环境化学实验（讲义）课程英文名称：The e xperiment of Environmental Chemistry课程总学时：17总学分：0.5推荐使用教材：自编一、课程教学目标与基本要求：《环境化学实验》包括环境分析化学、环境污染化学和污染控制化学三部分内容，重点是环境污染化学部分，着重探讨污染物来源及其在环境介质中的存在形态、浓度水平和迁移、转化与降解等环境行为及其影响因素等。

通过《环境化学实验》课程的学习，深化《环境化学》课程讲授的基本知识，促进对环境化学领域研究动态及前沿的理解，掌握研究环境化学问题的基本方法和手段，提高实验数据科学分析能力和实验技能，使学生具备初步的独立科研能力。

二、相关教学环节安排整个教学环节分为“基础实验”和“综合实验”两个部分，增加了以独立科研能力培养为目标的“综合实验”环节。

在此环节中，教师设计了多个研究题目供学生参考选择，要求学生在查阅文献的基础上，写出开题报告，并在教师的配合下自行设计实验方案、自行准备实验所需的材料。

在研究过程中，实验室（包括仪器设备）向学生开放，在教师的配合下，学生自主进行实验活动。

在学期末，学生应完成一篇符合规范的研究论文。

三、课程的主要内容及学时分配第一部分基础实验1、有机物的正辛醇—水分配系数5学时第二部分综合实验2、水中重金属的污染评价6学时3、海洋沉积物中砷的污染分析6学时四、考试要求依据平时实验进行情况进行考查（包括预习和知识准备情况、实验过程中操作动手能力及判断和解决问题能力、对实验得到的数据结果进行科学思考能力、实验报告的写作水平等）。

五、学习参考书：1、环境化学实验．董德明，朱利中主编．北京：高等教育出版社，2002．2、环境化学实验．康春莉，徐自力和冯小凡主编．长春：吉林大学出版社，2000．3、环境化学实验．孔令仁主编．南京：南京大学出版社，1990．4、土壤农业化学分析方法．鲁如坤主编．中国农业科技出版社，2000．实验一有机物的正辛醇—水分配系数有机化合物的正辛醇—水分配系数（）是指平衡状态下化合物在正辛醇和水相中ow K 浓度的比值。

它反映了化合物在水相和有机相之间的迁移能力，是描述有机化合物在环境中行为的重要物理化学参数，它与化合物的水溶性、土壤吸附常数和生物浓缩因子密切相关。

通过对某一化合物分配系数的测定，可提供该化合物在环境行为方面许多重要的信息，特别是对于评价有机物在环境化学中的危险性起着重要作用。

测定分配系数的方法有振荡法、产生柱法和高效液相色谱法。

一、实验目的：1.掌握有机物的正辛醇—水分配系数的测定方法。

2.学习使用紫外分光光度计。

二、实验原理：正辛醇—水分配系数是平衡状态下化合物在正辛醇相和水相中浓度的比值，即：（1）wo ow c c K =式中：——分配系数；ow K ——平衡时有机化w 合物在水相中的浓度；o c ——平衡时有机化合物在水相中的浓度。

w c 本实验采用振荡法使对二甲苯在正辛醇相和水相中达平衡后，进行离心，测定水相中对二甲苯的浓度，由此求得分配系数。

三、仪器与试剂1、仪器：（1）紫外可见分光光度计。

（2）恒温振荡器。

（3）离心机。

（4）具塞比色管：10mL 。

（5）玻璃注射器：5mL 。

（6）容量瓶：5mL 、10mL 。

2、试剂：（1）正辛醇：分析纯。

（2）乙醇：95%，分析纯。

（3）对二甲苯：分析纯。

四、实验步骤：1、标准曲线的绘制移取1.00mL 对二甲苯于10mL 容量瓶中，用乙醇稀释至刻度，摇匀。

取该溶液0.10mL 于25mL 容量瓶中，再用乙醇稀释至刻度，摇匀，此时浓度为400µL/L 。

在5只25mL 容量瓶中各加入该溶液1.00、2.00、3.00、4.00和5.00mL ，用水稀释至刻度，揺匀，在紫外分光光度计上于波长227nm处，以水为参比，测定吸光度值。

利用所测得的标准系列的吸光度值对浓度作图，绘制标准曲线。

2、溶剂的预饱和将20mL正辛醇与200mL二次蒸馏水在振荡器上振荡24h，使二者相互饱和，静止分层后，两相分离，分别保存备用。

3、平衡时间的确定(1)移取0.40mL对二甲苯于10mL容量瓶中，用上述处理过的被水饱和的正辛醇稀释至刻度，该溶液浓度为4×104µL/mL。

(2)分别移取1.00mL对二甲苯于6个10mL具塞比色管中，用上述处理过的被正辛醇饱和的二次水稀释至刻度。

盖紧塞子，置于恒温振荡器上，分别振荡0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0h，离心分离，用紫外分光光度计测定水相吸光度。

取水样时，为避免正辛醇的污染，可利用带针头的玻璃注射器移取水样。

首先在玻璃注射器内吸入部分空气，当注射器通过正辛醇相时，轻轻排出空气，在水相中已吸取足够的溶液时，迅速抽出注射器，卸下针头后，即可获得无正辛醇污染的水相。

五、数据处理1、根据不同时间化合物在水相中的浓度，绘制化合物平衡浓度随时间的变化曲线，由此确定实验所需要的平衡时间。

2、利用达到平衡时化合物在水相中的浓度，计算化合物的正辛醇—水分配系数。

六、思考题1、正辛醇—水分配系数的测定有何意义？2、振荡法测定化合物的正辛醇—水分配系数—有哪些优缺点？实验二水中重金属的污染评价由于重金属在工业生产过程中应用广泛，因此，每年都有大量的重金属随着工业废水的排放而进入天然水体，从而导致水体的重金属污染。

由于重金属进入水体后很难消除，而且特别容易在生物体内累积，因此重金属对生态环境和人体健康的危害是非常严重的。

尽管重金属在进入环境后会以各种形态存在，而且不同形态的重金属其生物毒性是不一样的，但水体中重金属的测定对于我们了解水体重金属污染状况，指定相应的污染控制对策是很有帮助的。

一、实验目的：1、了解原子吸收法测定水体中重金属的原理，掌握其基本操作，2、评价水体重金属的污染状况，了解水体重金属污染的特点及危害。

二、方法原理：在pH4～5条件下，铅、镉与吡咯烷基二硫代甲酸铵(APDC)和二乙氨基二硫代甲酸钠(DDTC)形成螯合物，经甲基异丁酮(MIBK)和环己烷混合溶液萃取分离，用硝酸溶液反萃取，于217.0nm波长测定铅的原子吸光值，于228.8nm波长测定镉的原子吸光值。

三、仪器与试剂1、仪器：——原子吸收分光光度计，配有氘灯背景校正器和石墨炉附件；——镉空心阴极灯、铅空心阴极灯；——洁净操作台或洁净单元；——微量吸液管：50，100，200，500，1000μL；——移液吸管：1mL；——分液漏斗：250mL；——具塞瓶；——量瓶：50mL；——烧杯：50mL；——石英亚沸蒸馏器；——锥形分液漏斗：250，500mL；——量瓶：100，500mL；——聚乙烯瓶：10，30，50mL；——一般实验室常备仪器和设备。

2.试剂（1）水：二次去离子水或等效纯水。

（2）亚沸水：二次去离子水经石英亚沸蒸馏，流速约100mL/h。

（3）硝酸(HNO3)：ρ=1.42g/mL，超级纯。

（4）硝酸溶液：1+1（5）硝酸溶液：1+99（6）氨水溶液：约为6mol/L（7）乙酸(CH3COOH)：ρ=1.05g/mL，优级纯。

（8）甲基异丁酮(MIBK)-环己烷混合溶液：将240mL MIBK和60mL环己烷在锥形分液漏斗中混合，加3mL硝酸(9.1.3.3)，振荡0.5min，用水(9.1.3.1)洗涤有机相两次，弃去水相，按此重复处理3次，最后用亚沸水洗涤至水相pH6～7，收集有机相。

（9）吡咯烷二硫代甲酸铵(APDC)-二乙氨基二硫代甲酸钠(DDTC)溶液：分别称取APDC(C5H12N2S2)和DDTC(C5H10NS2Na)各1.0g，溶于水亚沸水中，经滤纸过滤后稀释至100mL。

用MIBK-环己烷混合溶液萃取三次，每次10mL。

收集的水溶液保存于冰箱中，一周内使用有效。

（10）乙酸铵溶液量取100mL乙酸(9.1.3.7)于锥形分液漏斗中，用氨水溶液中和至pH5。

加2mL APDC-DDTC溶液，30mL MIBK-环己烷混合溶液，振荡1min，弃去有机相，重复萃取提纯三次，存于试剂瓶中。

（11）溴甲酚绿指示溶液称取0.1g溴甲酚绿溶于100mL20%乙醇中。

（12）镉标准贮备溶液：1.00mg/mL-Cd称取0.5000g金属镉(纯度99.99%)，用5mL（1+）硝酸溶液加热溶解，冷却后转入500m L 量瓶中，用1+99硝酸溶液稀释至标线，混匀。

（13）镉标准中间溶液：10.0μg/mL移取1.00mL镉标准贮备溶液于100mL容量瓶中，用1+99硝酸溶液稀释至标线，混匀。

（14）镉标准使用溶液：0.100μg/mL移取1.00mL 镉标准中间溶液于100mL 量瓶中，用1+99硝酸溶液稀释至标线，混匀。

当日配制。

四、实验步骤1、绘制标准曲线取6个50mL 量瓶，分别加入0，0.20，0.50，1.00，1.50，2.00mL 镉（铅）标准使用溶液，用（1+99）硝酸溶液［使用前，加入少量的MIBK-环己烷混合溶液，振荡1min ，弃去有机相］稀释至标线，混匀，系列各点镉（铅）浓度为0，40.0，100，200，300，400μg/L 。

按选定的仪器工作条件测定镉（铅）的吸光值A i 。

以吸光值A i -A 0(标准空白)为纵坐标，相应的镉浓度(μg/L)为横坐标，绘制标准曲线。

2、水样测定量取400mL 经0.45μm 滤膜过滤的酸化(pH=2)水样于500mL 锥形分液漏斗中，用氨水溶液和（1+99）硝酸溶液调pH 至4～5，加入1.0mL 乙酸铵溶液、2.0mL APDC-DDTC 混合溶液、20mL MIBK-环己烷混合溶液，振荡2min ，静置分层。

将下层水相转入另一500mL 锥形分液漏斗中，加入0.50mL APDC-DDTC 混合溶液10mL MIBK-环己烷混合溶液，振荡2min ，静置分层，弃去水相，将第二次萃取液并入第一次萃取的有机相中。

加10mL 水(1)洗涤有机相，静置约5min ，仔细弃尽水相。

加入0.40mL 硝酸(3)，振荡1min ，继加入9.60mL 水，再振荡1分钟，静置分层，收集下层硝酸萃取液于10mL 聚乙烯瓶中(此为反萃取液D)，按绘制标准曲线的仪器工作条件测定镉、铅的吸光值A w ，同时测定分析空白镉、铅的A b 。

五、数据处理由A w -A b 查标准曲线或用线性回归方程计算得反萃取液D 中镉、铅的浓度C Cd ，C Pb 按下式计算水样中镉、铅的浓度：（6）40010Cd/Pb 12Cd/Pb Cd ×==C V V C ρ式中：ρCd/Pb ——水样中镉、铅的浓度，μg/L ；C Cd/Pb ——反萃取液D 中镉、铅的浓度，μg/L ；V 2——反萃取液D 的体积，mL ；V 1——水样体积，mL 。