本书是针对环境工程专业的特点，为环境工程专业本科生“环境分析”“环境监测”“仪器分析”等相关课程编写的配套教材。本书系统、深入地阐述了化学分析、仪器分析和环境监测等的基本原理、解决问题的思路和方法，为后续专业课程的学习提供理论基础。全书分为四篇，共二十章。其中，化学分析部分包括酸碱滴定、络合滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定。环境监测部分包括环境标准体系以及水和废水、空气和废气、固体废物、土壤、生物污染、物理性污染的监测。仪器分析部分包括光学分析、电化学分析、气相色谱分析、液相色谱分析、质谱分析及其联用技术、连续自动监测技术和突发环境事件应急监测。
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前言
第一篇 环境分析与监测概论和基础
第一章 概论 3
第一节 环境分析与监测的定义、范畴和作用 3
一、环境分析与监测的定义 3
二、环境分析与监测的范畴 3
三、环境分析与监测的作用 3
第二节 环境分析与监测的发展 4
一、我国的环境问题 4
二、21世纪我国环境保护的现状和发展 4
三、我国环境分析与监测的历史进程 6
四、我国环境监测技术和仪器的现状与发展 7
第三节 环境分析与监测的任务和特点 8
一、环境分析与监测的任务 8
二、环境分析与监测的特点 8
第四节 环境分析与监测的分类 9
一、按照分析监测目的分类 9
二、按照分析监测对象分类 10
三、优先监测 10
第五节 环境分析与监测的常用方法 11
一、化学物理分析技术 11
二、生物分析技术 11
第二章 分析数据的处理和质量保证 13
第一节 标准物质和标准溶液 13
一、标准物质和基准物质 13
二、化学试剂的规格 15
三、标准溶液 16
四、常用的物理量和计量单位 16
第二节 误差理论 18
一、准确度和精密度 19
二、误差和偏差 19
三、系统误差和随机误差 21
四、误差的传递 23
第三节 数据的处理和分析 25
一、有效数字及其运算规则 25
二、数据的统计分析和评价 28
三、实验数据的图表表示方法 34
四、实验数据的回归分析 34
第四节 环境分析测试的质量保证 35
一、质量保证的目标 35
二、实验室的质量保证 36
三、分析监测过程中的质量保证 36
四、分析测试结果的质量评价 40
第二篇 化学分析及其在环境监测中的应用
第三章 酸碱滴定法及其在环境分析监测中的应用 45
第一节 环境中的酸碱反应 45
一、环境中的酸碱反应及其对环境污染的影响 45
二、酸碱反应在分析监测中的应用 45
第二节 酸碱反应的基本概念 45
一、质子理论 45
二、酸碱反应平衡常数和pH定义 46
第三节 环境分析化学中酸碱平衡体系的pH计算 48
一、物料平衡式、电荷平衡式和质子平衡式 48
二、强酸、强碱体系的pH计算 50
三、弱酸、弱碱体系的pH计算 51
第四节 酸碱滴定曲线、滴定误差和指示剂的选择 59
一、酸碱指示剂变色原理 59
二、一元酸碱的滴定 63
三、多元酸碱的滴定 68
第五节 酸碱滴定法在环境分析监测中的应用 70
一、水中碱度的分析测定方法 70
二、水中酸度的分析测定方法 73
第四章 络合滴定法及其在环境分析监测中的应用 74
第一节 环境中的络合反应 74
一、环境中的络合反应及其对环境污染的影响 74
二、络合反应在分析监测中的应用 74
第二节 EDTA与金属离子的络合反应 74
一、EDTA的结构和特点 74
二、EDTA与金属离子的络合物 76
三、络合反应的平衡常数 76
四、络合反应副反应系数和络合物的条件常数 77
第三节 影响络合滴定的因素 78
一、副反应对络合反应的影响 78
二、共存离子对络合反应的影响 80
第四节 EDTA络合滴定曲线和终点误差 82
一、络合滴定曲线 82
二、金属指示剂 83
第五节 络合滴定法在环境分析监测中的应用 85
第五章 沉淀滴定法及其在环境分析监测中的应用 87
第一节 环境中的溶解和沉淀反应 87
一、环境中的溶解和沉淀反应及其对环境污染的影响 87
二、沉淀反应在分析监测中的应用 87
第二节 沉淀滴定法的基本理论 87
一、溶解度、溶度积和分步沉淀 87
二、沉淀滴定法原理和滴定曲线 89
三、影响沉淀滴定的因素 91
四、常见的沉淀滴定法 91
第三节 莫尔法在环境分析监测中的应用 92
一、莫尔法分析测定水中的氯离子 92
二、莫尔法化学计量点和滴定终点的误差分析 93
第六章 氧化还原滴定法及其在环境分析监测中的应用 96
第一节 环境中的氧化还原反应 96
一、环境中氧化还原反应及其对环境污染的影响 96
二、氧化还原反应在分析监测中的应用 101
第二节 氧化还原反应概述 101
一、条件电位 101
二、平衡常数的计算和应用 102
三、反应速率及影响因素 106
四、反应的方向和进行的程度 107
第三节 氧化还原滴定法的基本原理 108
一、氧化还原滴定曲线 108
二、滴定突跃的计算 110
三、指示剂和滴定误差 111
第四节 环境分析监测中典型氧化还原滴定法 112
一、高锰酸钾法及化学需氧量的测定 112
二、重铬酸钾法及化学需氧量的测定 114
三、碘量法及溶解氧、生化需氧量的测定 116
四、溴酸钾法及苯酚的测定 122
第三篇 环境要素分析与监测
第七章 环境标准与标准体系 125
第一节 环境标准 125
一、环境标准的概念 125
二、环境标准的作用 125
三、我国的环境标准体系 125
四、制定环境标准应遵循的原则 127
第二节 环境基准与环境标准 128
一、环境基准的概念 128
二、环境基准与环境标准的关系 128
第三节 水质标准 129
一、《地表水环境质量标准》 129
二、《生活饮用水卫生标准》 130
三、《污水综合排放标准》 130
第四节 大气标准 131
一、大气环境质量标准 131
二、大气污染物排放标准 133
三、大气监测规范和方法标准 133
第五节 其他环境标准 134
一、固体废物控制标准 134
二、土壤环境质量标准 134
三、噪声与振动标准 135
第六节 环境监测技术规范 135
一、水环境监测技术规范 135
二、大气环境监测技术规范 137
三、土壤环境监测技术规范 138
四、突发环境事件应急监测技术规范 140
五、企业自行监测技术规范 140
六、企业排污许可证申请与核发技术指南 140
第八章 水和废水监测 142
第一节 概述 142
一、水资源与水污染 142
二、水质监测的目的 142
三、水质监测项目 143
四、水质监测分析方法 143
第二节 水质监测方案制订 144
一、地表水监测方案 144
二、地下水监测方案 146
三、水污染源水质监测方案 147
第三节 水样的采集和保存 148
一、水样类型 149
二、水样的采集 149
三、水样的运输与保存 150
四、水样预处理 151
第四节 感官物理性状指标 152
一、水温 152
二、臭和味 153
三、色度 154
四、浊度 154
五、透明度 155
第五节 无机物综合指标 156
一、pH 156
二、酸度和碱度 157
三、硬度 158
四、电导率 158
五、固体物质 159
六、溶解氧 160
七、氧化还原电位 161
第六节 非金属无机化合物 161
一、氯化物 161
二、硫化物 162
三、硫酸盐 162
四、氟化物 163
五、氰化物 163
六、含砷化合物 163
第七节 金属化合物 164
一、汞 164
二、镉 165
三、铅 165
四、铜 165
五、锌 165
六、铬 166
七、其他金属 166
第八节 营养性物质 167
一、含氮化合物 167
二、含磷化合物 169
第九节 有机物综合指标 170
一、化学需氧量 170
二、高锰酸盐指数 171
三、生化需氧量 172
四、总需氧量 173
五、总有机碳 173
六、其他有机物综合指标 174
第十节 微量有机污染物的测定 174
一、典型微量有机污染物 174
二、微量有机污染物的样品前处理方法 175
三、微量有机污染物的测定方法 176
第十一节 综合生物毒性 176
一、生物毒性及其检测方法 176
二、急性毒性 177
三、慢性毒性 178
四、遗传毒性 178
五、内分泌干扰性 179
六、细胞毒性 179
第十二节 底质监测 180
一、底质样品的采集 181
二、底质样品的处理 181
三、底质样品的分析 181
第九章 空气和废气监测 183
第一节 空气污染物基本特点 183
一、空气污染 183
二、空气污染源 183
三、空气污染监测 184
第二节 空气监测与污染物时空分布关系 186
一、空气污染物的时间分布特点 186
二、空气污染物的空间分布特点 187
三、空气污染物浓度的表示方法 187
第三节 空气监测方法的确定 188
一、监测项目确定的基本原则 188
二、分析方法选择的基本原则 189
三、空气监测采样分析 189
第四节 标准气的配制 193
一、静态配气 193
二、动态配气 194
第五节 空气样品的测定 195
一、颗粒物的测定 195
二、分子态污染物的测定 198
三、空气质量指数 200
思考题 203
第十章 固体废物监测 205
第一节 概述 205
一、固体废物的定义与分类 205
二、危险废物的定义及鉴别 205
第二节 固体废物样品的采集和制备 206
一、样品的采集 206
二、样品的制备 211
三、样品的保存 212
四、样品含水率的测定 213
五、固体废物样品pH的测定 213
第三节 固体废物有害特性的监测 213
一、急性毒性的初筛试验 213
二、易燃性的实验方法 214
三、腐蚀性的实验方法 214
四、反应性的实验方法 214
五、浸出毒性试验 215
第四节 生活垃圾的监测 216
一、生活垃圾及其分类 216
二、生活垃圾特性分析 216
三、垃圾渗滤液分析 218
四、垃圾的渗滤实验 218
第五节 有害物质的毒理学研究方法 220
一、实验动物的选择及毒性试验分类 220
二、垃圾毒性试验方法 222
第十一章 土壤监测 223
第一节 概述 223
一、土壤组成与基本性质 223
二、土壤污染 226
第二节 土壤环境质量监测方案 228
一、资料收集 228
二、监测项目 228
三、采样点的布设 230
四、土壤样品的采集 232
第三节 土壤样品的预处理 235
第四节 土壤污染物的测定 235
一、重金属污染物 235
二、有机污染物 236
思考题 238
第十二章 生物污染监测 239
第一节 水环境污染生物监测 239
一、样品采集和监测项目 239
二、常见病原微生物及其测定 241
三、水环境污染生物测定 244
四、生物电化学测试法 252
五、化学理论分析法 253
第二节 空气污染生物监测 255
一、利用植物监测 255
二、利用动物监测 258
三、利用微生物监测 258
第三节 土壤污染生物监测 259
一、土壤污染的植物监测 259
二、土壤污染的动物监测 262
三、土壤污染的微生物监测 263
第四节 生物污染测试 263
一、植物污染测试 263
二、动物污染测试 266
第十三章 物理性污染监测 270
第一节 噪声污染监测 270
一、声音 270
二、噪声的来源与危害 270
三、噪声的物理量 271
四、噪声标准 275
五、噪声测量 277
六、振动监测 279
第二节 放射性和辐射监测 281
一、辐射源及其危害 281
二、环境中的放射性 282
三、放射性防护标准 282
四、放射性检测仪器 283
五、放射性监测 284
第三节 光污染测量 286
一、光环境 286
二、光污染 287
三、光污染监测 288
第四篇 仪器分析及其在环境监测中的应用
第十四章 光学分析法 293
第一节 概述 293
一、光的基本性质 293
二、光谱分析法 294
三、吸收光谱 295
第二节 紫外-可见分光光度法 296
一、概念和特点 296
二、基本原理 296
三、测定仪器和测定方法 299
四、测定条件的选择 302
五、紫外-可见分光光度法在环境分析监测中的应用 307
第三节 原子吸收光谱法 310
一、基本原理 310
二、原子吸收分光光度计 315
三、分析方法和测定条件 320
四、原子吸收光谱法在环境分析监测中的应用 323
第四节 原子发射光谱法 324
一、基本原理 324
二、电感耦合等离子体发射光谱法 326
三、原子发射光谱法在环境分析监测中的应用 328
第五节 其他光学分析法 328
一、荧光光谱法 328
二、红外光谱法 330
三、核磁共振波谱法 333
第十五章 电化学分析法 335
第一节 电化学分析基本原理 335
一、化学电池 335
二、可逆电极和可逆电池 336
三、电位分析法原理 336
第二节 直接电位法 336
一、pH的测定 337
二、直接电位法的定量测定依据 338
三、离子选择性电极简介 339
四、衡量离子选择性电极性能的指标 340
五、直接电位法的定量测定方法 341
第三节 电位滴定法 342
一、电位滴定法的应用方向 342
二、电位滴定法原理 342
三、终点的确定 343
第四节 极谱分析法 344
一、极谱分析的基本装置和过程 344
二、极谱分析的特点 345
三、极谱分析的原理 345
四、半波电位 346
五、扩散电流方程 347
六、定量分析中常见的干扰及减小方法 348
七、定量分析方法 348
第五节 溶出伏安法 349
第六节 电化学分析法在环境分析监测中的应用 350
一、离子选择性电极在环境分析监测中的应用 350
二、测定天然水中中pH、CO32-、HCO3-、Ca2+和Mg2+ 350
三、吸附溶出伏安法测定苯胺 351
思考题 351
第十六章 气相色谱分析法 353
第一节 概述 353
一、气相色谱法的分类 353
二、气相色谱法的特点 354
三、气相色谱的基本概念和常用术语 354
四、气相色谱的基本理论 358
第二节 气相色谱仪 361
一、色谱流程 361
二、载气系统 362
三、进样系统 362
四、检测系统 363
五、计算机控制和采集系统 363
六、温度控制系统 363
第三节 气相色谱柱 364
一、气固色谱填充柱 364
二、气液色谱填充柱 365
三、毛细管柱 367
第四节 气相色谱法在环境分析监测中的应用 368
一、样品制备 368
二、定性分析 369
三、定量分析 371
第十七章 液相色谱分析法 374
第一节 概述 374
第二节 高效液相色谱法的基本理论 375
一、液相色谱的速率方程 375
二、峰展宽的柱外效应 375
第三节 高效液相色谱法的主要类型及分离原理 376
一、液液分配色谱法 376
二、液固吸附色谱法 376
三、离子交换色谱法 377
四、离子对色谱法 377
五、尺寸排阻色谱法 378
六、高效液相色谱分离类型的选择 379
第四节 高效液相色谱仪 380
一、高压输液系统 380
二、进样系统 381
三、分离系统 381
四、检测系统 382
第五节 高效液相色谱固定相 383
一、液液分配色谱固定相 383
二、液固吸附色谱固定相 384
三、离子交换色谱固定相 384
四、排阻色谱固定相 384
第六节 高效液相色谱流动相 385
一、液液分配色谱流动相 385
二、液固吸附色谱流动相 386
三、离子交换色谱流动相 386
四、排阻色谱流动相 386
第七节 液相色谱法在环境分析监测中的应用 386
第十八章 质谱分析及其联用技术 390
第一节 概述 390
一、离子源 390
二、质量分析器 395
三、进样系统 398
第二节 直接分析质谱技术 398
一、气体检测的直接分析质谱 398
二、液体检测的直接分析质谱 402
三、固体检测的直接分析质谱 403
第三节 色谱-质谱联用技术 404
一、气相色谱-质谱联用 404
二、液相色谱-质谱联用 405
第十九章 连续自动监测技术 406
第一节 自动监测系统的构成与关键技术 406
一、监测系统的构成 406
二、传感器技术 408
三、基于朗伯-比尔定律的差分吸收光谱技术 408
第二节 常规水质连续自动监测仪器 409
一、常规水质五参数的概念 411
二、常规水质五参数在线监测仪测量原理 411
三、水量在线监测 412
四、叶绿素a在线荧光分析法 415
第三节 污水处理过程中常用的监测仪器 415
一、COD在线监测技术 416
二、高锰酸盐指数在线监测技术 417
三、总有机碳在线监测技术 419
四、氨氮在线监测技术 420
五、离子色谱在线监测水中阴、阳离子技术 421
六、重金属在线监测技术 422
七、总氮、总磷在线监测技术 424
第四节 大气污染物在线监测仪器 425
一、氮氧化物（NOx）在线监测技术 426
二、碳组分在线监测技术 428
三、大气颗粒物在线监测技术 430
四、SO2在线监测技术 431
五、CO在线监测技术 433
六、臭氧在线监测技术 435
七、VOCs在线监测技术 435
八、大气阴、阳离子在线监测技术 438
九、大气重金属在线监测技术 439
第五节 走航监测质谱技术 440
一、在线质谱 440
二、全二维气相色谱 441
三、移动车载系统 441
四、GIS系统软件 442
五、走航监测质谱VOCs溯源应用实例 442
第六节 遥感监测技术 443
一、遥感技术基础 443
二、遥感技术的基本原理 443
三、遥感技术的分类 443
四、遥感技术的特征 444
五、遥感技术应用 444
第二十章 突发环境事件应急监测 447
第一节 突发环境事件的特征与危害 447
一、突发环境事件的含义 447
二、突发环境事件的分类 447
三、突发环境事件的特征 447
四、突发环境事件的危害 448
第二节 突发环境事件处置方法 448
一、突发水污染事件处置方法 448
二、突发大气污染事件处置方法 449
三、突发土壤污染事件处置方法 450
第三节 突发环境事件应急监测 450
一、突发环境事件应急监测的含义 450
二、突发环境事件应急监测的基本要求 451
三、突发环境事件应急监测的作用和目的 451
第四节 应急监测方案的制订 452
一、应急监测方案的类型与目的 452
二、应急监测方案的基本框架 452
三、编制应急监测方案的基本要素 454
第五节 样品采集与管理 456
一、点位布设 456
二、样品的采集 456
三、样品的管理 457
四、采样安全及注意事项 457
第六节 样品的分析 458
一、应急监测技术方法简介及发展趋势 458
二、便携式仪器监测技术方法 460
三、连续在线监测技术方法 461
附录 462
附录1 ××危化品运输车翻车事件应急监测方案 462
附录2 ××水库“水华”应急监测结果报告单 463
附录3 ××河跨界纠纷的应急监测方案 463
附录4 国际单位制（SI）基本单位 466
附录5 环境分析监测中常用的量和法定计量单位（GB） 467
附录6 弱酸、弱碱在水中的离解常数（25℃，I=0） 469
附录7 金属络合物的稳定常数 471
附录8 微溶化合物的溶度积（18～25℃，I=0） 473
附录9 标准电极电位（18～25℃） 474
附录10 某些氧化还原半反应的条件电极电位 476
京公网安备 11010102004214号