现代环境分析技术课程教学大纲34748.docx

现代环境分析技术课程教学大纲一、课程基基本信息课程代码：2604427课程名称：现代环境境分析技术术英文名称：Modeern TTechnniquee of Enviironmmentaal Annalyssis课程类别：专业选修修课学时：722 学分：3适用对象: 环境科科学专业考核方式：考试先修课程：无机及分分析化学、有有机化学、物物理化学、高高等数学、环环境化学等等二、课程简简介环境分析技技术是环境境监测工作作的重要内内容和基础础，是提高高监测质量量和效能的的根本保证证。随着科科学技术的的进步，及及对环境监监测要求的的日益提高高，灵敏、准准确、精密密、快速、简简便的现代代仪器分析析方法逐渐渐取代了传传统的分析析方法。本本课程以分分析方法为为系统，涉涉及现代仪仪器分析中中可应用于于环境监测测的分析仪仪器，介绍绍了这些分分析仪器的的工作原理理、基本构构成、分析析方法、操操作程序及及其在环境境监测中的的应用。三、课程性性质与教学学目的现代环境境分析技术术是环境境工程专业业的选修课课程。开设设本课程的的目的是，通通过系统的的理论和实实验教学，使使学生在已已学过化学学分析、物物理化学等等课程的基基础上，学学习和掌握握现代环境境监测仪器器分析方法法的基本理理论、各类类仪器分析析的基本原原理、仪器器构造和定定性定量分分析方法，培培养学生应应用各类仪仪器分析方方法解决对对无机、有有机化合物物进行分析析的能力。通通过本课程程的学习，使使学生不但但具有仪器器分析的基基础理论，并并且具有操操作仪器和和进行环境境监测分析析基本能力力。四、教学内内容及要求求第一章气相相色谱法在在环境分析析中的应用用（一） 目的与要求求1. 掌握气相色色谱法的基基本原理、流流程及相关关的基本概概念。2. 理解塔板理理论、速率率理论。3. 掌握气相色色谱仪的基基本构成和和工作原理理。4. 掌握气相色色谱分析法法定性、定定量分析方方法。5. 掌握气相色色谱最佳实实验条件选选择的原则则、方法。6. 了解气相色色谱法在在在有机污染染监测上的的应用。（二） 教学内容第一节色谱谱法简介1 主要内容：色谱法分分类；色谱谱法的特点点；色谱流流程；色谱谱图及基本本概念；2 基本概念和和知识点：色谱图；色谱峰；基线；标标准偏差；半峰宽WW1/2；峰峰底宽度WW；保留值值；分配系系数K；分配比比k。3 问题与应用用（能力要要求）：了了解常见色色谱法分类类和色谱法法的特点；掌握色谱谱分析的流流程；掌握握色谱法相相关的基本本概念。第二节色谱谱法基本理理论1 主要内容：塔板理论论；速率理理论。2 基本概念和和知识点：塔板理论论；速率理理论；分配配系数和分分配比；分分离度。3 问题与应用用（能力要要求）：理理解色谱法法的基本理理论塔板理论论、速率理理论。第三节气相相色谱仪1. 主要内容：气路系统统；进样系系统；分离离系统；检检测系统；数据处理理和控制系系统。2. 基本概念和和知识点：气相色谱谱流程；气气路系统-气源、气气体纯度、流流量控制、电电子气路控控制；进样样系统-进样器、技技术参数；分离系统统色谱柱、固固定液；检检测系统检测器分分类、检测测器的性能能指标、常常用检测器器的性能；数据处理理和控制系系统数字积分分仪、色谱谱工作站、化化学工作站站。3. 问题与应用用：（能力力要求）：掌握气相相色谱仪的的构成；掌掌握气相色色谱仪各组组成部分基基本的工作作原理、性性能指标及及其作用。第四节气相相色谱最佳佳实验条件件的选择i. 主要内容：气相色谱谱柱的优选选；色谱柱柱的柱长和和内径选择择；柱温的的选择；载载气流速的的选择；进进样方式、进进样时间及及进样量的的选择；气气化温度的的选择；检检测器的选选择。ii. 基本概念和和知识点：优选色谱谱柱的原则则；色谱柱柱应具备的的性能；优优选固定液液的原理；柱温范围围、程序升升温、柱温温选择；手手动进样和和自动进样样器；常用用检测器工工作原理及及性能。iii. 问题与应用用：（能力力要求）：掌握气相相色谱最佳佳实验条件件选择的原原则、方法法。第五节气相相色谱法定定性、定量量分析方法法1. 主要要内容：定定性分析；定量分析析。2. 基本本概念和知知识点：利利用标准样样品直接对对照定性、利利用相对保保留值定性性、用已知知物增加峰峰高法定性性、利用文文献值对照照定性、利利用双柱或或多柱定性性；绝对校校正因子、相相对校正因因子、相对对响应值、响响应信号；外标法、内内标法、归归一化法。3. 问题题与应用：（能力要要求）：掌掌握气相色色谱法定性性、定量的的分析方法法。第六节联用用技术1. 主要要内容：色色谱联用技技术的产生生；色谱联联用接口；常用色谱谱联用技术术；质谱简简介。2. 基本本概念和知知识点：质质谱仪器真空系统统、进样系系统、离子子源、质量量分析器、计计算机控制制与数据处处理系统；质谱谱图图解析。3. 问题题与应用：（能力要要求）：了了解质谱仪仪器的基本本构成和各各部分基本本工作原理理、功能；掌握质谱谱谱图解析析的一般程程序。第七节气相相色谱法在在在有机污污染监测的的应用1. 主要要内容：气气相色谱法法在水、大大气、固渣渣有机物分分析监测上上的应用2. 基本本概念和知知识点：气气相色谱法法测定的项项目；微量量有机物的的分离富集集方法。3. 问题题与应用：（能力要要求）：了了解气相色色谱法在水水、大气、固固渣有机物物分析上的的测定项目目及其基本本的测定原原理、方法法。（三） 实践环节与与课后练习习1. 实验验：实验一：顶顶空气相色色谱法监测测废水中的的苯系物2. 思考考题和习题题：色谱法有哪哪些类型？其分离的的基本原理理是什么？气相色谱仪仪由哪几部部分组成？气相色谱最最佳实验条条件应该如如何选择？目前我国水水中有机污污染监测，用用色谱法测测定的主要要项目有哪哪些？（四） 教学方法与与手段本章主要以以老师讲授授为主，穿穿插实验教教学内容。第二章高效效液相色谱谱（一）目的的与要求 1. 掌握高效效液相色谱谱法相关的的基本理论论。 2. 掌握高效效液相色谱谱仪的基本本构成和工工作原理。 3. 了解高效效液相色谱谱法在有机机污染监测测中的应用用。（二）教学学内容第一节高效效液相色谱谱法的基本本理论 1. 主要内容容：涡流扩扩散项Hee；纵向扩扩散项Hdd；传质阻阻力项。 22. 基本本概念和知知识点：涡涡流扩散项项He；纵向向扩散项HHd；传质质阻力项固定相传传质阻力项项Hs、流动动的流动相相中的传质质阻力项HHm、滞留留的流动项项中的传质质阻力项HHsm。 3. 问题与应应用（能力力要求）：掌握高效效液相色谱谱法的一些些基本理论论。第二节高效效液相色谱谱仪 1. 主要内容容：高压输输液系统；进样系统统；色谱柱柱；监测系系统；附属属系统。 2. 基本概念念和知识点点：高压输输液泵；直直接注射进进样、停流流进样、高高压六通阀阀进样；色色谱柱；紫紫外-可见光吸吸收光度检检测器、示示差折光检检测器、荧荧光检测器器、二极管管阵列检测测器。 3. 问题与应应用（能力力要求）：掌握高效效液相色谱谱仪的基本本构成及工工作过程；掌握各部部件的基本本组成、工工作原理和和性能。第三节高效效液相色谱谱法的各种种模式 1. 主要内容容：液-固色谱法法；液-液色谱法法；反相高高效液相色色谱；正相相高效液相相色谱；离离子交换色色谱；离子子色谱；离离子对色谱谱；体积排排阻色谱；疏水作用用色谱；胶胶束液相色色谱。 2. 基本概念念和知识点点：以上各各类高效液液相色谱的的工作原理理和特点。 3. 问题与应应用（能力力要求）：了解各类类高效液相相色谱的工工作原理和和特点；重重点掌握反反相高效液液相色谱的的工作原理理和特点。第四节高效效液相色谱谱在有机污污染监测的的应用 1. 主要内容容：高效液液相色谱法法测定的项项目。 2. 基本概念念和知识点点：高效液液相色谱法法测定的项项目难挥发性性有机物的的分析。 3. 问题与应应用（能力力要求）：了解高效效液色谱法法在有机物物分析上的的测定项目目及其基本本的测定原原理、方法法。（三）实践践环节与课课后练习1. 实验验：实验二：水水和废水中中邻苯二甲甲酸酯的测测定高效液相相色谱法2. 思考考题和习题题：高效液相色色谱仪由哪哪几部分组组成？它与与气相色谱谱仪有何异异同点？高效液相色色谱法适合合于哪些监监测项目的的分析测定定？（四）教学学方法与手手段本章主要以以老师讲授授为主，穿穿插实验教教学内容。第三章原子子吸收光谱谱法（一）目的的与要求1. 掌握握原子吸收收分光光度度法的基本本原理。2. 掌握握原子吸收收分光光度度计的基本本组成及各各部分的作作用。3. 掌握握原子吸收收光谱法的的干扰及其其抑制方法法。4. 掌握握原子吸收收的定量分分析方法。5. 了解解原子吸收收分光光度度法在环境境监测中的的应用。（二）教学学内容第一节原子子吸收光谱谱法原理及及仪器的性性能与结构构a) 主要内容：原子吸收收的基本原原理；原子子吸收分光光光度计的的性能与结结构。b) 基本概念和和知识点：原子吸收收光谱的产产生；原子子吸收光谱谱的波长和和吸收线的数目目、轮廓和和谱线变宽宽、积分吸吸收与峰值值吸收；原原子吸收分分光光度计光光源（空心心阴极灯）、原原子化系统统（火焰原原子化器、无无火焰原子化器、氢氢化物原子子化器）、光光学系统、信信号检测和和数据读出出系统。 33. 问题题与应用（能能力要求）：掌握原子子吸收光谱谱法的基本本原理；掌掌握原子吸收分光光光度计的的基本构成成和工作原原理；掌握握各部件的的作用和性性能。第二节原子子吸收光谱谱分析技术术及条件选选择1. 主要内容：火焰原子子化分析技技术；石墨墨炉原子化化分析技术术；氢化物物和冷蒸气气原子化分分析技术；原子吸收收测定条件件的选择。2. 基本概念和和知识点：火焰原子子化过程；空气-乙炔火焰焰、氧化亚亚氮-乙炔火焰焰；石墨炉炉原子化原原理；石墨墨炉原子化化过程-干燥、灰灰化、原子子化、净化化；氢化物物、冷蒸气气原子化法法的原理和和适用范围围；分析波波长的选择择、狭缝宽宽度的选择择、空心阴阴极灯的选选择、原子子化条件从从选择。3. 问题与应用用（能力要要求）：掌掌握不同原原子化法的的基本原理理和原子化化过程；掌掌握原子吸吸收测定条条件选择的的原则、方方法。第三节原子子吸收光谱谱法定量方方法1. 主要内容：灵敏度、特特征浓度、检检出限、精精密度和准准确度；定定量分析方方法。2. 基本概念和和知识点：灵敏度、特特征浓度、检检出限、精精密度和准准确度；标标准曲线法法、标准加加入法、内内标法。3. 问题与应用用（能力要要求）：掌掌握定量分分析时所涉涉及的一些些基本术语语；掌握原原子吸收定定量分析方方法。第四节原子子吸收光谱谱分析中的的干扰及消消除1. 主要内容：光谱干扰扰及消除方方法；物理理干扰与消消除；化学学干扰与消消除；电离离干扰与消消除。2. 基本概念和和知识点：多重线干干扰、谱线线重叠干扰扰、非吸收收线干扰、背背景吸收干干扰；背景景吸收的消消除和背景景校正技术术。3. 问题与应用用（能力要要求）：掌掌握原子吸吸收干扰和和消除方法法。第五节原子子吸收光谱谱法在环境境监测中的的应用1. 主要内容：原子吸收收光谱法在在金属离子子分析检测测上的应用用。2. 基本概念和和知识点：原子吸收收光谱法测测定的金属属离子种类类及其预处处理方法。3. 问题与应用用（能力要要求）：了了解高原子子吸收光谱谱法在金属属离子分析析上的测定定项目及其其基本的测测定原理、方方法。（三）实践践环节与课课后练习1. 实验验：实验三：火火焰原子吸吸收法测定定底质中的的铜、铅、锌锌、镉2. 思考考题和习题题：原子吸收分分析技术有有几种定量量方法？各各适用于什什么样品？原子吸收分分光光度法法测定有哪哪些干扰因因素？如何何消除？（四）教学学方法与手手段本章主要以以老师讲授授为主，穿穿插实验教教学内容。第四章荧光光分析法（一）目的的与要求 1. 掌握荧荧光分析法法的基本原原理。 2. 掌握荧荧光分光光光度计的基基本构成、工工作原理和和测定程序序。 3. 掌握荧荧光分析测测定条件的的选择。 4. 了解荧荧光分析法法在环境监监测中的应应用。（二）教学学内容第一节荧光光分析方法法的基本原原理及荧光光光度分析析仪器 1. 主要内内容：荧光光分析法基基本原理；荧光光度度分析仪器器。 2. 基本概概念和知识识点：荧光光现象物理理过程；荧荧光分析法法特点；荧荧光分光光光度计激发光源源、波长选选择器件、样样品室及样样品池、检检测器。 3. 问题与与应用（能能力要求）：掌握荧光光分析法的的基本原理理；掌握荧荧光分光光光度计的基基本构造和和工作原理理。第二节 1. 主要内容容：荧光测测量技术；背景信号号；荧光定定量分析的的各种条件件。 2. 基本概念念和知识点点：同步扫扫描、三维维光谱、荧荧光偏振及及各向异性性测量；背背景信号的的常见来源源；定量分分析条件溶剂、试试剂、pHH值、温度度、荧光物物质的稳定定性、共存存物质的影影响。3.问题与与应用（能能力要求）：了解荧光光测量技术术和背景信信号的来源源；掌握荧荧光定量分分析测定条条件的选择择。第三节荧光光分析法在在环境监测测中的应用用 11. 主要要内容：荧荧光分析法法在环境监监测中的应应用2. 基本本概念和知知识点：荧荧光分析法法测定的环环境污染物物项目及其其基本原理理、方法。3. 问题题与应用（能能力要求）：了解荧光光分析法在在环境监测测中的应用用。（三）实践践环节与课课后练习 1. 实实验：实验四：茶茶叶中痕量量砷（）的的测定荧光法 2. 思思考题和习习题：荧光分析法法的基本原原理是什么么？如何确确定荧光定定量分析条条件？（四）教学学方法与手手段本章主要以以老师讲授授为主，穿穿插实验教教学内容。第五章电化化学分析法法（一）目的的与要求 1. 掌掌握电化学学分析的基基本原理。 2. 掌掌握溶液ppH的测定定原理、方方法和酸度度计的使用用。 3. 掌掌握离子选选择电极的的分类。 4. 掌掌握一般离离子选择性性电极的膜膜电位和选选择性系数数含义和测测定离子浓浓度的方法法。 5. 掌掌握极谱分分析的基本本原理和装装置；掌握握极谱定性性、定量分分析的原理理。 6. 了了解电化学学分析法在在环境监测测中的应用用。（二）教学学内容第一节电位位分析法 1. 主主要内容：电位分析析法概论；电位法测测定溶液的的pH值； 2. 基基本概念和和知识点：电化学分分析方法分分类；电位位分析法；直接电位位法、电位位滴定法；电位法测测定溶液ppH值；玻玻璃电极、饱饱和甘汞电电极、pHH计。 3. 问问题与应用用（能力要要求）：掌掌握电化学学分析的基基本原理；了解玻璃璃电极的结结构、膜电电位；掌握握溶液pHH的测定原原理和方法法。第二节离子子选择电极极1. 主要要内容：离离子选择电电极概述；离子选择择电极的选选择性；几几种离子选选择电极；测定方法法。 2. 基基本概念和和知识点：离子选择择电极的分分类及其响响应机理；电极选择择系数；晶晶体膜电极极、非晶体体膜电极、气气敏电极、酶酶电极。测测定离子活活（浓度）的的方法：测测量仪器，浓浓度与活度度，总离子子强度调节节剂，标准准曲线法，标标准加入法法。 3. 问问题与应用用（能力要要求）：掌掌握离子选选择电极的的分类及其其响应机理理；了解各各类电极的的基本结构构应用。第三节极谱谱分析法1. 主要要内容：极极谱分析的的基本原理理；极谱定定量分析基基础；极谱谱定性分析析原理。2. 基本本概念和知知识点：极极谱分析基基本装置、极极谱波的形形成、滴汞汞电极；扩扩散电流方方程式、影影响扩散电电流的因素素、干扰电电流及消除除；半波电电位。3. 问题题与应用（能能力要求）：掌握极谱谱分析的基基本原理和和装置；掌掌握极谱定定量、定性性分析的原原理。第四节电化化学在环境境监测中的的应用1. 主要要内容：电电化学在环环境监测中中的应用2. 基本本概念和知知识点：环环境水质中中阳离子、阴阴离子监测测；环境中中有机物监监测；环境境中的无机机气体监测测。3. 问题题与应用（能能力要求）：了解电化化学在环境境监测中的的应用。（三）实践践环节与课课后练习 1. 实验：实验五电位位滴定法连连续测定天天然水中的的pH、CO32-、HCO3-、Ca2+和Mg2+实验六离子子电极标准准加入法测测定废水中中的氟离子子 2. 思考题和和习题：离子选择电电极法测定定的基本原原理是什么么？极谱分析法法的测定原原理和基本本装置是什什么？其干干扰因素有有哪些，如如何消除？（四）教学学方法与手手段本章主要以以老师讲授授为主，穿穿插实验教教学内容。第六章电感感耦合等离离子体原子子发射光谱谱法（一）目的的与要求 1. 掌握ICPP的工作原原理。 2. 掌握ICPP-AESS仪器装置置机构及一一般分析步步骤。 3. 掌握ICPP-AESS定量分析析的方法。 4. 了解ICPP-AESS法在环境境监测中的的应用。（二）教学学内容第一节 IICP的工工作原理及及ICP-AES仪仪器装置 1. 主要内容容：ICPP工作原理理；ICPP-AESS仪器装置置；ICPP-AESS仪器分析析性能。 2. 基本概念念和知识点点：ICPP的环状结结构及其形形成原因；ICP-分析仪器的典型型结构；IICP-AAES一般般分析步骤骤。 3. 问题与应应用（能力力要求）：掌握ICCP工作原原理；掌握握ICP-AES分分析仪器的的典型结构构及一般分分析步骤。第二节 IICP-AAES定量量分析 1. 主要内容容：ICPP-AESS定量基础础；定量分分析方法；ICP-AES的的干扰效应应。 2. 基本概念念和知识点点：ICPP炬中气态态分析物的的物质的量量与待测物物分析浓度度的关系、谱谱线强度与与被测物分分析浓度的的关系；谱谱线强度的的测量、影影响谱线强强度的因素素；分析标标准曲线法法、标准加加入法；光光谱干扰、非非光谱干扰扰。 3. 问题与应应用（能力力要求）：掌握ICCP-AEES定量分分析的方法法；掌握CCP-AEES的干扰扰效应及其其消除方法法。第三节 IICP-AAES法在在环境监测测中的应用用 1. 主要内容容：ICPP-AESS法在环境境监测中的的应用 2. 基本概念念和知识点点：多元素素的同时测测定。 3. 问题与应应用（能力力要求）：了解环境境监测中，应应用ICPP-AESS法同时对对多元素测测定的基本本原理、方方法。（三）实践践环节与课课后练习 1. 实实验：实验七 IICPAES法同同时测定废废水中Cdd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn 2. 思思考题和习习题： ICP-AES定定量分析的的基础和方方法是什么么？如何消消除其测定定时的干扰扰效应？（四）教学学方法与手手段本章主要以以老师讲授授为主，穿穿插实验教教学内容。第七章紫外外-可见分光光光度法（一）目的的与要求1.无机化化合物的紫紫外-可见吸收收光谱。2. 掌握握分光光度度计的基本本组成及主主要性能和和测定方法法。3.了解紫紫外-可见分光光光度法在在环境监测测中的应用用。（二）教学学内容第一节紫外外-可见吸收收光谱1. 主要要内容：分分子吸收光光谱的形成成；基本概概念；紫外外-可见吸收收光谱的产生；无无机化合物物的紫外-可见吸收收光谱。2. 基本本概念和知知识点：生生色团、助助色团、红红移与紫移移；无机化化合物的吸吸收光谱：d-d配位位场跃迁，电电荷转移跃跃迁，金属属离子影响响下的配*位体跃迁迁。3. 问题题与应用（能能力要求）：了解紫外外-可见吸收收光谱相关关的基本概概念；掌握握无机化合合物的紫外外-可见吸收收光谱。第二节紫外外-可见分光光光度计1. 主要要内容：主主要组成部部分；紫外外-可见分光光光度计的的类型；校校正分光光光度计。2. 基本本概念和知知识点：光光源、单色色器、吸收收池、检测测器、数据据处理系统统；单光束束分光光度度计、双光光束分光光光度计、双双波长分光光光度计。3. 问题题与应用（能能力要求）：掌握紫外外-可见分光光光度计的的基本构成成、工作原原理；了解解紫外-可见分光光光度计类类型；掌握握紫外-可见分光光光度计校校正的方法法。第三节分析析条件的选选择和测定定1. 主要要内容：仪仪器测量条条件；反应应条件；参参比溶液；干扰及消消除方法；定性分析析和定量分分析。2. 基本本概念和知知识点：合合适吸光度度范围、入入射波长、狭狭缝宽度；显色剂用用量、溶液液酸度、显显色时间、温温度等；溶溶剂参比、试试剂参比、试试样参比、平平行操作溶溶液参比；干扰消除除方法；单单组分定量量方法、多多组分定量量方法、示示差分光光光度法、导导数光谱法法。3. 问题题与应用（能能力要求）：掌握紫外外-可见分光光光度计进进行测定时时分析条件件的选择和和干扰的消消除方法；掌握紫外外-可见分光光光度法定定量的方法法。第四节分光光光度法在在环境监测测中的应用用1. 主要要内容：分分光光度法法在环境监监测中的应应用2. 基本本概念和知知识点：分分光光度法法污染物项项目及其基基本原理、方方法。3. 问题题与应用（能能力要求）：了解分光光光度法在在环境监测测中的应用用。（三）实践践环节与课课后练习 1. 实实验：实验八水中中亚硫酸盐盐的测定分光光度度法 2. 思思考题和习习题：紫外-可见见分光光度度法定性、定定量的方法法是什么？运用紫外-可见分光光光度计进进行测定时时，如何选选择分析条条件、消除除干扰？（四）教学学方法与手手段本章主要以以老师讲授授为主，穿穿插实验教教学内容。五、各教学学环节学时时分配教学环节教学时数课程内容讲课习题课讨论课实验其他教学环环节小计第一章8614第二章8614第三章8614第四章336第五章369第六章369第七章336合计363672六、推荐教教材和教学学参考资源源教材：吴邦灿，费费龙编.现代环环境监测技技术.北京：中中国环境科科学出版社社，20005参考书：1 阎阎吉昌主编编.环境分分析.北京：化化学工业出出版社，220022 戴戴树桂等. 仪器器分析.北京：高高等教育出出版社，119853 齐齐文启等. 环境境监测新技技术. 北京：化化学工业出出版社，220034 国国家环境保保护总局.水和废废水监测分分析方法.北京：中国环境科学出版社，20025 国国家环境保保护总局.空气废废气监测分分析方法.北京：中国环境科学出版社，2003七、 其他说明修订人：张张磊修订日日期：20007.99大纲审定人人：周遗品品审定日期期：20007.914