江苏省社会化环境检测机构培训第四章实验室大型仪器分课件

1、江苏省社会化环境检测机构培训第四章实验室大型仪器分江苏省社会化环境检测机构培训第四章实验室大型仪器分第一部分 概述第二部分 色谱法第三部分 光谱法第四部分 流动注射法 第一部分 概述第二部分 色谱法第三部分 光谱法第四色谱法（纸色谱、柱色谱）光谱法电化学分析法分 析 化 学气相色谱（GC）、液相色谱（LC）、离子色谱（IC）、凝胶色谱、气相色谱-质谱（GC-MS）经典分 析仪器分 析分离分析成分分析结构分析表面分析原子吸收光谱(AA)、原子发射光谱、分子光谱、X射线荧光、紫外-可见（UV-VIS）分光光度法、红外光谱法（IR）、电子能谱一、概 述滴定法（CODCr和Cl-）目视比色法(乙二醇、

2、四乙基铅、溴)臭气浓度色谱法光谱法分 析 化 学气相色谱（GC）、液相色谱（LC）一、概 述仪器分析法具有以下特点优点：灵敏度高取样量少准确度较高重现性较好缺点：仪器设备较复杂价格较昂贵仪器状态技术人员能力方法应用（例 氯苯类）一、概 述仪器分析法具有以下特点仪器状态一、概 述仪器定量分析方法相关指标线性范围准确度精密度检测限（定量限）耐用性HJ168-2010环境监测 分析方法标准制修订 技术导则*一、概 述仪器定量分析方法相关指标HJ168-2010第一部分 概述第二部分 色谱法第三部分 光谱法第四部分 流动注射法 第一部分 概述第二部分 色谱法第三部分 光谱法第四第二部分 色谱法一、色谱

3、法基本理论二、气相色谱法三、液相色谱法四、分析案例 水质 挥发性卤代烃的测定 顶空气相色谱法（HJ620-2011） 环境空气 酚类化合物的测定 高效液相色谱法（HJ638-2012） 第二部分 色谱法一、色谱法基本理论二、气相色谱法三一、色谱法基本理论色谱法：又称色层法或层析法原理：一种物理化学分离分析方法用途：分离、鉴定复杂混合物特点：样品用量少，分离效率高，分析速度快，灵敏度高，易于普及等一、色谱法基本理论色谱法：又称色层法或层析法将混合物分离为单独化合物组分的分析技术。一、色谱法基本理论将混合物分离为单独化合物组分的分析技术。一、色谱法基本理论1906年，俄国植物学家茨维特进行植物色素

4、分离实验柱中的填料物质称为固定相；相对固定相运动，流经固定相的空隙或者表面的冲洗溶剂成为流动相；发展延伸固定相不再是碳酸钙 流动相不再是液体 不变的是分离的实质一、色谱法基本理论1906年，俄国植物学家茨维特进行植物色素分离实验一、色谱法 当流动相中携带的混合物流经固定相时，其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中流出。 与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。分离是如何发生的：不同化合物在两相间的

5、相对运动速度差异一、色谱法基本理论 当流动相中携带的混合物流经固定相时，其与固定相发生相说明：待测组分根据与固定相作用力的不同，在固定相和流动相中进行分配,最终各成分得以分开。作用力小的先流出色谱柱。一、色谱法基本理论说明：一、色谱法基本理论（一）塔板理论（用热力学观点描述了色谱分离原理，解释了流出曲线的形状，计算评价了柱效）假想：色谱柱是精馏塔，有若干块想象的塔板每一小块塔板内既有固定相，也有流动相；组分进入色谱柱后，在这些塔板的两相中分配，最终不同挥发度的组分得以分开，并依次流出色谱柱。假设：色谱柱长为L，理论塔板数（即分配次数）为n，则显然n越大塔板数越多，分配次数多；塔板髙度H越小，色

6、谱柱L越长，组分分离越好； n=L/H结论：当n50时，可得到基本对称峰形；一般色谱柱理论塔板数约为103-106，色谱流出曲线趋于正态分布。缺陷：不全面，色谱过程不仅受热力学因素的影响，还与分子扩散、传质阻力等动力学因素有关。一、色谱法基本理论（一）塔板理论（用热力学观点描述了色谱分离原理，解释了流出曲（二）速率理论 吸收了塔板理论中塔板髙度的概念，同时考虑影响塔板高度的动力因素，导出塔板高度H与流动相线速度u的关系：H=A + B/u+ C*u（式中u为流动相的线速度（m/s)；A，B，C分别代表涡流扩散系数、分子扩散系数、传质阻力系数。当u定时，H受A，B，C三种因素的影晌，只有A, B

7、/u+ C*u较小时，H才能小，柱效髙，反之，柱效低，色谱峰变宽。一、色谱法基本理论（二）速率理论 吸收了塔板理论中塔板髙度的概念，同时考2022/9/91. 分配系数（K） 组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：g / mL）比，称为分配系数，用K 表示：一、色谱法基本理论（三）色谱的分离效果判断一定温度下，组分的分配系数 K 越大，出峰越慢；试样中的各组分具有不同的 K 值是分离的基础；某组分的 K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。2. 分配比（k）在一定温度下，组分在固定相和流动相之间分配达到平

8、衡时的质量比分配系数与分配比都是与组分、流动相和固定相的热力学性质，以及温度、压力相关。分配系数与分配比都是衡量色谱柱对组分保留能力的参数，数值越大，该组分的保留时间越长。分配比可以由实验测得。2022/9/41. 分配系数（K） 组分在固定相和2022/9/9 （1）保留时间(tR)：被测组分从进样开始到柱后出现浓度最 大值（色谱峰顶点）时所需时间。（2）死时间(tM)：不被固定相溶解或吸附的气体(如air、CH4)，从进样开始到柱后出现浓度最大值所需时间。（3）调整保留时间(tR)：又称表观（或校正）保留时间，即：扣除死时间后的保留时间：tR = tR-tM 。（组分在固定相中停留的总时间

9、）（4）保留体积(VR)：从进样开始到某个组分在柱后出现浓度极大值时所通过的载气体积，设载气流量F0 (已校正到柱温状态下,ml/min),则VR=F0tR （5）死体积(VM)：色谱柱内剩留空间及色谱仪中管路、接头间、柱口及检测器内腔等所有空间的总和。VM=F0tM（6）调整保留体积(VR)：扣除死体积后的保留体积。VR = VR-VM =(tR-tM)F0=tRF0 （7）相对保留值(r12)：某组分的调整保留值与另一组分的调整保留值之比。 （只与柱温和固定相性质有关，表示了固定相对这两种组分的选择性）一、色谱法基本理论（三）色谱的分离效果判断3. 保留值试样中各组分在色谱柱内停留时间的数

10、值。2022/9/4 （1）保留时间(tR)：被测组分从进2022/9/95. 色谱峰的区域宽度衡量色谱柱效的一个重要参数，区域宽度越窄，分离效能越高。（1）标准偏差 （ ): 0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半（2）半峰宽度 (W1/2或Y1/2): 又称半宽度或区域宽度，即峰高一半处的宽度（3）峰底宽度 (Wb或Y): 从色谱峰两侧转折点所作切线在基线上的截距 4. 峰高（h）和峰面积（A）跟组分在样品中的含量相关，是定量分析的主要依据（1）峰高：色谱峰顶点与基线之间的垂直距离（2）峰面积：色谱峰曲线与峰底基线所围成区域的面积一、色谱法基本理论（三）色谱的分离效果判断2022/9/45.

11、色谱峰的区域宽度衡量色谱柱效的一个2022/9/96. 分离度 （R）定量描述混合物中相邻两组分的实际分离程度（色谱峰之间距离足够大、谱峰足够窄）R 越大，表明两峰相距越远，分离越好。 R=0，tR(2)=tR(1)，两峰重叠，完全不能分离； R1.5，中间基线部分太长，花费分析时间。一、色谱法基本理论（三）色谱的分离效果判断2022/9/46. 分离度 （R）定量描述混合物中相邻两组2022/9/9一、色谱法基本理论（四）色谱图 以组分的浓度变化（信号）为纵坐标，组分流出时间为横坐标，所得曲线为色谱流出曲线，通常称为色谱图。（1）色谱峰的个数，可以判断样品中所含组分的最少个数；（2）色谱峰的

12、保留值，可以进行定性分析；（3）色谱峰的面积或峰高，可以进行定量分析；（4）色谱峰的区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据；（5）色谱峰两峰间的距离，是评价固定相（或流动相）选择是否合适的依据。（6）根据色谱图基线，可以判定色谱系统的运行状况基线：实验操作条件下，色谱柱中只有载气通过时，检测器响应讯号的记录。基线反应检测器系统的噪音随时间的变化。2022/9/4一、色谱法基本理论（四）色谱图（1）色谱峰的2022/9/9（五） 色谱法定性和定量分析1、定性分析确定各色谱峰所代表的化合物。 定性原理：物质在一定的色谱条件下有确定的保留值基本定性方法：保留时间法标准样品与待测试样，在同一实验条件下分

13、析，将两者的色谱图保留时间进行对比, 若待测试样的色谱图与标准样品在某组分标准物质同样保留时间的位置上有峰出现，则样品中可能含有该已知组分，否则可断定无该组分。其它定性方法：相对保留值定性、已知物增加峰高法定性、 用文献值对 照定性、联机定性。辅助定性法：第二根色谱柱或气相色谱质谱法验证；也可采用标准加入法验证一、色谱法基本理论2022/9/4（五） 色谱法定性和定量分析1、定性分析2022/9/9（五）气相法定性和定量分析2. 定量分析在一定的实验条件下，被测组分的量(Wi)与它在检测器上所产生的响应信号(峰面积 Ai 或峰高 hi )成正比。定量原理：外标法、内标法和归一法一、色谱法基本理

14、论1、外标法（标准曲线法）操作、计算简便分析条件波动对结果准确性影响较大；基体组成不同对结果准确性影响较大；对进样量的准确性控制要求较高; 峰面积（或峰高） 待测物质浓度2022/9/4（五）气相法定性和定量分析2. 定量分析2022/9/9（五）气相法定性和定量分析一、色谱法基本理论2、内标法： 选择试样中不存在，其色谱峰位于被测组分峰附近的纯物质作内标物,定量加入到准确含量的试样中,根据被测样品和内标物的含量比及其相应的色谱峰面积之比计算被测组分的含量。特点：操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不大，准确性较高；每个试样均需加入内标，操作步骤略繁琐；标准溶液及试样中内标加入量应保持精

15、确（或保持一致）2022/9/4（五）气相法定性和定量分析一、色谱法基本理论2022/9/9（五）气相法定性和定量分析一、色谱法基本理论3、归一化法：设试样中各组分的含量分别为W1、W2 Wn，则各组分的百分含量Pi为：若各组分的 fi 值相近或相同，则：归一化法适用的条件试样中各组分都能流出色谱柱，且都出峰；组分不分解；各组分的校正因子均可测出。2022/9/4（五）气相法定性和定量分析一、色谱法基本理论（六）色谱法的分类：（一）按流动相分类 流动相可以是气相、液体、超临界流体，分别称为气相色谱法（GC)、液相色谱法(LC)、超临界流体色谱法（SFC)（二）按固定相分类 固定相可以是固体或液

16、体（液态固定液涂渍在固体载体表面上），因此气相色谱可分为气-固色谱法（GSC)、气-液色谱法（GLC)；液相色谱可分为液-固色谱法（LSC)、液-液色谱法（LLC)D；用滤纸或是涂在玻璃板上的吸附剂做固定相，分别称纸色谱或薄层色谱法（TLC)。(三)按色谱技术分类 如程序升温气相色谱法、反应色谱法、裂解色谱法、顶空气相色谱法、毛细管气相色谱法、多维气相色谱法、制备色谱法等一、色谱法基本理论（六）色谱法的分类：一、色谱法基本理论 色谱分析法 色谱分析法1-载气钢瓶 2-减压阀 3-净化干燥管 4-针形阀5-流量计 6-压力表7-进样器 8-色谱柱9-检测器 10-放大器11-温度控制器 12-记

17、录仪气路系统进样系统分离系统检测系统温控系统数据处理系统二、气相色谱法控制气体或液体流动相的压力和流量样品不发生质的变化，快速定量地进入色谱的装置用来分离样品中各个组分组分经色谱柱分离，顺序进人该系统，按浓度或质量的变化，转变成电讯号工作站采集、存贮、处理数据1、气相色谱系统的组成1-载气钢瓶 2-减压阀 3-净化干燥管 气路系统气源：高压钢瓶或气体发生器，加配气体净化装置并定期更换填料，提供稳定、纯净的载气和辅助气体。气体纯度：载气（氮气、氢气或氮气）99.999%，其中氧、水和烃等杂质的单个浓度不应超过1-2mg/m3。流量控制器：精确控制气体流量（如电子流量控制器），确保分析的重现性。二

18、、气相色谱法1、气相色谱系统的组成 气路系统二、气相色谱法1、气相色谱系统的组成 进样系统应注意的事项：使各组分在汽化室中不受“歧视”，有效地瞬间汽化，快速、定量地进人色谱分离系统，且不产生记忆效应。惰性：汽化室内壁不对样品发生吸附作用或化学反应，也不能对样品的分解有催化作用。为此，在汽化室的不锈钢套管里插人石英玻璃衬管。衬管：选择正确的型号，及时清洗和更换。分流进样与不分流进样：适用不同浓度试样1、气相色谱系统的组成二、气相色谱法 进样系统应注意的事项：1、气相色谱系统的组成二、气相色谱色谱柱的老化需要老化的情况：新柱；柱效下降；长期使用；老化温度选择：足够高以除去不挥发物，足够低以延长柱寿

19、命和减少柱流失，老化温度越低时间应越长，确认柱最高使用温度。按实际工作时的柱温程序重复升温，以使柱更好老化色谱柱老化过程：卸下柱子，通载气，柱温设为比平常使用最高温度高约10，保证低于柱子最高使用温度，老化过夜。色谱柱的日常维护尽量在前处理过程中对分析试样有效净化，降低对色谱柱的污染；定期去除被污染的色谱柱前端，以保持整个色谱柱的使用柱效色谱柱箱温度不超出色谱柱最高使用温度尽量不采用直接进水样分析，避免损伤色谱柱 分离系统色谱柱类型填充柱或空心毛细管柱，按固定相可分为非极性柱、弱极性柱、中极性柱、强极性柱。根据相似相溶原理，分析极性物质选用极性柱，分析弱极性物质选用弱极性柱。1、气相色谱系统的

20、组成二、气相色谱法HP-1（DB-1）HP-5（DB-5)HP-1701色谱柱的老化色谱柱的日常维护 分离系统色谱柱类型1、气相色 检测系统检测器根据响应原理，分为浓度型和质量型检测器两种。浓度型检测器测量的是载气中组分浓度的变化，即响应信号与样品中组分的浓度成正比，如热导检测器（TCD）、光电离检测器（PID)、红外检测器（IRD)、电子捕获检测器 (ECD)；质量型检测器测量的是单位时间进入检测器的组分量的变化，即响应信号与样品中组分的质量成正比，如氢火焰离子化检测器（FID)、火焰光度检测器（FPD）、氮磷检测器 (NPD)、质谱检测器（MSD)。根据检测器的用途分检测器的性能指标：灵敏

21、度、检测限、最小检测量和线性范围等指标。二、气相色谱法1、气相色谱系统的组成 检测系统二、气相色谱法1、气相色谱系统的组成氢火焰离子化检测器（FID)是一种破坏性，质量型检测器。氢火焰中燃烧产生大量碳正离子，被收集后形成检测器信号。是有机化合物检测常用的检测器。 氢火焰离子化检测器（FID)是一种破坏性，质量型检测器。氢火电子捕获检测器是利用电负性物质捕获电子的能力，通过测定电子流进行检测。是一种专属型检测器，是目前分析痕量电负性有机化合物最有效的检测器，对含卤素、硫、氧、羰基、氨基等的化合物有很高的响应。广泛应用于有机氯和有机磷农药残留量、金属配合物、金属有机多卤或多硫化合物等的分析测定。它

22、可用氮气或氩气作载气，最常用的是高纯氮。 电子捕获检测器（ECD)电子捕获检测器（ECD) 温控系统保证气相色谱系统各部分稳定、高精度的温度控制体系数据处理和控制系统从积分仪发展为工作站，对各类色谱仪器进行控制，对各种色谱检测器输出的数据进行采集和处理，使一台色谱仪器的操作和最后结果的输出实现完全自动化。二、气相色谱法1、气相色谱系统的组成二、气相色谱法1、气相色谱系统的组成 GC：适于能气化、热稳定性好、且沸点较低的样品；但对高沸点、挥发性差、热稳定性差、离子型及高聚物的样品，尤其对大多数生化样品不可检测 占有机物的20% HPLC：适于溶解后能制成溶液的样品（包括有机介质溶液），不受样品挥

23、发性和 热稳定性的限制，对相对分子量大、难气化、热稳定性差的有机物（几乎占有机物总数的75%80%)），特别是高分子和离子型样品均可检测 1、高效液相色谱（HPLC）与气相色谱（GC）的差别高效液相色谱以液体作为流动相，当液体流经色谱柱时，受到的阻力较大，为了能迅速地通过色谱柱，必须对流动相施以高压。液相色谱柱较短（10-30cm），改变流动相极性和pH值也对分离起到调控高效液相色谱的柱温通常控制在室温三、液相色谱法 1、高效液相色谱（HPLC）与气相色谱（GC）的差别高1贮液罐（滤棒，可滤 去颗粒状物质）2高压泵（输液泵）3进样装置4色谱柱分离5检测器分析6废液出口或组分收集器 7记录装置2

24、.高效液相色谱仪流程图稳定程度至关重要装填均匀、颗粒小柱短，选择低柱温选粘度小、低流速的流动相（甲醇，乙腈，水）三、液相色谱法1贮液罐（滤棒，可滤 液相色谱液相色谱1泵： 恒压泵：流量精度不稳 恒流泵：常用2进样装置 （1）隔膜进样（高分子有机硅胶垫进样室） GC系统压力较小，可以 HPLC系统压力太大，必须停泵进样（早期） （2）阀进样：不必停泵，六通阀3色谱柱：直径46mm,柱长1030cm 柱效评价：色谱系统适应性试验 R，n，fs（拖尾因子） 柱再生：柱子的冲洗（维护、保养）4检测器 （1）紫外检测器（二极管阵列检测器）：适于吸收紫外光的物质（紫外区波长扫描） （2）荧光检测器：只能分

25、析自身发光的物质（灵敏度高） （3）示差折光检测器：利用折光率的差别（灵敏度低，温度要求严格） （4）电化学检测器 （5）化学发光三、液相色谱法1泵：三、液相色谱法（一）标准方法的应用四. 分析案例水质 挥发性卤代烃的测定 顶空气相色谱法（HJ620-2011）1、适用范围：地表水、地下水、饮用水、海水、工业废水和生活污水中挥发性卤代烃的测定2、目标组分：14种挥发性卤代烃（1,1-二氯乙烯、二氯甲烷、反式-1,2-二氯乙烯、氯丁二烯、顺式-1,2- 二氯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、三氯乙烯、一溴二氯甲烷、四氯乙烯、二溴一氯甲烷、三溴甲烷、六氯丁二烯）3、方法原理：顶空-气相色

26、谱法（GC-ECD）4、定性和定量方法：保留时间定性（是否要求双柱或质谱验证），外标法定量5、方法的指标参数：检出限（定量下限）、精密度、准确度、加标回收率6、干扰及消除：环境及实验用水中卤代烃的干扰7、样品的采集和保存：采样瓶、固定剂、保存温度和周期8、实验操作步骤9、质量控制措施及结果：评价检测结果 （一）标准方法的应用四. 分析案例水质 挥发性卤代烃的进样口：载气的压力（或流速）根据色谱柱口径和长度 1.0ml/min-10ml/min 气化室温度根据化合物气化温度范围 150-300 分流：分流方式（分流、不分流）及分流比例（5:120:1） 进样方式：常压或脉冲压力进样 进样体积：液

27、态样品0.5l-2.0l 气态样品0.5-1.0ml 色谱柱：色谱柱类型：根据相似相溶原理，分析极性物质选用极性柱，分析弱极性物质选用弱极性柱。 色谱柱长和内径：增加柱长可以提高分离度，但增加各组分保留时间而拖长分析时间。减小 柱内径，可使柱效提髙，增强分离能力，但柱容量减小；增加柱内径，会使柱效下降。色谱柱箱温度：升温提髙柱效能，缩短分析时间，但使各组分靠拢，不利分离；降低柱温可使分离选择性增大，但太低会导致峰形变宽，并延长了分析时间。 柱温的确定因素：样品的沸点范围、色谱柱的最高使用温度、样品中组分的复杂程度。 目标：使各组分良好分离，并形成尖锐对称的色谱峰。检测器温度：150-300 （

28、气化室温度高于色谱柱温度3050，检测器高于温度气化室温度2030）(二）色谱法各项实验参数的确定四. 分析案例水质 挥发性卤代烃的测定 顶空气相色谱法（HJ620-2011） 0.10mm 1.0-2.0ml/min 柱口径 0.25-0.32mm 3.0-5.0ml/min 0.53mm 5.0-8.0ml/minHP-1（DB-1）HP-5（DB-5)HP-1701程序升温：40（保持5 min）,以8/ min升至100 ，再以8/ min升至200（保持10min）进样口：载气的压力（或流速）根据色谱柱口径和长度 气化室温度：220；程序升温：40（保持5 min）100 200（保

29、持10min）；检测器温度(ECD)：320；载气流速：1ml/min；分流比：20：1；尾吹气：30ml/min。气相色谱参数8/min 6/min不超过350111214147389102513611,1-二氯乙烯、2二氯甲烷、3反式-1,2-二氯乙烯、4氯丁二烯、5顺式-1,2-二氯乙烯、6三氯甲烷、7四氯化碳、81,2-二氯乙烷、9三氯乙烯、10一溴二氯甲烷、11四氯乙烯、12二溴一氯甲烷、13三溴甲烷、14六氯丁二烯多组分定性：尽量采用单标准样品一一对应四. 分析案例水质 挥发性卤代烃的测定 顶空气相色谱法（HJ620-2011）(二）色谱法各项实验参数的确定气化室温度：220；气相

30、色谱参数8/min 6/mi吹扫捕集-气相色谱法顶空-气相色谱法液液萃取-气相色谱法顶空气相色谱（ECD、FID、PID）吹扫捕集（P&T)液液萃取直接进样气相色谱-质谱顶空-气相色谱质谱法吹扫捕集-气相色谱质谱法直接进样-气相色谱法注意液液萃取-气相色谱质谱法（三）水质中卤代烃监测方法类型四. 分析案例水质 挥发性卤代烃的测定 顶空气相色谱法（HJ620-2011）吹扫捕集-气相色谱法顶空-气相色谱法液液萃取-气相色谱法顶空水中挥发性卤代烃的测定适用性原则污染物浓度水平水样清洁程度质量控制等级仪器配置状况分析中的背景干扰顶空操作条件的稳定多组分卤代烃的准确定性多组分卤代烃的有效分离1.稀释和

31、清洗水、空白水样的背景干扰2、分析体系样品残留的干扰3、实验室环境的干扰1.化学性质2、沸点3、毒性（四）顶空气相色谱法测定卤代烃的监测技术难点解析四. 分析案例水质 挥发性卤代烃的测定 顶空气相色谱法（HJ620-2011）水中挥发性卤代烃的测定适用污染物浓度水平水样清洁程度质量控制原理：利用待测物质的易挥发性，恒温使待测物在气液两相中达到平衡，直接抽取顶空气体进行分析。类型：手动顶空、静态自动顶空、动态自动顶空优点：干扰小、操作简便缺点：顶空温度、平衡时间等条件影响结果（五）顶空法四. 分析案例水质 挥发性卤代烃的测定 顶空气相色谱法（HJ620-2011）原理：利用待测物质的易挥发性，恒

32、温使待测物在气液两相中达到平静态顶空自动进样器：定量环加压系统和平衡式加压进样动态顶空自动进样器：带捕集阱，采用压力平衡进样技术，既可进行常规静态顶空进样以保证得到窄的色谱峰形，也可以利用内置捕集阱富集样品以提高方法检出限。顶空自动进样器（五）顶空法四. 分析案例水质 挥发性卤代烃的测定 顶空气相色谱法（HJ620-2011）静态顶空自动进样器：定量环加压系统和平衡式加压进样顶空自动进顶空温度：4080化合物的沸点和热稳定性；85以上产生水蒸气影响（降低气相中化合物相对浓度）顶空法参数可用机械振动搅拌或电磁搅拌实现小样品体积、短平衡时间、高灵敏的的顶空条件。顶空样品瓶：市售522mL 多种仪器

33、要求；水样情况；化合物特性。平衡时间：1545分钟足够达到两相间平衡；顶空瓶气密性；水样体积（体积越大所需平衡时间越长）。分配系数小的待测组分可加大水样体积进样体积：0.11.5mL（五）顶空法四. 分析案例水质 挥发性卤代烃的测定 顶空气相色谱法（HJ620-2011）顶空温度：4080顶空法参数可用机械振动搅拌或电磁搅拌（一）标准方法的应用四、分析案例环境空气 酚类化合物的测定 高效液相色谱法（HJ638-2012）1、适用范围：环境空气中酚类的测定2、目标组分：12种酚类化合物，苯酚、2-甲基苯酚（邻甲酚）、3-甲基苯酚（间甲酚）、4-甲基苯酚（对甲酚）、1,3-苯二酚、2,6-二甲基苯

34、酚、4-氯苯酚、2-萘酚、1-萘酚、2,4,6-三硝基苯酚、2,4-二硝基苯酚、2,4-二氯苯酚3、方法原理：XAD-7树脂吸附甲醇洗脱高效液相色谱（HPLC紫外检测器或二极管阵列检测器）4、定性和定量方法：保留时间定性，外标法定量5、方法的指标参数：检出限（定量下限）、精密度、准确度、加标回收率6、干扰及消除：通过液相色谱柱和流动相 （一）标准方法的应用四、分析案例环境空气 酚类化合物的（二）检测方法难点解析采样管图 1玻璃采样管结构示意图A采样管的前端，长2cm；B采样管的后端，长4.5cm； 1玻璃棉；2100mg XAD-7，长2cm；375mg XAD-7，长1.5cm；4玻璃纤维滤

35、膜；5V 型钢丝 注意事项：（1）玻璃棉、玻璃纤维滤膜、XAD-7树脂须净化除杂，保证采样管的本底空白符合要求（2）采样时，采样管 B端与采样器相连（3）采样管穿透实验（前管捕集效率大于80%）（4）采样管空白检查 （目标组分测得结果低于方法捡出限）（5）采样前后流量检查（流量偏差小于5%） 1、采样四、分析案例环境空气 酚类化合物的测定 高效液相色谱法（HJ638-2012）（二）检测方法难点解析采样管1、采样四、分析案例环境空（二）检测方法难点解析（1）液相色谱柱：C18柱 流动相：20%乙腈/80%水 (7.5min)；45%乙腈/55%水 (2.0min)；80%乙腈/20%水(5.0

36、min) 检测波长：223nm； 流速：1.5ml/min； 进样量：10.0l；柱温：25；2、高效液相色谱分析流动相极性逐渐减小非极性柱（加基团修饰）图2 酚类化合物标准色谱图12,4-二硝基苯酚；22,4,6-三硝基苯酚；31,3-苯二酚；4苯酚；53-甲基苯酚；64-甲基甲酚；72-甲基甲酚；84-氯苯酚；92,6-二甲基苯酚；102-萘酚；111-萘酚；122,4-二氯苯酚多组分定性：尽量采用单标准样品一一对应四、分析案例环境空气 酚类化合物的测定 高效液相色谱法（HJ638-2012）反向色谱液相色谱柱极性流动相极性紫外检测器：单波长或双波长二极管阵列检测器：扫描波长（200-40

37、0nm）UPLC流速1.2ml/min（二）检测方法难点解析（1）液相色谱柱：C18柱2、高效液相（二）检测方法难点解析无酚水的制备：（1）每升蒸馏水中加入0.2g经200活化30min的活性炭粉末，充分震荡后，放置过夜，用双层中速滤纸过滤。或（2）加氢氧化钠使蒸馏水呈弱碱性，并加入高锰酸钾至溶液呈紫红色，移入全玻璃蒸馏器中加热蒸馏，收集流出液备用。3、从无酚水和采样管的制备看实验室空白的评价复杂繁琐目的：消除实验室空白对 检测分析的干扰判断依据：空白实验中酚类化合物目标组分 的测得结果低于方法检出限四、分析案例环境空气 酚类化合物的测定 高效液相色谱法（HJ638-2012）（二）检测方法难

38、点解析无酚水的制备：（1）每升蒸馏水中加入0第一部分 概述第二部分 色谱法第三部分 光谱法第四部分 流动注射法 第一部分 概述第二部分 色谱法第三部分 光谱法第四第三部分 光谱法一、原子吸收光谱法二、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）三、原子荧光法四、分析案例 固定污染源 废气 铍的测定 石墨炉原子吸收分光光度法（HJ684-2014 ） 土壤 总铬的测定 火焰原子吸收分光光度法 第三部分 光谱法一、原子吸收光谱法二、电感耦合等离一、原子吸收光谱法1、原理基本原理原子在两个能态之间的跃迁伴随着能量的发射和吸收。原子可具有多种能级状态，在通常情况下原子处于基态，当有辐射通过原子蒸汽

39、，且入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较髙能态所需要的能量频率时，原子就能从入射辐射中吸收能量产生共振吸收，从而产生吸收光谱。在原子吸收法，就是利用基态的待测原子蒸汽对光源辐射出的共振线的吸收，使电子从基态跃迁至第一激发态，产生的吸收谱线，称为共振吸收线。原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。测定原理在一定的实验条件下，基态原子浓度与待测元素的总原子浓度成正比，而气态基态原子浓度与相对应原子共振辐射线的吸收强度其相关。因此，通过测定吸光度的强度便可求出待测元素的浓度，这就是原子吸收光谱分析的定量基础。1、原理基本原理2、原子吸收光谱仪结构组成燃气助燃气废液试液火焰燃烧器单色器光电倍增管

40、狭缝狭缝 放大器 读出装置雾化器空心阴极灯 原子吸收光谱仪是由光源系统、原子化系统、分光系统、检测系统和信号输出系统等五部分所组成光源发射待测元素的特征谱线，直接影响基线的稳定性和仪器的灵敏度原子化系统将样品中的待测元素转变成基态原子，影响测定的灵敏度和重现性。包括火焰原子化和无火焰原子化（石墨炉原子化）分光系统包括单色器和外光路系统一、原子吸收光谱法2、原子吸收光谱仪结构组成燃气助燃气废液试液火焰燃烧器单色器提供待测元素的特征谱线。 辐射源通常是空心阴极灯（原子吸收光谱中最常用的辐射源）或气体放电管（如钠、汞蒸气灯，对产生碱金属光谱特别有用）。 空心阴极灯产生的特征光谱线宽度窄，干扰少，故称

41、空心阴极灯为锐线光源。2、原子吸收光谱仪结构组成光源一、原子吸收光谱法提供待测元素的特征谱线。 辐射源通常是空心阴极灯（原子常用原子化发生器：火焰、无火焰（石墨炉）火焰原子吸收化发生器是将试样溶液雾化后再送入火焰中进行原子化石墨炉原子化发生器使用高温石墨炉进行原子化（无火焰原子化法都要用载气）2、原子吸收光谱仪结构组成常用原子化发生器一、原子吸收光谱法常用原子化发生器：火焰、无火焰（石墨炉）火焰原子吸收化发生器火焰原子化法：雾化的时候稀释大概10000倍，因此进量大； 原子化温度较低，原子化效率较低（低于30%）； 检出限比石墨炉原子化法高，灵敏度低，适合检测浓度为mg/L量级； 进样量一般在

42、1-5mL，精密度较石墨炉法好控制； 背景发射噪声低，基体效应及记忆效应小石墨炉原子化法：在炉内大约稀释40倍，因此试样用量少； 原子化温度高（3000以下的高温），原子化效率高（接近100%）； 检出限比火焰原子化法低，灵敏度高很多，适合检测浓度为g/L量级； 进样量一般在520L，精密度较火焰原子化法难控制； 背景吸收、光辐射、和基体干扰比较大（两点原因：（1）石墨炉的原子化效率接近100%, 而火焰法的原子化效率只有30%左右；（2）用石墨炉进行原子化时,基态原子在吸收区内的停留时间较长.） 火焰原子化法石墨炉原子化法比较一、原子吸收光谱法2、原子吸收光谱仪结构组成常用原子化发生器火焰原

43、子化法：雾化的时候稀释大概10000倍，因此进量大；火分光系统单色器和外光路系统单色器置于原子化器和检测器之间防止原子化器内发射辐射干扰进入检测器, 避免光电倍增管疲劳；将被测元素的特征谱线与邻近谱线分开，去除干扰；一、原子吸收光谱法检测系统和信号输出系统检测器、放大器-是用光电倍增管将辐射能信号转变成电信号。 2、原子吸收光谱仪结构组成单色器和检测系统分光系统单色器和外光路系统2、原子吸收光谱仪结构组成3、原子吸收光谱条件选择（1）分析波长的选择，在原子吸收分析中，分析波长一般从灵敏度、干扰、仪器自身条件等三个方面进行选择。原子吸收分析通常用于低含量元素的测定，所以一般选择最灵敏的共振吸收线

44、作为分析波长，但在对高含量元素分析时，为了避免试样溶液的过度稀释和减少污染的机会，则选择次灵敏线。（2）狭缝宽度的选择，狭缝宽度的选择既要考虑到仪器的分辨能力，又要照顾到光的强度。狭缝较宽，信号强，信噪比较髙，但谱线的分辨率降低，背景和邻近干扰加大；狭缝较窄，分辨率较髙，但光强减弱，信噪比变差。选择狭缝宽度的一般原则是：不降低灵敏度和能分辨开干扰谱线的前提下，尽可能使用较宽的狭缝。（3）空心阴极灯电流的选择，灯电流过小，放电不稳定，光输出稳定性差，而且光谱输出强度小；灯电流过大，发射谱线变宽，导致灵敏度下降，校正曲线弯曲，灯寿命缩短。灯电流的选择原则是：保证稳定放电和合适的光强输出前提下，尽可

45、能使用较低的工作电流。（4）原子化条件的选择。火焰原子化条件：火焰类型和状态的选择、燃烧器高度的选择。石墨炉原子化条件：石墨管的种类选择和加热程序的选择。氢化物原子化条件：在氢化物原子化法中需要对载气种类及流速、介质的酸度、还原剂（NaBFU)的浓度、原子化温度等进行选择。目的获得最好的测定灵敏度、稳定性、重现性和良好的线性范围一、原子吸收光谱法3、原子吸收光谱条件选择（1）分析波长的选择，在原子吸收分析3、原子吸收光谱条件选择火焰原子化法原子化条件的选择1、火焰类型和状态2、燃烧器高度（影响灵敏度、稳定性和干扰程度）火焰自上而下分为：干燥区、蒸发区、原子化区、电离化合区可通过绘制吸光度-燃烧

46、器高度曲线来优选3、雾化器的调节最佳进样量4ml/min(雾化器须常用去离子水清洗以消除记忆效应和防止毛细管堵塞)火焰类型温度适用范围干扰空气-乙炔火焰中温火焰2500K一般元素（35种）在低波长吸收大，有化学干扰氧化亚氮-乙炔火焰高温火焰2900K难解离或难挥发化合物的元素产生的热激发态原子多空气-丙烷火焰低温火焰2200K易解离或易挥发化合物的碱金属元素在远紫外区无吸收，背景小保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽量采用低温火焰。降低检出限光束在此区域通过灵敏度最高一、原子吸收光谱法火焰状态(1) 化学计量火焰（又称中性火焰），这种火焰的燃气及助燃气，基本是按照它们之间的化学反应式提供

47、的。除碱金属外，采用化学计量火焰进行分析为好。 (2) 贫焰火焰（助燃气大于化学计量，还原性气氛低），温度较低，对易离解元素的测定有利。 （3）富燃火焰（燃气大于化学计量，还原性火焰），对易形成难离解氧化物元素的测定有利，但不如化学计量火焰稳定。3、原子吸收光谱条件选择火焰原子化法原子化条件的选择火焰3、原子吸收光谱条件选择石墨炉原子化法原子化条件的选择石墨炉分四阶段加热升温：干燥阶段灰化阶段原子化阶段-除残阶段干燥阶段(去除溶剂组分，以免其在灰化和原子化阶段飞溅)以低温（小电流）干燥试样，使溶剂完全挥发，但以不发生剧烈沸腾为宜 干燥条件直接影响分析结果的精度。采用程序升温（缓慢而平稳，防止样

48、品飞溅），略高于溶剂的沸点，时间考虑进样体积（每微升2-3秒），恒定保持一段时间（10-30秒），保证溶剂完全蒸发去除。 （对盐分高或粘稠的样品，干燥阶段难控制，温度高易飞溅，温度低难干燥完全，可通过一定体积的有机溶剂如乙酸，或采取减小进样量、稀释等措施）灰化阶段(去除有机物和低沸点无机物，减少基体组份对待测元素的影响)用中等电流加热，使试样灰化或碳化。在此阶段应有足够长的灰化时间和足够高的灰化温度，使试样基体完全蒸发，但又不使被测元素损失，可通过加入基体改进剂提高被测元素的灰化温度。原子化阶段用大电流加热，使待测元素迅速原子化。结合金属元素的沸点以及碳化因素，通常选择适合温度范围的最低原子化

49、温度。除残阶段去除残余物，净化石墨管。注意观察管中情况注意高温元素（如Al）一、原子吸收光谱法3、原子吸收光谱条件选择石墨炉原子化法原子化条件的选择注4、石墨炉原子化法操作难点1.进样控制正确清洗进样针,如进样针尖表面不洁净（可用乙醇棉球擦拭），避免因表面张力产生挂液，不能全部加入到管中；确保进样器的泵或管路无气泡。注意石墨管进样孔大小改变,防止加热次数增加积碳在进样孔结块导致孔变小, 防止样品加入时不能进入而加到管壁外面,甚至可能会出现进样针插不进管子.装卸石墨管都应该重新做标系,因为进样位置在石墨管中的变化,会导致信号改变（一般进样位置距石墨管底部1/3处；或根据进样量调整20L距底部1-

50、2mm）。一、原子吸收光谱法4、石墨炉原子化法操作难点1.进样控制5、两种定量方法（一）标准曲线法： 标准曲线法（或校正曲线法）：配制一组合适的标准系列溶液，以测得的吸光度A为纵坐标，以待测元素浓度c或质量m为横坐标，绘制A-c (或A-m)标准曲线（或计算回归方程和相关系数）。在相同的实验条件下，测定待测试样溶液，根据测得的吸光度，由查标准曲线（或通过回归方程计算），求得试样待测元素的浓度或质量。 （二）标准加入法： 对于组成不完全确知的待测样品，如果待测样品足够的话，采用标准加入法。分取几份等量的待测样品，其中一份不加入待测元素的标准溶液，其余各份试样中分别加人已知不同量的待测元素标准溶液

51、，然后用溶剂稀释至一定体积。测定条件下分别测定它们的吸光度，以吸光度对加入量作图，便得到一条不通过原点的曲线，截距所相应的吸光度正是试样中待测元素所引起的效应。（标准加入法可消除物理干扰）一、原子吸收光谱法5、两种定量方法6、原子吸收光谱分析中的干扰及消除（1）物理干扰试样在转移、蒸发和原子化的过程中，任何物理性质的变化而引起的吸收强度变化的效应。它主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴的大小以及分布、溶剂与固体微粒的蒸发等。 物理干扰是一种非选择性干扰，对试样中各元素的影响基本上是相同的。消除物理干扰最常 用的方法是配制与待测元素具有相似组成的标准溶液，或者采用简单的稀释试样的方法，也可

52、以采用标 准加入法来消除物理干扰。（2）光谱干扰与光谱发射和吸收有关的干扰效应，主要来自光源和原子化器，光谱干扰包括多重线干扰、谱线重叠干扰、非吸收线干扰、背景吸收（光散射和分子吸收）等。可通过缩小狭缝宽度(或适当减小灯电流)选择其他谱线或预分离干扰元素。 石墨炉原子吸收分析中降低和消除背景干扰的方法 选择合理的灰化温度和时间来降低或消除背景吸收的干扰。 采用基体改进技术。当待测样品成分与背景干扰成分的挥发性相近时，为消除背景吸收的干扰，通常在样品中加入化学试剂，这种方法被称为基体改进技术。 石墨管改进。常用的石墨管改进技术有热解石墨涂层管和难熔碳化物涂层管。石墨炉原子吸收分析中背景校正技术

53、邻近非吸收线扣除背景； 连续光源校正背景法（氘灯背景校正法）； 塞曼效应背景校正法。一、原子吸收光谱法6、原子吸收光谱分析中的干扰及消除（1）物理干扰试样在转（一）原子吸收色谱法三、光谱法基本理论6、原子吸收光谱分析中的干扰及消除（3）化学干扰是指试样溶液转化为自由基态原子的过程中，待测元素与其他组分之间的化学作用所引起的干扰效应。 化学干扰具有选择性，它不仅取决于待测元素与共存元索的性质，而且还与火焰温度、火焰状态和 部位等条件密切相关。在原子吸收光谱法中常用的消除化学干扰方法有：提高火焰温度法、加入释放剂（加入能与干扰离子反应生成更稳定化合剂的试剂）、加入保护剂（保护剂保护待测元素不与干扰

54、物质反应）、加入缓冲剂（表面活性剂可抑制化学干扰）。（4）电离干扰是指由于自由原子在火焰中发生电离而引起的干扰效应。电离干扰会使自由基态原子浓度减少，降低待测元素的吸光度，导致标准曲线弯曲。 抑制电离干扰一方面可采用改变火焰类型和燃烧状态的方法，使火焰温度降低以达到抑制干扰的目 的；另一方面可采用加入消电离剂的方法，即加入较大量的易电离元素，由于在火焰中加入的消电离剂 优先被电离，从而抑制或减小了待测元素基态原子的电离，使测定结果得到改善。（一）原子吸收色谱法三、光谱法基本理论6、原子吸收光谱分析中1、ICP-AES与原子吸收光谱法的比较ICP-AES可同时测定多种元素检测范围广; 检出限较火

55、焰原子吸收低，灵敏度高； 原子化温度高，可以在瞬间完成蒸发、原子化、电离、激发的过程。 校正曲线的线性范围宽，在大多数情况下，元素浓度与测量信号呈简单的线性，既可测低浓度成分，又可同时测高浓度成分。 由于等离子体光源的异常高温（炎炬高达1万度，样品区也在6000以上），可以避免一般分析方法的化学干扰、基体干扰，与其它光谱分析方法相比，干扰水平比较低。 等离子体焰炬比一般化学火焰具有更高的温度，能使一般化学火焰难以激发的元素原子化、激发，所以有利于难激发元素的测定。 价格、运行成本高。原子吸收光谱法缺点：一般每次仅可测定一种元素；而且火焰及石墨炉原子吸收法的测定范围都比较狭窄，校正曲线的线性范围

56、没有ICP宽；有化学干扰和基体干扰，与ICP比干扰水平比较高。 优点：运行方便，成本低廉，石墨炉原子吸收法检出限低，可以对元素有针对性地去除干扰。二、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）1、ICP-AES与原子吸收光谱法的比较ICP-AES可2、基本原理 试样由进样器引入雾化器，被氩载气带入焰矩时，试样中待测组分被原子化、电离、激发，以光的形式发射出能量。不同元素的原子在激发或电离时，发射不同波长的特征光谱，故根据特征光的波长可进行定性分析；元素的含量不同时，发射特征光的强弱也不同，据此可进行定量分析，从而知道样品中所含元素的种类和含量。 具有原子化和激发能力强、元素的检出限低、分

57、析准确度和精密度髙、线性范围宽、干扰效应小、同时或顺序测定多元素能力强等特点。二、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）2、基本原理 试样由进样器引入雾化器，被氩载气带入焰矩3、仪器系统基本组成进样系统 等离子体火焰矩光学系统检测器二、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）3、仪器系统基本组成进样系统 等离子体火焰矩光学系统检测器3、仪器系统基本组成 进样器为利用气流提升和分散试样的雾化器，雾化后的试样送入等离子矩的载气流。 分光器由透镜、光栅等组成，用于将各元素发射的特征光按波长依次分开。二、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）3、仪器系统基本组成 进样器为利

58、用气流提升和分散试样3、仪器系统基本组成 矩管由三个同心石英管组成，分别通入载气、冷却气、辅助气（均为氩气）；当用高频点火装置发生火花后，形成等离子体焰矩，接受由载气带来的气溶胶试样进行原子化、电离、激发。 二、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）3、仪器系统基本组成 矩管由三个同心石英4、ICP-AES分析中的干扰及消除（1）光谱干扰包括背景干扰和谱线重叠干扰，比较严重的干扰有以下几种类型：谱线变宽引起的光谱干扰、复合辐射引起的光谱干扰、基体元素的强烈发射造成的散射光引起的光谱干扰、分子光谱的干扰。 主要通过选择合适的特征谱线进行去除。 （2）非光谱干扰主要包括雾化去溶干扰、挥发

59、原子化干扰、激发和电离干扰。 一般通过选择适当的操作条件如增大高频放电功率、减小载气流量、增加观测高度等或通过加内标 元素、基体匹配以及化学分离等手段消除非光谱干扰。 电离干扰的去除，一是在标准和分析试样中加入过量的易电离元素，使等离子体中的自由电子浓度稳 定在相当高的水平上，从而抑制或消除分析元素的电离。二是由于温度愈高，电离度愈大，因此，降低温 度也可减少电离干扰。二、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）4、ICP-AES分析中的干扰及消除（1）光谱干扰包括背5、ICP-AES仪器使用及分析时的注意点（1）试样分析完（特别是高盐分试样），用35的硝酸溶液冲洗至少3min以上，然

60、后再用纯水冲洗至少3min；（2）雾化器、炬管及雾化室都是玻璃或石英，在进氢氟酸介质的样品时一定要赶氢氟酸，或者更换耐氢氟酸系统，以免影响进样系统的寿命，尤其是雾化器和雾化室。（3）测定溶解态的元素，样品需经0.45m微孔滤膜过滤,。（4）每10个样品为一组，加测一个待测元素的质控样品，用以检查仪器的漂移程度，当质控样品的测定值超过允许范围时，需用标准溶液对仪器重新调整，然后继续测定。二、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）5、ICP-AES仪器使用及分析时的注意点（1）试样分析完（1、基本原理 处于基态的分子吸收适当能量（光、电、化学、生物能）后，其价电子从成键分子轨道或非键轨道