环境监测综合实验指导书修改版2014

1、环境监测综合实验指导书倪翠芳 编学生实验守则环境监测综合实验目的在于将书本上所学的理论知识及环境监测中各种仪器的运用，通过实验增强动手能力、掌握操作技能、分析测试方法和培养分析实验数据、整理实验成果及编写实验报告的能力。进行环境监测综合实验必须遵守：一、遵守上课时间，不得迟到及无故缺课。因故不能上课者必须及时请假并进行补课。二、实验课前必须预习实验讲义中有关内容，了解本次实验的目的、要求、仪器设备、实验原理、实验步骤、记录表格等。三、进入实验室内必须严肃认真、不得喧哗。不得乱动其它与本实验无关的仪器设备。四、开始实验之前，要先对照实物了解仪器设备的使用方法，弄清实验步骤，做好实验前的准备工作，

2、然后再进行实验。实验小组成员应互相配合，精心操作、细心观察、认真进行数据测量。五、实验过程中应按照教师要求及时对所测量的数据进行认真整理，以便检验实验的正确性。六、爱护仪器设备和其它公共财物，如有损坏，应查清责任，立即向指导教师报告，视损失情况酌情赔偿。七、实验完毕应报告指导教师，经许可后将仪器设备恢复原状后，方可离开实验室。八、实验报告应力求书写工整，完整，实验结果正确。并写上同实验小组成员的名称，以便教师检验。如有不符合要求者，应重做。目 录 实验一 冷原子荧光光谱法测定水中汞离子1实验二 紫外分光光度法测定水中的NO3-N6实验三 单扫描极谱法测定镉9实验四、阳级溶出伏安法测定水中铜、镉

3、含量11实验一 冷原子荧光光谱法测定水中汞离子一、 实验目的1、 巩固原子荧光光谱分析法理论知识。2、 掌握测汞仪的基本构成及使用方法。3、 掌握水中汞离子的冷原子荧光测定方法。二、概述1、方法原理 采用过量的氯化亚锡与样品中的汞离子充分反应，反应式如下：Hg2+ + SnCl62- = Hg + SnCl64-生成的汞蒸气在载气的带动下，从原子嘴中喷出，接受由低压汞灯发出波长为253.7nrn的激发光照射，基态汞原子被激发到高能态，返回到基态时辐射出共振荧光。荧光经聚光镜聚焦于光电倍增管，实现光电转换，光电流经放大、A/D转换、由计算机处理，并可打印计算结果。参照图1。当汞浓度很低时，荧光强

4、度与汞浓度呈良好的线性关系，据此可用于痕量汞的定量测定。2、仪器ZYGII智能冷原子荧光测汞仪（杭州大吉光电仪器有限公司）或其它类似仪器。3、试剂与标准溶液 （l）硝酸：优级纯，分析纯。 （2）盐酸：分析纯。 （3）重铬酸钾：光谱纯。 （4）氯化业锡：分析纯。 （5）汞标准物质：国家一级标准物质。 检定用的汞标准物质要求均匀、稳定、密封在玻璃安培瓶内，有效期为一年，汞浓度值为1.000.05mg/ml。由上海测试技术研究所提供。汞标准物质使用注意事项： a使用前注意有效期：从生产日起，一年有效。 b使用时振摇均匀，保持瓶口清洁，在无汞实验室内方能开启。 C汞标样放在阴凉干燥处，或冰箱内保存。

5、d使用的容器，临用前均需 5硝酸溶液浸泡 24小时。（4）汞标准工作溶液：根据工作需要，使用时配制，即对高浓度汞标准溶液，用硝酸重铬酸钾溶液逐级稀释。（5）硝酸重铬酸钾溶液：称取0.05g重铬酸钾，溶于无汞去离子水，加入5ml优级纯硝酸，再用去离子水稀释到 100ml。（6）5硝酸溶液：量取50ml分析纯硝酸，用去离子水稀释至1000ml，供洗涤用。（7）临用前配制10氯化亚锡溶液（w/v）：称取10g氯化亚锡于小烧杯内，加人10ml浓盐酸，微微加热至透明，冷却后，再用去离子水稀释到100ml。（8）1+1硝酸溶液：量取50ml优级纯硝酸，用去离子水稀释至100ml。（9）自配标准汞溶液 a汞

6、标准贮备溶液：准确称取氯化高汞（分析纯）0.1354g溶于硝酸重铬酸钾溶液中并稀释至 100毫升，即为 1mgmL的汞标准溶液。 b工作标准溶液 ，取 1mgmL 的汞标准液1mL，加1+1HNO3溶液10mL，稀至100mL，即为10.0gmL汞标准溶液。 c工作标准溶液 ，取 10gmL汞标准液 1.0mL加1+1硝酸溶液10mL，稀至 100mL，即得到0.10gmL汞标准溶液。 三、实验步骤1、 标准曲线绘制在仪器汞发生器中，先加入1.5ml氯化亚锡溶液，用微量注射器分别加入0、10、20、30、40、50L工作标准溶液，按仪器操作步骤操作，在仪器上测定它们的荧光强度。它们对应的汞的质

7、量分别为0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 g，以汞标准溶液质量为横坐标，荧光强度为纵坐标，计算直线回归方程和回归系数。2、 样品测定在仪器汞发生器中，先加入0.5ml氯化亚锡溶液，再用注射器加入1ml自来水或较清洁废水样品，按仪器操作步骤操作，在仪器上测定样品的荧光强度。 在标准曲线上计算其所含汞的质量，并计算废水的汞浓度。思考题：1、 配制硝酸重铬酸钾溶液的目的是什么？在实验中有什么作用？2、 实验中为什么要使用氯化亚锡溶液？附仪器操作简易步骤：一、 测定前的准备工作按动后面板上的电源开关，此时显示器作自检显示。按“高压”按键，使显示器显示负高压，顺时针调节“高压调节器”至所需的值

8、（仪器安装时已大至调好，可不动）。开机15min后，打开气源，并将程序阀门置于“进校状态”15min后，可开始测定。二、标准曲线a 程序阀置于“进样状态”，按动定量进液器两次，使1.5ml还原剂（达仪器上的标注线）进入汞发生器；b程序阀置于“排液状态”，排出还原剂，清洗汞发生器一次；c程序阀置于“进样状态”，按动定量进液器两次，使1.5ml还原剂达仪器上的标注线）进入汞发生器；d程序阀置于“测量状态”，按瞬时，显示屏显示 L003，如不是，则旋转“调零调节器”至瞬时值为L003，此时仪器发出鸣叫声。e 依次按清显、峰值，再按仪器最下面一排的“复零”旋钮，将程序阀置于“进样状态”，注射工作标准溶

9、液，再将程序阀置于“测量状态”，显示屏显示最大峰值（数值不再变化），按清显、记录，记录此时的荧光强度数值于实验记录本上；f 按瞬时，等待一段时间，载气吹走管道中的剩余汞蒸气，使显示屏显示 L003，机器发出鸣叫声；g重复e 至f步骤，完成余下标液的测量。h 仪器空白值的测量：完成标准溶液测量后，再重复一次e 至f步骤，但不加入标准溶液（即进样量为零），记录所得的荧光强度即为仪器空白值。(提示：由于还原剂大大过量，因此可重复使用还原剂而不必排液。进样量为0时，仪器空白值可用下列方法选取：程序阀在“测量状态”，待瞬时值回本底值后，复零后的峰值为仪器空白值。)i 所有标准溶液测量完后，程序阀置于“排

10、液状态”，排去汞发生器中的溶液。三、样品测试a 程序阀置于“进样状态”，按动定量进液器一次，使0.5mL还原剂进入汞发生器；b程序阀置于“排液状态”，排出还原剂，清洗汞发生器一次；c程序阀置于“进样状态”，按动定量进液器一次，使0.5ml还原剂进入汞发生器；d程序阀置于“测量状态”，按瞬时，显示屏显示 L003，如不是，则旋转“调零调节器”至瞬时值为L003，此时仪器发出鸣叫声。e依次按清显、峰值，再按仪器最下面一排的“复零”旋钮，将程序阀置于“进样状态”， 注射水样1mL，再将程序阀置于“测量状态”，显示屏显示最大峰值（数值不再变化），按清显、记录，记录此时的样品荧光强度数值于实验记录本上；

11、f 按瞬时，等待一段时间，载气吹走管道中的剩余汞蒸气，使显示屏显示 L003，机器发出鸣叫声；g程序阀置于“排液状态”，排去废液，完成一个样品测量。（注：每个样品测量两次，取平均值。）四、测定结束后操作a 程序阀置于“排液状态”，将进液管悬空，按动定量进液器数次，排空连接管道中的还原剂。进液管插入蒸馏水瓶中，按动定量进液器清洗汞发生器。b 将进液管和排液管移到蒸馏水瓶中，以防沾污。c 关闭气源总阀，打开排污泵20min，将荧光池中的废汞排净。实验二 紫外分光光度法测定水中的NO3-N一、 实验目的1、 巩固紫外-可见分光光度法理论知识。2、 掌握国产紫外分光光度计的基本构成及使用方法。3、 掌

12、握废水中NO3-N的紫外分光光度法测定方法二、 概述1、 方法原理利用硝酸根离子在220nm波长处的吸收而定量测定硝酸盐氮。溶解的有机物在220nm处也会有吸收，而硝酸根离子在275nm处没有吸收。因此，在275nm处作另一次测量，以校正硝酸盐氮值。因此，硝酸根离子在220nm波长处的校正吸收值为 A = A220 2 A275 。 2、干扰及消除 溶解的有机物、表面活性剂、亚硝酸盐、六价铬、溴化物、碳酸氢盐和碳酸盐等干扰测定，需进行适当的预处理。本法采用絮凝共沉淀和大孔中性吸附树脂进行处理，以排除水样中大部分常见有机物、浊度和 Fe3+、Cr6+对测定的干扰。 3、方法的适用范围 本法适用于

13、清洁地表水和未受明显污染的地下水中硝酸盐氮的测定，其最低检出浓度为0.08mgL，测量上限为 4mgL硝酸盐氮。 4、仪器 紫外分光光度计。 离子交换柱（1.4cm，装树脂高58cm）。 5、试剂 氢氧化铝悬浮液：10硫酸锌溶液。5mol/L氢氧化钠溶液。大孔径中性树脂：CAD-40或XAD-2型及类似性能的树脂。甲醇。lmol/L盐酸（优级纯）。硝酸盐标准贮备液：每毫升含0.100mg硝酸盐氮。0.8氨基磺酸溶液：避光保存于冰箱中。三、 实验步骤1、吸附柱的制备 新的树脂先用200ml水分两次洗涤，用甲醇浸泡过夜，弃去甲醇，再用40ml甲醇分两次洗涤，然后用新鲜去离子水洗到柱中流出液滴落于烧

14、杯中无乳白色为止。树脂装入柱中时，树脂间绝不允许存在气泡。 2、水样的测定 量取200ml水样置于锥形瓶或烧杯中，加入2ml硫酸锌溶液，在搅拌下滴加氢氧化钠溶液，调至pH7。或将200ml水样调至pH7后，加 4ml氢氧化铝悬浮液。待絮凝胶团下沉后，或经离心分离，吸取 100ml上清液分两次洗涤吸附树脂柱，以每秒1至2滴的流速流出（注意各个样品间流速保持一致）。弃去。再继续使水样上清液通过柱子，收集50ml于比色管中，备测定用。树脂用150ml水分三次洗涤，备用。 注：树脂吸附容量较大，可处理50100个地表水水样（视有机物含量而异）。使用多次后，可用未接触过橡胶制品的新鲜去离于水做参比，在2

15、20nm和275nm波长处检验，测得的吸光度应接近零。超过仪器允许误差时，需以甲醇再生。 加 1.0ml盐酸溶液，0.1ml氨基磺酸溶液于比色管中（如亚硝酸盐氮低于0.1mgL时，可不加氨基磺酸溶液）。 用光程长10mm石英比色皿，在 220nm和 275nm波长处，以经过树脂吸附的新鲜去离子水50ml加 lml盐酸溶液为参比，测量吸光度。 3、校准曲线的绘制 于6个200ml容量瓶中分别加入0.50、l.00、2.00、3.00、4.00ml硝酸盐氮标准贮备液，用新鲜去离子水稀释至标线，其浓度分别为0.25、0.50、l.00、l.50、2.00mgL硝酸盐氮。按水样测定相同操作步骤测量吸光

16、度。 四、计算 A = A220 2 A275 式中：A220220nm波长测得吸光度； A275275nm波长测得吸光度。 求得吸光度的校正值（A ）以后，从校准曲线中查得相应的硝酸盐氮量，即为水样定结果（mgL）。水样若经稀释后测定，则结果应乘以稀释倍数。 五、注意事项 为了解水受污染程度和变化情况，需对水样进行紫外吸收光谱分布曲线的扫描，如无扫描装置时，可用手动在220280nm、每隔25nm测量吸光度，绘制波长一吸光度曲线。水样与近似浓度的标准溶液分布曲线应类似，且在220nm与275nm附近不应有肩状或折线出现。 参考吸光度比值（A275A220）* 100应小于 20，越小越好。超

17、过时应予以鉴别。 水样经上述方法适用情况检验后，符合要求时，可不经预处理，直接取50ml水样于比色管中，加盐酸和氨基磺酸溶液后，进行吸光度测量。如经絮凝后水样亦达到上述要求，则也可只进行絮凝预处理，省略树脂吸附操作。 含有有机物的水样，而且硝酸盐含量较高时，必须先进行预处理后再稀释。 大孔中性吸附树脂对环状、空间结构大的有机物吸附能力强；对低碳链、有较强极性和亲水性的有机物吸附能力差。 当水样存在六价铬时，絮凝剂应采用氢氧化铝，并放置0.5h以上再取上清液供测定用。思考题：1、 在光度分析中参比溶液的作用是什么？2、 在实验中为什么需要测定校正吸光度？校正吸光度是如何测定的？3、 实验三 单扫

18、描极谱法测定镉一、 实验目的1、 巩固极谱分析理论知识。2、 掌握国产LK98B型微机电分析系统的基本构成及使用方法。3、 掌握废水中镉的单扫描极谱测定方法。二、 概述4、 方法原理普通极谱是在滴汞电极上加一个缓慢变化的电压(每分钟0.2V), 并在一次电压的变化中记录下相应的电流变化,构成所谓极谱电流-电压图。 单扫描极谱基本原理与普通极谱相似, 但是电压扫描的速度比普通极谱快，其在一滴汞的生长后期加一个变化很快的电压到电解池,即扫描电压如三角波,锯齿波或正弦波, 由于电压变化比普通极谱快几十倍,一般为0.25伏/秒,因此引起电流等参数的快速变化，电流- 电位(i-E)曲线可在一滴汞上获得。

19、 在扫描开始时,极化电极的电位还未负到去极剂还原的电位, 此时电流为残余电流,形成极谱波的基线,当电位负到去极剂还原电位时, 电位以很快速度变负,汞滴表面附近去极剂迅速还原,产生很大的电流。随后,电位继续变负,一方面电极表面附近去极剂浓度贫乏;另一方面电解时间增加,增大了扩散层厚度, 从而使电解电流下降,使示波极谱曲线呈峰形。 单扫描极谱的峰值电流与电极反应物质的浓度和扫描速度成正比, 对于可逆极谱波,有: ip=2.75*105*n3/2*D1/2*V1/2*A*C其中:n-反应电子数; D-扩散系数(cm2/sec) V-扫描速度(V/sec) A-电极面积(cm2) C-浓度(molL-

20、1) 峰值电位与极谱半波电位的关系: Ep=E1/2-1.1RT/nF2、仪器与试剂: LK98B型微机电分析系统或类似仪器；三电极系统（滴汞电极、铂电极、饱和甘汞电极）；极谱工作台。 分析纯Na2SO3、分析纯试剂CdCl2、NH4Cl、NH3 H2O、纯金属Cd、 模似水样（自来水配制）三、实验步骤: 1.溶液配制: 准确称取纯镉0.100g放入200ml烧怀中,加10mL1:1硝酸溶液,蒸发至干。 加入浓HCl 5mL溶解,移入1000mL容量瓶中,用水稀释到刻度,摇匀。此溶液镉浓度为：0.1000mg/mL。 分别取0.1000mg/mL镉标准溶液0、1、2、3、4、5mL加入50ml

21、容量瓶中，加入5mL0.1molL-1NH4Cl- NH3 H2O 后，用水稀释到刻度，此时溶液中镉的浓度为0、2、4、6、8、10mg/L。 取25ml模似水样50ml容量瓶中，加入5mL0.1molL-1NH4Cl- NH3 H2O 后，用水稀释到刻度。 2仪器的启动及自检将主机与计算机、与外设以及其他必要设备电源线、控制线连接好。打开计算机的电源开关，在Windows98操作平台下运行“LK98B”，进入主控菜单。打开主机的电源开关，按下主机前面板的“RESET”键，这时主控菜单上应显示“系统自检通过”，系统进入正常工作状态。(注意：打开仪器之前请将四根电极线断开，并保证其两两不相连。)

22、 3实验方法选择及仪器运行参数设定在主控菜单上选择“线性扫描技术”中的“线性扫描伏安法”，参数设定为：灵敏度： 10mA 初始电位：- 0.500V滤波参数：50Hz 终止电位：- 1.000V放大倍率：1 扫描速度 ：0.25V/s极谱模式：还原电流（+） 等待时间：0s 汞滴生长时间：5s4将配制好的各个镉标准溶液及水样分别取适量放入25mL小烧怀中，加入一药勺无水Na2SO3，搅拌溶液片刻，将蓄汞瓶抬升到合适高度，将三电极系统连接到LK主机上，并置于极谱工作台，滴汞电极为阴极、铂电极为阳极，打开极谱工作台电源，将三电极浸入溶液中，按实验“开始”键开始实验，获得电流电压曲线，于此曲线读出峰

23、电流值及峰电位数据，重复测量俩到叁次，每个溶液读数取一平均值。 5.关机: 测定后冲洗电极,将电极取出后关机。四、数据处理 将以上各标准溶液所测量峰电流值作电流浓度校正曲线图。用Excel软件得出此曲线图及校正曲线方程式。 将水样的峰电流值，从校正曲线图上，计算出其浓度，并最终得到模似水样中镉的浓度值。思考题：1、单扫描极谱法测定微量金属含量，为什么比经典的极谱法有更高的灵敏度？2、本实验中为什么要加入Na2SO3？实验四、阳级溶出伏安法测定水中铜、镉含量一、 实验目的1、 掌握阳级溶出伏安法的基本原理。2、 掌握国产CHI电分析仪的基本构成及其电化学工作站使用方法。3、 掌握废水中铜、镉的阳

24、极溶出伏安法的测定方法。二、 概述1、 方法原理溶出伏安法包括阳极溶出伏安法和阴极溶出伏安法。阳极溶出伏安法是将被测离子在适当的底液及外加电压下先电解富集于工作电极上，然后使外加电压向正的方向增加，使其氧化溶出得一阳极溶出液，根据波的高度可确定被测离子的含量，因此峰电位和峰电流可作为定性和定量分析的基础。阳极溶出的电流电压曲线呈倒峰状，不同离子具有不同的峰电位。 通常以汞膜电极为工作电极，采用非化学计量的电积法，即无须使溶液中全部待测离子电积在工作电极上，这样可缩短电积时间，提高分析速度。为使电积部分的量与溶液中的总量之间维持恒定的比例关系，实验中电积时间、静止时间、扫描速率、电极的位置和搅拌

25、状况等，都应保持严格相同。图1 富集与溶出示意图 设电积时的电流iD很小，在较长的电积时间tD内，可以认为iD不变，则流过的电量为 QD = iDtD如果电积的金属在溶出阶段能全部溶出，其流过的电量应与QD相等，并且 QS = iStS 式中iS为溶出时的平均电流，tS为溶出时间。采用快速电位扫描技术，可使溶出时间tS大为减少，从而使溶出电流iS相应大为提高。待测组分经过预先的富集，在溶出时突然氧化，使检测信号（溶出峰电流）显著增加，因此溶出伏安法具有较高的灵敏度。 商品化的溶出伏安仪均采用自动控制阴极（或阳极）电位的三电极系统，即除了工作电极（如汞膜电极）和参比电极（如饱和电极）外，增加一个

26、对电极（常用铂电极），以稳定工作电极的电位。 用标准曲线法或标准加入法均可进行定量测定。标准加入法的计算公式为： 式中Cx、Vx、hx分别为试样的浓度、体积和溶出峰的峰高; Cs、Vs分别为加入标准溶液的浓度和体积； H为加人标准溶液后，测得的溶出峰的峰高。 由于加入的标准溶液体积Vs非常小，也可简化为下式计算 本实验以NH3 H2ONH4Cl为支持电解电解质，用标准加入法测定水样中Cd2+和Cu2+离子的含量。2、 仪器CHI660E型电化学分析仪或类似仪器；三电极系统（玻碳汞膜电极、铂电极、饱和甘汞电极）；磁力搅拌器。3、试剂（1）10ug/mL的Cd2+、Cu2+离子标准溶液（2）1molL-1NH3 H2ONH4Cl溶液（pH10.0）（3）2*10-2molL-1 HgSO4溶液（镀汞液）（4）20% Na2SO3溶液（5）试样（约含0.2ug/mL Cd2+、Cu2+离子）三、 实验步骤 1、仪器的启动及自检将主机与计算机、与外设以及其他必要设备电源线、控制线连接好。 开计算机的电源开关，在XP运行平台上运行CHI660E主程序，进入主控菜单。打开主机的电源开关，测试系统，使仪器自检合格。 系统进入正常工作状态。(注意：打开仪器之前请将四根电极线断开，并保证其两两不相连。) 2、汞膜电极制备：于电解怀中加入适量的渡汞液，加入搅拌子，将溶液置于电磁搅拌器