高等分析化学二章

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1、成都理工大学材化院成都理工大学材化院朱霞萍朱霞萍研究生课程研究生课程1高等分析化学高等分析化学-32学时学时教材：教材：高等分析化学高等分析化学，李建平，冶金工业出版社，李建平，冶金工业出版社，20072007参考书：参考书：2121世纪的分析化学世纪的分析化学，汪尔康，科学出版社，汪尔康，科学出版社，19991999 分析化学新进展分析化学新进展，汪尔康，科学出版社，汪尔康，科学出版社，20022002 分析化学的明天分析化学的明天，梁文平、庄乾坤，科学出版社，梁文平、庄乾坤，科学出版社， 20032003 成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍2课程体系课程体系第一章第一章分析

2、化学已发展到分析科学阶段分析化学已发展到分析科学阶段第二章第二章21世纪分析化学展望世纪分析化学展望第三章第三章环境分析和生物分析环境分析和生物分析第四章第四章新型分析技术新型分析技术第五章第五章痕量分析及分析质量控制痕量分析及分析质量控制成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍3一、分析化学的定义：一、分析化学的定义：传统传统：回答两个问题：有什么？有多少？：回答两个问题：有什么？有多少？ 进一步：进一步：如何组成？处于何种状态如何组成？处于何种状态? ? 物质的定性分析、定量分析、结构分析。物质的定性分析、定量分析、结构分析。 狭隘！简单的数据

3、提供者！狭隘！简单的数据提供者！定义定义1 1：研究获得物质化学组成，化合物结构信息，分析方法研究获得物质化学组成，化合物结构信息，分析方法及相关理论的科学及相关理论的科学。定义定义2 2：分析化学是发展和应用各种方法、仪器和策略以获得：分析化学是发展和应用各种方法、仪器和策略以获得有关物质在空间和时间方面组成和有关物质在空间和时间方面组成和性质的性质的信息的一门科学信息的一门科学（欧洲化学联合会分析化学部）。（欧洲化学联合会分析化学部）。成都理工大学材化院成都理工大学材化院第一章第一章 分析化学已发展到分析科学阶段分析化学已发展到分析科学阶段 1.1概述概述成都理工大学材化院成都理工大学材化

4、院-朱霞萍朱霞萍4 Analytical chemistry is a scientific discipline that develops and applies methods, instruments and strategies to obtain information on the composition and nature of matter in s p a c e a n d t i m e . . 5 分析化学（分析学）是一门自然科学。它致力于建立和应用各种方法、仪器和战略以获得有关物质在一定时间或空间内的组成、结构和能态的信息。 这是一个高度概括的定义。它包括了任务、

5、手段、目标和适用面；但不涉及分析化学的具体内涵。6简练、深刻、宏观描述？简练、深刻、宏观描述？ 研研究究如如何何获获取取化化学学信信息息、解解决决化化学学系系统统的的不不确定性问题！确定性问题！ 分分析析化化学学可可以以解决系统问题！解决系统问题！ 二二噁噁英英问问题题的的解解决决，分分析析化化学学家家起到了关键作用！起到了关键作用！成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍7二、分析化学研究的特殊矛盾二、分析化学研究的特殊矛盾 分析化学是研究分析方法的科学，一个完整具体分析化学是研究分析方法的科学，一个完整具体的分析方法包括测定方法和测定对象两部分

6、。的分析方法包括测定方法和测定对象两部分。 任何具体的分析手段都是为对象服务的，没有任何具体的分析手段都是为对象服务的，没有对象就没有方法；没有方法，对象的含量也不可知，对象就没有方法；没有方法，对象的含量也不可知，失去使用的价值。所以对象和方法是相互依存的，它失去使用的价值。所以对象和方法是相互依存的，它们又是相互矛盾的，任何一个具体的分析方法都是对们又是相互矛盾的，任何一个具体的分析方法都是对象与方法的矛盾的统一。象与方法的矛盾的统一。 分析化学研究的特殊矛盾就是分析对象与分析方分析化学研究的特殊矛盾就是分析对象与分析方法的矛盾。法的矛盾。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材

7、化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍8分析化学三要素分析化学三要素 分析方法包括理论与技术，分析化学三分析方法包括理论与技术，分析化学三要素要素理论、方法与对象（问题）。理论、方法与对象（问题）。 反映了科学、技术和生产之间的关系。反映了科学、技术和生产之间的关系。 高校和科研单位、仪器制造部门和生产高校和科研单位、仪器制造部门和生产单位的合作反映了分析化学三要素之间的关单位的合作反映了分析化学三要素之间的关系。系。成都理工大学材化院成都理工大学材化院9 分析化学在资源勘探，产品质量检验，环境监分析化学在资源勘探，产品质量检验，环境监测，工艺过程质量控制，地质调查，化肥、农药残测，工艺过程质量

8、控制，地质调查，化肥、农药残留检测等发挥起主导作用，与国防，公安，航天，留检测等发挥起主导作用，与国防，公安，航天，医药，食品，材料，环保，反恐，公共卫生、竞技医药，食品，材料，环保，反恐，公共卫生、竞技体育等行业密切相关，体育等行业密切相关，是一切与化学有关的专业的是一切与化学有关的专业的基础。基础。三、作用：三、作用：成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍101.2 分析化学的分类分析化学的分类成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍11第一次变革（第一次变革（2020世纪初）：建立了溶液中世纪初

9、）：建立了溶液中“四四大平衡大平衡”理论，分析化学由一门技术发展成为理论，分析化学由一门技术发展成为一门科学。以化学分析为主，定量测定到一门科学。以化学分析为主，定量测定到0.1%-0.2%0.1%-0.2%的组分。的组分。第二次变革（第二次变革（ 2020世纪世纪30-6030-60年代）：在物理学年代）：在物理学和电子学的推动下，发展了以光谱分析为代表和电子学的推动下，发展了以光谱分析为代表的仪器分析法。进入痕量分析（含量小于的仪器分析法。进入痕量分析（含量小于0.01%0.01%）时代。）时代。1.3 分析化学的发展分析化学的发展成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都

10、理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍12 1314第三次变革（第三次变革（ 2020世纪世纪7070年代年代- -现在）：以计算机为代现在）：以计算机为代表的高新技术利用物质一切可以利用的性质（光、电、表的高新技术利用物质一切可以利用的性质（光、电、磁、热、声），为分析化学提供了高灵敏度、高选择磁、热、声），为分析化学提供了高灵敏度、高选择性、自动化等新的手段；同时材料、环境、食品、生性、自动化等新的手段；同时材料、环境、食品、生命、地球科学的发展又对分析化学提出了多种要求，命、地球科学的发展又对分析化学提出了多种要求，促进了分析化学的发展促进了分析化学的发展-分析科学阶段。分析科学阶段。1.3 分析

11、化学的发展分析化学的发展成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍15分分析析仪仪器器与与计计算算机机分析仪器分析仪器热、光、电新技术新型材料、电子器件操作操作分分析析对对象象控制控制信号信号实实施施检检测测数据库数据库信息信息数数据据处处理理方法方法描述描述报报告告结结果果判断判断多媒体计算机多媒体计算机人工智能人工智能专家系统专家系统最优化技术最优化技术自动化技术自动化技术16171819新近重大突破和发明新近重大突破和发明飞秒光谱法飞秒光谱法原子吸收的重大突破原子吸收的重大突破库仑阵列电极库仑阵列电极多道毛细管电泳多道毛细管电泳20飞秒相干光谱

12、法Femtosecond spectroscopy Ahmed H. Zewail 教授1946年出生于埃及，1967毕业于埃及亚历山大大学,获学士学位，1969年在该校获得硕士学位，同年赴美国宾夕法尼亚大学化学系攻读博士学位，1974年获博士学位。现为加州理工学院化学物理系和物理系教授。 1999年Ahmed H. Zewail 教授被授予诺贝尔化学奖，表彰他在飞秒化学领域的杰出贡献。采用超短脉冲激光以飞秒的时间尺度实时观察分子运动并目击分子的诞生， 给化学和相关学科带来了革命性的变化。 Ahmed.H.Zewail 1999年化学Nobel奖得者21连续光源原子吸收仪(ContrAA,德国

13、)22连 续 光 源 原 子 吸 收 光 谱 仪 2004 年4 月，德国耶拿分析仪器股份公司（AnalytikAnalytik Jena Jena AGAG）成功地设计和生产出了连光源原子吸收光谱仪contrAAcontrAA ，世界第一台商品化连续光源原子吸收诞生了！高聚焦短弧氙灯高聚焦短弧氙灯23库仑阵列电极（CoulArray） 它是穿透式多孔石墨碳电极有多个串联在一起，作液相色谱电化学检测器的工作电极使用，定量基础是库仑定律。24多毛细管电泳装置示意图多毛细管电泳装置示意图251.4 分析化学已发展到分析科学阶段分析化学已发展到分析科学阶段1.1.以多学科为基础以多学科为基础化学化学

14、环境环境化工化工生物生物材料材料医学医学地学地学药学药学反恐反恐体育体育刑侦刑侦轻工轻工成都理工大学材化院成都理工大学材化院能源能源宇宙宇宙成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍262.2.从单纯的提供数据上升到解决实际问题从单纯的提供数据上升到解决实际问题1 1）从大量的分析数据中获取有用的信息和知识，成）从大量的分析数据中获取有用的信息和知识，成为生产和科研中实际问题的解决者。为生产和科研中实际问题的解决者。2 2）建立以化学计量学为基础的过程分析化学：）建立以化学计量学为基础的过程分析化学： 产品质量控制产品质量控制 在线分析仪器在线分析仪器 过程分析化学已由工业过程控制发展

15、到系列过程分析化学已由工业过程控制发展到系列化及生态过程控制甚至生命过程控制。化及生态过程控制甚至生命过程控制。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍27过程分析过程分析:1)、由于许多实际的化学过程中的环境条件都较恶劣且使、由于许多实际的化学过程中的环境条件都较恶劣且使用未经训练的人员，因此就要求分析系统比实验室使用用未经训练的人员，因此就要求分析系统比实验室使用的仪器具有更高的自动化，耐用性和简便性。的仪器具有更高的自动化，耐用性和简便性。2)、过程分析的目标就是要使上述许多部分或全部功能都、过程分析的目标就是要使上述许多部分或全部功能都能实

16、时地成为一个整体并用这些信息去优化整个过程。能实时地成为一个整体并用这些信息去优化整个过程。3)、过程分析涉及实时测量，包括采样，预处理解析及应、过程分析涉及实时测量，包括采样，预处理解析及应用结果去控制化学过程。用结果去控制化学过程。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍28过程分析案例过程分析案例:成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍29 室内空气中的甲醛评价室内空气质量室内空气中的甲醛评价室内空气质量的重要标准之一。的重要标准之一。3.从一般体系分析测试到各种特定体系分析从一般体系分析测试到

17、各种特定体系分析成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍30甲醛污染状况甲醛污染状况 2001年年8月中消协公布了一项惊人的调查结果，在月中消协公布了一项惊人的调查结果，在北北京和杭州京和杭州分别对居室内空气抽样检测后显示，甲醛分别对居室内空气抽样检测后显示，甲醛浓度浓度超标超标的分别达到的分别达到73.3/100和和79.1/100，最高，最高的超的超标达到标达到40多倍。多倍。四川省劳动卫生职业病防治研究所获悉，该所日前四川省劳动卫生职业病防治研究所获悉，该所日前对对1500多个装修后的多个装修后的居室和办公室、写字楼居室和办公室、写字楼进行检

18、进行检测发现，测发现，95/100以上的居室内甲醛超过国家卫生标准，以上的居室内甲醛超过国家卫生标准，最高超过标准的最高超过标准的60多倍多倍；一些机关办公室室内空气；一些机关办公室室内空气中甲醛的含量超标数倍至数十倍。中甲醛的含量超标数倍至数十倍。国家质量技术监督局针对家具中甲醛污染问题，抽国家质量技术监督局针对家具中甲醛污染问题，抽查了北京、上海和广州三地的查了北京、上海和广州三地的30家商业企业经销的家商业企业经销的87种种家具产品家具产品，结果产品，结果产品不合格率为不合格率为64.4/100。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍31来

19、源来源1、装修材料及新的组合家具是造成甲醛污染的主要来源。、装修材料及新的组合家具是造成甲醛污染的主要来源。装修材料及家具中的胶合板、大芯板、中纤板、刨花装修材料及家具中的胶合板、大芯板、中纤板、刨花板（碎料板）的粘合剂遇热、潮解时甲醛就释放出来，板（碎料板）的粘合剂遇热、潮解时甲醛就释放出来，是室内最主要的甲醛释放源。是室内最主要的甲醛释放源。2、UF（脲醛树脂胶（脲醛树脂胶）泡沫作房屋防热、御寒的绝缘材）泡沫作房屋防热、御寒的绝缘材料。在光和热的作用下泡沫老化，释放甲醛。料。在光和热的作用下泡沫老化，释放甲醛。3、用甲醛做防腐剂的涂料、化纤地毯、化妆品等产品。、用甲醛做防腐剂的涂料、化纤地

20、毯、化妆品等产品。4、室内吸烟。每支烟烟气中含甲醛、室内吸烟。每支烟烟气中含甲醛20-88g，并有致癌的，并有致癌的协同作用。协同作用。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍32危害危害 甲醛为较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控甲醛为较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位。制名单上甲醛高居第二位。甲醛已经被世界卫生组织甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一。潜在的强致突变物之一。 甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺

21、激、甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍33测定测定采用有流量测量装置的空气采样器，以重蒸水为采用有流量测量装置的空气采样器，以重蒸水为吸收液，以吸收液，以0.51L/min的流量采样的流量采样520min。甲醛气体。甲醛气体经水吸收后，在经水吸收后，在pH6的乙酸乙酸铵缓冲溶液中，与的乙酸乙酸铵缓冲溶液中，与乙酰丙酮作用，生成稳定的乙酰丙酮作用，生成稳定的黄色黄色化合物，在为化合物，在为max=41

22、3nm处测定吸光度。处测定吸光度。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍34稠环芳烃的分析稠环芳烃的分析1-苯苯;2-萘萘;3-联苯联苯;4-菲菲;5-蒽蒽;6-荧蒽荧蒽;7-芘芘;9-芑芑;11-苯并芘苯并芘e;12-苯并芘苯并芘a固定相：固定相：ODS（薄壳型）薄壳型）流动相：流动相：线性梯度洗脱，线性梯度洗脱，20%甲醇甲醇-水水-100%甲醇甲醇-水，水，2%/min流速：流速：1ml/min柱温：柱温：50柱压：柱压：70X105Pa检测器：检测器：UV4.从提供高选择性、高灵敏度的分析方法到从提供高选择性、高灵敏度的分析方法到不经分离

23、的复杂样品的多组分分析。不经分离的复杂样品的多组分分析。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍35分析科学分析科学社会社会分析化学分析化学社会社会需要需要研究与研究与发展发展分析分析问题问题其它科学领域其它科学领域成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍36中国科学院院士中的分析化学家中国科学院院士中的分析化学家姓名姓名当当选年年出生年月出生年月工作工作单位位业务专长吴学周吴学周19551902-1983中国科学院中国科学院长春春应化所化所超超纯、痕量、痕量、环保等分析、保等分析、光光谱分析分析梁梁树

24、权19551912.9中国科学院化学所中国科学院化学所化学分析化学分析卢佩章佩章19801925.10中国科学院大中国科学院大连化化物所物所色色谱分析分析高高鸿19801918.6西北大学西北大学电化学分析化学分析高小霞高小霞19801919-1998北京大学北京大学电化学分析化学分析陆婉珍婉珍19911924.9石油化工科学研究石油化工科学研究院院石油色石油色谱分析分析汪汪尔尔康康19911933.5中国科学院中国科学院长春春应化所化所电化学分析化学分析摘自何锡文主编近代分析化学教程，高等教育出版社，2005年成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍37中国科学院院士中的分析化学家

25、中国科学院院士中的分析化学家俞汝勤汝勤19911935.11湖南大学湖南大学化学化学计量学，量学，传感器感器电化学分析化学分析周同惠周同惠19911924.11中国医学科学院中国医学科学院药物所物所色色谱分析，分析，兴奋剂检测黄本立黄本立19931925.9厦厦门大学大学仪器分析器分析方肇方肇伦19971934.8东北大学北大学流流动注射分析注射分析姚守拙姚守拙19991936.3湖南大学湖南大学传感器，感器，电化学分析化学分析陈洪渊洪渊20011937.12南京大学南京大学电化学分析化学分析张玉奎玉奎20031942.9中国科学院大中国科学院大连化物所化物所色色谱分析分析刘淑刘淑莹20051

26、943.中国科学院中国科学院长春春应化所化所质谱学学江桂斌江桂斌20091957.11中国科学院生中国科学院生态环境研境研究中心究中心环境分析化学境分析化学成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍38第二章第二章 2121世纪的分析化学展望世纪的分析化学展望2.12.1、仪器分析、仪器分析一一. .分析仪器和分析技术的微型化、自动化、分析仪器和分析技术的微型化、自动化、 智能化、网络化。智能化、网络化。 如微流控全分析系统（如微流控全分析系统（-TAS)-TAS) 以微通道网络为结构特征，以微流体的操以微通道网络为结构特征，以微流体的操纵和控制为核心。纵和控制为核心。成都理工大学材化

27、院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍39 将整个分析化验实将整个分析化验实验室的功能：采样、稀验室的功能：采样、稀释、加试剂、混合、反释、加试剂、混合、反应、分离及检测等集成应、分离及检测等集成在方寸大小的微芯片上，在方寸大小的微芯片上，以完成某一分析测试任以完成某一分析测试任务，实现分析全过程的务，实现分析全过程的微型化、集成化、自动微型化、集成化、自动化、便携化的一种分析化、便携化的一种分析技术。技术。 微流控分析芯片微流控分析芯片: :成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍40二二. .各种新材料、新技术在分析仪器中的应用各种新材料、新技术在分析仪器中的应用

28、仿生材料、特殊功能材料、激光材料、纳米材料、仿生材料、特殊功能材料、激光材料、纳米材料、生物材料；遥测、遥感、远程在线分析、动态分析、无生物材料；遥测、遥感、远程在线分析、动态分析、无损伤分析、表面分析、显微分析。损伤分析、表面分析、显微分析。 例如：例如：现代表面分析技术中，把一个或几个原子厚度的表面现代表面分析技术中，把一个或几个原子厚度的表面称为称为“表面表面”，厚一些的称为表层。表面分析是对表面的特性和表，厚一些的称为表层。表面分析是对表面的特性和表面现象进行分析，测量的方法和技术。包括表面的微观结构，化学面现象进行分析，测量的方法和技术。包括表面的微观结构，化学组成，电子结构，原子运

29、动等。溅射就是表面分析的一种方法。组成，电子结构，原子运动等。溅射就是表面分析的一种方法。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍41三三. .仪器联用技术。仪器联用技术。 分离技术与检测方法联用。由合适的接口把两个分离技术与检测方法联用。由合适的接口把两个分开的技术和方法连接起来，增加定性分辨能力、增分开的技术和方法连接起来，增加定性分辨能力、增加分离能力、表现方法与技术的协同效应。加分离能力、表现方法与技术的协同效应。 色谱色谱- -光谱光谱 色谱色谱- -波谱（质谱）波谱（质谱） 流动注射流动注射- -光谱光谱 流动注射流动注射- -波谱（质谱）波谱（质谱）成

30、都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍42四氯二噁英有四氯二噁英有22种异构体，其中种异构体，其中2.3.7.8-四氯二噁英毒四氯二噁英毒性最大，是次毒性的性最大，是次毒性的2.3.6.9-四氯二噁英的毒性高四氯二噁英的毒性高1000倍。倍。色谱色谱-质谱联用能分离质谱联用能分离10-12g/g的的22种二噁英的异构体。种二噁英的异构体。成都理工大学材化院例如：关于二噁英的检测例如：关于二噁英的检测成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍432.2痕量分析痕量分析20世纪世纪40年代，原子弹所要求的高纯材料，比如年代，原子弹所要求的高纯材料，比如石墨，要求

31、钐、铕、釓等稀土元素含量必须低于石墨，要求钐、铕、釓等稀土元素含量必须低于0.1ng/g。20世纪世纪50年代，半导体材料，如单晶硅中重金属年代，半导体材料，如单晶硅中重金属含量须在含量须在0.1ng/g以下。现在单晶硅杂质含量能达到以下。现在单晶硅杂质含量能达到0.3pg/g。现阶段，光导纤维由于光讯、声讯的要求，铁、现阶段，光导纤维由于光讯、声讯的要求，铁、锰、钒、铜、钴、镍、铬杂质含量应控制在锰、钒、铜、钴、镍、铬杂质含量应控制在ng/g-pg/g。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍442.2 痕量分析痕量分析纳米材料、纳米结构、纳米工程等新领域对痕量纳

32、米材料、纳米结构、纳米工程等新领域对痕量分析的要求，比如纳米尺度晶体管大小只有分析的要求，比如纳米尺度晶体管大小只有25nm，相当于一根头发直径的相当于一根头发直径的1/3000，如此微小的试样，常，如此微小的试样，常规方法无法进行微区、表面及状态的表征和测量，但规方法无法进行微区、表面及状态的表征和测量，但近年来发展的场发射双聚焦电子束的电子显微技术，近年来发展的场发射双聚焦电子束的电子显微技术，已经使横向分辨高达已经使横向分辨高达0.5nm，可作厚度为，可作厚度为2-3镉原子层镉原子层的表征测量。的表征测量。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍452.3 环

33、境分析化学环境分析化学重大的环境问题包括：温室效应、酸雨、臭氧层、重大的环境问题包括：温室效应、酸雨、臭氧层、水质（海洋）污染、森林减少等。各类资源的过度开水质（海洋）污染、森林减少等。各类资源的过度开发，能源的浪费，由之而来的气候变化，无序的城市发，能源的浪费，由之而来的气候变化，无序的城市化，有害化学物质的无控排放，环境退化及其所伴随化，有害化学物质的无控排放，环境退化及其所伴随的对人体健康的威胁和生态系统的破坏已在全球大规的对人体健康的威胁和生态系统的破坏已在全球大规模出现，保护环境是模出现，保护环境是21世纪世界各国面临的最重要的世纪世界各国面临的最重要的难题。难题。成都理工大学材化院

34、成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍461. 碘盐：碘盐：黑龙江省集贤村黑龙江省集贤村,1000多人多人.约约200个傻子个傻子,引用水、土引用水、土壤严重缺碘所致。壤严重缺碘所致。2. 绿地毯的秘密绿地毯的秘密钼钼：新西兰某牧场，钼矿场矿工往返的路上三：新西兰某牧场，钼矿场矿工往返的路上三叶草碧绿繁茂，生机勃勃。钼参与两种酶的反应：将硝酸根离叶草碧绿繁茂，生机勃勃。钼参与两种酶的反应：将硝酸根离子还原为铵离子，利于植物合成氨基酸；参与合成子还原为铵离子，利于植物合成氨基酸；参与合成“钼铁蛋白钼铁蛋白”，与氮分子结合生成氨。，与氮分子结合生成氨。3. 置人于死地的骨骼痛置人于死地

35、的骨骼痛镉镉：1955年日本富山县，骨痛病，骨年日本富山县，骨痛病，骨骼严重变形，发脆易折，镉中毒。村子上游是神岗铅锌矿区，骼严重变形，发脆易折，镉中毒。村子上游是神岗铅锌矿区，废水中含镉，灌溉稻田，污染饮水。镉使骨骼脱钙，造成骨质废水中含镉，灌溉稻田，污染饮水。镉使骨骼脱钙，造成骨质疏松。痛苦终生。疏松。痛苦终生。4. 莫名其妙的自燃莫名其妙的自燃硫：硫： 经地质学家考察，开采硫磺矿，硫磺经地质学家考察，开采硫磺矿，硫磺粉尘与空气接触极易燃烧，形成粉尘与空气接触极易燃烧，形成“鬼火鬼火”。环境保护与分析化学环境保护与分析化学47 2.3环境分析化学环境分析化学 随着世界人口增加、城市化发展、

36、以及人民生活随着世界人口增加、城市化发展、以及人民生活水平的提高。人类活动导致的环境污染急剧增加，人水平的提高。人类活动导致的环境污染急剧增加，人工合成各类化学药品的数目及产量又以指数增长速度工合成各类化学药品的数目及产量又以指数增长速度递增，也因此酿成了许多人间惨剧递增，也因此酿成了许多人间惨剧 。 环境污染已成为现代人死亡的主要原因，包括癌环境污染已成为现代人死亡的主要原因，包括癌症、心血管病、动脉硬化等等。鉴于此，环境化学以症、心血管病、动脉硬化等等。鉴于此，环境化学以被列为化学中五个应优先发展的尖端领域之一。在某被列为化学中五个应优先发展的尖端领域之一。在某种意义上讲，环境化学的发展依

37、赖环境分析化学。种意义上讲，环境化学的发展依赖环境分析化学。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍48洛杉矶光化学烟雾事件洛杉矶光化学烟雾事件 1943年夏季，洛杉矶市年夏季，洛杉矶市250万辆汽车燃烧的万辆汽车燃烧的1100吨汽吨汽油所产生的油所产生的碳氢化合物碳氢化合物等气等气体，在太阳紫外线照射下引体，在太阳紫外线照射下引起化学反应，形成了浅蓝色起化学反应，形成了浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼。眼红、头疼。1955年和年和1970年洛杉矶又两度发生该类事年洛杉矶又两度发生该类事件，分别有件，分别有400多人死亡和全多人死亡和

38、全市四分之三的人患病。市四分之三的人患病。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍49伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件 自自1952年以来，伦敦年以来，伦敦发生过发生过12次大的烟雾事件。次大的烟雾事件。1952年年12月那一次，伦敦月那一次，伦敦大雾，燃煤排放的大雾，燃煤排放的粉尘和粉尘和二氧化硫二氧化硫无法散去。迫使无法散去。迫使所有飞机停飞，汽车白天所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，行人走路困难。开灯行驶，行人走路困难。烟雾事件使呼吸道疾病患烟雾事件使呼吸道疾病患者猛增，者猛增，5天内有天内有4000多人多人死亡，两个月内又有死亡，两个月内又有8000多人死去。多人死去

39、。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍50水俣病事件水俣病事件1950年，在日本西部九州岛年，在日本西部九州岛的东俣小镇，发生了一系列使人的东俣小镇，发生了一系列使人们莫明其妙而又十分震惊的事情：们莫明其妙而又十分震惊的事情：海面有死鱼漂浮，空中有鸟儿毙海面有死鱼漂浮，空中有鸟儿毙命，海里有贝类腐烂、海藻枯死，命，海里有贝类腐烂、海藻枯死，陆地上有猫儿发疯，跳海自杀，陆地上有猫儿发疯，跳海自杀，更可怕的是发现有人莫明其妙的更可怕的是发现有人莫明其妙的突然口齿不清、呆痴流涎、耳聋突然口齿不清、呆痴流涎、耳聋失明、精神失常，最后痛苦的死失明、精神失常，最后痛苦的死去

40、，这就是当时震惊日本朝野的去，这就是当时震惊日本朝野的水俣病。水俣病。成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍51骨痛病（痛痛病）事件骨痛病（痛痛病）事件 19551972年，日本年，日本富山县的一些铅锌矿在采富山县的一些铅锌矿在采矿和冶炼中排放废水，废矿和冶炼中排放废水，废水在河流中积累了重金属水在河流中积累了重金属“镉镉”。人长期饮用这样。人长期饮用这样的河水，食用浇灌含镉河的河水，食用浇灌含镉河水生产的稻谷，出现了骨水生产的稻谷，出现了骨骼严重畸形、剧痛，身长骼严重畸形、剧痛，身长缩短，骨脆易折等病症。缩短，骨脆易折等病症。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院

41、-朱霞萍朱霞萍52陕西凤翔县儿童血铅事件陕西凤翔县儿童血铅事件 2009年年7月，陕西凤翔县长月，陕西凤翔县长青镇马道口村青镇马道口村700多名儿童血检多名儿童血检结果，结果，650多名铅中毒，是由来多名铅中毒，是由来自陕西铅锌冶炼企业自陕西铅锌冶炼企业-东岭集东岭集团陕西冶炼有限公司排污所致。团陕西冶炼有限公司排污所致。血铅含量超标会导致血红素代血铅含量超标会导致血红素代谢受影响，神经传导速度下降，谢受影响，神经传导速度下降，免疫力低下，学习困难，注意免疫力低下，学习困难，注意力不集中，智商水平下降等。力不集中，智商水平下降等。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大

42、学材化院-朱霞萍朱霞萍53环境分析化学所要解决的问题：环境分析化学所要解决的问题：环境中有什么有毒物质？环境中有什么有毒物质？它们来自何方？它们来自何方？进入环境后有什么变化？进入环境后有什么变化？可能造成什么危害？可能造成什么危害？应当采取什么措施？应当采取什么措施？新化学产品进入环境前能采取什么方法防止新化学产品进入环境前能采取什么方法防止或减少对环境的冲击？或减少对环境的冲击？成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍542.4 生物分析化学生物分析化学20世纪世纪80年代兴起的生命科学涉及到人的生长、年代兴起的生命科学涉及到人的生长、生殖、代

43、谢、疾病、衰老、死亡等生命现象。所有生殖、代谢、疾病、衰老、死亡等生命现象。所有生命过程都是通过生物大分子生命过程都是通过生物大分子（酶、核酸、受体）（酶、核酸、受体）和各种不同结构的小分子（和各种不同结构的小分子（激素、神经传导物质、激素、神经传导物质、神经调节物质和微量元素）神经调节物质和微量元素）之间的相互作用而调节。之间的相互作用而调节。为了增强控制复杂生物过程的能力，需要在分子水为了增强控制复杂生物过程的能力，需要在分子水平上对生物过程进行了解。而化学特别是分析化学平上对生物过程进行了解。而化学特别是分析化学在此过程具有巨大的贡献，因此生物分析化学也就在此过程具有巨大的贡献，因此生物

44、分析化学也就成为了成为了90年代以后年代以后10个热门生物技术行业。个热门生物技术行业。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍55生物电化学分析已成为生物分析及生命科学研生物电化学分析已成为生物分析及生命科学研究中一种重要的分析技术。在有关生物化学过程中究中一种重要的分析技术。在有关生物化学过程中的氧化、还原、价态、形态，生物微环境中痕量物的氧化、还原、价态、形态，生物微环境中痕量物质的测定，现场分析，活体分析，电化学分析都是质的测定，现场分析，活体分析，电化学分析都是不可缺少的手段。生物传感器具有选择性高，分析不可缺少的手段。生物传感器具有选择

45、性高，分析速度快，操作容易，仪器价格低廉等特点，可进行速度快，操作容易，仪器价格低廉等特点，可进行在线甚至活体分析。生物质谱对生物工程及生物化在线甚至活体分析。生物质谱对生物工程及生物化学领域也具有很大的贡献。学领域也具有很大的贡献。成都理工大学材化院成都理工大学材化院比如生物电化学分析比如生物电化学分析成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍56例如：例如：DNA研究研究研究进程中三大里程碑式的进展研究进程中三大里程碑式的进展1869年科学家米谢（年科学家米谢（Miescher）从脓细胞中分离出来的。）从脓细胞中分离出来的。 1）Watson和和Crick提出提出DNA的的双螺旋结

46、构模型双螺旋结构模型；2）二十世纪七十年代，二十世纪七十年代，限制性内切酶、限制性内切酶、DNA序列分析和序列分析和DNA分子重组分子重组三大成果的发明与应用；三大成果的发明与应用；3）人类基因组计划，）人类基因组计划，2001的的2月月12日，中、美、日、德、日，中、美、日、德、法、英六国科学家联合绘制并公布了法、英六国科学家联合绘制并公布了人类基因组图谱人类基因组图谱。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍57药理学和分子生物学的实验证明，许多疾病的发药理学和分子生物学的实验证明，许多疾病的发生与生与DNA的变化有着密切的关系，象一些遗传疾病

47、及的变化有着密切的关系，象一些遗传疾病及人类某些常见致命的多发病，如癌、心脏病、动脉粥人类某些常见致命的多发病，如癌、心脏病、动脉粥样硬化、心肌梗塞、糖尿病及痴呆病等，都是由于存样硬化、心肌梗塞、糖尿病及痴呆病等，都是由于存在大量致病基因，由于基因在大量致病基因，由于基因DNA序列中微小的改变导序列中微小的改变导致基因突变及多态性，因此，一门基于致基因突变及多态性，因此，一门基于DNA的变化对的变化对疾病进行诊断的疾病进行诊断的DNA诊断学诊断学就产生了。就产生了。成都理工大学材化院成都理工大学材化院DNA诊断学诊断学成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍58正常细胞在致变因素作用

48、下，发生遗传性改变和表型变化，正常细胞在致变因素作用下，发生遗传性改变和表型变化，正常细胞即有可能转化为癌细胞。从正常细胞转化为癌细胞是多正常细胞即有可能转化为癌细胞。从正常细胞转化为癌细胞是多重因素作用的极复杂过程，发病机理尚不清楚，癌变机理不同作重因素作用的极复杂过程，发病机理尚不清楚，癌变机理不同作者有不同的观点：者有不同的观点：体细胞多次突变学说；多阶段致癌学说；二次体细胞多次突变学说；多阶段致癌学说；二次打击学说。打击学说。但有一共同的观点是肿瘤的发生是多因素、多阶段、但有一共同的观点是肿瘤的发生是多因素、多阶段、多基因的演变过程，即多种物理、化学及生物致癌基因作用于多多基因的演变过

49、程，即多种物理、化学及生物致癌基因作用于多个基因，经过启动、促进、演变多个阶段才能导致肿瘤发生。其个基因，经过启动、促进、演变多个阶段才能导致肿瘤发生。其中中化学因素致癌化学因素致癌已成为最主要的肿瘤病因，化学致癌物的作用机已成为最主要的肿瘤病因，化学致癌物的作用机理主要与它们分子结构中具有的亲电子基因有关，亲电子基因易理主要与它们分子结构中具有的亲电子基因有关，亲电子基因易与许多生物大分子中的负电荷基团发生共价结合，如核酸、蛋白与许多生物大分子中的负电荷基团发生共价结合，如核酸、蛋白质、酶分子中的带负电的基团是易受致癌物攻击的位点，造成生质、酶分子中的带负电的基团是易受致癌物攻击的位点，造成

50、生物大分子的损伤和破坏。由于蛋白质代谢很快，损伤不会持久，物大分子的损伤和破坏。由于蛋白质代谢很快，损伤不会持久，核酸的每个核苷酸中都存在有亲核位点，是易被终致癌物损伤的核酸的每个核苷酸中都存在有亲核位点，是易被终致癌物损伤的靶部位，可形成加合物或链断裂。靶部位，可形成加合物或链断裂。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍59肿瘤标志物的类型肿瘤标志物的类型 癌细胞分泌物脱落到体液或组织中的物质，或是癌细胞分泌物脱落到体液或组织中的物质，或是宿主对体内肿瘤新生物反应而产生并进入体液或组织宿主对体内肿瘤新生物反应而产生并进入体液或组织中的物质。中的

51、物质。 糖蛋白类（癌胚抗原、甲胎蛋白、组织多肽抗原、前糖蛋白类（癌胚抗原、甲胎蛋白、组织多肽抗原、前列腺特异抗原及铁蛋白）、列腺特异抗原及铁蛋白）、肿瘤标志酶类（糖酵解酶类中的神经元特异性烯醇化肿瘤标志酶类（糖酵解酶类中的神经元特异性烯醇化酶、乳酸脱氢酶、醛缩酶等）、酶、乳酸脱氢酶、醛缩酶等）、异位分泌的激素、唾液酸、测定癌基因、抑癌基因及异位分泌的激素、唾液酸、测定癌基因、抑癌基因及其产物等。其产物等。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍60肿瘤的基因诊断肿瘤的基因诊断肿瘤的发生和发展与癌基因和抑癌基因密切相关。正常细胞肿瘤的发生和发展与癌基

52、因和抑癌基因密切相关。正常细胞向癌细胞转化是这些基因改变的结果。从基因分析表明恶性肿瘤向癌细胞转化是这些基因改变的结果。从基因分析表明恶性肿瘤有两种类型的变化：有两种类型的变化： 肿瘤细胞中某些肿瘤相关基因发生了结构或位置上的改变，导致肿瘤细胞中某些肿瘤相关基因发生了结构或位置上的改变，导致基因表达有质量和表型上变异。基因表达有质量和表型上变异。肿瘤细胞与正常细胞相比，结构基因并无差异，但在表达水平上肿瘤细胞与正常细胞相比，结构基因并无差异，但在表达水平上和调控水平上发生了改变。和调控水平上发生了改变。肿瘤的基因诊断基本上分为三类：核酸探针技术、肿瘤的基因诊断基本上分为三类：核酸探针技术、PC

53、R技术技术和两者结合的技术。和两者结合的技术。 成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍612009年诺贝尔医学奖：授予美国科学家伊丽莎白年诺贝尔医学奖：授予美国科学家伊丽莎白布莱布莱克本，卡罗尔克本，卡罗尔格雷德，杰克格雷德，杰克绍斯塔克，以表彰他们绍斯塔克，以表彰他们“发现端粒和端粒是如何保护染色体的发现端粒和端粒是如何保护染色体的”。2009年诺贝尔化学奖：授予美国科学家拉马克里希南，年诺贝尔化学奖：授予美国科学家拉马克里希南，施泰茨，以色列科学家约纳特，以表彰他们施泰茨，以色列科学家约纳特，以表彰他们“绘制核糖绘制核糖体三维模型，揭示核糖体的结构，在原子层面上揭示核体三维模型，揭示核糖体的结构，在原子层面上揭示核糖体的功能糖体的功能”。成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍6221世纪的分析化学世纪的分析化学高灵敏度（原子、分子水平）高灵敏度（原子、分子水平）高选择性（复杂体系）高选择性（复杂体系）快速快速简便简便经济经济自动化自动化数字化数字化智能化智能化信息化信息化成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院成都理工大学材化院-朱霞萍朱霞萍63