2025年大学《化学测量学与技术》专业题库—— 土壤中有机物检测方法探讨.docxVIP

2025年大学《化学测量学与技术》专业题库——土壤中有机物检测方法探讨

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、

简述化学测量学在土壤有机物检测中的重要作用，并列举至少三种基于不同测量原理的土壤有机物检测方法。

二、

请解释傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术用于土壤有机物结构分析的基本原理。并列出其在土壤有机物研究中的一个主要应用实例。

三、

描述气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术检测土壤中挥发性有机物（VOCs）的基本流程。指出该方法在分离和鉴定复杂混合物方面的一个关键优势。

四、

比较液相色谱-质谱联用（LC-MS）与GC-MS在分析土壤非挥发性有机物（NVOCs）时的主要区别，并说明选择其中一种方法时需要考虑的因素。

五、

阐述在土壤样品前处理中，液-液萃取（LLE）和固相萃取（SPE）两种方法的原理及其适用场景的区别。

六、

讨论电化学方法作为土壤中特定有机污染物（如酚类）快速检测工具的原理、优点和局限性。

七、

以土壤中总有机碳（TOC）的测定为例，说明燃烧氧化-红外检测法的基本原理。

八、

设想你需要检测土壤中一种含量较低且性质较为复杂的持久性有机污染物（POC），你会选择哪种化学测量方法？请说明理由，并简述选择该方法时需要重点考虑的技术参数。

九、

分析将核磁共振（NMR）技术应用于土壤有机物分析时面临的主要挑战，并提出可能的解决方案或应用改进。

十、

如果你负责建立一个用于土壤有机物检测的实验室，你会优先配置哪些关键仪器设备？请列出至少三种，并说明选择它们的理由。

试卷答案

一、

化学测量学为土壤有机物检测提供了定性和定量分析物质结构、含量和分布的手段，是实现土壤有机物精准表征和评价的关键技术支撑。基于不同测量原理的土壤有机物检测方法包括：基于分子振动/转动能级跃迁的光谱法（如红外光谱FTIR、核磁共振NMR）、基于分子在两相间分配的色谱法（如气相色谱GC、液相色谱LC）、基于物质电化学性质的电化学法等。

二、

FTIR技术通过测量分子中原子振动和转动的吸收光谱来分析物质结构。其原理是利用红外光与分子基团相互作用，引起特定化学键的振动频率发生改变，吸收特定波长的红外光，从而获得分子含有的官能团信息和骨架信息。FTIR在土壤有机物研究中的一个主要应用实例是利用特征吸收峰（如-OH伸缩振动、C=O伸缩振动）进行土壤腐殖质组分（如胡敏酸、富里酸）的定性和定量分析，或表征土壤有机物的化学结构特征。

三、

GC-MS检测土壤中挥发性有机物（VOCs）的基本流程通常包括：样品前处理（如顶空进样、溶剂萃取-吹扫捕集等）→样品注入GC系统→在程序控温下使VOCs挥发并按沸点不同进行分离→分离后的化合物进入MS检测器→质谱仪同时提供化合物的保留时间和质谱图→通过NIST库等数据库检索质谱图，进行化合物鉴定和丰度定量。该方法的一个关键优势是分离效能高，结合质谱的选择性高、灵敏度好，能够有效分离和鉴定土壤样品中复杂的挥发性有机物混合物，即使浓度很低也能被检测到。

四、

LC-MS与GC-MS在分析土壤非挥发性有机物（NVOCs）时的主要区别在于：LC-MS适用于分析不挥发或热不稳定、极性较高的NVOCs，利用液相色谱柱进行分离，流动相为液体；GC-MS适用于分析挥发性NVOCs，利用气相色谱柱进行分离，流动相为载气。选择其中一种方法时需要考虑的因素包括：待测化合物的物理化学性质（挥发性、极性、热稳定性）、样品的基质复杂性、分析目标（是分离鉴定还是准确定量）、以及实验室现有仪器的配置等。

五、

液-液萃取（LLE）的原理是基于目标有机物在两种不互溶或部分互溶的溶剂中分配系数的差异，通过shaking使目标物从原始溶剂转移到萃取溶剂中，实现分离。其适用于待测物在萃取溶剂中溶解度大、与原始溶剂不互溶或混溶度小、且样品基质干扰相对较小的场景。固相萃取（SPE）的原理是基于目标有机物在固相吸附剂表面与样品基质其他组分之间以及目标有机物与吸附剂之间的相互作用力（如疏水作用、离子交换、分子印迹等）的差异，通过将样品溶液通过固相柱，使目标物被保留在柱上，而干扰组分通过，然后通过洗脱液将目标物从柱上洗脱下来。SPE方法通常操作快速、样品消耗少、重现性好，尤其适用于复杂基质（如土壤）样品的净化和富集。

六、

电化学方法检测土壤中特定有机污染物（如酚类）的原理是基于目标有机物分子在电极表面发生氧化或还原反应，产生可测量的电流信号（如伏安信号）。其优点包括仪器相对简单、成本低、操作速度快、可进行原位或近原位检测、以及一定的现场检测潜力。局限性主要在于选择性和灵敏度可能受共存物质干扰较大，易受溶液pH值、电极表面状态等因素影响，对于非水相或固体基质样品的直接检测能力有限，且通常只能进行目