环境化学 教学课件 作者 袁加程 主编第八章 环境化学研究方法与实验.ppt

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1、第八章环境化学研究方法与实验第一节环境化学的研究方法一、环境化学实验室模拟方法按进行实验的场合可分为“现场实验模拟”与“实验室实验模拟”；按所研究问题的性质可分为“过程模拟”、“影响因素模拟”、“形态分布模拟”、“动力学模拟”及“生态影响模拟”等；按模拟的精确性可分为“比例性模拟”和“形态分布模拟”；按实验的规模和复杂程度可分为“简单模拟”和“复杂模拟”（或称“综合模拟”）1．模拟实验研究的设计及条件控制模拟实验研究能否获得良好的结果与模拟研究的设计是否合理密切相关。2．酸雨的形成及危害模拟实验（1）实验目的了

2、解酸性大气污染和酸雨的形成及它们的危害。（2）实验用品玻璃水槽、玻璃钟罩、喷头、小型水泵、小烧杯、胶头滴管、浓硫酸、浓硝酸、亚硫酸钠、稀盐酸、碳酸钠、铜片、昆虫、绿色植物、小草鱼和pH试纸。（3）酸性大气污染的形成及危害模拟实验按图所示做成封闭气室。①取少量Na2SO3于杯l中，加2滴水，加1mL浓H2SO4。②取少量铜片于杯2中，加1mL浓HNO3。③取少量Na2CO3粉末于杯3中，加2mL稀盐酸。④迅速将贴有湿润pH试纸的玻璃水槽罩在反应器上，做成封闭气室。观察气室中动、植物的变化。⑤实验完毕后，用吸有NaO

3、H溶液的棉花处理余气。⑥利用上述动、植物在无污染的封闭气室中做相同的对比观察实验。大气污染模拟实验封闭气室装置（4）观察现象及解释①湿润的pH试纸变红，pH=4；②10min后，小昆虫落地，死亡；③3h后，小鱼开始死亡；④2天后，植物苗开始枯黄、卷叶，最后死亡。以上现象的化学反应方程式为Na2SO3+H2SO4＝Na2SO4+SO2↑+H2OCu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2ONa2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O以上反应产生的SO2、NO2及CO2均为酸性气体，使pH试纸

4、呈红色。在受污染的环境中，动、植物难以存活。在无SO2、NO2及CO2酸性气体存在的封闭气室的对照实验中，同样的动、植物一星期后仍存活。（5）酸雨及危害模拟实验步骤与现象解释①实验步骤在小烧杯中放入少量Na2SO3，滴加一滴水后，加入2mL浓H2SO4，立即罩上玻璃钟罩，同时罩住植物苗和小鱼（底部一瓷盘内）。少许几分钟后，经钟罩顶端加水使形成喷淋状，观察现象，最后测水、土的pH值。②现象及解释a．酸雨过后，约lh小鱼死亡；b．植物苗经酸雨淋后3天死亡，水pH=4；土壤pH=4。以上现象的化学反应方程式为Na2SO

5、3+H2SO4＝Na2SO4+SO2↑+H2O玻璃钟罩内的SO2气体经降水形成酸雨使动、植物受到危害。表明酸雨使水、土壤酸化，危害生态环境。在无酸雨的对照实验环境中生长的动、植物一星期后仍存活。3．同位素示踪技术在模拟实验中的应用在环境化学模拟实验研究中，经常采用同位素示踪技术。因为此项技术可以确切地表明某元素或某污染物在环境各部分之间的具体迁移过程和归宿。二、环境化学的化学分析和仪器分析研究方法化学分析和仪器分析是研究环境化学的重要方法，是进行环境化学监测的重要手段，随着分析精度的提高和分析技术的现代化，这两种

6、方法的作用越来越大。l．化学分析研究（1）简分析简分析用于了解区域环境化学成分的概貌。（2）全分析全分析项目较多，要求精度高。（3）专项分析根据专门的目的任务，针对性的分析环境中的某些组分。（4）细菌分析为了解水的污染状况及水质是否符合饮用水标准，一般需进行细菌分析。通常主要分析细菌总数和大肠杆菌。2．仪器分析研究仪器分析是根据物质的物理性质或物质的物理化学性质来测定物质的组成及相对含量。仪器分析需要精密仪器来完成最后的测定，它具有快速、灵敏、准确的特点。（1）光化学分析法光化学分析法包括吸收光谱、发射光谱两类。

7、它是基于物质对光的选择性吸收或被测物质能激发产生一定波长的光谱线来进行定性、定量分析。①比色法比较溶液颜色深浅来确定物质含量的分析方法。②分光光度法它是基于物质的分子或原子对光产生选择性吸收，根据对光的吸收程度来确定物质的含量的方法。③原子发射光谱法即物质中的原子能被激发产生特征光谱，根据光谱的波长及强度进行定性定量分析。（2）电化学分析法即根据物质的电化学性质，产生的物理量与浓度关系来测定被测物质的含量，主要包括：①电位分析法直接电位法，电位滴定法。②电导分析法直接电导法，电导滴定法。③库仑分析法库仑滴定法，控

8、制电位库仑法。④极谱分析法经典极谱法，示波极谱法，溶出伏安法。（3）色谱分析法根据物质在两相中分配系数不同而将混合物分离，然后用各种检测器测定各组分含量的分析方法。目前应用最广泛的方法有以下四种。①气相色谱分析②高效液相色谱法③薄层色谱法④纸色谱（4）其他分析法如差热分析法、质谱分析法、放射分析法、核磁共振波谱法、X射线荧光分析法等等。三、环境化学图示研究方法环境化学的图