萃取體系、離子締合物萃 取體系(4) 離子交換分離法1除去干擾組分，使之與待測痕量組分分離1 )將陰陽離子分離如測定痕量陰離子時(shí)，將試樣溶液通過強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，陽離子被 交換到樹脂上，陰離子以相應(yīng)的酸列出。2 )將某些陽離子與另外一些能夠生成絡(luò)陰離子的陽離子分離，通過陽離子交 換樹脂，陽離子被交換到樹脂上，絡(luò)陰離子流出。2富集痕量組分將大體積樣品溶液中的痕量組分交換到樹脂上，再用少量洗脫液將其淋洗下來，提高其濃度。如測定湖水中痕量的Cu、Pb Cd Cr2L 湖水；100mL 2.5mol/LHCI溶液洗脫；濃度提高20倍(3) 列出氣相色譜檢測器的類型及其對(duì)應(yīng)的分析對(duì)象

6、特點(diǎn)是什么？對(duì)一個(gè)未知物體系，如何使用氣相色譜實(shí)現(xiàn)定性分析？氣相色譜檢測器可分為濃度型檢測器與質(zhì)量型檢測器：濃度型檢測器的響應(yīng)值和組分的濃度成正比，質(zhì)量型檢測器的響應(yīng)值和單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測器的質(zhì)量成正 比。常用的濃度型檢測器有：熱導(dǎo)池檢測器(TCD)、電子捕獲檢測器(ECD) 常用的質(zhì)量型檢測器有：氫火焰電離檢測器(FID)、火焰光度檢測器(FPD) 熱導(dǎo)池檢測器(TCD)(1) 屬濃度型Det,進(jìn)樣量一定時(shí) 峰面積A* 1/Fd用A定量時(shí)要保持流速恒定(2) 屬通用型Det,可測多種類型組分特別是可測FID所不能直接測定的許多無機(jī)氣體(3) 是非破壞型Det利用樣品收集或與其他儀器聯(lián)用氫火焰

7、電離檢測器(FID)a. 屬質(zhì)量型,A與Fd無關(guān)屬破壞型二不能制備聯(lián)用b. 適用水和大氣中痕量有機(jī)物，對(duì)烴類靈敏度高，比TCD高102104倍c. FID 不能檢測CO2 CO H2O H2S CS2 N2 NH3等無機(jī)物(即水與永久氣體等)在H2焰中不電離電子捕獲檢測器(ECD)(1) 是選擇性Det,對(duì)鹵素及O, Cl等化合物響應(yīng)大對(duì)烴類無響應(yīng)，對(duì) CCl4響應(yīng)值比正己烷大108倍可與FID組合定性(2) 靈敏度高，最低檢測限度很低但線形范圍窄(3) 濃度型Det,峰高定量為宜火焰光度檢測器(FPD)質(zhì)量型Det用于測含S,P化合物，信號(hào)比C-H化合物大10000倍用P濾光片時(shí)，P的響應(yīng)值

8、/S的響應(yīng)值20用S濾光片時(shí)，S的響應(yīng)值/P的響應(yīng)值10定性分析依據(jù)：利用色譜圖確定各色譜峰所代表的化合物。常用的方法：純物質(zhì)對(duì)照定性、禾U用保留值定性、禾U用檢測器的選擇性定性等。(4) 何為正向色譜和反向色譜，它們的適用對(duì)象有何區(qū)別？正相分配色譜用極性物質(zhì)作固定相，非極性溶劑 (如苯、正己烷等)作流動(dòng)相， 反相分配色譜用非極性物質(zhì)作固定相，極性溶劑(如水、甲醇、己腈等)作流動(dòng)相, 一般地，正相色譜是固定液的極性大于流動(dòng)相的極性，而反相色譜是固定相的極 性小于流動(dòng)相的極性。正相色譜適宜于分離極性化合物，反相色譜則適宜于分離 非極性或弱極性化合物。(5) 何為梯度淋洗，其作用是什么？梯度淋洗是

9、否適用于示差折光檢測器中嗎，為什么？梯度洗提法：在分離的過程中，應(yīng)用梯度洗提裝置，按一定的程序改變兩種或兩 種以上不同極性的溶劑之間的比例， 使流動(dòng)相的成分和極性產(chǎn)生相應(yīng)的變化， 從 而改變復(fù)雜物質(zhì)中不同極性的組分的相對(duì)保留值，提高分離效果，加快分析速度。 應(yīng)用梯度洗提，可以提高分離效果。差示折光檢測器一種濃度型檢測器，是通過連續(xù)測定測量池中溶液折射率的變化來測定組分 的濃度。優(yōu)點(diǎn)：凡與流動(dòng)相折射率不同的組分，都可以用差示折光檢測器來檢測， 所 以差示折光檢測器 是一種通 用型檢測 器。差示折 光檢測 器的靈敏度 可達(dá) 10-7g mL-1。可用于檢測在紫外光范圍內(nèi)吸光度不高的化合物，如聚合物

10、、糖、 有機(jī)酸和甘油三酸酯。缺點(diǎn)：對(duì)溫度和流速的波動(dòng)很敏感。（6）離子色譜中的抑制器原理是什么（陰陽離子選擇一種即可）？其柱后衍生的含義是什么？抑制器的工作原理（陰離子） 陽離子交換膜（陽離子選擇性滲透膜，只有陽離子能夠透過），將抑制器分為三個(gè)室，分別為兩膜之間的抑制室和膜兩側(cè)的陽極再生室、陰極再生室。再生室中裝有電極，水在再生室內(nèi)分別發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)：陽極：H20 - 2e = 2H+ + 1/2 02 T陰極：2H2O + 2e = 20H- + H2 T在電場的作用下，陽極產(chǎn)生的 H+透過陽離子交換膜進(jìn)入抑制室，而抑制室 淋洗液及樣品中的陽離子（如 Na+ ）透過陽離子交換膜進(jìn)入陰極室，這

11、樣就將 抑制室中的淋洗液及樣品全部轉(zhuǎn)化成為相應(yīng)的酸，如淋洗液Na2CO3變?yōu)镠2CO3，樣品 NaCl 變?yōu)?HCl。柱后衍生：分離物在分析柱中實(shí)現(xiàn)分離后，在衍生池內(nèi)與衍生劑反應(yīng)，在柱子中 分離的是目的物，在檢測器處檢測的是衍生產(chǎn)物，目的是提高檢測器對(duì)目的物的 響應(yīng)（7）通常所說物質(zhì)的紅外活性和拉曼活性的含義是什么？如何理解分子的極性和極化率？只有產(chǎn)生偶極矩變化的振動(dòng)是 紅外活性的，即紅外光譜譜帶強(qiáng)度正比于振動(dòng)中原 子通過它們平衡位置時(shí)偶極矩的變化。拉曼活性取決于振動(dòng)中極化度是否變化，只有極化度有變化的振動(dòng)才是拉曼活性 的。所謂極化度就是分子在電場（如光波這種交變的電磁場）的作用下分子中電子云

12、 變形的難易程度。在化學(xué)中，極性指一個(gè)共價(jià)鍵或一個(gè)共價(jià)分子中電荷分布的不均勻性。如果電荷分布得不均勻，則稱該鍵或分子為極性；如果均勻，則稱為非極性。一個(gè)共價(jià)分 子是極性的，是說這個(gè)分子內(nèi)電荷分布不均勻，或者說，正負(fù)電荷中心沒有重合。分子的極性取決于分子內(nèi)各個(gè)鍵的極性以及它們的排列方式。在大多數(shù)情況下, 極性分子中含有極性鍵，非極性分子中含有非極性鍵。（8）如何理解原子光譜中的共振線、空心陰極燈及原子化的概念與作用原理？共振線,吸收一定頻率的輻射能量。產(chǎn)生共振吸收線（簡稱共振線）吸收光譜發(fā)射出一定頻率的輻射。產(chǎn)生共振吸收線（也簡稱共振線）發(fā)射光譜空心陰極燈提供待測元素的特征光譜。獲得較高的靈敏度

13、和準(zhǔn)確度。光源應(yīng)滿足如下要求；（1）能發(fā)射待測元素的共振線；（2）能發(fā)射銳線；（3）輻射光強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好。原理：施加電壓電子從空心陰極內(nèi)壁流向陽極，與充入的惰性氣體碰撞使之電離， 產(chǎn)生的正電荷在電場作用下向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊， 使陰極表面的金屬原子濺射出 來后再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生撞碰而被激發(fā)， 于是陰極內(nèi)輝光中便出 現(xiàn)了陰極物質(zhì)和內(nèi)充惰性氣體的光譜。 用不同待測元素作陰極材料，可制成相應(yīng) 空心陰極燈?？招年帢O燈的輻射強(qiáng)度與燈的工作電流有關(guān)。原子化作用：將試樣中離子轉(zhuǎn)變成原子蒸氣?；鹧妫涸嚇屿F滴在火焰中，經(jīng)蒸發(fā)，干燥， 離解（還原）等過程產(chǎn)生大量基態(tài)原子。石墨爐：原子化過程分為干燥、

14、灰化（去 除基體）、原子化、凈化（去除殘?jiān)?四個(gè)階段，待測元素在高溫下生成基態(tài)原 子。（9）質(zhì)譜的原理是什么？簡述離子源種類對(duì)分子峰產(chǎn)生的影響。質(zhì)譜是化合物電離后按照離子質(zhì)量與所帶電荷數(shù)之比被儀器分離并以質(zhì)荷比與 其相對(duì)強(qiáng)度記錄下來的譜圖，是分子質(zhì)量精確測定和分子式的確定及化合物結(jié)構(gòu) 分析的重要工具。電子轟擊源，分子離子峰強(qiáng)度較弱或不出現(xiàn)； 化學(xué)電離源，準(zhǔn)分子離子（M+1）+ 峰大，可提供分子量信息；場電離源，主要產(chǎn)生分子離子M和（M+1）+峰;場解吸 源，常產(chǎn)生離子峰和準(zhǔn)分子離子峰。（10）給出準(zhǔn)確度與精密度的定義和相互關(guān)系，結(jié)合系統(tǒng)誤差與偶然 誤差的產(chǎn)生因素，淺析它們是如何影響準(zhǔn)確度和精

15、密度的。1準(zhǔn)確度一一分析結(jié)果與真實(shí)值的接近程度，準(zhǔn)確度的高低用誤差來衡量， 誤差一般用絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差來表示。2精密度一一幾次平衡測定結(jié)果相互接近程度，精密度的高低用偏差來衡量，偏差是指個(gè)別測定值與平均值之間的差值。3兩者的關(guān)系：精密度是保證準(zhǔn)確度的先決條件，精密度高不一定準(zhǔn)確度高，兩者的差別 主要是由于系統(tǒng)誤差的存在系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因：方法誤差選擇的方法不夠完善；例：重量分析中沉淀的溶解損失，滴定分析中指示劑選擇不當(dāng) 儀器誤差儀器本身的缺陷；例：天平兩臂不等，砝碼未校正；滴定管，容量瓶未校正。試劑誤差一一所用試劑有雜質(zhì)；例：純水不合格；試劑純度不夠（含待測組份或干擾離子）主觀誤差一一操作人

16、員主觀因素造成例：對(duì)指示劑顏色辨別偏深或偏淺，滴定管讀數(shù)不準(zhǔn)。偶然誤差產(chǎn)生的原因：偶然因素，滴定管讀數(shù)。（11）如圖是Pb2+的極譜波圖，請(qǐng)分析圖中數(shù)字所代表的極譜分析過程的某個(gè) 階段，并給出極譜曲線形成的條件。扱限擴(kuò)散電航圖中段，僅有微小的電流流過，這時(shí)的電流稱為“殘余電流”或背景電流 當(dāng)外加電壓到達(dá)Pb2+的析出電位時(shí)，Pb2+開始在滴汞電極上迅速反應(yīng)。由于溶液靜止，電極附近的鉛離子在電極表面迅速反應(yīng)，此時(shí)，產(chǎn)生濃度梯度（厚 度約0.05mm的擴(kuò)散層），電極反應(yīng)受濃度擴(kuò)散控制。在處，達(dá)到擴(kuò)散平衡。 平衡時(shí)，電解電流僅受擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)控制，形成：極限擴(kuò)散電流id。（極譜定量分析的基礎(chǔ)）（極譜定圖中

17、處電流隨電壓變化的比值最大，此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電位稱為半波電位 性的依據(jù)）（12）保留時(shí)間（tR）：是指被測組分從進(jìn)樣開始到柱后出現(xiàn)濃度最大值時(shí)所需的時(shí) 間，=組分在流動(dòng)相中停留的時(shí)間 +在固定相中所停留的時(shí)間。保留值：表示被測組分從進(jìn)樣到色譜柱后出現(xiàn)濃度最大值所需要的時(shí)間（或所需載氣的體積），叫做保留值。調(diào)整保留時(shí)間（tR '）：組分的保留時(shí)間與死時(shí)間的差值：tR =tR-to它表示與固定相發(fā)生作用的組分比載氣在色譜柱中多滯留的時(shí)間，實(shí)際上是組分在固定相中所滯留的時(shí)間。相對(duì)保留值：表示組分2的調(diào)整保留值與組分1的調(diào)整保留值之比：71,2t R , 2 V R ,2t R,1V R ,112,1值越大，兩組分的色譜峰相距越遠(yuǎn)，分離得越好分離度R定義：兩相鄰組分保留時(shí)間之差與兩峰底寬度和之半的比值:垃2 垃11 / 2 （策 Y2）色譜柱的選擇性越強(qiáng)，兩組分的色譜峰相距越遠(yuǎn)；柱效能越高，色譜峰越窄塔板理論假設(shè)： 將一根色譜柱視為一個(gè)精餾塔； 色譜柱是由一系列連續(xù)的、水平的塔板構(gòu)成； 每一塊塔板的高度為H ;組分氣體以脈沖的方式進(jìn)入塔板； 組分在每一塊塔板上迅速達(dá)到分配平衡； 分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)； 氣體的縱向擴(kuò)散可以忽略不計(jì)色譜柱的柱效能tt塔板高度：H = L / nn = 16 （乙L）2 = 5.54 （2丫丫丿