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上海交通大学环境科学与工程学院专业学位课程内容介绍《环境监测与分析》

上海交通大学 免费考研网/2013-01-08


《环境监测与分析》

课程代码P160502学分/学时3.0/54开课时间
课程名称环境监测与分析
开课学院环境科学与工程学院
任课教师庄惠生
面向专业环境学院工程硕士
预修课程分析化学,仪器分析,环境监测
课程讨论时数3 (小时)课程实验数0 (小时)
课程内容简介

本课着重介绍了萃取、吸附、顶空等环境样品前处理技术及色谱、光谱等现代环境分析技术的基本原理、应用方法、最新研究进展及其在环境科学与工程研究中应用,并适当介绍分析数据的统计处理方法和因子分析、人工神经网络、遗传算法等化学计量学方法在环境科学与工程研究中的应用进展.

课程内容简介(英文)

Sample preprocessing technologies, such as extraction, adsorption and high space empty, are emphasized in the subject. The basic principles and the latest progressing of modern environmental analytical technologies, especially in chromatograph and spectroscopy are introduced as well. Additionally, the applications of some chemometric methods in the field of environmental science and engineering will be discussed in this course. These methods include factor analysis, artificial neural networks, genetic algorithm and some statistical technologies.

教学大纲

第一讲 现代环境分析技术概论(2学时) 主要讲解当前环境的污染情况和特点,要求学生了解我们尤其是我国现今的环境状况,明确现代环境分析技术重要地位,学习安排。第二讲-第四讲 环境样品前处理技术 (9学时) 介绍当前最新的环境样品前处理技术,在环境科学中应用情况,要求学生了解当前在环境科学中最活跃的样品制备技术,他们的在线和联用情况。第五讲-第八讲 色谱分析技术及其在环境科学中应用(9学时) 色谱分析技术法是体现环境科学进步的最重要技术,因此是我们介绍的重点,其中重点讲授气相色谱和高效液相色谱分析法,他们在环境科学中应用及其联用进展情况,要求学生熟练掌握气相色谱/质谱联用技术的定性分析部分和气相色谱和高效液相色谱方法中的定量分析内容。第九讲 光谱分析法概论与紫外可见光谱分析法(3学时) 介绍光分析法特点、分类及相关进展,原子光谱与分子光谱的原理,以及光谱分析仪器,重点讲解紫外可见光谱分析法及其在环境科学中的应用。第十讲 傅立叶红外光谱分析法(2学时) 概要介绍红外光谱基本原理、红外谱图解析、红外光谱仪,重点讲解试样的处理和制备以及红外光谱法在环境科学中的应用。第十一讲 原子荧光光谱法(2学时) 概要介绍原子荧光光谱基本原理、仪器结构和组成,重点讲解氢化物发生法、原子荧光法测定(氢化物法)以及原子荧光光谱法在环境科学中的应用。第十二讲 原子吸收光谱法(2学时) 概要介绍原子荧光光谱基本原理、仪器结构和组成,重点讲解干扰及消除方法、分析方法、灵敏度与检出限和原子吸收光谱法在环境科学中的应用及其发展。第十三讲 分子发光分析法(2学时) 概要介绍分子荧光与磷光产生过程、激发光谱与荧光光谱的区别、荧光的产生与分子结构关系、影响荧光强度的因素、仪器与结构流程,重点讲解荧光分析法和磷光分析法的在环境科学中的应用,要求学员了解化学发光分析法基本原理、装置与技术特点。第十四讲 X射线荧光分析法(2学时) 概要介绍方法原理和仪器,重点讲试样制备与仪器操作以及X射线荧光分析法在环境科学中的应用及其进展。第十五讲 电化学分析法(3学时) 概要介绍电化学分析一般原理、电极的构造和原理,分类讲授电位分析方法、电解与库仑分析法、极谱与伏安分析法以及电导分析法,重点讲解电化学分析法在环境科学中的重要应用及其进展。第十六讲 可吸附有机卤素测定及总有机碳测定(3学时) 这两类方法和仪器是环境工程中最重要的技术手段,本讲将介绍他们原理、仪器结构与组成、操作原理与步骤以及这两种方法应用文献介绍。第十七讲 色层分析法(3学时) 概要介绍色层分析法基本原理、扩散及质量传递过程动力学以及色层分析法分类,重点讲授柱层析、薄层层析、纸层析的制备与操作原理以及色层分析法在环境科学中应用及其进展。第十八讲 化学计量学方法及应用(9学时) 概要介绍统计分析,因子分析,人工神经网络,遗传算法等化学计量方法的基本原理,重点讲授这些方法在环境科学与工程研究中应用。

课程进度计划

第一章:绪论1.1、文明的牺牲品──畸形动物;1.2、大型河流、湖泊污染;1.3、城镇居住环境的全面污染;1.4、其它触目惊心的环境污染;1.5、日常的“有毒”生活(衣、食、住、行);1.6、现代环境分析技术发展趋势1.7、课程学习与考试学习要求:了解环境监测的意义与现代环境分析技术的发展趋势。第二章:环境样品的前处理技术2.1、液-液萃取(LLE);2.2、固相萃取(SPE);2.3、微波萃取(MWE);2.4、超声波萃取(SSE);2.5、固相微萃取(SPME);2.6、微波消解(SPE);2.7、超临界萃取(SCE);2.8、低温吹扫捕集;2.9、顶空萃取法(HSE);2.10、膜萃取法;2.11、分子印迹萃取;2.12、离子交换萃取;2.13、衍生化技术;2.14、浊点萃取法。学习要求:掌握环境样品前处理的基本要求,了解各种环境样品前处理方法的基本原理和应用领域。第三章:色谱分离与分析概论3.1、概述3.2、色谱流出曲线及有关术语3.3、色谱基本原理3.4、分离度3.5、基本色谱分离方程3.6、色谱定性和定量分析第五章:液相色谱分析法5.1、高效液相色谱法的特点5.2、流程及主要部件5.3、影响分离的因素5.4、高效液相色谱法的主要分离类型5.5、高效液相色谱的应用第六章:离子色谱分析法6.1、离子色谱法原理6.2、离子色谱分类6.3、离子色谱仪6.4、离子色谱分离过程6.5、离子色谱的检测器6.6、离子色谱分析法在环境科学中的应用与发展第七章:色谱联用技术7.1、色谱质谱联用7.2、多维气相色谱7.3、串联质谱7.4、气相色谱/电感耦合等离子体-质谱联用7.5、液相色谱/电感耦合等离子体-质谱联用7.6、固相萃取与色谱联用7.7、液相/气相色谱联用7.8、其他色谱联用技术第四讲-第七讲 色谱分析技术及其在环境科学中应用学习要求:色谱分析技术法是体现环境科学进步的最重要技术,因此是我们介绍的重点,其中重点讲授气相色谱和高效液相色谱分析法,他们在环境科学中应用及其联用进展情况,要求学生熟练掌握气相色谱/质谱联用技术的定性分析部分和气相色谱和高效液相色谱方法中的定量分析内容。第八章:光谱分析法概论及紫外可见光谱分析法8.1、引言8.2、光谱分析法的特点8.3、原子吸收光谱分析法8.4、红外吸收光谱法8.5、紫外可见光谱分析法基本原理及其应用第九章:红外光谱分析法9.1、概 述9.2、基本原理9.3、红外谱图解析9.4、红外光谱仪9.5、试样的处理和制备9.6、红外光谱法在环境科学中的应用第十章:原子荧光光谱法10.1、基本原理;10.2、仪器组成;10.3、氢化物发生法;10.4、原子荧光法测定(氢化物法);10.5、在环境科学研究中应用。第十一章:原子吸收光谱法11.1、基本原理11.2、仪器11.3、干扰及消除方法11.4、分析方法11.5、灵敏度与检出限11.6、原子吸收光谱法在环境科学中的应用及其发展第十二章:分子发光分析法12.1、分子荧光与磷光12.1.1、分子荧光与磷光产生过程12.1.2、激发光谱与荧光光谱12.1.3、荧光的产生与分子结构关系12.1.4、影响荧光强度的因素12.2、分子荧光与磷光分析法12.2.1、仪器与结构流程12.2.2、荧光分析法和应用12.2.3、磷光分析法及应用12.3、化学发光分析法12.3.1、基本原理12.3.2、装置与技术12.3.3、化学发光分析的特点第十三章:X射线荧光分析法13.1、方法原理13.2、仪器介绍13.3、试样制备与仪器操作13.4、在环境科学中的应用第十四章:电化学分析法14.1、电化学分析法概述14.2、电极的构造和原理14.3、电位分析方法14.4、电解与库仑分析简介14.5、极谱与伏安分析法简介14.6、电导分析法14.7、电化学分析法在环境科学中的重要应用第十五章:可吸附有机卤素测定-微库仑法15.1、测定范围15.2、定义15.3、原理15.4、试剂15.5、仪器15.6、试样制备15.7、操作步骤15.8、结果计算15.9、精密度和准确度第十六章:总有机碳测定仪16.1、测定定义16.2、方法原理16.3、主要反应16.4、仪器16.5、应用文献介绍第十七章:色层分析法17.1、色层分析法概述17.2、扩散及质量传递过程动力学17.3、柱层析:吸附柱层析,分配柱层析17.4、纸层析:具体操作,条件选择,应用示例17.5、薄层层析:概述,理论基础,吸附剂,铺层方法,特制薄层,展开剂选择,点样及展开,定性检出,定量测定应用示例17.6、薄层层析法的设备及具体操作17.7、色层分析法在环境科学中应用及其进展第十八讲 化学计量学方法及应用(9学时)18.1 分析数据的常用统计分析方法18.2 因子分析及其应用18.3 人工神经网络及其应用18.4 遗传算法及其应用

课程考核要求

课程成绩由平时成绩和期终考核成绩两部分组成。其中,平时成绩包括出勤、课程作业(书面两次,口头一次)等,占总评成绩的40%;期终考核以书面考试或课程论文的形式进行,占60%。

参 考 文 献
  • 特别策划:畸形动物,人类文明的牺牲品?,http://tech.sina.com.cn/other/2004-08-02/0839396241.shtml程介克,从匹兹堡会议看分析化学动向(网上可查阅); 高鸿,分析化学的现状和未来(网上可查阅) ;齐文启,孙宗光,边归国,环境监测新技术,北京:化学工业出版社,2004 陈国树编著,环境分析化学,江西科学技术出版社,1988韦进宝,钱沙华,编著,环境分析化学,化学工业出版社,环境科学与工程出版中心,2002
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