水样的采集保存和处理实用教案

1、1 水质分析步骤： 1.水样的采集(cij)和保存 2.水样的预处理（干扰物质的分离 和待测物的富集） 3.试样中待测组分的测量: 4.分析结果的计算和数据处理第1页/共111页第一页，共111页。2第一节第一节 水样的采集与保存水样的采集与保存 一、水样的采集一、水样的采集 正确的采样方法和很好地保正确的采样方法和很好地保存样品，是使分析结果正确反映存样品，是使分析结果正确反映水中待测成分真实含量水中待测成分真实含量(hnling)(hnling)的先决条件。的先决条件。 如何使采集的样品有代表性，如何使采集的样品有代表性，是采集样品阶段的核心问题。如是采集样品阶段的核心问题。如何使样品在保

2、存期间不发生变化何使样品在保存期间不发生变化则是样品保存的关键。则是样品保存的关键。 第2页/共111页第二页，共111页。3 1. 采样(ci yn)点的设置 （1）地表水监测断面(dun min)的设置监测断面(dun min)上采样点的确定第3页/共111页第三页，共111页。4监测点的布设上可以采用(ciyng)两种方法：（1）断面布设法 对于较大的河流，如河面宽，水量大（150m3/s），水深流急，可以采用多点断面 ；（2）单点布设法 适用于河面狭窄、水浅、流量(liling)不大的小河流，且污染物在水平和垂直方向上都能充分混合，可以直接在河中心采样。第4页/共111页第四页，共11

3、1页。5l断面(dun min)布设法:l监测断面(dun min)的设置原则的确定，主要考虑水质变化较为明显、特定功能水域或有较大的参考意义的水体，具体来讲可概述为六个方面：l 1）有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游；第5页/共111页第五页，共111页。6 2）湖泊、水库、河口的主要入口和出口； 3）较大支流汇合口上游和汇合后与干流充 分混合处；入海河流的河口处；受潮汐 影响的河段和严重水土流失区； 4) 国际河流出入(chr)国境线的出入(chr)口处。 5) 饮用水源区、水资源集中的水域、主要 风景游览区、水上娱乐区及重大水力设 施所在地等功能区。第6页/共111页第六

4、页，共111页。7 监测断面(dun min)设置对一个水系进行污染调查时，一般需要设置背景断面、控制断面和消减断面。对于某一河段污染进行调查，一般设置对照(duzho)(duzho)（或清洁）断面、控制断面和消减断面。第7页/共111页第七页，共111页。8背景断面：背景断面：提供水系环境背景值的采样处，所谓背提供水系环境背景值的采样处，所谓背景值是指未受或很少受到人类活动景值是指未受或很少受到人类活动(hu dng)(hu dng)影响的区域环境内水体的影响的区域环境内水体的物质组成与含量。物质组成与含量。第8页/共111页第八页，共111页。9第9页/共111页第九页，共111页。10控

5、制断面：控制断面：反映本地区排放的废水对河段水质的影响反映本地区排放的废水对河段水质的影响(yngxing)(yngxing)，可及时掌握受污染水体的，可及时掌握受污染水体的现状和变化动态，一般设在排污口下游现状和变化动态，一般设在排污口下游5005001000m1000m处，还应设置在城市的主要饮处，还应设置在城市的主要饮用水源、水产资源集中区域、主要风景游用水源、水产资源集中区域、主要风景游览区等处。其数目应根据城市的工业布局览区等处。其数目应根据城市的工业布局和排污口分布情况而定。和排污口分布情况而定。第10页/共111页第十页，共111页。11消减断面：消减断面：反映河流对污染物的稀释

6、净化情况，通反映河流对污染物的稀释净化情况，通常设在城市或工业区最后一个排污口下常设在城市或工业区最后一个排污口下游游1500m以外的河段上，此断面污染以外的河段上，此断面污染物浓度物浓度(nngd)显著下降，且左、中、显著下降，且左、中、右三点浓度右三点浓度(nngd)差异较小。差异较小。第11页/共111页第十一页，共111页。12对照对照(duzho)断面断面控制控制(kngzh)断面断面削减削减(xujin)断面断面500m1500m控制断面控制断面河流监测断面设置第12页/共111页第十二页，共111页。13AABBCCDDEEFFGG河流监测(jin c)断面设置示意图A-A对照断

7、面G-G削减(xujin)断面B-B、C-C、D-D、E-E、F-F控制断面污染源排污口水流(shuli)方向自来水取水口自来水取水口第13页/共111页第十三页，共111页。14 采样(ci yn)断面上采样(ci yn)垂线的设置 p15水面宽度（水面宽度（m）垂线数量垂线数量说说 明明50一条一条(中泓线中泓线)1、断面上垂线的布设、断面上垂线的布设应避开岸边污染带。应避开岸边污染带。有必要对岸边污染有必要对岸边污染带进行监测时，可带进行监测时，可在污染带内酌情增在污染带内酌情增设垂线。设垂线。2、对无排污河段并有、对无排污河段并有充分数据证明断面充分数据证明断面上水质均匀时，可上水质均

8、匀时，可只设中泓一条垂线只设中泓一条垂线50100二条（左、右近岸二条（左、右近岸有明显水流处）有明显水流处）100三条（左、中、右）三条（左、中、右）第14页/共111页第十四页，共111页。15设置(shzh)采样垂线上的采样点p15水深（m）采 样 点 数说 明51(距水面0.5m)水深不足1m时,在1/2水深处5102(距水面0.5m河底以上0.5m)河流封冻时,在冰下0.5m处103(水面下0.5m,1/2深处,河底以上0.5m)若有充分数据证明垂线上水质均匀,可减少采样点第15页/共111页第十五页，共111页。161500m等间距(jin j)设置采样采样(ci yn)点位确定点

9、位确定第18页/共111页第十八页，共111页。19采样采样(ci yn)点位确定点位确定5m水面(shu min)下0.30.5m处510m河底(h d)以上0.5m处1050m水深处第19页/共111页第十九页，共111页。20思考：当河道有支流思考：当河道有支流(zhli)汇汇入时应如何设置断面呢？入时应如何设置断面呢？500m1500m对照对照(duzho)断断面面控制控制(kngzh)断断面面削减断面削减断面断面断面点位点位第20页/共111页第二十页，共111页。21这是一个单点布设的监测网，其中(qzhng)1、2号监测点为对照点，35号为控制点，6、7号为消减点。单点布设法(s

10、hf):第21页/共111页第二十一页，共111页。22城市污水城市污水(w shu)处理厂：在处理厂：在污水污水(w shu)进口和处理后的总排进口和处理后的总排口布设采样点。口布设采样点。第22页/共111页第二十二页，共111页。23硫化物、挥发性酚、氰化物、有机硫化物、挥发性酚、氰化物、有机磷、石油类、铜、锌、氟、硝基苯磷、石油类、铜、锌、氟、硝基苯类、苯胺类等。类、苯胺类等。 在工厂总排污口在工厂总排污口处布点采样。处布点采样。第23页/共111页第二十三页，共111页。24第24页/共111页第二十四页，共111页。25 2. 采样采样(ci yn)时间和采样时间和采样(ci yn

11、)频率频率 （1）饮用水源地全年采样）饮用水源地全年采样(ci yn)监监测测12次，采样次，采样(ci yn)时间根据具体时间根据具体情况选定。情况选定。第25页/共111页第二十五页，共111页。26（2）对于较大水系干流和中、小河流，全年采样监测次数不少于6次。采样时间为丰水期、枯水期和平水期，每期采样两次。 流经城市(chngsh)或工业区，污染较重的河流，游览水域，全年采样监测不少于12次。采样时间为每月一次或视具体情况选定。底质每年枯水期采样监测一次。第26页/共111页第二十六页，共111页。27（3）潮汐河流全年在丰、枯、平水期采样监测，每期采样两天，分别在大潮期和小潮期进行，

12、每次应采集当天涨、退潮(tu cho)水样分别测定。第27页/共111页第二十七页，共111页。28（4）设有专门监测站的湖泊、水库、每月采样监测一次，全年不少于12次。其他湖、库全年采样监测两次，枯、丰水期各1次。有废（污）水排入，污染(wrn)较重的湖、库应酌情增加采样次数。第28页/共111页第二十八页，共111页。29（5）背景断面每年采样(ci yn)监测一次，在污染可能较重的季节进行。（6）排污渠每年采样(ci yn)监测不少于3次。（7）海水水质常规监测，每年按丰、平、枯水期或季度采样(ci yn)监测24次。第29页/共111页第二十九页，共111页。30采取水样的方法主要采取

13、水样的方法主要(zhyo)(zhyo)分为三大类：分为三大类：采水器采水；泵抽装置采水；采水器采水；泵抽装置采水； 采水器采水器中放入吸附剂浓缩采样。中放入吸附剂浓缩采样。参见参见P12 P12 表表2-1 2-1 第30页/共111页第三十页，共111页。31简易简易(jiny)采水器和急流采水器示采水器和急流采水器示意图意图第31页/共111页第三十一页，共111页。32泵式采水器示意图泵式采水器示意图第32页/共111页第三十二页，共111页。33第33页/共111页第三十三页，共111页。34 最常用的采样器是聚乙烯塑料和硬质玻璃器皿: 测定有机(yuj)及生物项目应选用硬质（硼硅）玻

14、璃容器；测定金属、放射性及其他无机项目可选用高密度聚乙烯和硬质玻璃容器。 第34页/共111页第三十四页，共111页。35采水瓶使用前必须洗涤干净。一般通用的洗涤方法是按下列顺序进行： 先用水和洗涤剂清洗，以除去灰尘、油垢，用自来水冲洗干净，置于约1010硝酸或盐酸中浸泡8 8小时以上，自来水冲洗干净，再用去离子水或蒸馏水冲洗2 23 3次。这样洗净的容器(rngq)(rngq)可供一般项目或待测成分含量比较高的样品使用。 盛样品前，应用所采水体的水冲洗2 23 3次再装水样。如果容器(rngq)(rngq)中已预先加有保存剂，可直接装入水样。 第35页/共111页第三十五页，共111页。36

15、 还应根据待测项目的要求：1、测定硫酸盐及铬时，不能用铬酸 钾-硫酸洗液。2、测定磷酸盐时，不能用含磷的洗 涤剂来清洗玻璃容器。3、测定油和脂类的容器不能用肥皂(fizo) 洗涤。4、细菌检验时，容器清洗后还要做 灭菌处理。第36页/共111页第三十六页，共111页。372）井水、泉水）井水、泉水(qunshu)、自来水自来水 井水井水 从监测井中采集水样常利用抽水机从监测井中采集水样常利用抽水机设备。启动后，先放水数分钟，将积留在管设备。启动后，先放水数分钟，将积留在管道内的杂质及陈旧道内的杂质及陈旧(chnji)(chnji)水排出，然后水排出，然后用采样容器接取水样。用采样容器接取水样。

16、对于无抽水设备的水对于无抽水设备的水井，可选择适合的专井，可选择适合的专用采水器采集水样。用采水器采集水样。第37页/共111页第三十七页，共111页。38自喷泉水自喷泉水 对自喷泉水，可在涌出口处对自喷泉水，可在涌出口处直接采样。直接采样。 地下水的水质比较稳定，地下水的水质比较稳定，一般采集一般采集(cij)(cij)瞬时水样，即能瞬时水样，即能有较好的代表性。有较好的代表性。第38页/共111页第三十八页，共111页。39自来水或抽水自来水或抽水(chu shu)(chu shu)设备设备中的水中的水 采集(cij)(cij)自来水及具有抽水设备的井水时，应先放水数分钟，使积留于水管中的

17、杂质流出后再采集(cij)(cij)样品。第39页/共111页第三十九页，共111页。40 3）废（污）水样浅层废（污）水：可从浅埋排水管、沟道中采样，用采样容器直接采集，也可用长把塑料勺采集。深层废（污）水：可用深层采水器沉入检测井内采样。自动采样：采用(ciyng)自动采水器可自动采集瞬时水样和混合水样。 第40页/共111页第四十页，共111页。41 5. 5.采样(ci yn)(ci yn)量 （附录1 1） 根据测定项目的实际情况(qngkung)(qngkung)分别计算需用量并增加20203030作为实际采样量。 满足常规理化分析需要采集2 23L3L水样，进行全分析时需采集10

18、L10L水样。 除了测定溶解氧外，样品瓶应留有1010容积的空隙。第41页/共111页第四十一页，共111页。42 6. 采集水样注意事项采集水样注意事项 （1）测定悬浮物、溶解氧、生化需氧）测定悬浮物、溶解氧、生化需氧量、油类、硫化物、余氯等项目需要单独量、油类、硫化物、余氯等项目需要单独采样；测定溶解氧、生化需氧量和有机污采样；测定溶解氧、生化需氧量和有机污染物等项目的水样必须充满染物等项目的水样必须充满(chngmn)容器；容器；pH、电导率、溶解氧等项目宜在、电导率、溶解氧等项目宜在现场测定。现场测定。第42页/共111页第四十二页，共111页。43（2）采样时必须认真填写(tinxi

19、)采样登记表 每个水样瓶都应贴上标签（填写(tinxi)采样点编号、采样日期和时间、测定项目等），要塞紧瓶塞，必要时还要密封。第43页/共111页第四十三页，共111页。44 二、样品保存与运输(ynsh)管理 1. 水样的保存 水样的保存要求：（1）抑制微生物作用；（2）减缓(jin hun)化合物或配合物的水解、 解离及氧化还原作用；（3）减少组分的挥发和吸附损失。第44页/共111页第四十四页，共111页。45 采样和分析测定之间相隔时间越短，所得分析结果越能代表所取水样所属水体(shu t)的水质情况。保存时间即最长贮放时间，一般污水的存放时间越短越好。清洁水样：72h ；轻污染水样：

20、48h；严重污染水样：12h。 第45页/共111页第四十五页，共111页。46对于易受微生物分解、易氧化而发生变化的水样在低温阴暗处保存，或加入防腐剂（氯化汞、苯、甲苯、氯仿(l fn)等）保存方法。第46页/共111页第四十六页，共111页。47第47页/共111页第四十七页，共111页。482. 加入化学试剂保存法加入化学试剂保存法1）控制溶液的）控制溶液的pH值值 测定金属离子的水样常用测定金属离子的水样常用HNO3酸酸化至化至pH为为12，既可防止，既可防止(fngzh)重重金属离子水解沉淀，又可避免金属被金属离子水解沉淀，又可避免金属被器壁吸附（对低价金属离子很有效）；器壁吸附（对

21、低价金属离子很有效）； 高价金属离子，特别是含氧酸根高价金属离子，特别是含氧酸根阴离子在酸性中也可发生变化，阴离子在酸性中也可发生变化，（Cr()在酸性中可转化成在酸性中可转化成Cr()）-因此测定因此测定Cr()的水样应在中性或弱的水样应在中性或弱碱性中保存。碱性中保存。第48页/共111页第四十八页，共111页。492）加入生物抑制剂 HgCl2可抑制生物的氧化(ynghu)还原作用；用H3PO4调至pH为4时，加入适量CuSO4，即可抑制苯酚菌的分解活动。第49页/共111页第四十九页，共111页。503）加入氧化剂或还原剂 测定汞的水样需加入HNO3（至pH1）和K2Cr2O7（KMn

22、O4），使汞保持高价(o ji)态；测定硫化物的水样，加入抗坏血酸，可以防止被氧化；测定溶解氧的水样则需加少量硫酸锰和碱性碘化钾固定溶解氧（还原）等。第50页/共111页第五十页，共111页。51 如欲测定水样中某组分的含量，采样后立即加入保存(bocn)剂，分析测定时充分摇匀后再取样。第51页/共111页第五十一页，共111页。52 3. 其他 采集后在现场立即采取一些措施，如过滤等，对水样的保存是很有益的。水样中的藻类和细菌常因过滤而被截留(ji li)，这样就可大大减少和防止水样中的生物活性作用。这种方法十分方便。过滤用的滤膜孔径常为0.45m。 第52页/共111页第五十二页，共111

23、页。53 有些项目特别容易(rngy)发生变化，如水温、pH值、色度、浊度、透明度、电导率、溶解氧和二氧化碳等，宜在采样现场进行测定。第53页/共111页第五十三页，共111页。54 2. 水样的运输 水样采集后应尽快进行分析检验，以免水中所含物质由于发生物理、化学和生物学的变化而影响分析结果的正确性，因此水样也应尽快得到运送，有时需用(x yn)专门的汽车、轮船甚至是直升飞机。第54页/共111页第五十四页，共111页。55第55页/共111页第五十五页，共111页。56 第二节 样品(yngpn)预处理 目的：使欲测组分达到测定方法和仪器要求的形态、浓度，消除共存(gngcn)组分的干扰。

24、主要方法包括：水样消解、分离和富集。第56页/共111页第五十六页，共111页。57一、水样消解(xioji)金属元素总量第57页/共111页第五十七页，共111页。58（一）湿式消解法 利用(lyng)各种酸或 碱进行消解1、硝酸消解法适用水样：较清洁水样2、硝酸-硫酸（52）消解法 硫酸沸点(fidin)高，且具有强脱水性，可提高消解温度和消解效果。 不适用水样：易生成难溶硫酸盐组分（如铅、钡、锶）的水样。 第58页/共111页第五十八页，共111页。59 3、硝酸(xio sun)-高氯酸消解法第59页/共111页第五十九页，共111页。60 4、硫酸-磷酸(ln sun)消解法第60页

25、/共111页第六十页，共111页。615、硫酸(li sun)-高锰酸钾（5%）消解法 第61页/共111页第六十一页，共111页。62 5. 碱分解(fnji)法第62页/共111页第六十二页，共111页。63（二）干灰化法 过程：水浴蒸干马弗炉内450-550灼烧至残渣呈灰白色冷却(lngqu)后用2%HNO3（或HCL）溶解样品灰分过滤滤液定容后供测定。不适用：处理测定易挥发组分（如砷、汞、镉、硒、锡等）的水样。第63页/共111页第六十三页，共111页。64第64页/共111页第六十四页，共111页。65 二、分离(fnl)与富集 在水质监测中，被测组 分往往含量极低，且有 大量共存物

26、质，因此，就需要进行样品的预富集和分离，以消除干扰，提高测定方法(fngf)的灵敏度。 富集与分离往往不可分割，同时进行。 常用的方法(fngf)有：过滤、挥发、蒸馏、萃取、离子交换、吸附、共沉淀、层析、低温浓缩等。第65页/共111页第六十五页，共111页。661、方法(fngf)的选择与评价 通常要考虑(kol)的问题有：待测成分的回收率、富集效率、操作中的沾污或损失、操作是否简便快速、是否利于批样分析、费用是否昂贵等。回收率： 多数情况下希望回收率在90110之间，如果待测成分含量很低，回收率也可允许在80120之间或范围更宽。（常量组分要求在99以上）第66页/共111页第六十六页，共

27、111页。67 用有机溶剂直接萃取(cuq)水中的有机物，多用于分子化合物（如挥发酚、油、有机农药）的萃取(cuq)。第67页/共111页第六十七页，共111页。68金属离子：利用某些螯合剂(h j)、络合剂(h j)与被测金属元素的不同形态形成化合物的反应，化合物在有机相和水相溶解度的不同，萃取到有机相中。二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDTC）双硫腙第68页/共111页第六十八页，共111页。69 3. 蒸馏法 蒸馏法是利用水样中各污染组分具有不同的沸点(fidin)而使其彼此分离的方法，分为常压蒸馏、减压蒸馏、水蒸汽蒸馏、分馏法等。 挥发挥发(huf)酚和氰化物蒸馏装置示意图酚和氰化物蒸馏装置

28、示意图 氟化物水蒸气蒸馏氟化物水蒸气蒸馏(zhngli)装置示装置示意图意图第69页/共111页第六十九页，共111页。70第70页/共111页第七十页，共111页。71第71页/共111页第七十一页，共111页。72水蒸气蒸馏的适用对象和使用(shyng)条件第72页/共111页第七十二页，共111页。73第73页/共111页第七十三页，共111页。74第74页/共111页第七十四页，共111页。75第75页/共111页第七十五页，共111页。76两相达到平衡。两相达到平衡。第76页/共111页第七十六页，共111页。77 测定水样中卤代烃 挥发性卤代烃主要指三卤代烃、四氯化碳等。各种卤代烃

29、均有特殊气味和毒性(d xn)，可通过皮肤接触、呼吸或饮水进入人体。顶空气相色谱法（HS-GC）吹脱捕集气相色谱法（P&T-GC） 顶空气相色谱-质谱法（HSGC-MS）第77页/共111页第七十七页，共111页。78顶空气顶空气(kngq)相色谱法相色谱法 五种五种(w zhn)卤代烃标准色谱图卤代烃标准色谱图第78页/共111页第七十八页，共111页。79（1）静止顶空分析法（静止顶端(dngdun) 空间法） 第79页/共111页第七十九页，共111页。80根据亨利定律，组分i的分压与其在液相中的克分子分数(fnsh)成正比： Pi = ki XiKi为亨利系数，根据GC关系，峰

30、面积与分压Pi成正比： A = cPi 第80页/共111页第八十页，共111页。81 顶空条件(tiojin)的选择 ：第81页/共111页第八十一页，共111页。82 气液体(yt)积比第82页/共111页第八十二页，共111页。83 样品(yngpn)基质第83页/共111页第八十三页，共111页。84 液上空间(kngjin)压力第84页/共111页第八十四页，共111页。85 平衡(pnghng)温度第85页/共111页第八十五页，共111页。86 平衡(pnghng)时间第86页/共111页第八十六页，共111页。87-机测定。第87页/共111页第八十七页，共111页。88第88

31、页/共111页第八十八页，共111页。89 解吸(jix)方法：第89页/共111页第八十九页，共111页。905、吸附(xf) 第90页/共111页第九十页，共111页。91目前市售的螯合树脂商品主要有两类：一类(y li)是含亚胺羧酸基的树脂，它对碱土金属和重金属离子的选择吸附能力比对碱金属大得多；另一类(y li)是聚胺类树脂，这种树脂完全不吸附碱金属和碱土金属离子，特别适用于将重金属从碱金属和碱土金属中分离出来。第91页/共111页第九十一页，共111页。92 螯合树脂的选择性除与树脂本身的结构有关外，还与试剂中离子(lz)的种类、离子(lz)强度、溶液的pH值等有关。第92页/共111页第九十二页，共111页。93 近年来，XAD树脂已广泛作为吸附剂存在，交联的多孔聚合物，表面积、表面极性、孔径等都随着(su zhe)型号的不同而不同 XAD系列树脂，它是苯乙烯和二乙烯苯的共聚体，具有多孔大网状结构，对含氯农药、多氯联苯等有机物具有很大的吸附能力，并允许无机离子和高极性有机化合物通过。第93页/共111页第九十三页，共111页。94XAD系列有5种商品牌号(piho)：XAD-1， XAD-2，XAD-4， XA