环境监测新技术与考试重点.docx

预处理部分1、固相萃取的原理，特点，应用范围原理：固相萃取(Solid Phase Extraction,SPE）是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色谱法分离原理。利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱或加热解吸附，达到分离和富集目标化合物的目的。（它可以达到从样品中除去对后续分析有干扰的物质；富集痕量组分；变换样品溶剂，使之与分析方法相匹配；原位衍生样品脱盐；便于样品的储存和运送。主要的作用是富集和净化）特点：优点6条(1)简单、快速和简化了样品预处理操作步骤，缩短了预处理时间。(2)处理过的样品易于贮藏、运输，便于实验室间进行质控。(3)操作条件温和，适应的pH范围广。(4)不出现乳化现象，提高了分离效率。(5)仅用少量的有机溶剂，降低了成本。(6)易于与其他仪器联用，实现自动化在线分析。(7)处理过的样品易于储存、运输，便于实验室间进行质控。缺点：由于柱径较小，使流速受到限制，通常在110mL/min范围内使用；采用40m左右的固定相填料，若采用较大的流速会产生动力效应，妨碍某些组分有效地收集；对于相对较脏的样品，容易将柱堵塞；40m颗粒的填充柱，易造成填充不均匀，出现缝隙，降低柱效。应用：固相萃取可用于环境化学、食品、医药卫生、临床化学、生物化学、法医学等领域中复杂目标物样品微量或痕量的分离、富集和分析，具有非常广泛的应用。土壤等介质中农药残留的检测。水质分析中测定卤代烃、含氯农药、氯苯、氯酚、苯胺、硝基物、多氯联苯、多环芳烃和酞酸酯等。用于大气样品的预处理。（固相吸附溶剂萃取）。2、固相微萃取的原理，特点，应用范围原理：SPME的萃取机制就是待测物的样品基质和萃取介质（涂层）间的分配。它不是将待测物全部萃取出来，其原理是建立在待测物在固定相和水相之间达成平衡分配的基础上。特点：(1)SPME技术测定结果准确可靠，采用SPME方法测定水质中的有机化合物，线性范围大、检测限低、并具有较高的灵敏度和回收率。(2)SPEM技术操作简单快捷，成本低廉，与传统的预处理方法相比，SPME技术的操作过程显得十分简捷。(3)SPME技术可以有效掩蔽样品的基体效应。(4)SPME技术可以同时测定多种有机污染物。萃取、净化、浓缩、进样功能于一体,具有操作简单、所需时间短、无需溶剂、用样量少、选择性强、容易实现自动化以及易于与色谱、电泳等高效分离检测手段联用等。与SPE法相比，SPME法具有萃取相用量更少、对待测物的选择性更高、溶质更易洗脱等特点应用范围：(1)在环境监测方面的应用，SPME能准确快速地测定介质中的有机物浓度，监测其形态、结构、分布和运移规律等，从而反映环境质量状况和发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等研究提供科学依据。(2)在农药残留分析中的应用，由单一种类农药多残留分析向多品种农药多残留分析发展，且对农药的代谢物、降解物以及轭合物的残留分析给予更多的关注，已经成为现代农药残留分析方法的发展趋势。作为先进的样品前处理技术SPME在多品种农药的多残留分析过程中，也显示了其不凡的性能。(3)在食品方面的应用，固相微萃取广泛用于食品风味分析，如水果、蔬菜、调味品等食品中的风味物质的分析。3、SCFE(超临界流体萃取)的原理，特点，应用范围原理：利用超临界条件下的流体作为萃取剂，从气体、液体或固体中萃取 出环境样品中的待测成分，以达到某种分离目的的一项新型分离技术。它是利用超临界流体的强溶解能力，从化学物质、动物、植物中萃取有效成分，再通过减压或升温将其释放出来的过程。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小不同的成分依次萃取出来。并且超临界流体的密度和介电常数随密闭体系压力的增加而增加，同时极性增大利用程序升压可将不同极性的成分进行分步萃取。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。特点：极高的选择性，通过降压或升温降低密度来分离萃取效率高、萃取时间短(数分钟至数小时)、后处理简单且无二次污染，还可与GC，GC/MS，TLC，HPLC及SFC等分析仪器联用，可进一步提高环境样品的分析速度与精度，还可实现对环境样品的现场检测，是一种新型的环境样品预处理技术。但是设备的一次性投资较大，运行成本高。应用范围：1、大气样品分析：结合固体吸附剂进行有机污染物的富集浓缩。如多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）、脂肪烃、邻苯二甲酸酯等。2、土壤样品分析：PAHs、PCBs、石油烃、有机金属化合物、染料。3、水样分析：农药残留、酚类、PAHs、PCBs、金属离子表面活性剂等4、生物质样品：农药残留。4、亚临界水萃取的原理，特点，应用范围 原理：亚临界水的物理、化学特性与常温常压下的水在性质上有较大的差别：常温常压下，水的是极性很大的溶剂，随着温度的升高，水的氢键被打开或减弱了，从而使其极性大大降低，由强极性渐变为非极性，性质上更类似于有机溶剂，从而对中极性和非极性的有机物的溶解能力增加。这样就可以通过控制亚临界水的温度和压力，改变水的极性、表面张力和黏度，从而实现连续萃取，甚至可以选择性萃取。特点：(1)简便、快速、对设备要求不苛刻，没有二次污染；可以通过程序升温选择性的萃取不同的有机物。(2)水温、压力降低后引起分析物的损失（吸附、固相萃取）、有时需加有机溶剂（量少）应用范围：亚临界水萃取技术主要应用于环境样品中有机污染物（如 PAHs, PCBs，PCDDs，PCDFs等）的提取分析、食品和土壤中农残检测、中药和天然植物活性物质的提取、工业分析、生化分析等领域，SBWE 主要用于土壤、水体沉积物、空气颗粒物等固体样品中半挥发性和不挥发物质的分析。它对于一些有机污染物如 PAHs、PCBs、氯酚、杀虫剂、有机氯农药、除草剂等的处理具有很强的实用性。形态分析部分1、形态分析的概念形态是指某一元素以特定的分子、电子、和原子核结构存在的形式，包括同位素、不同价态、无机化合物、有机络合物、有机金属化合物、大分子络合物等。“我国学者汤鸿霄提出，所谓形态实际上包括价态、化合态、结合态和结构态四个方面，有可能分别表现出不同的生物毒性和环境行为。根据国际理论化学与应用化学协会定义，形态分析(speciation)指确定分析物质的原子和分子组成形式的过程，即指元素的各种存在形式，包括游离态、共价结合态、络合配位态、超分子结合态等定性和定量的分析方法。2、形态分析的基本要求1）要求待测形态在试样及制备过程中保持其存在形式及其分布不发生变化2）在试样的前处理步骤中，常伴有随目标的提取或衍生化，尽管衍生化并不是不可避免的3）对分析人员操作技术有更高的更严格的要求4）比常规的成分分析需要更长的时间和更复杂的分析步骤5）需要使用灵敏度极高的现代分析一起，其结构复杂，运行成本高6）一般要求将高选择的分离技术和高灵敏度的检测技术相结合7）用于形态分析的标准物质一般很难得到。3、重金属形态分析(汞，铬，砷，铅等任选一个)重点水质分析部分1、ICP-MS的原理，组成，干扰，应用范围原理：ICP-MS全称是电感藕合等离子体质谱，它是一种将ICP技术和质谱结合在一起的分析仪器。ICP利用在电感线圈上施加的强大功率的高频射频信号在线圈内部形成高温等离子体，并通过气体的推动，保证了等离子体的平衡和持续电离，在ICP-MS中，ICP起到离子源的作用，高温的等离子体使大多数样品中的元素都电离出一个电子而形成了一价正离子。质谱是一个质量筛选和分析器，通过选择不同质核比（m/z）的离子来检测到某个离子的强度，进而分析计算出某种元素的强度组成：1.样品进入系统；2.离子源；3.接口部分；4.离子聚焦系统；5质量分析器；6.检测系统。对接口的要求：1.最大限量的让所生成的离子通过；2.保持样品离子的完整性，即其电学性质基本不变；3.氧化物和二次离子产率尽可能低；4.等离子体的二次放电尽可能小；5.不易堵塞；6.产生热量尽可能少；7.易于拆卸和维护。干扰：(1)质谱干扰：a.同质异位素重叠干扰；b.多原子离子干扰；c.背景干扰；d.双电荷离子干扰，(2)非质谱干扰：a.抑制和增强效应b.由高盐含量引起的物理效应。应用范围：(1)稀土元素的测定，使用HR-ICP-MS法测定土壤样品中的稀土元素，样品经消解处理后不需浓缩分离，可直接进行高灵敏度的测定。(2)水样的测定，由于成本原因，很少用它检测常规水样。(3)在大气粉尘中微量金属测定中的应用。(4)同位素比值分析。(5)用于其他环境样品分析中的应用，比如测定各种动植物及生物样品。2、IC的应用范围，典型样品，饮用水消毒副产物引用水分析：卤素含氧酸的测定，饮用水中氯酸盐和碘酸盐，饮用水中高氯酸盐，饮用水中亚硝酸盐、硝酸盐的测定。生活污水和工业废水：多聚磷酸盐测定，铬的测定，重金属离子的测定，氰化物的金属氰配合物的测定。大气飘尘和降水的测定：二氧化硫、氮氧化物的测定，湿沉降物的测定。典型样品：高氯废水中的阴离子(选择高容量柱，在1400倍NO2-浓度的Cl-下，NO2-定量很困难，可以梯度淋洗增加二者的分离度，也可以除氯，还可以将紫外检测器串联到电导检测器的前面或后面，氯无紫外吸收，不干扰亚硝酸根的测定)；高浓度NO3-样品中的阴离子(对硝酸根强保留固定相，也可用阀切换出去大量的硝酸根)；高浓度Na+工业废水中痕量NH4+的分析(选择对钾离子保留强的高容量柱或梯度淋洗)；弱保留成分、常见阴离子和碳酸盐的同时测定(选择高容量柱增加对弱保留组分的保留，选用较弱淋洗强度的淋洗液)。饮用水副产物：使用IC直接测定法、柱后衍生法和IC-MS联机法甚至电感耦合等离子体质谱与离子色谱联用技术等可实现对微污染水中的痕量分析。3、FIA的原理，组成，应用定义：在热力学非平衡的条件下，在液流中重现的处理试样或试剂区带的定量流动分析技术。原理：将一定体积的样品溶液间歇地注入以一定流速连续流动的载流中并被载流推动进入反应管道，在流经反应管道时，样品和试剂之间靠对流和扩散作用相互渗透形成一个个具有浓度梯度的样品带，同时发生化学反应，形成某种可被检测的物质，在流经检测器时被检测。组成：流动驱动装置，注入阀，连接管道/反应器，检测器。应用：1、金属污染物的测定:镉、铬、汞、镍、铜、锌、砷、铅等；2、非金属污染物的测定：总氰化物、氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮、磷酸盐等；3、有机污染物的测定:酚、化学需氧量(COD)、阴离子表面活性剂等。大气分析部分1、有关挥发性有机物采样方法：容器采样法，固相吸附-热脱附法，固相吸附-溶剂萃取法，专门测定醛、酮的采样方法。P140-149P192-217重点生物传感器部分生物传感器的定义、组成、应用定义：一种小型化的、能专一和可逆地对某种化合物或离子具有应答反应，并能产生一个与此化合物或离子浓度成比例的分析信号的传感器（将生物体的成份（酶、抗原、抗体、激素）或生物体本身（细胞、细胞器、组织）固定化在一器件上作为敏感元件的传感器）组成：被测物样品，识别元件，转换元件，电子仪器。应用：水质分析：酚类化合物、农药、BOD 、硫化物、硝酸盐、亚硝酸盐、金属等；气体：二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳等其他监测器部分XRF（X射线荧光分析）的原理、特点、应用原理：P552特点：分析速度快，无损分析，谱图容易解析，定性分析容易，试样制备简单，X射线荧光分析法与其他方法的比较 X射线荧光分析法与其他元素分析方法比较，也有许多优势，见表661，但是局限性：不能分析原子序数小于5的元素；基体效应对标准试样的要求严格应用：1）水质分析：水质分析的对象有海水和污水等，在这类水质分析中常规采用原子吸收分析法，但基体干扰较为严重，因此X射线荧光分析法的应用日益增多，这是因本法能在短时间内分析多种元素、前处理简单、分析精度高。2）大气污染物的测定，大气分析中是以大气颗粒物分析为主。大气颗粒物的X射线荧光分析是用大流量的采样器将其捕集在滤膜上采样，采用分析滤片的方法进行测量。3）同时也可用在土壤中金属离子以及固体废物中的金属的定量定性分析。PIXE（质子荧光分析）的原理、特点、应用原理：被加速的e粒子或质子轰击试样中的原子时，释放出具有每种元素特征能量的X射线。测量这些特征能量的X射线强度便可对元素进行定性和定量测定。特点：对于微克级的微少量试样可进行纳克级的痕量分析；对试样进行无损分析；可进行多元素同时测定；不需要任何化学前处理，不会产生二次污染；测量一个试样一般约用110m