原子吸收分光光度法AAS课件

环境监测

EnvironmentalMonitoringChapter2水与废水监测(6-7)环境监测

EnvironmentalMonitoringChapter2目录2.1水质污染于监测2.2水质监测方案的制订2.3水样的采集和保存2.4水样的预处理2.5物理指标的检验2.6金属化合物的测定2.7非金属无机物的测定2.8有机污染物的测定2.9底质监测2.10活性污泥性质的监测Chapter2目录2.1水质污染于监测2.6金属化合物的测定本节的重点。

1）熟练掌握水体中主要的有害金属：

铝、汞、镉、铬、铅、砷重金属的主要测定方法：分光光度法、原子吸收法、阳极溶出伏安法、容量法

2）特别是分光光度法和原子吸收法等GB方法。

2.6金属化合物的测定本节的重点。

1）熟练掌握2.6.1、铝（一）电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）（二）间接火焰原子吸收法2.6.1、铝（一）电感耦合等离子体原子发射光谱（1、方法原理I＝aCb式中：I—发射特征谱线的强度；C—被测元素的浓度；a—与试样组成、形态及测定条件等有关的系数；b—自吸系数，b≤1。2、仪器装置（一）电感耦合等离子体原子发射光谱1、方法原理（一）电感耦合等离子体原子发射光谱（一）电感耦合等离子体原子发射光谱电感等离子体发射光谱仪示意图1.进样器；2.ICP焰炬；3.分光器；4.光电转换及测量部件；5.微型计算机；6.记录仪；7.打印机；8.高频电源；9.功率探测器；10.高频整流器电感耦合等离子体焰炬示意图1.感应圈；2.冷却器；3.辅助气；4.炬管；5.试样载气（一）电感耦合等离子体原子发射光谱电感等离子体发射光谱仪示意（一）电感耦合等离子体原子发射光谱3、测定要点(1)水样预处理：测定溶解态无素，采样后立即用0.45μm滤膜过滤，取所需体积滤液，加入硝酸消解。测定元素总量，取所需体积均匀水样，用硝酸消解。消解好后，均需定容至原取样体积，并使溶液保持5％的硝酸酸度。(2)配制标准溶液和试剂空白溶液。(3)测量（一）电感耦合等离子体原子发射光谱3、测定要点在pH4.0～5.0的乙酸－乙酸钠缓冲介质中及有a-吡啶基-p-偶氮萘酚(PAN)存在的条件下，Al与Cu(Ⅱ)-EDTA发生定量交换，反应式如下：

Cu(Ⅱ)-EDTA+PNA+A13+一Cu(Ⅱ)-PNA+Al(Ⅲ)-EDTA生成物Cu(Ⅱ)-PAN可被氯仿萃取，分离后，将水相喷人原子吸收分光光度计的空气－乙炔贫燃焰，测定剩余的铜，从而间接测定铝的含量。该方法测定浓度范围为o.1～0.8mg／L，可用于地表水、地下水、饮用水及污染较轻的废(污)水中铝的测定。（二）间接火焰原子吸收法在pH4.0～5.0的乙酸－乙酸钠缓冲介质中及有a-吡啶基-2.6.2、汞（日本水俣病）（三）双硫腙分光光度法（一）冷原子吸收法（二）冷原子荧光法返回2.6.2、汞（日本水俣病）（三）双硫腙分光光度法（一）冷原（二）冷原子吸收法1、方法原理冷原子吸收测汞仪工作流程N2或空气还原瓶分子筛吸收池汞灯光电倍增管放大器指示表记录仪流量计脱汞阱抽气泵253.7nm（二）冷原子吸收法1、方法原理冷原子吸收测汞仪N2或空（1）水样保存及预处理——保存见表2－6方法；——消解——Hg2＋——

Hg蒸气（2）绘制标准曲线（3）水样的测定（二）冷原子吸收法

2、测定要点返回（1）水样保存及预处理（二）冷原子吸收法

2、测定要点返回（二）返回（二）（三）双硫腙分光光度法测汞原理有机汞无机汞H+,氧化剂95℃测其吸光度标准曲线定量Hg2+双硫腙溶液485nm橙色螯合物CCl4萃取酸性介质返回（三）双硫腙分光光度法测汞原理有机汞无机汞H+,氧化剂测其吸2.6.3、镉（骨痛病）（一）原子吸收分光光度法(AAS)（二）双硫腙分光光度法（三）示波极谱及阳极溶出伏安法返回2.6.3、镉（骨痛病）（一）原子吸收分光光度法(AAS)1、原理分为：直接法、萃取法、离子交换AAS法2、定量分析方法（1）标准曲线法（2）标准加入法3、直接吸入AAS测定镉（铜、铅、锌）4、萃取火焰AAS测定微量镉（铜、铅）5、离子交换火焰AAS测定微量镉（铜、铅）6、石墨炉AAS测定微量镉（铜、铅）返回（一）原子吸收分光光度法(AAS)1、原理分为：直接法、萃取法、离子交换AAS法2、定量分析方原子吸收分析过程示意图

原子吸收分析过程示意图

双光束原子吸收分光光度计工作原理

双光束原子吸收分光光度计工作原理双光束原子吸收分光光度计工作原理

双光束原子吸收分光光度计工标准加入法工作曲线

A——吸光度；ρ——待测元素的浓度。标准加入法工作曲线

A——吸光度；流动注射-原子吸收法原理示意图

流动注射-原子吸收法原理示意图

极谱分析基本装置示意图

极谱分析基本装置示意图

注意两点：①强碱性介质，CHCl3萃取，518nm(红色）②硝酸消解稀释NaOH调pH返回（二）双硫腙分光光度法测镉注意两点：①强碱性介质，CHCl3萃取，518nm(红色）2.6.4、铅（一）原子吸收分光光度法(AAS)

（参见镉的测定）（二）双硫腙分光光度法

pH8.5—9.5，氨性柠檬酸盐-氰化物介质，反应生成螯合物，CHCl3(CCl4)萃取，510nm比色。（三）示波极谱及阳极溶出伏安法红色返回2.6.4、铅（一）原子吸收分光光度法(AAS)（二）双硫腙2.6.5、铜（一）二乙氨基二硫代甲酸钠萃取分光光度法

pH9－10，DDTC试剂，生成

胶体络合物，CHCl3(CCl4)萃取，440nm比色。

（二）新亚铜灵萃取分光光度法

中性或微酸介质，Cu+与新亚铜灵反应生成

螯合物，CHCl3-CH3OH萃取，457nm比色。黄棕色黄色返回2.6.5、铜（一）二乙氨基二硫代甲酸钠萃取分光光度法（二）2.6.6、锌（一）原子吸收分光光度法(AAS)（三）双硫腙分光光度法

pH4.0—4.5，锌离子与双硫腙反应生成螯合物，CHCl3(CCl4)萃取，535nm比色。（二）示波极谱及阳极溶出伏安法红色见镉的测定人体必需有益元素返回2.6.6、锌（一）原子吸收分光光度法(AAS)2.6.7、铬

一）二苯碳酰二肼(DPC)分光光度法1、六价铬的测定（已用90年之久）Cr6++DPC络合物λ＝540nm2、总铬的测定Cr3+Cr6++DPC络合物λ＝540nmO=CNH-NH-C6H5NH-NH-C6H5DPCKMnO4[O]NaNO2分解过量的KMnO4尿素分解过量的NaNO2(二）AAS法（螯合萃取AAS法）(三）滴定法紫红色紫红色返回2.6.7、铬一）二苯碳酰二肼(DPC)分光光度法2.6.8、砷（一）新银盐分光光度法

返回（二）二乙氨基二硫代甲酸银（AgDDC)分光光度法

2.6.8、砷（一）新银盐分光光度法返回2.6.8、砷

（一）新银盐分光光度法KBH4+3H2O+H+→H3BO3+K++8[H][H]+As3

+(As5+)→AsH3↑AsH3+6AgNO3+2H2O→6Ag0+HAsO2+6HNO3400nm吸收黄色胶态银1234砷化氢发生与吸收装置1、反应管2、U形管3、脱胺管4、吸收管返回2.6.8、砷（2.6.8、砷（二）二乙氨基二硫代甲酸银（AgDDC)分光光度法

As5+As3+AsH3

+2e[H]AgDDC红色胶体银510nm测吸光度As5+↑返回2.6.8、砷（二）二乙氨基二硫代甲酸银（AgDDC)分光光2.6.9、其他金属化合物返回2.6.9、其他金属化合物返回2.7非金属无机物的测定本节主要内容：1）熟练掌握水体的酸碱度、pH值、溶解氧、氰化物、氟化物、含氮化合物、硫化物和等非金属无机物的测定方法原理、操作要点、方法适用范围等基本内容；2）结合实践制定测定方案，解决非金属无机物的测定中的问题。2.7非金属无机物的测定本节主要内容：2.7.1酸度和碱度（AcidityandAlkalinity）

1、酸度：凡水中能够给出质子的物质与碱标准溶液作用消耗的量，就叫做酸度。用甲基橙为指示剂所测酸度(终点pH值3.7)称为甲基橙酸度或强酸酸度；以酚酞为指示剂所测酸度(终点pH值8.3)称酚酞酸度（又称总酸度），它包括强酸和弱酸。测定方法有：酸碱指示剂法和电位滴定法。酸度单位：CaCO3mg/L

2.7.1酸度和碱度（AcidityandAlkal2、碱度：凡水中能够接受质子的物质与强酸发生中和作用的物质总量，称为碱度。当滴定至酚酞指示剂由红色变为无色时（pH＝8.3），指示水中氢氧根离子(0H-)已被中和，碳酸盐均被转化为重碳酸盐，此时的滴定结果称为“酚酞碱度”。当滴定至甲基橙指示刘由黄色度为橙红色时（pH4.4－4.5），指示水中的重碳酸盐已被中和，此时的滴定结果称为“总碱度”。测定方法有：酸碱指示剂法和电位滴定法。

2.7.1酸度和碱度

（AcidityandAlkalinity）

2、碱度：凡水中能够接受质子的物质与强酸发生中和作用的物质

水中碱度组成示意测定水的总碱度时，可能出现下列5种情况：1.M=0（P=T）；2.P>M（或P>0.5T）；3.P=M；4.P<M（或P<0.5T）；5.P=0（或M=T）。水中碱度组成示意三种类型碱度五个过程五种示意式三种碱度计算三种类型碱度五个过程作业题现有4个水样，各取100mL，分别用0.0200mol/L(1/2H2SO4)滴定，结果如下，试判断水样中各存在何种碱度？各为多少（以CaCO3mg/L表示）。

水样消耗H2SO4溶液体积（mL）以酚酞为指示剂（P）以甲基橙为指示剂（T）A10.0015.50B14.0038.60C8.208.40D012.70作业题现有4个水样，各取100mL，分别用0.0200mol2.7.2pH值1、比色法(colorimetricmethod)2、玻璃电极法我国分别颁布工业“废水”最高排放浓度pH＝7.0-8.5，生活饮用水和地面水环境质量标准规定pH＝6.5-8.5之间，天然水pH＝6-9。2.7.2pH值1、比色法(colorimetricm2、玻璃电极法以饱和甘汞电极（mercurouschlorideelectrode）为参比，以pH玻璃电极(glasselectrode)为指示电极组成原电池，在25℃下，每变化1个pH单位，电位差变化59.1mv，将电压表的刻度变为pH刻度，便可直接读出溶液pH值，温度差异可通过仪器上补偿装置进行校正。2、玻璃电极法以饱和甘汞电极（mercurouschlor2.7.3溶解氧（DO）（一）定义溶解于水中的分子态氧称为溶解氧。（二）测定方法：1、碘量法（清洁水样）2、修正碘量法（受污染地面水和工业废水）3、氧电极法（受污染地面水和工业废水）水中溶解氧低于3－4mg／L时，许多鱼类呼吸困难，继续减少，则会窒息死亡。一般规定水体中的溶解氧至少在4mg／L以上2.7.3溶解氧（DO）（一）定义水中溶解氧低Mn2+Mn4+原理：碱性介质DO酸性介质I-Na2S2O3滴定返回1、碘量法(DO)I2Mn2+Mn4+原理：碱性介质D返回叠氮化钠修正法消除亚硝酸干扰2NaN3+H2SO4=2NH+Na2SO4NH3+HNO2=N2O+N2+H2O注意!NaN3剧毒，易爆，不可将碱性KI-NaN3直接酸化高锰酸钾修正法2、修正碘量法(DO)返回叠氮化钠修正法消除亚硝酸干扰2NaN3+H2SO4=聚四氟乙烯薄膜电极极谱型原电池型电极探头电流放大高纯铅阳极玻璃碳阳极阴极：O2+2H2O+4e=4OH-阳极：4Ag+＋4Cl-=4AgCl+4e反应

外电路接通时，有扩散电流通过，大小与O2浓度，阴极面积、膜性质、厚度有关I=KC(I∝C)返回3、氧电极法(DO)聚四氟乙烯极谱型原电池型电极探头电流放大高纯铅阳极玻璃碳阳极极谱型氧电极的

结构示意图极谱型氧电极的

结构示意图溶解氧测定仪

原理示意图极谱型氧电极的

结构示意图极谱型氧电极的

结构示意图溶解氧测2.7.4氰化物2.7.4氰化物适用地表水和废（污）水（硝酸银滴定法）氰化物的测定适用地表水和废（污）水（硝酸银滴定法）氰化物的测定1、异烟酸-吡唑啉分光光度法（1）试剂及原理（2）介质中性（弱酸性）（3）检测范围0.004mg/L—0.25mg/L返回（三）分光光度法CN-CNCl戊烯二醛兰色染料：氯胺T(o)异烟酸H2O水解吡唑酮（缩合）（638nm）1、异烟酸-吡唑啉分光光度法（1）试剂及原理（2）介质中性（（1）试剂及原理CN-

CNCl戊烯二醛紫色染料：580nm氯胺T(o)吡啶巴比妥酸（缩合）（2）介质中性（弱酸性）（3）检测范围0.002mg/L—0.45mg/L返回2、吡啶-巴比妥酸分光光度法（三）分光光度法（1）试剂及原理CN-2.7.5氟化物(一)定义

氟是人体必需微量元素之一，缺氟易患龋齿病．饮用水中含氟的适宜浓度为0.5-1.0mg／L(F-)。当长期饮用含氟量高于1.5mg/L的水时，则易患魔齿病。如水中含氟高于4mg／L时，则可导致氟骨病。(二)方法

测定水中氟化物的主要方法有：

一、氟离子选择电极法

二、氟试剂分光光度法三、其他方法2.7.5氟化物(一)定义2.7.5.1、氟离子选择电极法

原理：三氟化镧LaF3单晶对F－的选择性响应

工作电池：指示电极：LaF3

膜电极

参比电极：饱和甘汞

优点：测定简便、快速、灵敏、选择性好、可测定浑浊、有色水样等优点．

检出浓度范围：0.05mg／L～1900mg／L(以F-计)2.7.5.1、氟离子选择电极法

原理：三氟化镧LaF2.7.5.2离子色谱法：离子色谱分析流程示意图离子色谱图2.7.5.2离子色谱法：离子色谱分析流程示意图离子色谱图2.7.5.3、氟试剂分光光度法

试剂及原理：茜素络合剂(ALC)和硝酸镧

介质：pH4．1的乙酸盐缓冲介质

显色反应产物颜色：蓝色的三元络合物，

最大吸收波长：620nm

检出浓度范围：0.05mg／L～约1.80mg／L

适用水体范围：地面水，地下水和工业废水2.7.5.3、离子色谱法2.7.5.3、氟试剂分光光度法

试剂及原理：茜素络合2.7.6含氮化合物(一)氨氮

一、纳氏试剂分光光度法

二、水杨酸—次氯酸盐分光光度法

三、电极法四、滴定法

(二)亚硝酸盐氮

(三)硝酸盐氮

(四)凯氏氮（有机氮）

(五)总氮2.7.6含氮化合物(一)氨氮原理2K2[HgI4]+3KOH+NH3→NH2Hg2IO+7KI+2H2O黄棕色410——425nm比色定量2.7.6.1、纳氏试剂光度法（NH3）返回本法检测限为:0.025mg／L-2mg／L本法适用于地面水、地下水和污（废）水中氟化物的测定(一)氨氮原理2K2[HgI4]+3KOH+NH3→NH2Hg2IO+2.7.6.2、水杨酸-次氯酸光度法（NH3）原理在亚硝基铁氰化钠存在下，氨与水杨酸和次氯酸反应生成蓝色化合物697nm比色定量返回该法检测限为：0.01mg／L－1mg／L(一)氨氮2.7.6.2、水杨酸-次氯酸光度法（NH3）原理返回构造外壳（塑料）指示电极（内电极导线）（平头pH玻璃电极）参比电极Ag—AgCl内充液0.01mol/LNH4Cl透气薄膜（聚四氟乙烯，微孔疏水，选择型透气），只能透过NH3；H2O,O2不透过范围：地面水，生活污水，工业废水原理：NH4++OH-=NH3+H2ONH3内充液中使NH3+H2O=NH4+OH-平头pH玻璃电极响应NH3↑→OH-↑→pH电极响应透气膜[OH]=K[NH3][NH4+]2.7.6.3、电极法（NH3）(一)氨氮返回构造外壳（塑料）指示电极（内电极导线）（平头pH玻璃电极2.7.6.4、滴定法

当水样中的氨氮较高时，可用该方法．取一定量水样，调节pH在6.0一7.4，加入氯化镁使呈微碱性。加热蒸馏，释出的氨用硼酸溶液吸收。取全部吸收液，以甲基红-亚甲蓝为指示剂，用酸标准溶液滴定。(一)氨氮2.7.6.4、滴定法

当水样中的氨氮较高时，可用该方(二)亚硝酸盐氮

亚硝酸盐氮(NO2－－N)是氮循环的中间产物。在氧和微生物的作用下，可被氧化成硝酸盐，在缺氧条件下也可被还原为氨。亚硝酸盐进入人体后，可使低铁血红蛋白失去输氧能力。还可与仲胺类反应生成具致癌性的亚硝胺类物质。

一、N－(1－萘基)－乙二胺分光光度法

在pH值为1.8土0.3的酸性介质中，亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺反应，生成重氮盐N－(1－萘基)－乙二胺偶联生成红色染料，540nm处进行比色测定。方法检出限为：0.003mg／L－0.20mg／L。二、离子色谱法：见氟化物测定法

三、气相分子吸收光谱法(二)亚硝酸盐氮

亚硝酸盐氮(NO2－－N)是氮（三）硝酸盐氮含氮有机化合物经无机化作用最终阶段的分解产物。1、酚二磺酸分光光度法：硝酸盐在无水存在情况下与酚二磺酸反应，生成硝基二磺酸酚，于碱性溶液中又生成黄色的化合物，在410nm处测其吸光度。适用于测定饮用水、地下水、清洁地面水中的硝酸盐氮。检出限为0.02mg/L－2.0mg/L。2、紫外分光光度法：硝酸根离子对220nm波长光有特征吸收，与其标准溶液对该波长光的吸收程度比较定量。检出限为0.08mg/L－4mg/L。本法适用于清洁地表水和未受明显污染的地下水中硝酸盐氮的测定，对含有机物、表面活性剂、亚硝酸盐、六价铬、溴化物、碳酸氢盐和碳酸盐的水样，需进行预处理。3、气相分子吸收光谱法（P105）（三）硝酸盐氮含氮有机化合物经无机化作用最终阶段的分解产物。（四）凯氏氮是指以基耶达（Kjeldahl）法测得的含氮量。它包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐而被测定的有机氮化合物。如蛋白质、氨基酸、肽、核酸、尿素等。凯氏氮的测定要点是取适量水样于凯氏烧瓶中，加入浓硫酸和催化剂（硫酸钾）加热消解，将有机氮转变为氨氮，然后在碱性介质中蒸馏出氨，用硼酸溶液吸收，以分光光度法或滴定法测定氨氮含量。（四）凯氏氮是指以基耶达（Kjeldahl）法测得的含氮量。（五）总氮总氮包括有机氮和无机氮化合物（氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮）。水体总氮含量是衡量水质的重要指标之一。测定方法：1、加和法：分别测定有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的量，然后加和之。2、过硫酸钾氧化-紫外分光光度法：在水样中加入碱性过硫酸钾溶液，于过热水蒸气中将大部分有机氮化合物及氨