土壤監(jiān)測分析技術(shù)

上篇基礎(chǔ)篇

第1章土壤監(jiān)測分析方法的基礎(chǔ)知識及質(zhì)量管理與保證1

1.1分析實驗室的要求及配置1

1.1.1天平室及配置1

1.1.2高溫室及配置2

1.1.3制樣室及配置5

1.1.4樣品前處理室及配置6

1.1.5氣瓶間及配置7

1.1.6標準樣品儲藏室7

1.1.7純水制備室及配置8

1.2儀器室的布局及要求8

1.2.1大型儀器室8

1.2.2小型儀器室10

1.2.3分析儀器種類的基本配置13

1.2.4分析儀器種類的高檔配置19

1.3分析實驗室對純水、試劑和器皿的要求21

1.3.1純水的質(zhì)量要求、檢驗及制備方法21

1.3.2分析實驗室對試劑的質(zhì)量要求27

1.3.3試劑的空白檢驗29

1.3.4試劑的配制、使用和保存29

1.3.5標準參考物質(zhì)及使用33

1.3.6對常用玻璃器皿的質(zhì)量要求35

1.4誤差的表示方法35

1.4.1誤差的分類36

1.4.2誤差的表示方法36

1.5數(shù)理統(tǒng)計基礎(chǔ)38

1.5.1有關(guān)名詞解釋38

1.5.2正態(tài)分布38

1.5.3t分布38

1.5.4F分布40

1.6數(shù)據(jù)統(tǒng)計檢驗41

1.6.1離群數(shù)據(jù)的檢驗41

1.6.2t檢驗法45

1.6.3F檢驗法49

1.7分析結(jié)果的表示和評價49

1.7.1分析結(jié)果的單位和有效數(shù)字49

1.7.2分析結(jié)果的幾種表示方法50

1.7.3分析結(jié)果的評價51

1.8靈敏度、檢出限和測定下限51

1.8.1靈敏度、檢出限和測定下限的含義51

1.8.2空白值的測量及降低空白值的方法52

1.9實驗室質(zhì)量控制53

1.9.1實驗室內(nèi)質(zhì)量控制53

1.9.2實驗室間質(zhì)量控制60

1.9.3協(xié)作項目質(zhì)控程序——六步質(zhì)控法64

1.10實驗室安全及注意事項65

1.10.1化學(xué)危險品安全知識65

1.10.2高壓氣體的使用和管理68

1.10.3使用電器設(shè)備的注意事項70

1.10.4實驗室用水注意事項71

1.10.5大型儀器的管理與維護71

參考文獻72

第2章土壤污染現(xiàn)狀和監(jiān)測技術(shù)概述73

2.1土壤污染現(xiàn)狀73

2.1.1土壤的化學(xué)組成74

2.1.2土壤元素背景值75

2.1.3土壤污染物及來源77

2.1.4土壤污染的危害79

2.1.5土壤污染的防治80

2.1.6土壤污染防治技術(shù)81

2.1.7土壤環(huán)境質(zhì)量標準81

2.1.8農(nóng)田固體廢棄物污染控制標準82

2.1.9農(nóng)用污泥中污染物控制標準82

2.1.10城鎮(zhèn)垃圾農(nóng)用控制標準83

2.2監(jiān)測分析技術(shù)概述83

2.2.1化學(xué)分析法84

2.2.2分光光度法85

2.2.3原子吸收法86

2.2.4原子熒光法86

2.2.5X射線熒光光譜法87

2.2.6電感耦合等離子體質(zhì)譜法87

2.2.7電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）88

2.2.8電化學(xué)分析法88

2.2.9氣相色譜法（GC）88

2.2.10氣質(zhì)聯(lián)用分析法（GC-MS）89

2.2.11聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展89

參考文獻90

第3章原子吸收分光光度法91

3.1原子吸收分光光度法的定量分析基礎(chǔ)91

3.1.1原子對光輻射的吸收91

3.1.2吸收線的輪廓與強度91

3.1.3吸收線的測量92

3.2火焰原子化94

3.2.1火焰原子化器及火焰類型94

3.2.2試樣在火焰中的原子化96

3.3石墨爐原子化96

3.3.1石墨爐原子化法的原理96

3.3.2石墨爐原子化的特點97

3.3.3石墨爐原子化器99

3.3.4石墨爐原子化程序及參數(shù)選擇99

3.4其他類型原子化101

3.5干擾及消除102

3.5.1干擾類型102

3.5.2消除干擾的方法104

3.6原子吸收分光光度計儀器裝置108

3.6.1儀器組成108

3.6.2儀器類型110

3.6.3塞曼型儀器及特點111

3.7原子吸收分光光度法的分析技術(shù)及應(yīng)用112

3.7.1樣品制備112

3.7.2測定條件的選擇112

3.7.3分析方法116

3.7.4應(yīng)用117

參考文獻118

第4章氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法119

4.1HG-AFS法的發(fā)展概況119

4.2HG-AFS的原理120

4.3HG-AFS法儀器裝置120

4.4HG-AFS的分析特點121

4.5HG-AFS法在土壤重金屬分析中的應(yīng)用122

4.5.1HG-AFS法在土壤監(jiān)測中常用的前處理方法122

4.5.2HG-AFS在土壤監(jiān)測中的應(yīng)用實例123

參考文獻129

第5章電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法130

5.1ICP-AES的分析性能130

5.2ICP光源的特點131

5.3ICP放電的激發(fā)機理133

5.3.1ICP放電偏離LTE狀態(tài)133

5.3.2激發(fā)機理模型134

5.4ICP-AES定量分析基礎(chǔ)136

5.4.1譜線發(fā)射強度與氣態(tài)分析物總濃度的關(guān)系136

5.4.2譜線發(fā)射強度與分析物濃度關(guān)系函數(shù)（I=f(c)）138

5.5ICP-AES儀器介紹138

5.6干擾及消除140

5.6.1光譜干擾140

5.6.2光譜干擾的校正140

5.6.3非光譜干擾及消除141

5.7ICP-AES檢出限及其測量141

5.7.1與檢出限和精密度有關(guān)的幾個術(shù)語141

5.7.2檢出限的測量方法143

5.7.3檢出限的性質(zhì)143

5.7.4ICP-AES與其他方法檢出限的比較144

5.8ICP-AES精密度及其測量146

5.9ICP-AES的應(yīng)用147

參考文獻148第6章電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)149

6.1耦合等離子體質(zhì)譜儀的原理149

6.1.1原理149

6.1.2四極質(zhì)譜儀的工作原理150

6.1.3飛行時間質(zhì)譜儀的工作原理152

6.1.4高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜153

6.2ICP-MS的結(jié)構(gòu)及特點154

6.2.1炬管與等離子體154

6.2.2進樣系統(tǒng)154

6.2.3離子提取系統(tǒng)155

6.2.4真空系統(tǒng)156

6.2.5離子分離與檢出系統(tǒng)157

6.2.6檢出限158

6.3干擾問題158

6.3.1質(zhì)譜干擾159

6.3.2非質(zhì)譜干擾159

6.4ICP-MS在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用160

6.4.1水樣分析160

6.4.2生物樣品分析161

6.4.3土壤樣品分析162

6.5ICP-MS的聯(lián)用技術(shù)與最新進展163

6.5.1聯(lián)用研究163

6.5.2最新進展研究164

參考文獻166

第7章X射線熒光光譜法169

7.1簡單歷史回顧169

7.2X射線熒光主要類型169

7.2.1常規(guī)XRF169

7.2.2同步輻射XRF170

7.2.3全反射XRF170

7.2.4粒子激發(fā)X射線發(fā)射(PIXE)171

7.2.5其他XRF171

7.3X射線熒光光譜分析特點172

7.4X射線熒光光譜儀發(fā)展情況簡介172

7.4.1X射線熒光光譜儀基本配置172

7.4.2光學(xué)器件174

7.4.3探測器174

7.5制樣與定量技術(shù)研究175

7.5.1制樣技術(shù)175

7.5.2定量技術(shù)175

7.6X射線熒光光譜中專家系統(tǒng)研究現(xiàn)狀177

7.6.1XRF專家系統(tǒng)總策略177

7.6.2結(jié)合模糊邏輯與模式識別算法的光譜解釋系統(tǒng)177

7.6.3光譜定性解釋專家系統(tǒng)178

7.6.4知識控制系統(tǒng)178

7.7土壤樣品分析179

7.7.1土壤樣品基本特點179

7.7.2散射比率原理180

7.7.3峰值強度測量181

7.7.4背景強度測量181

7.7.5譜線干擾校正181

7.7.6樣品分析182

7.8應(yīng)用研究183

7.9展望185

參考文獻185

第8章土壤樣品的采集與制備188

8.1土壤樣品采集的目的188

8.2布點設(shè)計189

8.2.1布點的前期準備189

8.2.2布點原則190

8.2.3布點方法190

8.3土壤樣品的采集191

8.3.1土壤樣品的類型191

8.3.2采樣準備192

8.3.3現(xiàn)場采樣192

8.3.4樣品運輸194

8.3.5采樣注意事項194

8.4樣品制備與管理195

8.4.1樣品制備195

8.4.2樣品管理197

參考文獻197

中篇無機篇

第9章土壤樣品的消解198

9.1樣品消解的目的、要求與分類198

9.1.1樣品消解的目的與要求198

9.1.2樣品消解方法的概述198

9.2全消解法199

9.2.1電熱板加熱酸消解法199

9.2.2多孔-長管-控溫消解法203

9.2.3高壓罐密閉酸消解法204

9.2.4微波消解法206

9.2.5恒溫水浴消解法208

9.2.6熔融法208

9.3部分消解法211

9.3.1常用浸提劑種類212

9.3.2土壤的水提取法212

9.3.3土壤的酸提取法213

9.3.4聯(lián)合試劑提取法213

9.4土壤消解器皿及方法的選擇213

9.4.1土壤消解器皿213

9.4.2土壤消解方法的選擇214

參考文獻215

第10章土壤中微量元素的測定217

10.1土壤中砷的測定217

10.1.1氫化物發(fā)生原子熒光法（GB/T 22105.2—2008）217

10.1.2二乙基二硫代氨基甲酸銀光度法(GB/T 17134—1997)219

10.1.3硼氫化鉀-硝酸銀分光光度法(GB/T 17135—1997)221

10.1.4氫化物發(fā)生原子吸收法223

10.1.5ICP-AES法(同時測定多種元素)224

10.1.6ICP-MS法(同時測定多種元素)228

10.2土壤中鎘的測定230

10.2.1石墨爐原子吸收法（測定鎘、鉛）（GB/T 17141—1997）230

10.2.2KI-MIBK萃取火焰原子吸收法（測定鎘、鉛）（GB/T 17140—1997）232

10.2.3火焰原子吸收法（測定鎘、鉛）235

10.2.4ICP-AES法237

10.2.5ICP-MS法237

10.3土壤中鉻的測定237

10.3.1火焰原子吸收分光光度法（GB/T 17137—1997）238

10.3.2二苯碳酰二肼光度法239

10.3.3土壤總鉻的測定（NY/T 1121.12—2006）240

10.3.4ICP-AES法240

10.3.5ICP-MS法240

10.4土壤中銅的測定241

10.4.1火焰原子吸收法（測定銅、鋅）（GB/T 17138—1997）241

10.4.2ICP-AES法243

10.4.3ICP-MS法243

10.5土壤中汞的測定243

10.5.1冷原子熒光光譜法（GB/T 22105.1—2008）243

10.5.2冷原子吸收法（GB/T 17136—1997）245

10.5.3ICP-AES法248

10.5.4ICP-MS法248

10.6土壤中鎳的測定248

10.6.1火焰原子吸收法（GB/T 17139—1997）248

10.6.2ICP-AES法250

10.6.3ICP-MS法250

10.7土壤中鉛的測定250

10.7.1石墨爐原子吸收法（GB/T 17141—1997）250

10.7.2氫化物發(fā)生原子熒光法（GB/T 22105.3—2008）250

10.7.3火焰原子吸收法250

10.8土壤中鋅的測定（GB/T 17138—1997）250

10.9土壤中錳的測定251

10.10土壤中鐵的測定252

10.10.1火焰原子吸收光度法252

10.10.2鄰菲啰啉光度法253

10.11土壤中鉬的測定254

10.11.1硫氰化鉀分光光度法254

10.11.2催化極譜法（測定鉬、錫）256

10.11.3ICP-AES法257

10.11.4ICP-MS法257

10.11.5土壤中有效鉬的測定（NY/T 1121.9—2006）257

10.12土壤中硒的測定257

10.12.1土壤中全硒的測定（NY/T 1104—2006）258

10.12.2DAN熒光光度法258

10.12.3氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法260

10.12.4催化波極譜法261

10.12.5氣相色譜法262

10.12.6ICP-AES法264

10.12.7ICP-MS法264

10.13土壤中釩的測定264

10.13.1N-BPHA光度法264

10.13.2PAR光度法265

10.13.3ICP-AES法267

10.13.4ICP-MS法267

10.14土壤中鈷的測定267

10.14.1火焰原子吸收法267

10.14.25-Cl-PADAB光度法268

10.14.35-Br-PADAP光度法269

10.14.4ICP-AES法270

10.14.5ICP-MS法270

10.15土壤中錫的測定270

10.15.1氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法270

10.15.2催化極譜法271

10.15.3ICP-AES法271

10.15.4ICP-MS法271

10.16土壤中鋇的測定271

10.16.1火焰原子吸收法271

10.16.2ICP-AES法272

10.16.3ICP-MS法272

10.17土壤中鈹?shù)臏y定272

10.17.1鈹試劑Ⅲ光度法273

10.17.2石墨爐原子吸收法274

10.17.3ICP-AES法275

10.17.4ICP-MS法275

10.18土壤中鉍的測定（包括碲）275

10.18.1氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法（測定鉍、碲）275

10.18.2ICP-AES法278

10.18.3ICP-MS法278

10.19土壤中銻的測定278

10.19.15-Br-PADAP光度法278

10.19.2火焰原子吸收法279

10.19.3氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法280

10.19.4ICP-AES法280

10.19.5ICP-MS法280

10.20土壤中碲的測定281

10.21土壤中銦的測定281

10.21.1石墨爐原子吸收法（測定銦、鉈）281

10.21.2ICP-AES法282

10.21.3ICP-MS法282

10.22土壤中鉈的測定283

10.22.1石墨爐原子吸收法283

10.22.2ICP-AES法283

10.22.3ICP-MS法283

10.23土壤中銀的測定283

10.23.1石墨爐原子吸收法283

10.23.2ICP-AES法284

10.23.3ICP-MS法284

10.24土壤中鍶的測定285

10.24.1火焰原子吸收法285

10.24.2ICP-AES法286

10.24.3ICP-MS法286

10.25土壤中硼的測定286

10.25.1土壤有效硼測定方法（GB 12298—90）286

10.25.2土壤中有效硼的測定(NY/T 1121.8—2006)287

10.25.3亞甲基藍光度法(全硼)287

10.25.4ICP-AES法288

10.25.5ICP-MS法288

10.26土壤中碘的測定288

10.26.1離子色譜法289

10.26.2流動注射光度法290

參考文獻292

第11章土壤中常量元素的測定293

11.1鉀293

11.1.1全鉀（包括鈉）（原子吸收光度法）293

11.1.2速效態(tài)鉀（原子吸收光度法）294

11.1.3速效態(tài)鉀（四苯硼鈉比濁法）295

11.1.4緩效鉀的測定（NY/T 889—2004）296

11.2鈉296

11.3鈣297

11.3.1EDTA絡(luò)合滴定法（鈣、鎂總量，包括鎂）297

11.3.2全鈣（包括鎂）（原子吸收光度法）299

11.4鎂300

11.4.1全鎂（原子吸收法）300

11.4.2全鎂（EDTA滴定法）300

11.5鋁 （氟化物取代-EDTA容量法）300

11.6鈦302

11.6.1二安替比林甲烷比色法302

11.6.2變色酸光度法303

11.7硅（重量法）304

參考文獻306

第12章土壤中稀土元素的測定307

12.1土壤中稀土元素氧化物總量的測定——對馬尿酸偶氮氯膦光度法（GB 6260—1986）307

12.2稀土分量的ICP-AES測定309

12.2.1稀土元素分離分析方法概述309

12.2.2土壤樣品的分解方法310

12.2.3分離分析方法310

12.3稀土分量的ICP-MS測定313

參考文獻313第13章無機化合物分析314

13.1土壤中磷的測定314

13.1.1土壤全磷測定法(GB 9837—1988)314

13.1.2石灰性土壤有效磷測定方法（GB 12297—1990）316

13.1.3酸性土壤有效磷的測定（NY/T 1121.7—2006）318

13.2土壤中氮的測定318

13.2.1土壤全氮測定法（半微量開氏法）(GB 7173—1987)318 2100433B

本書包括上、中、下三篇。

上篇是基礎(chǔ)篇，包括第1章～第8章，主要介紹了規(guī)范的環(huán)境監(jiān)測實驗室的建制和布局、儀器設(shè)備的配置和實驗室的基本管理要求；土壤污染現(xiàn)狀監(jiān)測任務(wù)及監(jiān)測分析技術(shù)的概述；元素監(jiān)測的主要手段及在監(jiān)測中的應(yīng)用；樣品的采集與制備。

中篇為無機篇，包括第9章～第13章，主要內(nèi)容是土壤樣品的各種消解方法；18項微量元素、常量元素、稀土元素和化合物等項目的測定，方法首選是現(xiàn)行國標和行標方法，其次是推薦已經(jīng)比較成熟、被同行業(yè)認可，但仍未進入標準的方法。

下篇是有機篇，包括第14章～第18章，主要介紹了有機物分析常規(guī)的監(jiān)測手段，色譜、質(zhì)譜和色質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的原理和應(yīng)用，收集、整理了針對土壤中可能存在的有機污染物的檢測方法，包括總論、樣品的提取與凈化、多種污染物的檢測方法。

另外，分別在中篇和下篇的篇末設(shè)置附錄部分，內(nèi)容包括相關(guān)標準和規(guī)范，便于讀者參考使用。

本書可供從事環(huán)境污染分析與檢測、土壤污染防治、化學(xué)工程等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員和管理人員參考，也可供高等學(xué)校環(huán)境科學(xué)與工程、化學(xué)工程、農(nóng)業(yè)工程及相關(guān)專業(yè)的師生參考。