环境仪器分析PPT课件

，环境计量学分析，第一章概述第二章原子吸收分光光度法第三章原子荧光光谱法第四章荧光和磷光光谱法第五章化学发光监测技术第六章色谱理论第七章气相色谱分析第八章高效液相色谱分析。第一章概述了环境监测新技术的发展，环境监测技术的现状和对策，环境监测的内容和类型，环境监测技术的重要性和功能，1环境监测技术的重要性和作用1.1环境监测技术的重要性环境监测技术是环境污染控制的眼睛，是环境管理的“眼睛”和“哨兵”，是研究环境质量变化趋势的重要手段，是环境保护的基础。环境监测是环境管理服务要求的特定原则1.2环境监测技术的作用及时准确全面地反映环境质量和污染源现状及发展趋势，为环境管理、规划和污染防治提供了依据。当前环境监测的基本任务，当前环境监测的基本任务：做好加强环境管理的8项系统实施的技术监督和技术支持工作。加强污染源监督监控工作。加强国家环境监测网建设，完善环境监测技术体系。加快建立以报告系统为核心的信息管理和传递系统。巩固测试组，提高监控技术水平。进一步完善监控技术质量保证体系。坚持科技领先，做好监控研究，全面提高监控工作质量。环境监测是环境管理服务要遵循的原则：时效性：解决时效性：一是建立合理化环境监测组织关系的高性能监测网络；二是建立完整的数据报告系统。有非常灵活的信息通道。第三，具有满足管理要求的数据处理能力。第四，有标准化的监测结果表达。目标：即注重环境因素和污染源监控。正确性：一、数据正确，二、结论正确。科学性：第一，监控数据和数据的科学性，第二，综合分析数据资料的方法的科学性，第三，关于环境问题结论的科学性。Back，2环境监测内容和2.1型监测内容：大气污染监测、水污染监测、土壤、固体、生物、生态、噪声振动、放射性、电磁辐射监测等分类的监测媒体(或环境要素)。选择监测项目应遵循以下原则：综合分析污染物的自然、化学活性、毒性、扩散性、持续性、生物降解性、蓄积性等，选择宽而长的时间、不能被微生物轻易分解或对动植物造成危害的物质作为日常监测项目。对于具有特殊目的或特殊情况的某些监视作业，请根据特定情况和需要选择要监视的项目。需要监控的项目必须有可靠的检测手段。监测结果得到的资料必须有可比较的标准，或者能够做出正确的说明和判断。2.2环境监测2.2.1型监测日常或日常监测；环境质量监测(空气、水、噪声)；污染源监测和监测2 . 2 . 2 . 2特定目的监测，称为紧急监测或特殊情况监测；污染事故监测；冲突仲裁监测；评估验证监测；咨询服务监控2.2.3基于研究的监控是高水平、技术复杂的监控之一。包括：制定和监测标准方法；污染法的研究和测试；背景调查和监测；综合评价研究监测包。3环境监测技术现状及对策3.1建立监测方法体系，建立监测技术能力，通过优先分析方法研究，筛选出可在全国推广的更成熟、更先进的方法；选定的方法将在多个实验室进行验证，形成统一的方法。分析方法的研究和审查原则如下。要有好的灵敏度。方法中使用的工具、试剂易于使用，便于推广。应最大限度地采用国内外新技术、新方法。3.2加强监控设备管理，改善设备配置，3.3保证监控质量，加强技术培训，建立环境监控质量保证体系；开展计量认证工作。加强技术人员教育和评价不断提高科学监测水平。完善监控网络，实现监控信息网络管理。一百，第二章原子吸收分光光度法2.1基本原理2.2原子吸收分光光度计2.3测定条件选择2.4定量分析方法2.5灵敏度和检测限度2.6原子吸收光谱法在环境监测中的应用，以及。第三章原子荧光光谱仪3.1概述3.3原子荧光光谱仪3.4定量分析方法和应用，第四章荧光和磷光光谱4.1原理4.2荧光光谱仪4.3荧光分析方法4.4荧光光谱环境监测中的4.5磷光分析，第五章化学发光监测技术5.1原理5.2化学发光反应类型5.3化学发光监测设备。第六章色谱理论6.1色谱理论基本原理，分类和工艺色谱基本参数色谱基本理论6.2分离条件选择柱固定溶液和非柱温度负荷气和速度注入，第七章气相色谱7.1气相色谱仪7.2定性分析保留值定性和已知物质增加峰值方法7.3定量分析峰面积测量定量修正系数定量方法，第八章高效液相色谱分析8.1高效液相色谱高压注入系统柱，第二章原子吸收分光光度法2.1原子吸收分光光度法基本原理原子吸收分光光度法是空心阴极灯发射的测量对象元素的特性光谱线，是通过样品蒸汽，根据被测试元素的基态原子吸收和特性光谱吸收的程度，测量样品中所测量元素含量的方法。包括以下四点：(1)基态原子的生成在进行原子吸收分析时，首先要将正在测试的元素从化合物状态转变为基态原子，使其原子化。雾化方法包括化学法、火焰法、电热法等。(2)谐振线和吸收线的核外电子阵列是最低能级，最稳定的原子称为基态原子。基态原子最外层的电子被外部能量激发，转移到更高的能量等级，原子就在这里，激发态的原子很不稳定，短时间(约10-3s)，转移到更高的能量等级的电子又回到低能状态，释放一定的能量。原子受外力的刺激，最外层的电子可能会转移到其他能量等级，所以这里的状态可能不同。电子从基态到第一激发态的过渡吸收光谱称为共振吸收线。共振线是元素所有谱线中最敏感的谱线，原子吸收分析是利用基态的测试中的原子蒸汽定量分析光源发射的测试元素的共振线。(3)由积分吸收和峰值吸收原子蒸汽吸收的总能量称为积分吸收。在实际测量中，吸收线的宽度非常窄，需要分辨率高的光谱仪，因此积分吸收不能准确测量。通过测量峰值吸收系数计算待测试因素的方法称为峰值吸收法。a .接收光线的中心频率与吸收谱线的中心频率完全相同，因此测量中心吸收系数。b .入射光的半宽比吸收线的半宽小得多。因此，应使用与要测试的元素相同的元素创建的尖锐线光源。实验结果证实，峰值吸收系数K0与在特定条件下单位体积原子蒸汽中吸收辐射的原子数成正比。(4)火焰的基态原子浓度和定量分析是根据原子吸收值的测量，在实际工作中以一定强度的单色光I0通过原子蒸汽后吸收的光度I的测量。吸收过程与朗弗-比尔定律一致。也就是说，在表达式中，K是吸收系数，n是自由原子总和(类似于基态原子数n0)，l是吸收层厚度。吸光度样品中测量的元素浓度与火焰的基态原子的浓度成正比。因此，在特定浓度范围和特定火焰宽度下，吸光度与样品的测量对象元素浓度之间的关系可能表现为原子吸光光谱定量分析的基础。2.2原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计(光源、雾化系统、光学系统、检测系统和放大数据处理系统的五个主要组成部分)。那个示意图如下。(1)要通过光源辐射带测量要素的共振线、原子吸收分析的入射光来测量峰值吸收，要获得高精度和灵敏度，使用的光源必须满足以下条件：光源可以发射正在测量的元素的共振线，强度要足够大。发射的谱线的半宽窄(尖锐的线光)，小于吸收线的半宽，以便测量测量的灵敏度和峰值吸收。放射光的强度要稳定，背景发射要小。光源类型：空心阴极灯；承诺放电灯；蒸汽放电灯。最广泛使用的是空心阴极灯，(2)雾化系统效果。将样品中正在测试的元素从化合物状态转换为基态原子蒸汽。入射光在这里被基态原子吸收，可以被视为“吸收池”。有两大类：火焰和非火焰原子化器。火焰原子化器：由喷雾器、备用混合室、燃烧器组成。喷雾器将试验液雾化，然后经过预混合室的作用，进一步细化喷雾，使其与燃料气体均匀混合，然后进入火焰，利用火焰的热量使样品气化，使其与基态反应堆分离。无火焰原子化器：利用电热、阴极溅射、等离子或激光使试样中的测试元素形成基态原子。目前广泛使用的非火焰原子化器是石墨炉。此方法的优点是采样量小。(固体只用几毫克，液体只用几微升)。绝对灵敏度比火焰方法高几个级别，最高可达10-12g(相对灵敏度增加2-3个级别)。但是精确度比火焰方法只有2%到5%。石墨炉雾化器由电源、炉、石墨管三部分组成。光谱系统原子吸收光谱法使用的波长范围，一般是紫外线，可视区域。常用单色器是点阵式(monochrome)。单色器角色：主要将空心阴极灯等光源发射的测量元素的共振线与其他发射线分隔开来。因为使用空心阴极灯作为光源，所以发射的谱线大部分是共振线，比一般光源发射的谱线简单。频谱带，即设备可以发射狭缝的频谱宽度：格式：w-频谱带()；D-反向线分散率(/mm)；S-缝宽度(mm)。在两条相邻干涉线之间的距离处，频谱频带必须很小，相反，频谱频带可以增加。在单色器的分散速度恒定的情况下，应选择合适的狭缝宽度，以达到吸收最大的最佳工作条件，而不干扰谱线。(4)检测系统作用：光电转换以单色分割的光信号。广泛使用光电倍增管作为探测器。光电倍增管输出的光电流与入射光强度和光电倍增管增益(即光电倍增管倍率的对数)成正比。增益取决于磁极中的特性、数量和磁极之间的电压。通过改变附加电压，可以在大范围内改变输出电流。生成的电流可以通过负载电阻标尺转换为电压信号。(5)放大和数据处理系统放大器：通常使用同步检测放大器和相位检测放大器来放大信号。数据处理：通过放大器放大的信号是半透明读数。必须进行代数转换，然后用指示符表示。当前的仪器几乎可以自动记录测量数据，数据显示测量数据和计算机处理数据，并直接读取分析结果。2.3决定条件选择(1)分析线的选择选择元素的共振线作为分析线，共振线往往是元素最敏感的光谱线，测量变得更加敏感。但是，在高浓度样本分析等实际操作中，并不是全部选择共振线，为了保持工作曲线的线性范围，最好选择辅助敏感线作为分析线。显然，对于低含量测量，应尽可能选择最敏感的光谱线作为分析线。(2)选择光谱区域(3)选择空心阴极灯工作电流(4)选择燃烧器高度(5)选择火焰高度(6)选择光电倍增负高压，2.4定量分析方法(1)标准曲线方法绘制A-C操作曲线(见下图)，a .标准曲线弯曲现象分析；b .样本校正控制；c .吸光度应在0.05-0.8之间控制。d .标准液体浓度必须在吸光度和原子浓度或直线关系的结果范围内。e .仪器操作条件(光源、喷雾、火焰、通过带、检测等)在整个分析过程中必须是恒定的。Back，(2)标准加法包括复合加法和单加法a .复合加法，采用相同体积的样品溶液4个以上，从第二部分开始依次添加其他等方性的测量要素的标准溶液(例如，分别为10g、20g、30g)。然后用蒸馏水稀释成相同的体积，然后摇晃。在相同的实验条件下，依次用AX，A1，A2，A3测量每个溶液的吸光度。以吸光度A为纵坐标，以标准溶液的浓度(或体积，绝对含量)为横坐标，制造出外延曲线与横坐标相交的点的A-C曲线，是在测试的样品溶液(工作曲线下)中测量的元素内容，与原点的距离(3)间接分析，可以间接分析某些非金属元素和有机化合物。b .单个添加方法进行两个相同体积的测试，其中包含与样品含量最接近的已知测量因子量。用一定体积稀释后，另测吸光度。计算标准：格式中间：C样品中测定的元素浓度；S样品中添加标准浓度。Ai样品吸光度；A样品的吸光度诱导：使用标准添加方法时要注意。仅适用于浓度和吸光度为直线的范围。添加接近样品浓度的第一标准液体浓度。该方法只能消除基板干扰，不能消除背景吸收等效果。2.5灵敏度和检测限度(1)灵敏度a. 100%灵敏度可以产生1%吸收(或0.0044吸光度)时，被测量元素在溶液中的浓度(g/mL)被称为百分灵敏度或相对灵敏度。g/mL.1%或10-6/1%。要测量吸收1%时的浓度的100%灵敏度，通常：c-测量正在测量的溶液的浓度。A-溶液的吸光度。b .如果绝对灵敏度可以产生1%吸收(或0.0044吸光度)，则水溶液中测量的元素的质量，通常为g/1%或10-12g/1%(1g=10-12g)。灵敏度一般可以看作是测试溶液浓度测量的下限。最合适的试液浓度应在灵敏度的15100倍范围内选择。ug/(ml1%)，(2)检测限制(dl) a .在相对检测限制火焰原子吸收分析中可以产生2倍的标准偏差时，水溶液中元素浓度以g/mL或ppm为相对检测限制。Dl=c2/a: c-水溶液中正在测量的元素的浓度；A-溶液的吸光度；-标准差。b .绝对检测极限石墨炉原子吸收光谱法能产生标准偏差读数的2倍时，被测试元素的质量称为绝对检测极限。典型的Pg或g表示。出库限制不仅与仪器的灵敏度有关，还与仪器的稳定性有关。只有高灵敏度和低噪音水平的仪器才能用于微量成分的测定。2.6原子吸收光谱法测定环境监测中的金属污染物：可测定元素为60-70种，目前水和废水中的主要金属元素为ag、CD、Cr、Cu、Fe、Mn、ni、Pb、sb、Zn、be、Hg、(1)Cu、Pb、Zn、Cd的决定(GB 7475-87)；(2)Ca、Mg的决定；(3)水质和硫酸盐测定(GB 13196-91)；(4)大气尘埃颗粒中金属元素的测定；(5)大气降水中Na，k的测定，原子吸收分光光度法，GB 13580.12-92；(6)GB13580.13-93大气降水中Ca、Mg的测定，原子吸收分光光度法；(7)GB/T15263-94周围空气中铅的测定，火焰原子吸收分光光度法。Back，第三章原子荧光光谱3.1概述原子荧光光谱分析从该机制角度来看，原子荧光光谱分析应该属于发射光谱分析，但使用的仪器和操作技术与原子吸收光谱分析相似