环境化学及实验

实验一室内空气中多环芳烃的污染分析一、目的多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是指两个以上苯环以稠环形式相连的化合物。

它是环境中广泛存在的一类有机污染物，是石油、煤炭等化石燃料及木材、烟草等有机质在不完全燃烧时产生的，具有致癌性、致畸性和致突变性。

在已知的l 000多种致癌物中，PAHs占l/3以上。

PAHs的存在形态及分布主要受其本身物理化学性质、气温以及其他共存污染物如飘尘、臭氧等影响。

空气中PAHs主要以气态、颗粒态(吸附在颗粒物上)两种形式存在，但在一定条件下两者间可以相互转化。

空气中PAHs可以与臭氧、氮氧化物和硝酸等反应，生成致癌活性或诱变性更强的化合物。

通过本实验，能够掌握室内空气中PAHs的采集、提取、分析方法；掌握高效液相色谱仪的测定原理及使用方法；分析评价室内空气中PAHs的污染现状及形态分布。

二、原理室内空气中PAHs的含量相对较低，受仪器灵敏度的限制，一般很难直接测定。

本实验用XAD-2和玻璃纤维滤膜分别采集空气中气态、颗粒态PAHs；用二氯甲烷作萃取剂，超声提取样品中的PAHs，氮气吹干浓缩样品中的PAHs；采用梯度淋洗结合可变波长荧光检测器或紫外检测器的高效液相色谱法测定痕量PAHs的峰高或峰面积，以外标法进行定量。

通过测定分析，评价室内空气中PAHs 的污染水平及形态分布。

三、仪器和试剂1、仪器高效液相色谱仪（带荧光检测器或紫外检测器）；小体积气体采样泵；超声振荡器；电动离心机；比色管（10 mL，25 mL）；离心管（10 mL）；移液管（10 mL，25 mL）；采样管（自制）；XAD-2（用甲醇在65 ℃下恒温回流洗净至无PAHs）；玻璃纤维滤膜（Ф25 mm，使用前用二氯甲烷洗净）；过滤器（0.22 µm）；密封膜。

2、试剂(1)PAHs标准储备液(200 mg/L)：芴、菲、蒽、l－甲基芘、芘、荧蒽、苯并(e)芘、苯并(a) 芘。

实验一大气中降尘向地面输入通量的测定一、目的和要求1．了解一些大气污染物向地面迁移的方式2．掌握环境空气中可沉降颗粒物的测定方法二、实验原理降尘是大气污染监测的参考性指标之一，大气降尘其定义是指在空气环境条件下，靠重力自然沉降在集尘缸中的颗粒物。

大气中的一些污染物如SO2、Hg 会被气溶胶和颗粒物吸附，以颗粒态的形式存在于大气中，它们中的一部分随着大气颗粒物的沉降返回地面，形成了大气中污染物向地面输入的干沉降模式。

本实验用重量法测定大气中可沉降颗粒物的量。

大气中可沉降的颗粒物，沉降在装有乙二醇水溶液做收集液的集尘缸内，经蒸发、干燥、称重后，计算降尘量。

并分析其中一些污染物的含量，从而得出他们向地面输入的通量。

三、样品的采集方法自然沉降法利用颗粒物受重力场作用，沉降在一个敞开的容器中，采集的是较大粒径的颗粒物（>30 微米）。

这种方法由于简便易行并且最接近实际情况，因此选该方法来研究本实验中大气干沉降问题。

具体为：用内径30cm 的圆筒形塑料盆，放置在一定高度且周围敞开的地方，采集空气中降尘。

采集周期至少为一个月。

采样后用重量法测定降尘量。

结果用单位面积、单位时间内从大气中自然沉降的颗粒物质量，来计算出大气降尘向地面输入的通量。

四、仪器和试剂1．集尘盆：内径30cm，高13cm 的塑料盆2．瓷坩埚50ml3．电热板TP 控温型4．分析天平感量0.1mg5．烧杯500mL6．镊子7. 毛笔刷五、实验步骤1. 烘箱内50mL 瓷坩埚已衡重，取出称量记录为W0。

2. 用光洁的镊子将落入盆内的树叶、昆虫等异物取出后扔掉，用毛笔把盆壁内的降尘归拢集中，并用尽量少的蒸馏水（以避免太长的加热蒸发时间）将附着在盆壁的细小尘粒洗下来，将缸内溶液和尘粒全部转移到500mL 烧杯中，在电热板上加热蒸发，使体积浓缩到10mL 左右。

3. 冷却后用蒸馏水冲洗杯壁，并用毛笔把杯壁上尘粒洗干净，将杯中溶液和尘粒全部转移到已称重的50mL 的坩埚（W0）中，继续在电热板上加热至小体积（微干），然后放入105℃烘箱中烘干，称重降尘和坩埚的重量（W1）。

第一部分环境化学实验课的基本知识环境化学是环境工程专业的重要专业基础课。

环境化学理论课和环境化学实验课并重，两者皆单独设课。

学生通过对实验课程的学习，巩固和加深对环境化学基础理论、基本知识的理解，正确和较熟练地掌握环境化学实验技能和基本操作，培养独立工作能力、科学思维方法、严谨的科学作风和实事求是的科学态度，为今后掌握环境监测实验技术和开展科学研究工作打下基础。

1.1、实验规则为确保实验顺利进行，做实验时，学生必须遵守下列规则：一、实验前：1．实验前必须认真预习实验讲义，明确实验目的和要求，了解实验原理和内容，弄清操作步骤，订出实验计划，写出实验预习报告，做到对实验心中有数。

2．进入实验室，要服从安排，遵守纪律，令行禁止，不许喧哗打闹、随意更换坐位、随意搬动或调换他人的仪器和器材。

不许乱丢纸屑、废物，不做与实验无关的事。

3．实验前，认真听讲，仔细观察老师演示，进一步明确实验要求、操作要点和注意事项。

进一步了解仪器装置的构造、原理、化学药品的性能。

不要提前摆弄仪器或做实验。

4．在实验过程中必须穿着实验服，实验服穿着要保持整齐、整洁，及时清洗。

二、实验中：1．实验中应保持安静和良好秩序，必须按照正确方法和正确的操作步骤进行实验，未经老师同意不得任意改变药品用量和实验内容。

2．细心观察，真实记录，认真分析，作出结论，按时完成实验。

如果实验不成功，要分析原因，找出问题后重做，直到成功为止。

课堂重做时间不够，报告老师，请求另行安排。

如果对实验方法有不同设想，需经老师许可，方能进行实验。

3．爱护公物。

公用仪器、药品、器材应在指定地点使用，或用后及时放回原处。

仪器若有损坏要按制度赔偿。

4．废液、废纸、废材料等杂物，须投入废液缸或垃圾箱内，不能随意抛掷或倒回水槽。

实验过程中，随时注意保持实验室整洁。

5．严格遵守操作规程，确保安全，如遇事故，应保持冷静，并及时向老师报告，以便及时处理，防止事故扩大。

6．实验完毕，及时做好实验后处理工作，清洗、整理仪器、检查安全，最后洗净双手。

环境化学实验课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握环境化学基本实验原理，理解实验操作步骤中的科学原理；2. 学习并识别常见环境污染物，了解其来源、危害及治理方法；3. 掌握实验数据的正确记录和处理方法，能运用基本化学公式进行简单计算。

技能目标：1. 能够独立操作环境化学实验，熟练使用相关实验仪器和设备；2. 培养实验观察、分析和解决问题的能力，能够对实验结果进行合理分析；3. 提高实验报告撰写能力，清晰表述实验过程、结果与结论。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对环境保护的责任感和使命感，提高环保意识；2. 培养学生的团队合作精神，学会在实验中相互协作、共同进步；3. 培养学生严谨、求实的科学态度，树立正确的价值观。

课程性质：本课程为环境化学实验课程，旨在通过实验操作，巩固和拓展学生所学理论知识，提高学生的实践能力和综合素质。

学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的化学基础知识，好奇心强，动手能力逐步提高，但实验操作经验尚不足。

教学要求：结合学生特点，注重实践操作，突出能力培养，强调知识在实际应用中的价值。

通过课程学习，使学生能够将理论知识与实践相结合，提高解决实际问题的能力。

在教学过程中，注重引导学生主动参与、积极思考，培养其独立思考和创新能力。

二、教学内容本课程依据课程目标，结合教材内容，设计以下教学模块：1. 环境化学实验基本原理：包括实验安全知识、实验数据处理、化学计量学基础等，对应教材第2章；2. 水体污染物检测：涉及重金属离子、有机污染物等的检测方法，对应教材第3章；3. 空气污染物检测：学习空气质量指数（AQI）的计算方法，了解大气污染物来源及检测技术，对应教材第4章；4. 土壤污染物检测：学习土壤污染物的种类、危害及检测方法，对应教材第5章；5. 环境化学实验操作技能训练：涵盖实验仪器的使用、实验操作步骤、实验报告撰写等，对应教材第6章。

教学进度安排如下：1. 第1-2周：环境化学实验基本原理学习；2. 第3-4周：水体污染物检测实验；3. 第5-6周：空气污染物检测实验；4. 第7-8周：土壤污染物检测实验；5. 第9-10周：环境化学实验操作技能训练及总结。

环境化学基础实验
环境化学基础实验涉及多个实验项目，例如碱度（总碱度、重碳酸盐和碳酸盐）水的测定和染料浓度的测定。

在测定水的碱度时，需要了解水中所含能与强酸定量作用的物质总量。

地表水的碱度基本上是碳酸盐、重碳酸盐及氢氧化物含量的函数，所以总碱度被当作这些成分浓度的总和。

当水中含有硼酸盐、磷酸盐或硅酸盐等时，则总碱度的测定值也包含它们所起的作用。

在染料浓度的测定中，实验目的是熟悉染料浓度的测定原理、方法和分光光度计的使用。

实验原理是各种染料均有一定的吸光波长，而且在一定浓度范围内吸光值与浓度之间成线性关系，根据这一原理作出标准曲线，测定未知溶液的染料浓度。

这些是环境化学基础实验中的部分内容，如果您需要了解更多信息，建议参考专业书籍或请教专业人士。

实验二土壤阳离子交换量的测定一、概述土壤是环境中污染物迁移转化的重要场所，土壤的吸附和离子交换能力又使它成为重金属类污染物的主要归宿。

污染物在土壤表面的吸附及离子交换能力又和土壤的组成、结构等有关，因此，对土壤性能的测定，有助于了解土壤对污染物质的净化能力及对污染负荷的允许程度。

土壤中主要存在三种基本成分，一是无机物，二是有机物，三是微型生物。

在无机物中，粘土矿物是其主要部分。

粘土矿物的晶格结构中存在许多层状的硅铝酸盐，其结构单元是硅氧四面体和铝氧八面体。

四面体硅氧层中的Si4+常被Al3+离子部分取代，取代的结果便在晶格中产生负电荷。

这些电荷分布在硅铝酸盐的层面上，并以静电引力吸附层间存在的阳离子，以保持电中性。

这些阳离子主要是Ca2+、Mg2+、Al3+、Na+、K+、和H+等。

它们往往被吸附在矿物胶体表面上，决定着粘土矿物的阳离子交换行为。

土壤中的有机物质主要是腐殖物质，它们可以分为三类。

一类是不能被碱萃取的胡敏素，另一类是被碱萃取，但当萃取液酸化时析出成为沉淀物的腐殖酸，第三类是酸化是不沉淀的富里酸。

这些物质成分复杂，分子量不固定，结构单元上存在各种活性基因。

它们在土壤中可以提供出很大的阳离子交换能力。

而且对重金属污染物在土壤中吸附、结合等行为起着重要作用。

土壤中存在的这些阳离子可被某些中性盐水溶液中的阳离子交换。

若无副反应时，交换反应可以等当量的进行。

上述反应因为存在交换平衡，因此，交换反应实际上不完全。

当溶液中交换剂浓度大，交换次数增加时，交换反应趋于完全。

同时，交换离子的本性，土壤的物理状态等对交换完全也有影响。

若用过量的强电解质，如硫酸溶液，把交换到土壤中去的钡离子交换下来，这是由于生成了硫酸钡沉淀，且由于氢离子地交换能力很强，交换基本完全。

这样通过测定交换前后硫酸含量的变化，就可以算出消耗的酸量，进而算出阳离子交换量。

这种交换量是土壤的阳离子交换总量，通常用每100g干土中的毫克当量数来表示。

可编辑修改精选全文完整版实验一空气中氮氧化物的日变化曲线大气中氮氧化物（NO x）主要包括一氧化氮和二氧化氮，主要来自天然过程，如生物源、闪电均可产生NO x。

NO x的人为源绝大部分来自化石燃料的燃烧过程，包括汽车及一切内燃机所排放的尾气，也有一部分来自生产和使用硝酸的化工厂、钢铁厂、金属冶炼厂等排放的废气，其中以工业窑炉、氮肥生产和汽车排放的NO x量最多。

城市大气中2/3的NO x来自汽车尾气等的排放，交通干线空气中NO x的浓度与汽车流量密切相关，而汽车流量往往随时间而变化，因此，交通干线空气中NO x的浓度也随时间而变化。

NO x对呼吸道和呼吸器官有刺激作用，是导致支气管哮喘等呼吸道疾病不断增加的原因之一。

二氧化氮、二氧化硫、悬浮颗粒物共存时，对人体健康的危害不仅比单独NO x严重得多，而且大于各污染物的影响之和，即产生协同作用。

大气中的NO x能与有机物发生光化学反应，产生光化学烟雾。

NO x能转化成硝酸和硝酸盐，通过降水对水和土壤环境等造成危害。

一、实验目的1．掌握氮氧化物测定的基本原理和方法；2．绘制城市交通干线空气中氮氧化物的日变化曲线。

二、实验原理在测定NO x时。

先用三氧化铬将一氧化氮等低价氮氧化物氧化成二氧化氮；二氧化氮被吸收在溶液中形成亚硝酸，与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，再与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色偶氮染料，用比色法测定。

方法的检出限为0.01 /ml（按与吸光度0.01相应得亚硝酸盐含量计）。

线性范围为0.03~1.6/ml。

当采样体积6L时，NO x （以二氧化氮计）的最低检出浓度为0.01mg/m3。

盐酸萘乙二胺盐比色法的有关反应式如下：主要反应方程式为：采集并测定1天内不同时间短交通干线空气中氮氧化物的浓度，可绘制空气中氮氧化物浓度随时间的变化曲线。

三、仪器与试剂1．仪器(1) 大气采样器：流量范围0. 0--1. 0 L/min。

(2) 分光光度计。

(3) 棕色多孔玻板吸收管。

实验一碱度(总碱度、重碳酸盐和碳酸盐)水的碱度是指水中所含能与强酸定量作用的物质总量。

水中碱度的来源是多种多样的。

地表水的碱度，基本上是碳酸盐、重碳酸盐及氢氧化物含量的函数，所以总碱度被当作这些成分浓度的总和。

当水中含有硼酸盐、磷酸盐或硅酸盐等时，则总碱度的测定值也包含它们所起的作用。

废水及其他复杂体系的水体中，还含有有机碱类、金属水解性盐类等，均为碱度组成部分。

在这些情况下，碱度就成为一种水的综合性特征指标，代表能被强酸滴定的物质的总和。

碱度的测定值因使用的终点pH值不同而有很大的差异，只有当试样中的化学组成已知时，才能解释为具体的物质。

对于天然水和未污染的地表水，可直接用酸滴定至pH8.3时消耗的量，为酚酞碱度。

以酸滴定至pH为4.4～4.5时消耗的量，为甲基橙碱度。

通过计算，可求出相应的碳酸盐、重碳酸盐和氢氧根离子的含量；对于废水、污水，则由于组分复杂，这种计算无实际意义，往往需要根据水中物质的组分确定其与酸作用达终点时的pH值。

然后，用酸滴定以便获得分析者感兴趣的参数，并作出解释。

碱度指标常用于评价水体的缓冲能力及金属在其中的溶解件和毒性；是对水和废水处理过程的控制的判断性指标。

若碱度是由过量的碱金属盐类所形成，则碱度又是确定这种水是否适宜于灌溉的重要依据。

1.方法的选择用标准酸滴定水中碱度是各种方法的基础。

有两种常用的方法，即酸碱指示剂滴定法和电位滴定法。

电位滴定法根据电位滴定曲线在终点时的突跃，确定特定pH值下的碱度，它不受水样浊度、色度的影响，适用范围较广。

用指示剂判断滴定终点的方法简便快速、适用于控制性试验及例行分析。

二法均可根据需要和条件选用。

2.样品保存样品采集后应在4℃保存，分析前不应打开瓶塞，不能过滤、稀释或浓缩。

样品应于采集后的当天进行分析，特别是当样品中含有可水解盐类或含有可氧化态阳离子时，应及时分析。

酸碱指示剂滴定法概述1.方法原理水样用标准酸溶液滴定至规定的pH值，其终点可由加入的酸碱指示剂在该pH值时颜色的变化来判断。

环境化学实验教案介绍这份教案旨在介绍环境化学实验的基本概念和操作方法，以便学生能够深入了解环境化学的原理和实践。

通过实验的方式，学生们将能够掌握一些基本的环境化学测量技术，并了解环境中的污染物的检测和分析方法。

实验目标- 了解环境化学的基本概念和原理- 研究环境样品的采集和处理方法- 掌握环境污染物的测量与分析技术- 培养实验操作和数据处理的能力实验内容1. 环境样品采集和处理- 学生将研究如何采集不同环境样品（如水、土壤、大气中的颗粒物等），并进行初步处理。

- 学生将研究如何使用常见的实验设备和仪器来处理和保存样品。

2. 环境污染物的测量与分析- 学生将研究如何使用化学方法和仪器来测量水中的主要污染物（如重金属、有机物等）的浓度。

- 学生将研究如何使用分析仪器（如气相色谱仪、液相色谱仪等）来分析空气中的污染物。

3. 数据记录和分析- 学生将研究如何正确记录实验中的观察结果和测量数据。

- 学生将研究如何应用统计学方法来分析和解释实验结果。

实验步骤1. 实验准备- 学生将收集所需的材料和设备，并准备实验室环境。

- 学生将研究如何制定实验计划和安全操作规程。

2. 样品采集和处理实验- 学生将按照指导书中的步骤进行样品采集和处理。

- 学生将记录实验过程中的观察结果和操作步骤。

3. 污染物测量与分析实验- 学生将按照指导书中的步骤进行污染物的测量和分析实验。

- 学生将记录实验过程中的观察结果和操作步骤。

4. 数据记录和分析- 学生将整理实验数据，并进行统计学分析。

- 学生将撰写实验报告，总结实验结果和发现。

实验安全在进行实验前，学生应该明确实验过程中的安全注意事项，并严格按照实验室的安全操作规程进行操作。

必要时，学生应佩戴个人防护设备，如实验手套和护目镜，并遵守实验室废物处理的规定。

实验评估实验将根据学生的实验操作和报告的内容进行评估。

学生的成绩将基于实验过程是否规范、数据记录是否准确和实验报告是否完整等因素。