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1、沈阳理工大学硕士学位论文共振瑞利散射技术在环境监测中的应用姓名：倪欣申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：高俊杰20100301沈阳理工大学硕士学位论文 摘 要 本文将共振瑞利散射技术应用于环境监测中，建立了几种测定金属离子的新体系，考察了体系的光谱特征、主要影响因素和最佳的反应条件。 （1）建立了邻菲罗啉溴邻苯三酚红新体系，分别对银和铜进行了测定。结果表明，两体系的最大散射峰均位于327nm处，加入适当的掩蔽剂可以消除相互之间的干扰。方法的检出限和线性范围分别为，银：18.6ng/mL，0.27.5g/mL；铜：6.3ng/mL，0.012.5g/mL，用于河水和土样的测定，加标回收率均
2、在98.0%105.0%之间。 （2）建立了碘化钾罗丹明 B 新体系，测定了铋、镉、银三种离子，加入适当的掩蔽剂可以消除相互之间的干扰。各离子的最大散射波长、检出限、线性范围为，铋：324nm，16.7ng/mL，0.020.4g/mL；镉：324nm，2.3ng/mL，0.00.13g/mL；银：331.5nm，50.0ng/mL，0.062.0g/mL。用于河水、湖水等的测定，加标回收率在均在 95.0%104.0%之间。 （3）建立了 2-(5-溴-2 吡啶偶氮)-5-二乙氨基苯酚十二烷基苯磺酸钠新体系，分别对铜、钴、镍进行了测定，加入适当的掩蔽剂可以消除相互之间的干扰。各离子的最大 R
3、RS 波长、线性范围及检出限为，铜：547nm，0.00.4g/mL，2.7ng/mL； 镍： 298nm， 0.010.5g/mL， 2.6ng/ mL； 钴： 303nm， 0.0061.4g/mL，3.8ng/mL。用于河水、渠水和土壤的测定，加标回收率均在 95.0%105.0%之间。 （4） 利用邻菲罗啉溴邻苯三酚红体系， 对银和铜进行了同时测定。 当 Ag/Cu（含量比）在 5:11:2 之间时，两种离子的光强在 327nm 具有良好的加和性，加入 0.05mol/L 的 EDTA 溶液 1.3mL， 可以完全掩蔽铜离子的反应。 银离子在 0.065.25g/mL， 铜离子在 0.
4、02.5 g/mL 时与混合体系散射强度的增加呈现良好的线性关系。用于合成水样中两种离子的测定，加标回收率在 98.0%102.0%之间。 关键词：共振瑞利散射，环境监测，金属离子，同时测定沈阳理工大学硕士学位论文 Abstract In this dissertation, Resonanee Rayleigh scattering(RRS) has been applied to environmental monitoring and established several new systems for determination of metal ions , studied the
5、 properties characteristics , influencing factors, optimum reaction conditions. (1) Respectively determination of Ag+ and Cu2+ with phen- BPR system. The results showed that,the maximum scattering peaks were both located at 327nm, used masking agent to reduce interfere.The detection limits and linea
6、r ranges were Ag+: 18.6ng/mL, 0.2 7.5g/mL; Cu2+: 6.3ng/mL, 0.01 2.5g / mL.The proposed method had been applied to the water and soil samples, recoveries were both at 98.0% 105.0%. (2) Respectively determination of Bi3+, Cd2+, Ag+ with KI-RB system, used masking agent to reduce interfere.The maximum
7、scattering wavelengths,the detection limits and linear ranges of different ions were Bi3+: 324nm, 16.7ng/mL, 0.02 0.4g/mL; Cd2+: 324nm, 2.3ng/mL, 0.0 0.13g/mL; Ag+ : 331.5nm, 50.0ng/mL, 0.06 2.0g/mL. The proposed method had been applied to the water samples, recoveries were among 95.0% 104.0%. (3) R
8、espectively determination of Cu2+, Co2+, Ni2+ with 5-Br-PADAP-SDBS system, used masking agent to reduce interfere.The maximum scattering wavelengths,the detection limits and linear ranges of different ions were Cu2+: 547nm, 0 0.4g/mL, 2.7ng/mL; Ni2+: 298nm, 0.01 0.5g/mL, 2.6ng / mL; Co2+:303nm, 0.00
9、6 1.4g/mL, 3.8ng/mL. The proposed method had been applied to the water and soil samples, recoveries were among 95.0% 105.0%. (4) Simultaneously determination of Ag+ and Cu2+ with phen- BPR system.The ratio of Ag / Cu was in the range of 5:1 1:2,the additivity between Ag+ and Cu2+ was well at 327nm,c
10、ompletely masked Cu2+ after added 0.05mol/L 1.3 mL EDTA.The 沈阳理工大学硕士学位论文 increased intensity of IRRS of hybrid system showed well linear relation with Ag+ between 0.06 5.25g/mL and Cu2+ between 0.0 2.5 g / mL. The proposed method had been applied to the synthetic water , recovery was at 98.0% 102.0%
11、. Key words：Resonance Rayleigh Scattering, environmental monitoring, metal ions, simultaneously determine沈阳理工大学 硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明:本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本 人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出， 并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本 声明的法律结果由本人承担。 作者（签字） ：
12、 日 期 ： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解沈阳理工大学有关保留、使用学位论文 的规定，即：沈阳理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学 位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳理工 大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日 期： 日 期： 第 1 章 绪论 - 1 -第 1 章 绪论 1.1 引言 随着现代化步伐的迅猛前进，导致了资源的过度开发和有害物质的无控排放，使我们赖以生存的环境遭到严重的
13、破坏。作为一个迅速发展的发展中国家，中国的环境问题尤为严峻。因此，我国已经把环境保护定为一项基本国策，环境监测则是环境保护中一个非常重要的环节。 环境监测是对环境中污染物的性质、浓度、影响范围及其后果进行连续或间断检测的一种方法，它包括对污染物分析测试的化学监测；对热、光、声、电磁辐射、振动及放射性等强度、能量和状态测试的物理监测；对生物由于环境质量变化所发出的各种反映和信息，如受害症状、生长发育等测试的生物监测；对区域群落、种落的迁徙变化进行观测的生态监测等。它所监测的对象包括：反映环境质量变化的各种自然因素；对人类活动和环境有影响的各种人为因素；对环境造成污染的各种成分。 现代科学技术日益
14、发展，面对监测分析对象的复杂性和污染物质的多样性，要求提高反应的灵敏度、准确性和选择性，以满足环境分析的要求。因此，新的分析方法不断被研制出来，人们将其应用到环境监测中，旨在简化分析过程、提高分析的灵敏度和选择性、丰富和完善环境检测的分析方法。 共振瑞利散射技术是近年发展起来的一种新的光谱分析技术，与其它的光谱法相比，具有仪器简单、分析速度快、灵敏度高、光谱信息丰富等特点，因此得到了迅猛的发展。 1.2 共振瑞利散射原理 1.2.1 光散射现象 光散射是指一束光通过介质时，在入射光方向以外的各个方向观察到光辐射的现象，是自然中很常见一种现象。当光波通过介质时，在其电磁场的作用下，沈阳理工大学硕
15、士学位论文 - 2 - 介质粒子中的电子产生强迫振动，发出次级辐射波，即散射光1，其实质就是光波的电磁场与介质分子之间的相互作用。根据入射光与散射光波长的关系，光散射可分以为弹性散射、非弹性散射和准弹性散射。其中，应用最广泛、研究最深入的是拉曼散射，其次是瑞利散射。 1.2.2 瑞利散射 瑞利散射是指入射光和散射光波长相等， 散射粒子远小于入射光波长的散射。它是一种没有能量转移， 仅光子的运动方向发生改变的弹性光散射， 是发现较早、研究较多的光散射。 1871 年，为了解释天空为什么会呈现蓝色，瑞利经过反复研究后发现，当光线照射到胶体溶液、乳状溶液等不均匀的介质中时，介质会因折射率不均匀而产生
16、散射光；即使均匀的介质，由于介质分子不停的做热运动，导致分子位置不固定，也会产生一种分子散射，即瑞利散射。经过计算，瑞利提出了著名的瑞利散射公式1： 422232 10 022 1024 2nnNVIInn=+（1-1） 式中： I 散射光强度； I0 入射光强度； 入射光和散射光波长，nm； N 单位体积内粒子数目，个； V 一个粒子的体积，m3； nl 散射相的折射率； n0 介质的折射率。 由该公式可知： （1）散射光强度与入射光波长的四次方(4)成反比，波长越短，散射越强； （2）散射光强度与粒子体积的平方(V 2)成正比，粒子体积越大，散射越强； （3）散射光强度与单位体积内的粒子数(N)成正比，介质浓度越高，散射越第
