第5章 環(huán)境地球化學(xué)的研究方法

第五章環(huán)境地球化學(xué)研究方法本章主要內(nèi)容：第一節(jié)環(huán)境地球化學(xué)的研究特點(diǎn)第二節(jié)環(huán)境地球化學(xué)與環(huán)境背景值第三節(jié)環(huán)境分析樣品的采集和處理第四節(jié)環(huán)境地球化學(xué)研究的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和數(shù)學(xué)模型第五節(jié)環(huán)境地球化學(xué)的圖示方法第六節(jié)其它方法

環(huán)境地球化學(xué)研究與一般的地球化學(xué)研究相比，既有相互關(guān)聯(lián)性，也有特殊性。環(huán)境地球化學(xué)研究是從環(huán)境調(diào)查入手，根據(jù)研究的目的和要求，選擇一定的環(huán)境要素進(jìn)行觀測(cè)，然后將獲得的調(diào)查資料與背景區(qū)對(duì)照比較及綜合分析，繼而對(duì)研究區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)并提出相應(yīng)的對(duì)策。第一節(jié)環(huán)境地球化學(xué)的研究特點(diǎn)環(huán)境地球化學(xué)研究特點(diǎn)主要有：（1）除自然環(huán)境的無(wú)機(jī)界外，還包括各種生物體（動(dòng)植物、人類等）的活動(dòng)情況；（2）除系統(tǒng)觀測(cè)環(huán)境要素現(xiàn)狀外，還要研究它們的變化及發(fā)展趨勢(shì)；（3）觀察環(huán)境特征的動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量的預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)。（4）選擇對(duì)照區(qū)進(jìn)行環(huán)境背景值調(diào)查，建立環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。（5）為環(huán)境改善和綜合治理提供措施和對(duì)策。環(huán)境地球化學(xué)的研究方法常用的有兩種：

(1)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究法;(2)實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)研究法。

地球化學(xué)研究的最終目標(biāo)是降人類的發(fā)展和環(huán)境納入到最佳循環(huán)軌道。

在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究方面，科學(xué)地確定取樣地點(diǎn)最為重要。采樣點(diǎn)必須有代表性和有足夠的數(shù)量。為查明化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，通常采用共軛布點(diǎn)法。

所謂共軛布點(diǎn)法就是同時(shí)對(duì)各種有關(guān)連的環(huán)境要素進(jìn)行對(duì)比取樣分析。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究法只能說(shuō)明所研究的物質(zhì)在環(huán)境中遷移作用的結(jié)果，而不能說(shuō)明這種結(jié)果發(fā)生的原因和機(jī)制，必須在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單的或復(fù)雜的模擬實(shí)驗(yàn)，即在人工設(shè)計(jì)的環(huán)境中進(jìn)行某一過(guò)程的觀測(cè)研究。設(shè)計(jì)時(shí)所采用的環(huán)境參數(shù)既要服從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，又要盡可能接近環(huán)境的實(shí)際情況。

現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)是研究環(huán)境地球化學(xué)的重要手段在環(huán)境地球化學(xué)研究中已經(jīng)采用的現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)有中子活化分析法、火花源質(zhì)譜法、化學(xué)電離質(zhì)譜法、用電感耦合等離子體源的原子發(fā)射光譜法、無(wú)火焰原子吸收光譜法、x射線熒光譜法、電子探針?lè)?、化學(xué)分析電子能譜法、陽(yáng)極溶出伏安法、差示脈沖極譜法和氣相色譜法等。

進(jìn)行環(huán)境地球化學(xué)研究，要求分析測(cè)試方法的靈敏度要高，準(zhǔn)確度要好，基體反應(yīng)要小，并能進(jìn)行多元素分析。電感耦合等離子體inductivelycoupledplasma，ICP3全譜直讀等離子體光譜儀環(huán)境背景值調(diào)查研究方法包括：

1．區(qū)域的規(guī)劃和選擇；

2．研究項(xiàng)目的選定；

3.布點(diǎn)的原則和采樣；

4．分析質(zhì)量的控制；

5．資料整理、圖件的匯編、樣品保存、數(shù)據(jù)處理等步驟。第二節(jié)

環(huán)境地球化學(xué)與環(huán)境背景值

一、環(huán)境背景值的調(diào)查1．區(qū)域的規(guī)劃和采樣單元選擇根據(jù)調(diào)查的不同目的對(duì)區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃和選擇。如要針對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展和土地利用，可主要對(duì)農(nóng)業(yè)土壤進(jìn)行；如需開(kāi)發(fā)其一地區(qū)的水利、廠礦、電站，則應(yīng)主要圍繞該區(qū)域或水系流域進(jìn)行。如果只需要進(jìn)行區(qū)域性的了解，可以進(jìn)行大面積較小比例尺的調(diào)查，并可包括多個(gè)采樣單元和經(jīng)濟(jì)區(qū)。此外，根據(jù)不同要求選擇不同的環(huán)境要素測(cè)定其背景值，如巖石、土壤、水體及生物等。如要查明某些地區(qū)的地方性疾病，則要開(kāi)展水土及作物中元素背景值的調(diào)查。

2.研究項(xiàng)目的選定在限定的經(jīng)費(fèi)條件下，項(xiàng)目的選定就成為十分必要。在開(kāi)展工作以前詳細(xì)地了解以往研究資料和對(duì)野外進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，會(huì)對(duì)研究項(xiàng)目的選定大有助益。要針對(duì)不同目的選定基本的和參考的研究項(xiàng)目。在項(xiàng)目選定時(shí)可考慮：（1）對(duì)于開(kāi)展以環(huán)境污染防治為目的的調(diào)查，如污染源、污染程度、污染途徑等。對(duì)土壤可選擇一些重金屬（Cu,Pb,Cd,Zn,Hg,As,Cr,Ni等）;對(duì)水體可增加F，Mn以及COD，BOD，pH，Eh等。（2）對(duì)于某些地方性疾病，可選擇一些微量元素測(cè)定,Se,K,Ca.（3）如可能存在某種礦產(chǎn)，則要測(cè)量該可能礦產(chǎn)的有關(guān)組成.（4）對(duì)出露不同巖性的基巖地區(qū)，應(yīng)增加相應(yīng)的測(cè)試項(xiàng)目。（5）注意:要根據(jù)本單位的儀器測(cè)試條件來(lái)?yè)駜?yōu)選定測(cè)試項(xiàng)目.

在環(huán)境背景位調(diào)查研究中，由于水體、水生生物、土壤以及作物等環(huán)境要素本身在時(shí)間和空間上是非均勻體系，因此，必須通過(guò)合理的樣品布置，以最少的樣點(diǎn)數(shù)求得研究體系的總體特征。同時(shí)要保證采集的樣品具有代表背景的價(jià)值。土樣的布點(diǎn)要綜合考慮以下因素：

(1)考慮土壤類型、成土母質(zhì)性質(zhì)。

(2)考慮地貌、地形、植物及水系對(duì)環(huán)境背景值的影響。

(3)避開(kāi)人為活動(dòng)可能對(duì)土壤造成的污染區(qū)，例如不要靠近主干公路和鐵道兩側(cè)采樣，避開(kāi)可能造成次生污染的廠礦及礦脈。

(4)在上述條件下，使調(diào)查區(qū)內(nèi)樣點(diǎn)分布盡可能均勻，樣數(shù)應(yīng)滿足數(shù)理統(tǒng)計(jì)的要求。

(5)水樣布置原則基本同上。二、布點(diǎn)和采樣

(1)分析方法的選擇分析方法首先要滿足分析質(zhì)量的要求，即選擇的方法和使用的儀器要有足夠的靈敏度和檢測(cè)限。其次要考慮分析方法的精密度和準(zhǔn)確度，做到準(zhǔn)確、快速、經(jīng)濟(jì)。

(2)實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量控制為確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)室要采取措施，如潔凈的器皿，天平校正，實(shí)驗(yàn)用水質(zhì)量，使用試劑純度，標(biāo)準(zhǔn)樣品等。

三、樣品分析和質(zhì)量控制

正確劃分統(tǒng)計(jì)單元是數(shù)據(jù)處理的重要環(huán)節(jié)。劃分統(tǒng)計(jì)單元的原則是同一單元內(nèi)數(shù)據(jù)間差異要盡可能小，不同單元之間數(shù)據(jù)的差異要盡可能大。例如，根據(jù)影響土壤中元素含量水平的主要因素、土壤類型和成土母質(zhì)的不同以及區(qū)域自然環(huán)境的影響，可以按下列因素劃分統(tǒng)計(jì)單元：（1）相同母質(zhì)發(fā)育形成的同一土類；（2）不同母質(zhì)發(fā)育形成的同一土類；（3）相同母質(zhì)發(fā)育形成的不同土類；（4）根據(jù)土壤剖面不同發(fā)育層次劃分；（5）根據(jù)不同流域劃分。

四、土壤背景值的數(shù)據(jù)處理

關(guān)于流域水背景值的樣品采集和分析儀器及統(tǒng)計(jì)方法等除考慮上述因素外。在數(shù)據(jù)處理時(shí)同樣要正確劃分水環(huán)境背景值的統(tǒng)計(jì)單元?？芍饕紤]以下原則：

(1)由分水嶺隔開(kāi)的獨(dú)立水系；

(2)按河流流經(jīng)地區(qū)的主要巖石類型劃分；

(3)按流經(jīng)地區(qū)的主要土壤類型劃分；

(4)按照河水不同的水化學(xué)類型劃分；

(5)按地貌類型不同劃分等。

環(huán)境分析樣品的采集和處理是獲得環(huán)境地球化學(xué)信息的基礎(chǔ)，采集的環(huán)境分析樣品是否具有代表性，環(huán)境分析樣品采集后處理是否適當(dāng)，直接關(guān)系到分析數(shù)據(jù)的可靠性。因此，樣品的采集和預(yù)處理是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。第三節(jié)

環(huán)境分析樣品的采集和預(yù)處理

大氣對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的影響很大,其中影響最大的氣象因素是大氣穩(wěn)定度、風(fēng)速和風(fēng)向以及降水.大氣采樣時(shí)必須考慮氣象因素。

1.采樣位置和采樣頻率:環(huán)境大氣取樣位置的選擇可分為兩類情況：一類根據(jù)研究目的而設(shè)置的單個(gè)采集系統(tǒng)，采樣點(diǎn)必須是污染物受體的真實(shí)代表；另一類根據(jù)研究目的設(shè)置的采樣網(wǎng)，以提供大面積的環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。另外，采樣點(diǎn)要滿足下列情況：（1）采樣入口一般應(yīng)在地面以上1.5m,其最大高度根據(jù)檢測(cè)目的而定，同一系列的各采樣點(diǎn)應(yīng)保持一致。（2）采樣點(diǎn)應(yīng)離開(kāi)高大的建筑物及大樹(shù)等障礙物，采樣點(diǎn)與障礙物頂點(diǎn)的連線與地平面的夾角應(yīng)<30°。（3）對(duì)區(qū)域空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采樣點(diǎn)不應(yīng)在排放源正下風(fēng)處.（4）各采樣點(diǎn)的取樣標(biāo)準(zhǔn)盡量一致，以便對(duì)比分析。

一、大氣樣品的采集

大氣采樣點(diǎn)的布置應(yīng)根據(jù)檢測(cè)目的而定。一般有：1）以所研究區(qū)為中心，按同心圓的形式布點(diǎn)。2）采樣點(diǎn)應(yīng)按照地面風(fēng)的風(fēng)向軌跡布點(diǎn)。3）也可以所研究區(qū)為中心隨機(jī)布點(diǎn)，但核心區(qū)布點(diǎn)要加密。4）還可以等間距的網(wǎng)格形式布點(diǎn)。5）同時(shí)布置對(duì)比背景值采樣點(diǎn)。如在排放源上風(fēng)處，或其他區(qū)域，并多布幾點(diǎn)，以防不測(cè)。各采樣點(diǎn)的取樣頻率和持續(xù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)目的以及排放源（污染物）的排放特點(diǎn)及組成、性質(zhì)而定。

氣體樣品的收提方法主要有吸附、吸收、冷凝和捕集等。吸附：可通過(guò)采集大體積樣品而濃集痕量成分，常用吸附劑有活性炭，硅膠，氧化鋁和各種GC單體等。吸收：氣體成分被溶劑吸收后，再在高溫下釋放出來(lái)。冷凝：可采用的冷凝劑一般常用液態(tài)氮（-183℃）。捕集：可直接采集大氣樣品，適于采集小體積、高濃度的樣品。使用容器一般有真空瓶，塑料袋，注射器等。1.水樣采集點(diǎn)選擇根據(jù)實(shí)際情況確定：

(1)河床窄、水量小、無(wú)沙洲的河段，可在河流中心一點(diǎn)取樣，或在斷面上取數(shù)點(diǎn)，然后混合為一個(gè)樣。

(2)河床寬，水深流急的河段。

(3)在污染源下游大的河心沙洲取樣時(shí)，可在沙洲前取一點(diǎn)，沙洲兩側(cè)各取一點(diǎn)。

(4)在有多個(gè)污染源和有支流的河段取樣，要在多個(gè)斷面布點(diǎn)，以了解污染前后、混合前后的情況。

(5)面積較大的湖泊、水庫(kù)，則應(yīng)選擇幾個(gè)橫斷面，在斷面上選取幾個(gè)等間距點(diǎn)采樣。小面積水庫(kù)、水塘在中心一點(diǎn)取樣，或在一個(gè)斷面取幾點(diǎn)采樣。二、水樣的采集和保存2.采樣裝置

采樣裝置應(yīng)注意它的沖注性、密閉性、耐腐蝕、無(wú)沾污、無(wú)吸附、便宜且容易推廣。（1）采樣器具的材質(zhì)要求：化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定大小和形狀適宜不吸附欲測(cè)組分容易清洗并可反復(fù)使用23

（2）采樣器（waterSampler）

①水桶②單層采水瓶 ③急流采水器

④雙層溶解氣體采樣瓶

⑤其他采水器24

自動(dòng)采水裝置25

自動(dòng)采水裝置便攜式冷藏型玻璃纖維體采樣儀微電腦江河水質(zhì)自動(dòng)采樣器3.采樣方法26

水井(waterwell)利用抽水機(jī)設(shè)備涌水口處直接采樣對(duì)于自來(lái)水，也要先將水龍頭完全打開(kāi)，放水?dāng)?shù)分鐘，排出管道中積存的死水后再采樣（1）天然水與生活飲用水水樣的采集27

1）在車間或車間處理設(shè)備的廢水排放口設(shè)置采樣點(diǎn)，測(cè)一類污染。2）在工廠廢水總排放口布設(shè)采樣點(diǎn)，測(cè)二類污染物。（3）工業(yè)廢水水樣的采集28

3）已有廢水處理設(shè)施的工廠，在處理設(shè)施的排放口布設(shè)采樣點(diǎn)。為了解廢水處理效果，可在進(jìn)出口分別設(shè)置采樣點(diǎn)。4）在排污渠道上，采樣點(diǎn)應(yīng)設(shè)在渠道較直，水量穩(wěn)定，上游無(wú)污水匯入的地方。可在水面下1/4～1/2處采樣，作為代表平均濃度水樣采集。29

工業(yè)廢水：每年采樣監(jiān)測(cè)2－4次；生活污水：每年采樣監(jiān)測(cè)2次，春、夏季各1次；醫(yī)院污水：每年采樣監(jiān)測(cè)4次，每季度1次?！董h(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》對(duì)向國(guó)家直接報(bào)送數(shù)據(jù)的廢水排放源規(guī)定：

采樣時(shí)間和頻率二、水樣的運(yùn)輸和保存

（Preservationandtransportationofwatersample）（一）水樣的運(yùn)輸采樣記錄和樣品登記水樣運(yùn)輸注意事項(xiàng)：（1）塞緊容器口（2）裝箱運(yùn)送（3）

冷藏（4）保溫（防凍裂樣品瓶）31

（二）水樣的保存1.保存要求：不發(fā)生物理、化學(xué)、生物變化；不損失組分；不玷污（不增加待測(cè)組分和干擾組分）2.容器的要求選性能穩(wěn)定，不易吸附預(yù)測(cè)組分，雜質(zhì)含量低的材料制成的容器。常用的容器材質(zhì)：硼硅玻璃、聚乙烯、石英和聚四氟乙烯。32

（二）水樣的保存3.保存時(shí)間要求：即最長(zhǎng)貯放時(shí)間，一般污水的存放時(shí)間越短越好。清潔水樣72h；輕污染水樣48h；嚴(yán)重污染水樣12h；運(yùn)輸時(shí)間24h以內(nèi)。保存劑作

用

適

用

范

圍

HgCl2HNO3H2SO4NaOH抑制微生物生長(zhǎng)防止金屬沉淀抑制微生物生長(zhǎng)，與堿作用防止化合物的揮發(fā)各種形式的氮和磷多種金屬含有機(jī)物水樣（COD、TOC、油和油脂）、胺類氰化物、有機(jī)酸、酚類33

（1）冷藏或冷凍法 （2）加入化學(xué)試劑保存法

1）加入生物抑制劑

2）調(diào)節(jié)pH值

3）加入氧化劑或還原劑4.保存方法：項(xiàng)目容器保存方法及可保存時(shí)間色度、臭、味G冷藏，24h內(nèi)測(cè)定渾濁度G，P冷藏，24h內(nèi)測(cè)定pHG，P最好現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，冷藏，6h內(nèi)測(cè)定總硬度P，G加硝酸至pH<2，可保存6個(gè)月P：聚乙烯瓶；G：硼硅硬質(zhì)玻璃保存；P(A)或G(A)：硝酸溶液(1+1)浸泡；G(S)：有機(jī)溶劑洗滌；冷藏指在暗處，4℃；用于離子色譜分析的水樣，不能加酸34

存放水樣的容器和保存方法項(xiàng)目容器保存方法及可保存時(shí)間硫化物G每100mL水樣，加4滴乙酸鋅溶液（220g/L）及1mL氫氧化鈉溶液(40g/L)，暗處可保存7天一般金屬P(A)，G(A)加硝酸至pH<2，可保存6個(gè)月六價(jià)鉻G(A)(內(nèi)壁無(wú)磨損)加氫氧化鈉至pH7～9，盡快測(cè)定汞G(A)加硝酸溶液(1+9,含重鉻酸鉀50g/L)至pH<2,可保存1月銀G(A)(棕色)加硝酸至pH<2砷G(A)，P(A)加硫酸至pH<2，可保存7天硒G(A)，P(A)冷藏有機(jī)氯農(nóng)藥(六六六、滴滴涕)G(S)襯聚四氟乙烯蓋冷藏，可保存7天。如有游離余氯，每升水樣加100mg抗壞血酸?，F(xiàn)場(chǎng)萃取，冷藏，可保存較長(zhǎng)時(shí)間。鹵代烴類(CHCl3、CCl4)G現(xiàn)場(chǎng)處理后冷藏，4h內(nèi)測(cè)定35

項(xiàng)目容器保存方法及可保存時(shí)間硼P無(wú)要求，28天余氯G現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定氨氮、硝酸鹽氮G，P每升水樣加0.8mL硫酸(ρ20=1.84g/mL),冷藏,24h內(nèi)測(cè)定耗氧量G每升水樣加0.8mL硫酸(ρ20=1.84g/mL)，24h內(nèi)測(cè)定亞硝酸鹽氮G，P冷藏，盡快測(cè)定氟化物P無(wú)要求，28天氯化物、硫酸鹽G，P冷藏，28天碘化物G24h內(nèi)測(cè)定氰化物、揮發(fā)酚類G加氫氧化鈉至pH＞12,冷藏,24h內(nèi)測(cè)定；如有游離余氯，加亞砷酸鈉除去36

項(xiàng)目容器保存方法及可保存時(shí)間石油G（有機(jī)溶劑洗滌）現(xiàn)場(chǎng)萃取，24h測(cè)定硫化物G每升水樣加8滴乙酸鋅(220g/L及1mL氫氧化鈉（40g/L),暗處放置7天甲醛乙醛丙烯醛G每升水樣加1mL硫酸，冷藏，24小時(shí)內(nèi)測(cè)定苯及笨烯物，有機(jī)磷G冷藏，24小時(shí)內(nèi)測(cè)定37

1.土壤的采集方法主要有：

(1)對(duì)角線法：適用于污水灌溉或被廢水污染的田塊，由進(jìn)水口到出水口引對(duì)角線，按均勻間隔取3~5個(gè)點(diǎn)，并根據(jù)田塊形狀作適當(dāng)修改。

(2)梅花形法：適宜于面積較小、平坦、土質(zhì)均勻的田塊，取5~19點(diǎn)。

(3)棋盤形法：適災(zāi)于中等面積、平坦、形狀完整，但土質(zhì)較不均勻的田塊，取10點(diǎn)以上。

(4)蛇形法：適宜于面積大、地不太平坦、土質(zhì)不均勻、形狀不規(guī)整的田塊。還可根據(jù)作物生長(zhǎng)情況9結(jié)合土質(zhì)、灌溉、施肥、施藥等情況，劃分為不同地段分別采樣。

三、土壤的采集和保存2.土壤的表層樣品的采集采樣裝置——抓斗式采樣器、箱式采樣器。表層樣品采樣——順序、位置等。3.土壤的采集樣品的現(xiàn)場(chǎng)描述顏色、嗅和厚度沉積物類型生物現(xiàn)象4.采集土壤樣品的保存與運(yùn)輸裝樣品的廣口瓶均需用氮?dú)獬錆M瓶中空間；放置陰冷處，最好采用低溫冷藏；一般情況下，也可將樣品放置陰暗處保存。

生物體的一個(gè)特點(diǎn)是污染物或微量元素在生物體內(nèi)各部分中的分布是不大相同的，所以，對(duì)個(gè)體大的生物常需要分部位采樣；對(duì)個(gè)體細(xì)小的生物常用碾磨為勻漿的方式取樣。

四、生物的采集和保存1.需要注意:

采樣位置采樣季節(jié)樣品的年齡和大小2.生物體的采樣的現(xiàn)場(chǎng)描述:日期;位置;深度;海區(qū)特征;采樣方法;采集的生物種類。3.樣品的運(yùn)輸——冷凍

4．植物樣品的采集采集農(nóng)作物樣品時(shí)，不要取田埂上成離田埂二米以內(nèi)的植株，或離肥堆太近的植株作樣品；取樣點(diǎn)不要緊靠公路和鐵路。取水生植物樣品時(shí)不要離排污口太近。采樣時(shí)要注意，植物的生長(zhǎng)狀況，及其發(fā)育階段。大田作物可按梅花形法或交叉點(diǎn)法取得代表樣品。

5．動(dòng)物樣品的采集人體樣品主要指血液、頭發(fā)樣品。取人血樣品應(yīng)先準(zhǔn)備洗凈的硬質(zhì)玻璃小試管，取樣時(shí)將所取準(zhǔn)確體積的樣品注入試管，并用聚乙烯塑料薄膜包裹管口，冷凍保存(可置于冰壺內(nèi))。

先測(cè)定一些必要的項(xiàng)目后，其它分析要進(jìn)行預(yù)處理.干燥:自然風(fēng)干，烘干：溫度、時(shí)間；粉碎：手工粉碎，機(jī)械粉碎；粒度：目mesh.過(guò)濾:溶劑、容器、方式；抽提:索氏抽提(SoxhletExtraction,SE)，旋轉(zhuǎn)抽提、

快速溶劑抽提(AcceleratedSolventExtraction,ASE)、固相微萃取(SPME)、微波萃取(MicrowaveExtraction,ME)、超聲波抽提(Ultrasonic-AssistedExtraction,UAE)、超臨界流體萃取(supercriticalfluidextraction,SFE)

。分離五、土壤樣品預(yù)處理

色譜法(GasChromatography)是一種分離方法，它利用物質(zhì)在兩相中分配系數(shù)的微小差異進(jìn)行分離。當(dāng)兩相做相對(duì)移動(dòng)時(shí)，使被測(cè)物質(zhì)在兩相之間進(jìn)行多次分配，這樣原來(lái)的微小差異產(chǎn)生了很大的效果，使各組分分離，以達(dá)到分離分析及測(cè)定一些物理化學(xué)常數(shù)的目的。物質(zhì)分離:

色譜法發(fā)展的歷史：1906年俄國(guó)植物學(xué)家Tswett命名自己發(fā)明的分離植物色素的新方法為色譜法。因?yàn)樗⒉皇且粋€(gè)著名的學(xué)者，因此他發(fā)表出來(lái)的文章并沒(méi)有得到重視。1931年，德國(guó)的Kuhn和Lederer重復(fù)了Tswett的實(shí)驗(yàn)，得到很好的結(jié)果，色譜法因此得到很大的推廣。1940年，Martin和Synge提出了液液分配色譜法，又把塔板的概念引入色譜法中，初步建立了塔板理論。1941年，他們提出了用氣體代替流體做流動(dòng)相的可能性，在他們發(fā)展了完整的氣液色譜法之后，他們得了1952年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。隨后，1957年Golay開(kāi)展了開(kāi)管柱氣相色譜。上世紀(jì)六十年代末把高壓泵和鍵合相固定相結(jié)合，出現(xiàn)了高效液相色譜。接著，出現(xiàn)了色譜法和其他檢測(cè)技術(shù)的聯(lián)用，例如GC-MS、GC-IR等。上世紀(jì)八十年代，毛細(xì)管電泳出現(xiàn)，此后得到長(zhǎng)足的發(fā)展，并不斷出現(xiàn)新的模式，一直成為研究的熱點(diǎn)。物質(zhì)分離:氣相色譜儀的組成氣路系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)柱系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)物質(zhì)分離:GC主要有2點(diǎn)：一是要有兩相，二是要有差異。兩相：固定相和流動(dòng)相具體到氣相色譜：固定相就是色譜柱(column)，流動(dòng)相就是氣體或者稱為載氣(carriergas)。差異就是指分配系數(shù)的差異。GC根據(jù)樣品各組分在流動(dòng)相和固定相中的分配情況不同來(lái)進(jìn)行分離。一些組分與固定相作用較強(qiáng)，故較慢流出色譜柱，從而得以分離。載氣作用：1）載氣：作為色譜的流動(dòng)相2）檢測(cè)器的工作氣體。載氣：惰性：He,Ar,N2,H2.根據(jù)檢測(cè)器,價(jià)格及方便程度來(lái)決定采用壓力調(diào)節(jié)器以獲得恒定的儀器輸入壓力控制流量來(lái)得到恒定的流速

填充柱-短(2-3米),管內(nèi)徑較粗.

毛細(xì)管柱-長(zhǎng)(>60米),內(nèi)徑較細(xì).

所有材料均要求化學(xué)及熱性質(zhì)穩(wěn)定.

熱穩(wěn)定性-分析時(shí)所使用的溫度不應(yīng)致使色譜柱材質(zhì)受到破壞

化學(xué)穩(wěn)定性-在一定溫度下，色譜柱材質(zhì)不受分析物的影響注意：用色譜級(jí)、干凈的材料。GC檢測(cè)系統(tǒng):火焰離子化檢測(cè)器FID：flameionizationdetector熱導(dǎo)檢測(cè)器TCD：thermalconductivitydetector電子俘獲檢測(cè)器ECD：electroncapturedetector氮磷檢測(cè)器NPD：nitrogenphosphordetector火焰光度檢測(cè)器FPD：flamephotometricdetector質(zhì)譜檢測(cè)器MSD：massspectrometrydetector

在各種類型的環(huán)境自然體中，化學(xué)元素的分市都有一定的數(shù)量規(guī)律。統(tǒng)計(jì)分析可以查明這樣規(guī)律性，并能確定每種類型自然體具體的環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量參數(shù)，并以此作為對(duì)它們進(jìn)行相互對(duì)比的客觀分類的標(biāo)準(zhǔn)。在統(tǒng)計(jì)分析之前，首先要對(duì)環(huán)境樣品分析所得到的大量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，對(duì)那些在采樣、分析、測(cè)試過(guò)程中因操作錯(cuò)誤或發(fā)生意外污染所產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)應(yīng)予舍去。異常數(shù)據(jù)的剔除常采用以下幾種方法：

1．湯姆森(Thompson)檢驗(yàn)法

2.格拉布斯(Grubbs)檢驗(yàn)法

3.狄克遜(Dixon)檢驗(yàn)法

第四節(jié)環(huán)境地球化學(xué)研究的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和數(shù)學(xué)模型

一、環(huán)境含量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)

在環(huán)境地球化學(xué)研究中為了了解元素含量之間的關(guān)系，環(huán)境因素對(duì)含量特征的影響，以及進(jìn)行變量的成因分類等問(wèn)題時(shí)，常采用多元統(tǒng)計(jì)方法。

1．相關(guān)分析：相關(guān)分析是揭示環(huán)境中元素之間相互關(guān)聯(lián)和相互依存關(guān)系，并進(jìn)而認(rèn)識(shí)元素環(huán)境地球化學(xué)行為的一種有效的統(tǒng)計(jì)方法。

2．聚類分析、因子分析和對(duì)應(yīng)分析：聚類分析是根據(jù)研究對(duì)象，如樣品或變量的多種特征在數(shù)值上可能存在著的相似性程度的不同，將它們聚合為不同點(diǎn)群的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。它首先從研究對(duì)象本身多個(gè)特征的數(shù)據(jù)作為出發(fā)點(diǎn)，考慮每個(gè)研究對(duì)象之間的相似性程度，并按照這個(gè)相似性程度，由親到疏把所研究的個(gè)體逐次聚合成群，最后畫出譜系圖，從而一目了然地表示出個(gè)體之間的分群關(guān)系。根據(jù)研究對(duì)象的不同可分為兩類：一類是對(duì)樣品分類，稱Q式分析；另一類是對(duì)變量分類，稱R式分析。

二、常用的多元統(tǒng)計(jì)方法

常見(jiàn)的環(huán)境地球化學(xué)圖件有組合柱狀圖、等值線圖、星形圖和環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)圖等。1.組合柱狀圖：是一種用柱體來(lái)表示各采樣點(diǎn)不同元素或不同污染濃度值或污染指數(shù)值的組合圖解。這種圖解不僅能反映元素或污染物在空間上的分布規(guī)律，同時(shí)能夠反映出每個(gè)采樣點(diǎn)各種元素或污染物之間的相對(duì)含量。第五節(jié)環(huán)境地球化學(xué)的圖示方法1.組合柱狀圖：2.等值線圖：是利用一定密度的觀測(cè)點(diǎn)的分析數(shù)據(jù)，以一定方法內(nèi)插出等值線，用來(lái)表示某一元素或污染物的濃度在空間上連續(xù)分布和漸變的圖解。這是環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查和研究中常采用的圖解，它適宜編制空氣、水體和土壤中各種元素和污染物的等濃度線圖。3.星形圖：是利用各種地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)，在Exel或word中制成星形圖或雷達(dá)圖。用來(lái)反映某一元素或