环境化学实验讲义1

目 录

实验一 对二甲苯、萘的辛醇—水分配系数的测定 ------------ 1 实验二 土壤脲酶活性测定 ----------------------------------- 5 实验三 水中溶解氧含量的测定 ------------------------------ 8 实验四 水中重金属污染评价 ---------------- 错误！未定义书签。 实验五 水体水质相关指标评价------------------------------ 11 实验六 水中痕量有毒有机污染物的分析 ---- 错误！未定义书签。 实验七 苯酚的光降解速率常数-------------- 错误！未定义书签。 实验八 对硝基苯甲腈水解速率常数的测定 -- 错误！未定义书签。 实验九 底质的耗氧 ------------------------- 错误！未定义书签。 实验十 萘在水溶液中的光化学氧化 --------- 错误！未定义书签。

实验十一 丙烯-二氧化氮-空气体系中光化学烟雾的模拟试验错误！未定实验十二 水体富营养化程度的评价 --------------------------- 21 实验十三 电催化降解废水中阴离子表面活性剂 错误！未定义书签。

实验十四 环境样品中多环芳烃提取及分析方法研究错误！未定义书签。 实验十五 水中碱度的测定 ------------------------------------ 27

实验一 对二甲苯、萘的辛醇—水分配系数的测定

（紫外分光光度法）

一、目的和要求

1、了解测定有机化合物的辛醇—水分配系数的意义和方法。 2、掌握用紫外分光光度法测定分配系数的操作技术。

二、原理

正辛醇是一种长链烷烃醇，在结构上与生物体内的碳水化合物和脂肪类似。因此，可用正辛醇—水分配体系来模拟研究生物—水体系。有机物的辛醇—水分配系数是衡量其脂溶性大小的重要理化性质。研究表明，有机物的分配系数与水溶解度、生物富集系数及土壤、沉积物吸附系数均有很好的相关性。因此，有机物的生物活性亦与其分配系数密切相关。所以，在有机物的危险性评价方面，分配系数的研究是不可缺少的。

化合物在辛醇相中的平衡浓度与水相中该化合物非离解形式的平衡浓度的比值即为该化合物的辛醇—水分配系数。

Kow式中：

Co?CwC0——该化合物在辛醇相的平衡浓度； Cw——水相中的平衡浓度； Kow——分配系数。

本实验通过测定水相中有机物浓度，然后再根据分配前化合物在辛醇相的浓度以及分配后化合物在水相的浓度，计算得到分配系数。

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三、仪器和试剂

1、离心机 2、恒温振荡器 3、752分光光度计 4、正辛醇 A.P.级 5、乙醇（95%） 6、对二甲苯 7、萘

四、实验步骤

1、标准曲线的绘制 （1） 对二甲苯

移取1.00 mL对二甲苯于10 mL容量瓶中，用乙醇稀释至该度，摇匀。取该溶液0.20 mL于50 mL容量瓶中，再以乙醇稀释至刻度，摇匀，此时浓度为0.4μL/mL。在5只25 L容量瓶中各加入该溶液1.00、2.00、3.00、 4.00、5.00mL，用水稀释至刻度，摇匀。在752分光光度计上，选择波长为227纳米，以水作参比，测定标准系列的吸光度A。以A对浓度C作图，即得标准曲线。 （2）萘

称取0.0200g萘，用乙醇溶解后转入10mL容量瓶中稀释到刻度，此时浓度为2000μg/mL。用微量注射器吸取该溶液10、20、30、40、50微升于10毫升容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。在752分光光度计上，选择波长为278纳米，以水作参比，测定标准系列的吸光度A。以A对浓度C作图，即得标准曲线。

2、分配系数的测定 （1）对二甲苯

移取1.00 mL对二甲苯于25 mL容量瓶中，用正辛醇稀释至刻度，配成浓度为40μL/mL，取此溶液4.00 mL于100 mL碘量瓶中，准确加入36.00 mL

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水，塞紧塞子，平放固定在恒温振荡器上（25±0.5℃）振荡30分钟，取10 mL振荡液离心分离，用滴管小心吸去上层辛醇，在227纳米下测定水相吸光度，由标准曲线查出其浓度。平行做三份，每次均作试剂空白试验。

⑵萘

称取0.175g萘，用正辛醇溶解后转入25 mL容量瓶中稀释刻度，配成7000μg/mL的溶液。取此溶液4.00mL于100mL碘量瓶中，加入36.00mL水，塞紧塞子，平放并固定在恒温振荡器上（25±0.5℃）振荡30分钟，取10mL振荡液离心分离，用滴管小心吸去上层辛醇，在278纳米下测定水相吸光度，由标准曲线查出其浓度。平行做三份，每次均作试剂空白试验。

五、数据处理

测定分配系数的计算公式是：

Kow式中：

CO?VO?Ca?Va?Ca?VoC0——辛醇相初始浓度； Ca——平衡后水相的浓度；

V0和Va——分别为辛醇相和水相的体积。 求lgKow。

六、思考题

1、如果以环己烷代替正辛醇，试比较萘的环己烷—水分配系数的大小？ 2、一个化学品的辛醇水的分配系数与它在辛醇和水中溶解度的比值是否相同？

七、参考文献

[1] 余刚，徐晓白，硝基多环芳烃的正辛醇—水分配系数，环境化学，1993，

12（4）：299

3

[2] 王连生，韩朔睽著，有机化学进展，化学工业出版社，1998 [3] 何艺兵，赵元慧，王连生等，有机化合物正辛醇/水分配系数的测定，

环境化学，1994，13（3）：195

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表1 不同浓度氯化钾的电导率

浓度（mol/L） 电导率（mS/m）

0.0001 0.0005 0.001 0.005

（8）硫酸亚铁铵－硫酸高铁铵标准溶液：溶解39.21g硫酸亚铁铵[Fe(NH4)2·(SO4)2·6H2O]和48.22g硫酸高铁铵[FeNH4·(SO4)2·12H2O]于适量水中，缓缓加入56.2ml浓硫酸，用纯水定容至1000ml，贮于玻璃或聚乙烯烧瓶中。此溶液在25℃时的氧化还原电位为＋430mV。

（9）1＋1硝酸溶液。 （10）3＋97硫酸溶液。

1.494 7.39 14.7 74.78

五、实验步骤

1、COD的测定

(1)吸取10mL的均匀水样（或吸取适量水样稀释至50mL，其中COD值为50～400mg/L），置于250mL磨口锥形瓶中，加入5.00mL重铬酸钾标准溶液，加入少量硫酸汞，慢慢加入15mL硫酸银—硫酸溶液和数粒玻璃珠（以防暴沸），轻轻摇动锥形瓶，使溶液混匀，加热回流2h。

若水中氯离子浓度大于30 mg/L 时，取水样50.00mL，加0.4g硫酸汞和5mL浓硫酸，摇匀，待硫酸汞溶解后，再依次加入25.00mL重铬酸钾标准溶液，75mL硫酸—硫酸银溶液和数粒玻璃珠，加热回流2h。

(2)冷却后，加入50ml蒸馏水。

(3)加2～3滴（约0.10～0.15mL）试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准液滴定到溶液由黄色经蓝绿刚变为红褐色为止，记录消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积（V1）。

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(4)同时以10 mL水作空白，其操作步骤与水样相同，记录消耗的硫酸亚铁铵溶液的体积（V0）。

在上述操作过程中应注意下列事项：

① 用本法测定时，0.4g硫酸汞可与40mg氯离子结合，如果氯离子浓度更高，应补加硫酸汞以使其与氯离子的质量比为10：1，如果产生轻微沉淀也不影响测定。如水样中氯离子的含量超过1000mg/L时，则需按其他方法处理。

② 回流过程中若溶液颜色变绿，说明水样的化学需氧量太高，应将水样适当稀释后重新测定。

③ 水样回流后，溶液中重铬酸钾剩余量为原加入量的1/5～4/5为宜。 ④ 若水样中含易挥发有机物，在加硫酸银—硫酸溶液时应在冰浴或冷水浴中进行，或从冷凝管顶端慢慢加入，以防易挥发性物质损失，使结果偏低。

⑤ 水样中的亚硝酸盐对测定有干扰，每毫克亚硝酸盐氮相当与1.14mg化学需氧量，可按每毫克亚硝酸盐氮加入10mg氨基磺酸消除。蒸馏水空白中也应加入等量的氨基磺酸。

⑥ 在某些情况下，如所取水样在10～50mL时，试剂的体积、浓度等应

按表1进行相应调整。

表1 重铬酸钾法测定COD的条件

0.25mol/L重硫酸银—铬酸钾标准溶硫酸标准硫酸汞/g 液/mL 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 溶液/mL 15 30 45 60 75 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 硫酸亚铁铵 标准溶液的浓度/mol·L 0.0500 0.1000 0.1500 0.2000 0.2500 -1 水样的体积/mL 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 滴定前的体积/mL 70 140 210 280 350 2、电导率的测定 1. 电导池常数测定

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（1） 用0.01mol/L标准氯化钾溶液冲洗电导池三次。 （2） 将此电导池注满标准溶液，放入恒温水浴中约15min。

（3） 测定溶液电阻RKCl，更换标准液后再进行测定，重复数次，使电阻

稳定在±2％范围内，取其平均值。

（4） 用公式Q＝KRKCl计算。对于0.01mol/L氯化钾溶液，在25℃时K＝

141.3mS/m，则：Q＝141.3RKCl 2、样品测定

用水冲洗数次电导池，再用水样冲洗后，装满水样，同1（3）步骤测定水样电阻R。

由已知电导池常数Q，得出水样电导率K。同时记录测定温度。 注意事项

①最好使用和水样电导率相近的氯化钾标准溶液测定电导池常数。 ②如使用已知电导池常数的电导池，不需测定电导池常数，可调节好仪器直接测定。但要经常用标准氯化钾溶液校准仪器。 3、氧化还原电位的测定

1. 铂电极的检查和校正

以铂电极为指示电极，连接仪器正极；以饱和甘汞电极为参比电极，连接仪器负极。将两电极插入具有固定电位的标准溶液中，其电位值应与标准值相符。如插入硫酸亚铁铵－硫酸高铁铵标准溶液中，25℃时的氧化还原电位为＋430mV。

如实测结果与标准电位值相差大于±10mV，则铂电极需重新净化或更换。净化可用下法之一。

（1）用1＋1硝酸溶液清洗：将电极置于1＋1硝酸溶液中，缓缓加热至近沸并保持5min。冷却后，将电极取出，用纯水洗净。

（2）将电极浸入3＋97硫酸溶液中，使该电极与1.51V干电池正极相接，

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干电池负极与另一支铂电极相接，保持5－8min，将与电池正极相接的铂电极取出，用纯水洗净备用。

净化后电极重新用标准溶液检验，直至合格为止，用纯水洗净备用。 2．样品测定

（1）取洁净的500ml棕色广口瓶一个，用橡皮塞塞紧瓶口，其上打有五个孔，分别插入铂电极、饱和甘汞（或氯化银）电极、温度计及两支玻璃管。其中两支玻璃管分别供进水和出水用。参比电极的试剂添加口应在瓶塞以上，以免参比电极内进水样，而且添加试剂也较方便。电极插至瓶中间位置，不能触及瓶底。电极与仪器接好。

（2）用大塑料桶在现场采集的水样，应立即盖紧桶盖，其上开一小孔，插入橡皮管。用虹吸法将水样不断送入测量用广口瓶中，在水流动的情况下，按仪器使用说明进行测定。

注意事项

①铂电极可用铂片或铂丝电极，铂片电极响应速度快。电极清洗后，不得用手或异物触摸，以免沾污。

②测完一个样品后，必须用纯水充分冲洗电极。测试时，待数值稳定后再读数。

③电极表面必须保持清洁光亮。

④测定应尽可能在采样现场进行，并注意防止空气浸入影响氧化还原电位。

六、数据处理

1、COD的含量

COD(mg/L)?(V0?V1)?c?8?1000

V2

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式中：c——硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/L；

V1——滴定水样消耗的硫酸亚铁标准溶液的体积，mL； V0——滴定空白消耗的硫酸亚铁标准溶液的体积，mL； V2——水样的体积，mL。 2、电导率

电导率K（mS/m）＝

Q141.3RKCl ?RR式中，RKCl——0.01mol/L标准氯化钾溶液电阻（Ω）：R——水样电阻（Ω）； Q——电导池常数。

当测定时水样温度不是25℃时，应报出的25℃时电导率为： Ks＝Kt/1＋a（t－25）

式中，Ks——25℃时电导率（mS/m）；Kt——测定时t温度下电导率（mS/m）； a——各离子电导率平均温度系数，取为0.022；t——测定温度（℃）。 3、氧化还原电位

水样的氧化还原电位（En）按下式计算：

En＝Eobs＋Eref

式中，Eobs－由铂电极－饱和甘汞电极测得氧化还原电位值（mV）；Eref－t℃时，饱和甘汞电极电位值（mV），其值随温度变化而变化，在不同温度下饱和甘汞电极电位，见下表3。

根据氧化还原电位（En）与电子活度（pE）的关系式计算水体的电子活度。

pE = E/0.059

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