2025年大學(xué)《化學(xué)測量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——高效液相色譜技術(shù)在環(huán)境分析中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的代表字母填入括號內(nèi)，每題2分，共20分）1.在高效液相色譜中，用于分離組分的主要機制是（）。A.氣體分子與固定相之間的作用力B.液體流動相與固定相之間的作用力C.分析物在固定相和流動相之間的分配系數(shù)差異D.檢測器對分析物的電化學(xué)響應(yīng)2.適用于分析對紫外光無吸收或吸收很弱的化合物的HPLC檢測器是（）。A.紫外-可見（UV-Vis）檢測器B.示差折光檢測器（RID）C.熒光檢測器D.蒸發(fā)光散射檢測器（ELSD）3.在環(huán)境水樣中測定農(nóng)藥殘留時，常采用的方法之一是固相萃?。⊿PE）。選擇SPE小柱時，主要考慮的因素是（）。A.柱子的直徑大小B.柱子的價格高低C.固相填料與目標(biāo)分析物的相互作用力及與水樣基質(zhì)的兼容性D.柱子的外觀顏色4.采用反相HPLC分離一個非極性化合物和一個極性化合物，下列說法正確的是（）。A.非極性化合物與固定相作用更強，保留時間更長B.極性化合物與固定相作用更強，保留時間更長C.兩個化合物在固定相上的作用力相同，保留時間接近D.兩個化合物均不與固定相作用，保留時間接近5.高效液相色譜系統(tǒng)中，用于精確輸送流動相液體的部件是（）。A.色譜柱B.檢測器C.進樣器D.高壓泵6.在環(huán)境樣品分析中，進行方法驗證的主要目的是（）。A.確定樣品中待測物的準(zhǔn)確含量B.評估該方法是否適合用于特定環(huán)境樣品的分析C.選擇最便宜的檢測器D.減少色譜峰的拖尾現(xiàn)象7.比較正相色譜和反相色譜，下列說法正確的是（）。A.正相色譜通常使用非極性固定相和極性流動相B.反相色譜通常使用非極性固定相和極性流動相C.正相色譜和反相色譜的固定相和流動相極性都是相同的D.正相色譜和反相色譜的分離機制是相同的8.用HPLC進行環(huán)境樣品分析時，常需要將樣品進行濃縮，目的是（）。A.提高檢測器的靈敏度B.增加色譜柱的負(fù)載量C.降低流動相的消耗量D.改善色譜峰形9.導(dǎo)致高效液相色譜色譜峰出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象的可能原因是（）。A.流動相流速過快B.柱溫過高C.分析物在固定相上發(fā)生不可逆吸附D.檢測器響應(yīng)時間過長10.在環(huán)境監(jiān)測報告中，通常需要報告的方法檢出限（LOD）是指（）。A.能被儀器檢出的最低濃度B.信噪比為3時對應(yīng)的濃度C.方法定量線性的上限D(zhuǎn).能保證測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠的最小濃度二、填空題（請將正確答案填入橫線上，每空2分，共20分）1.高效液相色譜系統(tǒng)通常由______、______、______、______和______五大部分組成。2.在環(huán)境樣品前處理中，液-液萃?。↙LE）和固相萃?。⊿PE）都是常用的萃取技術(shù)，其中______操作簡便、選擇性好，但溶劑用量大；______則具有效率高、溶劑消耗少、自動化程度高等優(yōu)點。3.梯度洗脫是指______在分析過程中按一定程序改變其______的過程，適用于分析______的混合物。4.紫外-可見（UV-Vis）檢測器是HPLC中最常用的檢測器，其檢測原理基于分析物對______的吸收。5.為了減少環(huán)境樣品基質(zhì)對分析測定的影響，常在樣品前處理過程中加入______或______。6.高效液相色譜中，色譜柱的______和______是影響分離效果的關(guān)鍵參數(shù)。7.內(nèi)標(biāo)法定量分析時，需要選擇一種______、______、______且在樣品處理過程中能保持______的分析物作為內(nèi)標(biāo)物加入樣品中。三、簡答題（請簡要回答下列問題，每題5分，共15分）1.簡述高效液相色譜（HPLC）與氣相色譜（GC）在基本原理和應(yīng)用范圍上的主要區(qū)別。2.簡述在環(huán)境水樣中測定溶解性有機物時，采用固相萃?。⊿PE）技術(shù)的典型步驟。3.簡述選擇高效液相色譜檢測器時應(yīng)考慮哪些主要因素？四、計算題（請計算下列問題，寫出計算過程，每題6分，共12分）1.某HPLC方法使用外標(biāo)法進行定量分析。已知某標(biāo)準(zhǔn)物的質(zhì)量濃度為1.00mg/mL，進樣體積為10.0μL，測得峰面積為20000單位。在測定未知樣品時，進樣體積同樣為10.0μL，測得峰面積為15000單位。請計算未知樣品中該物質(zhì)的質(zhì)量濃度。2.某HPLC方法的線性范圍是0.01mg/L至1.00mg/L。在繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時，得到回歸方程為Y=5000X+2000，其中Y為峰面積，X為濃度（mg/L），相關(guān)系數(shù)r=0.9995。請計算該方法的檢出限（LOD，以3倍信噪比法計算）。五、論述題（請結(jié)合所學(xué)知識，闡述下列問題，每題7分，共14分）1.試論述在環(huán)境樣品（如土壤樣品）中進行HPLC分析時，選擇合適的樣品前處理方法的重要性，并比較兩種不同的樣品前處理技術(shù)（如索氏提取和加速溶劑萃取）的優(yōu)缺點。2.試論述高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（HPLC-MS）技術(shù)在復(fù)雜環(huán)境樣品分析中的優(yōu)勢，并設(shè)想其在一類典型的環(huán)境污染物監(jiān)測項目中的應(yīng)用方案。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.B5.D6.B7.A8.A9.C10.B二、填空題1.高壓泵，色譜柱，進樣器，檢測器，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2.液-液萃取（LLE），固相萃取（SPE）3.流動相，組成或比例，復(fù)雜4.紫外光5.鹽析，有機溶劑萃取6.固定相，流動相7.穩(wěn)定，易溶于樣品和流動相，與待測物性質(zhì)相似，濃度不變?nèi)?、簡答題1.解析思路：對比HPLC和GC的基本原理（樣品物態(tài)、分離機制、檢測器類型）和適用范圍（極性、揮發(fā)性）。HPLC適用于液態(tài)樣品，基于組分在固相和液相間的分配系數(shù)差異分離，檢測器多樣；GC適用于揮發(fā)性樣品，基于組分在氣相和固相間的分配系數(shù)差異分離，常用FID,NPD等。答案要點：HPLC與GC的基本原理不同，HPLC適用于分析液態(tài)或溶解態(tài)樣品，分離機制基于分配系數(shù)，檢測器類型多樣；GC適用于分析揮發(fā)性樣品，分離機制基于氣液分配系數(shù)，常用FID,NPD等檢測器。因此應(yīng)用范圍有顯著差異。2.解析思路：描述SPE萃取水樣中溶解性有機物的典型步驟，包括活化、上樣、洗滌和洗脫。強調(diào)選擇合適的固相填料和洗脫溶劑。答案要點：步驟通常包括：①用適當(dāng)?shù)娜軇ㄈ缂状蓟蛞译妫┗罨≈?；②將待測水樣以適當(dāng)流速通過小柱，使目標(biāo)有機物吸附在柱上；③用少量弱溶劑（如水或含少量有機溶劑的水）洗滌柱子，除去干擾物；④用適量合適的有機溶劑（如甲醇或乙腈）洗脫，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液。3.解析思路：列舉選擇檢測器時需考慮的關(guān)鍵因素，如分析物的理化性質(zhì)（紫外吸收、熒光、分子量、極性）、檢測器的靈敏度、選擇性（對干擾物的響應(yīng)）、線性范圍、響應(yīng)時間、樣品兼容性等。答案要點：應(yīng)考慮分析物的理化性質(zhì)（如是否具有紫外吸收、能否產(chǎn)生熒光、分子大小和極性）、檢測器的靈敏度是否滿足要求、檢測器的選擇性（盡量對目標(biāo)物響應(yīng)強而對干擾物響應(yīng)弱）、檢測器的線性范圍、響應(yīng)時間和穩(wěn)定性、樣品基質(zhì)與檢測器的兼容性等。四、計算題1.解析思路：外標(biāo)法計算濃度公式為C_sample=(A_sample/A_standard)*C_standard，其中A為峰面積。代入數(shù)據(jù)計算即可。計算過程：C_sample=(15000/20000)*1.00mg/mL=0.75mg/mL答案：0.75mg/mL2.解析思路：LOD的計算通常使用公式LOD=(3*S_b/R_m)*C_standard，其中S_b是空白噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差，R_m是標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率，C_standard是標(biāo)準(zhǔn)物的濃度。題目給出Y=5000X+2000，斜率R_m=5000，假設(shè)空白響應(yīng)Y空白=2000，信噪比S/N=3。先計算空白噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差S_b=(Y空白/3)=2000/3，然后代入LOD公式計算。計算過程：假設(shè)空白響應(yīng)Y_空白=2000，信噪比S/N=3。空白噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差S_b=Y_空白/3=2000/3。LOD=(3*S_b/R_m)*C_standardLOD=(3*(2000/3)/5000)*0.01mg/LLOD=(2000/5000)*0.01mg/LLOD=0.4*0.01mg/LLOD=0.004mg/L答案：0.004mg/L五、論述題1.解析思路：闡述前處理對復(fù)雜基質(zhì)樣品分析的重要性（去除干擾、富集目標(biāo)物、提高準(zhǔn)確性）。比較索氏提?。ń?jīng)典、條件溫和、但耗時長、溶劑消耗多）和加速溶劑萃?。焖佟⒏咝?、溶劑少、適用范圍廣，但可能條件劇烈）。突出各自優(yōu)缺點及適用場景。答案要點：在環(huán)境樣品（如土壤）分析中，樣品基質(zhì)復(fù)雜，存在大量干擾物，合適的樣品前處理對于去除干擾、有效提取目標(biāo)物、提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要。索氏提取是經(jīng)典方法，操作簡單，提取條件溫和，但提取時間較長，溶劑消耗量大。加速溶劑萃?。ˋSE）則是一種快速、高效的樣品前處理技術(shù)，可在較低溫度下使用較少溶劑，縮短提取時間，提高效率，尤其適用于成分復(fù)雜、水分含量高的樣品，但可能對某些熱不穩(wěn)定或易降解的化合物不適用，且設(shè)備成本較高。選擇何種方法取決于分析物的性質(zhì)、樣品基質(zhì)、分析要求和實驗室條件。2.解析思路：論述HPLC-MS聯(lián)用優(yōu)勢（高靈敏度、高選擇性、覆蓋范圍廣、可進行結(jié)構(gòu)確證）。設(shè)想應(yīng)用方案：確定監(jiān)測目標(biāo)（如多農(nóng)藥、多污染物）、選擇合適的色譜柱和流動相進行分離、選擇合適的質(zhì)譜接口（如API或EI）和離子源類型、優(yōu)化質(zhì)譜掃描參數(shù)（選擇離子監(jiān)測SIM或全掃描MS）、建立標(biāo)準(zhǔn)曲線、進行方法驗證（LOD,LOQ,回收率等）、實際樣品測定與結(jié)果分析。答案要點：HPLC-MS聯(lián)用技術(shù)將HPLC的高效分離能力和MS高靈敏度、高選擇性、寬分子量范圍檢測能力相結(jié)合，極大地提高了復(fù)雜環(huán)境樣品分析的靈敏度和選擇性，能夠檢測痕量、未知或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化合物，并可結(jié)合二級質(zhì)譜進行結(jié)構(gòu)確證，是環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域非常有力的分析工具。在一類典型的環(huán)境污染物監(jiān)測項目中，應(yīng)用方案可包括：首先確定需要監(jiān)測的污染物種類（如某類農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、內(nèi)分泌干擾物等）；選擇合適的反相或正相色譜柱及流動相體系，使目標(biāo)物得到有效