环境分析化学1、2章.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,环境分析化学,主讲人：兰叶青,2009-2010,学年第,1,学期,第一节,环境分析化学的任务、特点及要求,一、环境分析化学的任务,环境分析化学是研究如何运用现代科学理论和先进实验技术来鉴别和测定环境中化学物质的种类、成分、含量以及化学形态的科学,。,环境分析化,学,所提供的环境中化学物质种类、含量,及,形态等信息为评价环境质量、污染控制和治理成效,制定环境保护政策以及解决环境问题等提供科学依据,。,第一章,绪,论,二、环境分析化学的特点,环境分析化学研究的对象是环境中的化学物质,它们具有以下特点。,1.,种类繁多,2.,含量低,3.,样品组成复杂,4.,具有流动性和不稳定性,三、环境分析化学的要求,满足一般分析所要求的准确度高,精密度好以外,还要具备以下,三,点。,1.,灵敏度高,检出限低,2.,选择性好,3.,适用范围广,一、高效预富集、分离方法的研究,二、环境分析监测技术的连续自动化,三、开发新的用于环境分析化学的计算机软件,四、各种方法和仪器的联用,如,HPLC-ICP,GC-MS,HPLC-MS,五、提出新原理,发展新方法,第二节,环境分析化学的发展趋势,第三,节,用于环境分析的方法及检出限,表,1,环境分析方法及检出限,分 析 方 法,检出限,/g,分 析 方 法,检出限,/g,分光光度法,(VIS,、,UV,、,IR),荧光法,化学发光法,催化分析法,流动注射分析法,离子选择电极法,极谱法,阳极溶出伏安法,库仑分析法,发射光谱法,激光光谱法,薄层色谱法,10,-9,10,-12,10,-12,10,-13,10,-9,10,-9,10,-9,10,-12,10,-9,10,-10,10,-14,10,-9,质谱法,火焰原子吸收光谱法,石墨炉原子吸收光谱法,火焰光度分析,电子能谱,电子探针,X-,射线荧光光谱法,放射性同位素分析法,中子活化分析法,气相色谱法,液相色谱法,离子色谱法,10,-15,10,-10,10,-14,10,-10,10,-18,10,-15,10,-9,10,-16,10,-14,10,-12,10,-10,10,-9,第二章,痕量分析基础,环境分析化学的特点之一是被测组分的含量低,，,可达,g,/L,、,ng,/L,级,，,甚至更低。因此,，,环境分析工作者面临的任务是痕量分析及超痕量分析。,第一节 痕,量分析的基本概念,按组分含量可分为,常量组分,、,微量组分,、,痕量组分分析,等，按试样用量分为,常量,、,半微量,和,微量分析,等。,常量分析 微量分析 痕量分析,组分质量分数,%,1 0.01-1 0.1 10,半微量分析,0.01-0.1 1-10,微量分析,0.01 ,Q,表,，,可疑值应舍去,，,反之则应保留。,测定次数,n,3,4,5,6,7,8,9,10,Q,0.90,0.94,0.79,0.64,0.56,0.51,0.47,0.44,0.41,Q,0.95,1.53,1.05,0.86,0.76,0.69,0.64,0.60,0.58,舍弃商,Q,值表,(,置信度,90%,和,95%),例,：,某土壤含,锌,质量分数测定结果如下,：,6.963,10,-5,、,7.121,10,-5,、,7.087,10,-5,、,7.138,10,-5,、,7.123,10,-5,、,7.119,10,-5,、,7.207,10,-5,。,其中,6.963,10,-5,应否舍去,？,(,P,=0.95),解：,Q,计算,=,查表,:,n,=7,P=0.95,时,Q,表,=0.69,Q,计算,表,F,表,值,说明存在显著性差异；若相反，说明不存在显著性差异。,例,：,某分析,9,次结果的标准偏差为,0.060,，再用另一不同的分析方法分析,7,次，得标准偏差为,0.035,。问这两种方法的精密度是否存在显著性差异,(,置信度为,95%,）？,解：,已知：,n,1,=9,，,S,1,0.060,；,n,2,=7,，,S,2,0.035,F,=,查表得：,F,=4.15,。,F,计算,F,表,值，故不存在显著性差异。,置信度,95%,时,F,值,f,小,f,大,2 3 4 5 6 7 8 9 10,2 19.00 19.16 19.25 19.30 19.33 19.36 19.37 19.38 19.39 19.50,3 9.55 9.28 9.12 9.01 8.94 8.88 8.84 8.81 8.78 8.53,4 6.94 6.59 6.39 6.26 6.16 6.09 6.04 6.00 5.96 5.63,5 5.79 5.41 5.19 5.05 4.95 4.88 4.82 4.78 4.74 4.36,6 5.14 4.76 4.53 5.39 4.28 4.21 4.15 4.10 4.06 3.67,7 4.74 4.35 4.12 3.97 3.87 3.79 3.73 3.68 3.63 3.23,8 4.46 4.07 3.84 3.69 3.58 3.50 3.44 3.39 3.34 2.93,9 4.26 3.86 3.63 3.48 3.37 3.29 3.23 3.18 3.13 2.71,10 4.10 3.71 3.48 3.33 3.22 3.14 3.07 3.02 2.97 2.54,3.00 2.60 2.37 2.21 2.10 2.01 1.94 1.88 1.83 1.00,2,t,检验法,在一定置信度下，平均值的置信区间为：,例,:,今以某种新方法测定一标准试样中,Ca,2+,的含量，所得,9,次分析结果分别为（,%,）,:60.00,、,60.05,、,60.04,、,60.12,、,60.09,、,60.06,、,60.10,、,60.07,和,60.05,，已知标准试样中,Ca,2+,的含量（,%,）为,60.14,，试判断这个新方法是否存在系统误差（置信度,95%,）。,解：,n,=9,时,f,=9-1=8 ,S,=0.036,t,=,置信度为,95%,，,f,=8,时，查表,t,=2.31,6.67,。,因此有,95%,的把握认为与,之间存在显著性差异，即此新方法存在系统误差。,第,四,节,痕量分析质量的控制,高质量的分析，需要具备下列,4,方面条件。,a.,试样具有代表性,；,b.,合适的分析方法,；,c.,科学的实验室管理,(,如营造洁净的环境,),；,d.,建立合理的质量控制体系,。,对经常性的分析监测项目常用控制图来控制质量,，,下面介绍两种常用的质量控制图。,一、平均值,(),控制图,绘制方法如下,：,选,择浓度和组,成尽量与所测环境样品相似的标准样品作为控制,样品；,用同一分析方法在短时期内多次,(,至少,20,次,),测定某一控制样品,，,如每天做平行样一次,连续做,20,天,；,计算这些结果的平均值,，,总平均值,和标准偏,差,S,，,从而计算出,上,、,下控制,限,，,上、下警告限,；,=,，,将,作为中心线,；,+,3,S,作为上控制,限,(,UCL),；,-,3,S,作为下控制限(,LCL),；,+,2,S,、,-2,S,分别作为上、下警告限(,UWL、LWL),X,3,S,绘制平均值质控图。以分析日期或样品序号为横坐标,，,x,为纵坐标,。,将以上计算结果点在纵轴上,，,并分别画出与横轴平行的线,，,见,下,图,。,二、回收率控制图-准确度控制图,加标回收率控制分析准确度的效果比较理想,。,标准加入到样品中,，,组成和样品,一致，,干扰情况一致。,对加标量,有,所规定,：,加标量应尽量与样品中相应待测,物质含量,相等或相近,。,在任何情况下,，,加标量不得大于样品中相同待,测物含量的,3,倍。,加标后的测定值不得超出方法的测定上限,，,检测上限,是,指与校正曲线直线部分的变曲点相应的浓度值。,1.,回收率,(%)(,以,P,表示,),的计算,当用,标准物质,作为,控制样,品时,回收率,P,=,采用加标准样品作控制样时,P,=,(,加标样后的测定值,-,试样测定值,)/,加入标准的量,100%,2.,回收率控制图,的绘制,设测量出有,n,个回收率,(,至少数量,20,个,),计算出平均回收率,和回收率标准偏差,S,p(,均以百分数表示,),。,=,将,作为中心线,求出上、下控制限,上、下警告限,;,UCL,=,+,3Sp,LCL,=,-,3Sp,UWL,=,+,2Sp,LWL,=,-,2Sp,以样品序号为横坐标、,P,为纵坐标绘制回收率质控图,。,控制,样品,的比例一般占样品,总数的,15%-20%,，,如,10,个待测样品,，,从中随机,抽,取,2-3,个作回收率,检,验。,每个样品平行取,2-3,份，,其中,1,份加入已知标准,，,同时进行测定,，,并将回收率结果直接点到回收率控制图上进行检验。,第,五,节,痕量分析的标准物质,标准物质是已准确地确定了一个或多个特性量值很均匀、稳定的物质,，,所谓特性量值是指物质的物理性质、化学成分、工程参数等。该物质有最接近于真值的保证值,，,用来作为统一量值的计量标准。,一、用途,评价分析结果及分析方法的可靠性,检验分析仪器的可靠性,(,精密度、准确度,),作为控制样用于质量控制,(,已叙,),把标准物质当做工作标准用,(,做工作曲线,),二,、选择标准物质的原则,1.,标准物质,的,分类,标准物质,主要有,3,类。,（,1,）,基体,(matrix),标准物质,它的基体与被测样品的基本相同，大部分标准物质属于这一类，如人发、土壤标准物质等。,（,2,）,模拟,(simulated),标准物质,它的基体与被测样品相近，如水中痕量元素的标准物质。纯水中加入一定量的钾、钠钙、氯等和若干微量元素，并加入稳定剂。,（,3,）,代同,(surrogate),标准物质,当选择不到类似样品基体的标准物质时，可选用与被测元素或化合物含量相当的其它的标准物质。如测定矿物中的痕量元素，可选用以玻璃为基体的标准物质。,2.,标准物质,浓度,水平的选择,若用标准物质评价分析方法,，,应选择浓度水平接近方法定量上限与下限的两个标准物质。,若用,标准物质做控制样品用时,，,应选择与被测样品浓度相近的标准,物,质。,3.,取样量,的考虑 （,不能少于多少）,4.,标准物质的,物理形态,和,表面状态,的选择,标准物质有丝状,、,块状、粒状等。若,用于化学分析应选用,碎状,；用于光谱和,x,-,射线荧光光谱分析,，,应选块状。,