《环境学基础》（举一反三考点练） 环境监测与质量评价（2）-讲义

《环境学基础》举一反三考点练 环境监测与质量评价（2）-讲义 1.理解环境检测技术之化学分析法。 2.理解环境检测技术之仪器分析法。 3.理解环境检测技术之生物监测技术。 知识点一 化学分析法 化学分析法 化学分析法主要是利用化学反应及其计量关系进行分析监测，是目前广泛使用的分析技术。它以分析化学为基础，对污染物侧重于定量分析，包括重量法、容量法、比色法。其主要特点为：准确度高，相对误差一般小于0.2%;仪器设备简单，价格便宜；灵敏度低，适用于常量组分测定，不适于微量组分测定。 ①重量法：将待测样品中的被测组分与其他组分分离，称量该组分的重量，并计算出待测组分在样品中的含量，这种方法称为重量法。根据反应原理不同可分为沉淀重量法和气化重量法。 沉淀重量法的一般过程是：称样-溶(熔)样-制备成溶液-沉淀出被测组分-过滤、洗涤-烘干、灼烧-称量沉淀物重量-计算被测组分含量。常采用的监测项目是空气中的总悬浮微粒(TPS)、飘尘(IP)、水中的悬浮物(SS)及油类(OI)等。 当被测组分是挥发性的，或加入试剂反应后能生成气体的，可采用气化重量法。常用来测定土壤及固体环境样品中的水分。 重量分析法的全部数据都是由分析天平称量得来的，一般不需要基准物质，且设备简单，操作容易，但比较费时，由于是手工操作所以人为误差较大。 ②容量法：将已知准确浓度的标准溶液，滴加到被测样品的溶液中，当加入的标准溶液的量与被测组分的含量相当时(称为等当点),由用去的标准溶液的量可以计算出被测组分的含量，这种方法称为容量法。根据反应原理不同，可以分为中和法、沉淀滴定法、络合滴定法、氧化还原法等。 容量分析法装置简单、操作简便，反应迅速，适于现场快速测定，其结果准确度较高。 ③比色法：主要是根据溶液对光的吸收特点而进行的分析监测方法。当在试液中加入适当的试剂，与所需测定的组分发生显色反应，比较测定此溶液对其互补光的吸收(颜色的浓淡)程度，从而对其成分进行定量分析。 比色法的基础是“朗伯-比尔”定律，即“显色溶质的吸光度与溶液的浓度和液层的厚度成正比”。当制备不同浓度的标准溶液，将其一定厚度的液层所测得的吸光度作为纵坐标，溶液浓度作为横坐标，则可以得到两者之间的关系。比色法可以分为目视比色法和光电比色法。 目视比色标准系列法是对所测定的成分，制备一系列已知浓度的标准溶液，将其置于直径相等的比色管中，加显色剂显色，在完全相同的条件下进行操作，并将试样颜色与此标准系列比较，从颜色最接近的标准色管的浓度，求出试样浓度。此法操作简便，便于野外现场测定，但精度较差，人为误差大。 光电比色法是由光电比色计滤光片得到单色光与被测液的颜色互补，取得最大吸收，通过测其吸光度的大小来求得试样浓度，同样要作标准曲线。由于分光光度法更准确、更灵敏，所以目前此法已多被分光光度法所代替。 比色分析法具有简便、迅速、灵敏等特点，对微量成分也有较好的测定精度。 关于化学分析法的描述，以下哪些选项是正确的（ ） A. 通过称量被测物质的重量来计算含量，包括沉淀法和气化法，适合高含量组分测定，但操作费时且误差较大。 B. 利用已知浓度的标准溶液与待测组分反应进行定量，可分为中和滴定、沉淀滴定等方法，操作简单且结果准确，适合快速检测。 C. 基于溶液对光的吸收特性进行分析，其中目视法通过比较颜色深浅判断浓度，精度较差；光电法因分光光度法的优势而逐渐被替代。 D. 这类方法普遍灵敏度较低，适合微量组分测定，设备精密且昂贵，但测量误差极小。 【答案】A、B、C 【解析】A正确：描述了重量法的核心原理、分类及适用性，并指出其耗时和误差问题。B正确：概括了容量法的操作逻辑、常见类型和实用特点。C正确：说明了比色法的基本原理，并对比了目视法与光电法的优劣及现状。D错误：灵敏度低是针对常量组分，且设备简单廉价，与选项描述矛盾。 1.重量分析法中，通过加热使待测组分挥发后称量剩余物质量的方法称为（ ） A. 沉淀重量法 B. 气化重量法 C. 电解重量法 D. 萃取重量法 【答案】B 【解析】气化重量法适用于挥发性组分或能转化为气体的物质，通过加热使目标成分逸出，称量残留物计算含量。 2. 容量分析法中，用标准酸溶液测定碱含量的方法属于（ ） A. 氧化还原滴定 B. 沉淀滴定 C. 中和滴定 D. 络合滴定 【答案】C 【解析】酸碱中和反应是中和滴定的核心，如用盐酸滴定氢氧化钠。 3. 比色法的定量依据是（ ） A. 溶液颜色深浅与浓度成正比 B. 溶液导电性与浓度成正比 C. 溶液沸点与浓度成正比 D. 溶液密度与浓度成正比 【答案】A 【解析】比色法基于朗伯-比尔定律，溶液对光的吸收（颜色深浅）与浓度成正比。 1.下列哪种物质适合用沉淀重量法测定（ ） A. 水中的溶解氧 B. 土壤中的水分 C. 废水中的硫酸钡 D. 空气中的二氧化碳 【答案】C 【解析】硫酸钡可通过沉淀反应生成不溶物，经过滤、灼烧后称重，而其他选项需其他方法测定。 2.容量分析法中，用EDTA标准溶液测定金属离子的方法属于（ ） A. 氧化还原滴定 B. 沉淀滴定 C. 中和滴定 D. 络合滴定 【答案】D 【解析】EDTA能与金属离子形成稳定络合物，属于络合滴定。 3.目视比色法的缺点是（ ） A. 需要昂贵仪器 B. 人为误差大 C. 只能测定常量组分 D. 反应速度慢 【答案】B 【解析】目视比色法依赖人眼判断颜色，易受主观影响，精度较低。 4.化学分析法中，相对误差通常小于（ ） A. 0.2% B. 1% C. 5% D. 10% 【答案】A 【解析】化学分析法（如重量法、容量法）准确度高，误差一般低于0.2%。 1. 重量法 原理：通过分离并称量被测组分计算含量。 分类：沉淀重量法：生成不溶沉淀→过滤→称重（如测悬浮物SS）。 气化重量法：加热挥发→称残留物（如测土壤水分）。 特点：准确度高（误差<0.2%），操作繁琐，适合常量组分。 2. 容量法（滴定法） 原理：用标准溶液滴定待测物至反应终点（指示剂变色）。 分类：中和滴定（酸碱反应）；氧化还原滴定（如高锰酸钾法）；络合滴定（如EDTA测金属离子）；沉淀滴定（如银量法） 特点：快速、设备简单，适合现场测定。 3. 比色法 原理：基于朗伯-比尔定律（吸光度∝浓度×液层厚度）。 方法： 目视比色：人眼比色，误差大。 光电比色：仪器测吸光度，精度高（现多用分光光度法）。 特点：灵敏度高，适合微量组分。 4. 综合对比 方法 适用组分 误差 主要设备 重量法 常量 <0.2% 分析天平、马弗炉 容量法 常量 0.1%~0.5% 滴定管、指示剂 比色法 微量 1%~5% 比色计/分光光度计 核心公式：朗伯-比尔定律：A = εbc（A吸光度，ε吸光系数，b液层厚度，c浓度）。 知识点二 仪器分析法 仪器分析法 仪器分析法也叫“理化分析法”,是基于物理或物理化学原理和物质的理化性质而建立起来的分析监测方法。仪器分析法的共同特点为：灵敏度高，适用于微量、痕量甚至超痕量组分的分析；选择性强，对试样预处理要求简单；响应速度快，容易实现连续自动测定；有些仪器可以联合使用，可使每种仪器的优点都得到充分利用；仪器的价格高，设备复杂，对于操作环境条件要求较高，需要经常维护保养，推广使用受到一定的限制。仪器监测技术是监测技术的发展方向。 根据工作原理不同，仪器分析法可分为电化学分析法、光谱分析法、色谱分析法、质谱分析法、波谱分析法、射线分析法等。 ①电化学分析法：这类方法是以电化学理论和物质的电化学性质为基础建立起来的，通常将试样溶液作为化学电池的一个组成部分，研究和测量溶液的电物理量，如电极电位、电流、电阻、电容和电量等，从而测定物质的含量。电化学方法包括电导法、电位法、电量法(库仑法)、极谱法。 a.电导法：在一定温度下，电解质溶液的电导率与其溶液的浓度成正比，通过测定溶液的电导率可以求得溶液中某种离子的浓度。电导法使用的仪器是电导仪。此法仪器简单，操作容易，广泛应用于水质自动监测、盐度、水的纯度、溶氧的测定中。 b.电位法：基于能斯特原理，溶液中的指示电极的电位和溶液中某离子的浓度有一定的关系，通过测定指示电极的电位，即可求得离子的浓度。借某种活性膜直接反映出溶液中特定离子的浓度，叫离子选择性电极。常见的离子选择性电极有玻璃膜电极、固膜电极、液膜电极、气敏电极等。离子选择性电极法可以测定F-、Br-、Cl-、CN-、S2-、NO3-、Pb2+、Ca2+、Hg2+等几十种离子。 c.极谱法：极谱就是极化曲线的简称，极谱法是在特殊条件下的电解法。通过二电极在被测溶液中的氧化还原反应，得到电流电压曲线-极谱图来测定物质含量。此法常用来测定地下水及环境食品中的微量重金属Cu、Pb、Zn、Cd等。 d.库仑法：它是在电解法的基础上发展起来的一种电化学分析方法。在电场的作用下，利用原电池的氧化还原发应的平衡破坏，通过溶液中消耗电量的多少来计算被测组分的含量。此法主要用来测定大气中SO2的浓度。 ②光谱分析法：以物质的光学光谱性质为基础进行分析，可以分为原子光谱和分子光谱。原子光谱按跃迁形式的不同分为发射光谱、吸收光谱和荧光光谱；分子光谱按波长的长短不同分为远红外、红外、紫外可见光谱及激光拉曼光谱。光谱分析法操作简单，选择性好，准确度和稳定性高，分析速度快，成本低，应用范围广，主要适用于环境样品重金属含量监测，可测50多个元素，准确度高达10-6级。 ③色谱分析法：又称层析法。使混合物在不同的两相中作相对运动反复分配达到分离的效果，然后进行分析。以气体为流动相的色谱称为气相色谱；以液体为流动相的称为液相色谱。 色谱技术具有很好的分离效果，但在定性分析上尚不能满足要求，而如果色谱与质谱或红外光谱联机使用将是一个理想的分析手段。若色谱和质谱联用，那么在分离手段和监测方法上可以实现优势互补，能够解决很多复杂的监测分析问题，并且随着计算机的应用，可以自动控制色谱-质谱的操作，自动采集质谱数据，自动校准和计算精确质量，自动给出元素组成，显示并打印出色谱质谱图。 ④质、波谱分析法：包括质谱法和核磁共振谱法。质谱与电镜结合构成离子探针，能进行同位素、微区、表面、结构分析，所需试样的量很少，可以在不损伤试样的情况下分析。 ⑤射线分析法包括X光荧光光谱法、电子能谱法、仪器中子活化法。 关于仪器分析法，下列说法正确的是（ ） A. 电化学分析法是基于物质的电化学性质建立的，包括电导法、电位法、极谱法和库仑法等。 B. 光谱分析法分为原子光谱和分子光谱，其中原子光谱包括发射光谱、吸收光谱和荧光光谱。 C. 色谱分析法又称层析法，按流动相不同可分为气相色谱和液相色谱，但定性分析能力较弱，常需与其他仪器联用。 D. 质谱分析法与电镜结合可构成离子探针，能进行微区、表面和结构分析，但需要大量样品且会破坏试样。 E. 仪器分析法灵敏度高、选择性强，但设备复杂、成本高，对操作环境要求严格，是监测技术的发展方向。 【答案】A、B、C、E 【解析】A 选项正确，电化学分析法依据电化学性质建立，涵盖多种具体方法。B 选项正确，原子光谱的分类符合其定义。C 选项正确，色谱法的分离优势与定性分析的局限性表述准确。D 选项错误，离子探针技术具有微量、非破坏性分析的特点。E 选项正确，仪器分析法的优缺点和发展趋势描述恰当。 1.仪器分析法的主要特点不包括以下哪一项（ ） A. 灵敏度高 B. 选择性差 C. 响应速度快 D. 设备复杂 【答案】B 【解析】 仪器分析法通常选择性较强，适用于复杂样品的分析，因此“选择性差”不符合其特点。 2. 下列哪种方法属于电化学分析法（ ） A. 紫外可见光谱法 B. 极谱法 C. 气相色谱法 D. 质谱法 【答案】B 【解析】 极谱法是电化学分析法的一种，通过测量电流-电压曲线来分析物质含量。 3. 电导法主要用于测定溶液中的哪种性质（ ） A. 离子浓度 B. 分子结构 C. 原子质量 D. 气体成分 【答案】A 【解析】 电导法通过测量溶液的电导率来推算离子浓度，常用于水质监测。 1.离子选择性电极常用于测定哪种物质（ ） A. 有机溶剂 B. 特定离子（如F⁻、Ca²⁺） C. 高分子化合物 D. 混合气体 【答案】B 【解析】 离子选择性电极能直接响应溶液中特定离子的浓度，如F⁻、Ca²⁺等。 2.极谱法常用于测定哪种类型的物质（ ） A. 有机污染物 B. 微量重金属（如Pb、Cd） C. 高分子聚合物 D. 无机气体 【答案】B 【解析】 极谱法适用于测定微量重金属，如Cu、Pb、Zn、Cd等。 3.库仑法在环境监测中主要用于测定哪种物质（ ） A. 水中溶解氧 B. 大气中的SO₂ C. 土壤有机质 D. 食品添加剂 【答案】B 【解析】 库仑法通过测量电量来计算被测组分含量，常用于大气中SO₂的监测。 4.下列哪种光谱属于原子光谱（ ） A. 红外光谱 B. 紫外可见光谱 C. 发射光谱 D. 拉曼光谱 【答案】C 【解析】 原子光谱包括发射光谱、吸收光谱和荧光光谱，而红外、紫外可见光谱属于分子光谱。 1.特点：高灵敏度（痕量分析）；选择性强（减少干扰）；快速响应（自动化监测）；设备复杂（成本高，需维护） 2. 电化学分析法 电导法：测离子浓度（如水质）。 电位法：离子选择性电极（如F⁻、Ca²⁺）。 极谱法：电流-电压曲线测重金属（Pb、Cd）。 库仑法：电量计算含量（如SO₂）。 3. 光谱分析法 原子光谱：发射/吸收/荧光光谱（测重金属）。 分子光谱：红外/紫外（结构分析）。 优势：高灵敏度（10⁻⁶）、多元素检测。 4. 色谱分析法 气相色谱（GC）：气体流动相。 液相色谱（HPLC）：液体流动相。 联用技术（如GC-MS）：分离+定性分析。 5. 其他技术 质谱（MS）/波谱：元素组成/结构分析。 射线分析：X荧光光谱（XRF）、中子活化法。 知识点三 生物监测技术 生物监测技术 生物监测是应用生物评价技术和方法对环境中某一生物系统的质量和状况进行测定，常用来弥补理化监测之不足。目前生物监测方法主要包括生物群落监测法、细菌学检验监测法、生物残毒监测法、急性毒性实验和致突变物监测法等。 ①生物群落监测法 a.水体污染的生物群落监测法：即水污染生态学监测。主要是根据浮游生物在不同污染带中的物种频率或相对数量或通过数学计算所得出的简单指数值来作为水污染程度的指标。该法又可分为污水生物体系法、生物指数法和水生植物法。 b.大气污染的植物监测法：植物对大气污染的特殊敏感性以及不同植物对各种污染物反应的差异，使得植物可以作为一种监测器，来监测大气环境的污染水平。该法包括指示植物监测法和植物群落监测法。其中指示植物监测法又包括现场调查法、盆栽定点监测法、利用地衣、苔藓植物的监测法。 ②细菌学检验监测法：天然水体被污染后，污水中的有机物在一定条件下会影响着水中微生物的变化。一般的水域在未受污染的情况下细菌数量较少，当水体受到污染后细菌数量相应增加，细菌数量越多说明污染越严重。细菌检验法包括细菌总数法和大肠杆菌监测法。 ③生物残毒监测法：因为生物对污染物具有一定的富集能力，因此可以通过测定污染物在生物体内的富集量来监测环境污染的程度。生物组织中有害物质的分析方法与大气、水体中有害物质的分析监测方法基本一致，只是在试样的采集、制备和预处理方面有所差别。特别值得注意的是污染物在生物体中各部位的分布是不均匀的，并且与生物的种类有关，因此，了解生物体中各种有害物质含量的分布情况和特点对生物残毒监测结果的代表性和可比性是至关重要的。 关于生物监测技术，以下说法正确的是（ ） A. 生物群落监测法可通过浮游生物的物种频率或数量变化来反映水污染程度 B. 大气污染的植物监测法只能通过盆栽定点监测法实现 C. 细菌学检验监测法中，水体细菌数量与污染程度呈正相关 D. 生物残毒监测法是通过测定生物体内污染物的富集量来评估环境污染 E. 污染物在生物体各部位的分布均匀，因此取样部位不影响监测结果 【答案】A、C、D 【解析】A项正确，该方法利用浮游生物的分布特征判断水质状况。B项错误，植物监测还可采用现场调查或特定植物（如地衣、苔藓）进行，方法多样。C项正确，污染加重通常导致水中细菌数量增加。D项正确，生物对污染物的富集作用可间接反映环境质量。E项错误，污染物在生物体内分布不均，取样需考虑部位差异。 1.下列哪项不属于水体污染的生物群落监测方法（ ） A. 污水生物体系法 B. 生物指数法 C. 大肠杆菌监测法 D. 水生植物法 【答案】C 【解析】 大肠杆菌监测法属于细菌学检验监测法，而非生物群落监测法。 2. 大气污染的植物监测法中，以下哪种植物常被用作指示生物（ ） A. 松树 B. 苔藓 C. 水稻 D. 玉米 【答案】B 【解析】 苔藓对大气污染敏感，常被用于监测空气污染状况。 3. 生物残毒监测法的主要依据是（ ） A. 生物对污染物的降解能力 B. 生物对污染物的富集能力 C. 生物对污染物的转化能力 D. 生物对污染物的排斥能力 【答案】B 【解析】 该方法通过测定生物体内污染物的富集量来评估环境污染程度。 1.细菌学检验监测法中，通常用于指示水体粪便污染的指标是（ ） A. 细菌总数 B. 大肠杆菌 C. 真菌 D. 病毒 【答案】B 【解析】 大肠杆菌是粪便污染的指示菌，其数量反映水体受污染程度。 2.下列哪项是急性毒性实验的主要目的（ ） A. 测定污染物的长期累积效应 B. 测定污染物在生物体内的分布 C. 测定污染物的短期致死效应 D. 测定污染物的降解速率 【答案】C 【解析】 急性毒性实验用于评估污染物在短时间内对生物的致死或危害效应。 3.致突变物监测法主要用于检测污染物的哪种特性（ ） A. 致癌性 B. 生物降解性 C. 富集性 D. 挥发性 【答案】A 【解析】 致突变物监测法用于检测污染物是否具有诱发基因突变或致癌的潜在风险。 4.在生物群落监测法中，哪种方法通过计算指数值来评价水污染程度（ ） A. 污水生物体系法 B. 生物指数法 C. 水生植物法 D. 指示植物法 【答案】B 【解析】 生物指数法通过数学计算得出指数值，用于量化水污染程度。 生物监测技术 1.生物群落监测法 ①水体污染监测： 污水生物体系法：根据物种在不同污染带的分布判断水质。 生物指数法：通过数学指数（如多样性指数）量化污染程度。 水生植物法：利用水生植物（如藻类）的群落变化评估污染。 ②大气污染监测： 指示植物法（如苔藓、地衣）对污染物敏感，用于定性监测。 植物群落法：观察植物受害症状（如叶片损伤）反映污染水平。 2. 细菌学检验监测法 细菌总数：数量与污染程度呈正相关。 大肠杆菌：作为粪便污染的指示生物，反映水体卫生状况。 3. 生物残毒监测法 通过测定生物体内污染物的富集量评估环境质量。 关键点：污染物分布不均，需针对性采样（如鱼类肌肉、肝脏）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$