第二章 水和废水监测.ppt

1 3环境标准 EnvironmentalStandard 第二章水和废水监测 第二章水和废水监测 学习重点 水质监测方案的制订 水样样品的采集技术和保存 优先监测物的测定方法 河流水质监测 学习难点 水质监测方案的制订方法 监测布点的原则和方法 2 1水资源和水污染 一 地球上的水资源 表2 1地球上水资源分配 地球上存在总水量大约为1 37 109km3 其中 海水约占97 3 淡水仅占2 7 淡水不但占的比例小 而且大部分存在于地球南北极的冰川 冰盖中 可利用的淡水资源只有河流 淡水湖和地下水的一部分 总计不到总量的1 二 水质污染 1 水污染造成水资源短缺加剧2 水质污染的类型 表2 2水质污染类型 2 2水质监测方案的制订 一 水质监测方案的工作程序 1 明确监测目的2 调查研究3 确定监测对象4 设计监测网点5 合理安排采样时间和频率6 选定采样和保存方法7 选定分析测定技术8 测定数据的分析与综合9 制订质量保证程序 措施和方案的实施计划 二 水质监测的对象和目的 一 水质监测的对象 二 水质监测的目的 表2 2水质监测的对象和目的 三 监测项目 依据水体功能和污染源的类型 经济条件等确定 原则 优先监测 水体优先监测的污染物是 1 已有环境标准或其他依据的污染物 2 对环境影响大的污染物 3 已有可靠的监测方法并能获得准确数据的污染物 4 在环境中的含量已接近或超过规定的标准浓度 其污染趋势还在上升的污染物 一 确定监测项目的原则 1 地面水监测项目 参见 地表水环境质量标准 GB3838 2002 P322 生活饮用水监测项目 参见 生活饮用水卫生标准 GB5749 2006 检测指标达106项 3 废 污 水监测项目 参见 污水综合排放标准 GB8978 96 P34 二 我国水质标准中的监测项目 四 布设监测网点 一 地表水水质监测监测网 点 的设置 在对调查研究结果和有关资料进行综合分析的基础上 根据监测目的和监测项目 并考虑人力 物力等因素确定监测断面和采样点 1 监测断面的设置监测断面的设置原则的确定 主要考虑水质变化较为明显或特定功能水域或有较大的参考意义的水体 具体可概括为六个方面 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 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地区 4 国际河流出入国境线的出入口处 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利设施所在地等功能区 6 应近可能与水文测量断面重合 并要求交通方便 控制断面 削减断面 对照断面 河流监测断面例图讲解 地面水监测断面设置总结 返回 采样垂线的确定 设置说明 监测断面上采样垂线的布设 应避开岸边污染带 对有必要进行监测的污染带 可在污染带内酌情增加垂线 对无排污河段或有充分数据证明断面上水质均匀时 可只设一条中泓垂线 凡布设于河口 要计算污染物排放通量的断面 必须按本规定设置采样垂线 垂线上采样点的设置 采样点设置说明 水深不足1m时 在1 2水深处 河流封冻时 在冰下0 5m处 若有充分数据证明垂线上水质均匀 可酌情减少采样点数凡布设于河口 要计算污染物排放通量的断面 必须按本规定设置采样点 三 采样时间和采样频率 SamplingTimeandFrequency 一般原则是 1 对于较大水系干流和中 小河流全年采样不少于6次 采样时间为丰水期 枯水期和平水期 每期采样两次 2 工业区 污染较重的河流 游览水域 饮用水源地全年采样不少于12次 采样时间为每月一次或视具体情况选定 3 底泥每年在枯水期采样一次 采样现场 4 潮汐河流全年在丰 枯 平水期采样 每期采样两天 分别在大潮期和小潮期进行 每次应采集当天涨 退潮水样分别测定 5 背景断面每年采样1次 二 地下水质监测方案的制订 相对地表水而言 其流动性和水质参数的变化比较缓慢 地下水质监测方案的制订过程与地表水基本相同 一 调查研究和收集资料 1 收集 汇总监测区域的水文 地质 气象等方面的有关资料和以往的监测资料 2 调查监测区域内城市发展 工业分布 资源开发和土地利用情况 尤其是地下工程规模应用等 了解化肥和农药的施用面积和施用量 查清污水灌溉 排污 纳污和地面水污染现状 3 测量或查知水位 水深 以确定采样器和泵的类型 所需费用和采样程序 4 在完成以上调查的基础上 确定主要污染源和污染物 并根据地区特点与地下水的主要类型把地下水分成若干个水文地质单元 地下水监测设施 二 采样点的设置 由于地质结构复杂 使地下水采样点的设置也变得复杂 自监测井采集的水样只代表含水层平行和垂直的一小部分 所以 必须合理地选择采样点 1 背景值监测点的设置 2 监测井 点 的布设监测井布点时 应考虑环境水文地质条件 地下水开采情况 污染物的分布和扩散形式 以及区域水化学特征等因素 一般监测井在液面下0 3 0 5m处采样 若有间温层或多含水层分布 可按具体情况分层采样 采样井 三 采样时间和采样频率的确定 1 每年应在丰水期和枯水期分别采样测定 有条件的地方按地区特点分四季采样 已建立长期观测点的地方可按月采样监测 2 通常每一采样期至少采样监测1次 对饮用水源监测点 要求每一采样期采样监测两次 其间隔至少10天 对有异常情况的井点 应适当增加采样监测次数 三 水污染源监测方案的制订 水污染源 包括工业废水源 医院污水源和生活污水源等 制订监测方案前的调查 一 采样点的设置 水污染源一般经管道或渠 沟排放 截面积比较小 不需设置断面 而直接确定采样点位 第一类污染物 1 在车间或车间设备废水排放口设置采样点监测一类污染物 项目 汞 镉 砷 铅的无机化合物 六价铬的无机化合物及有机氯化合物和强致癌物质等 共13项最好 车间排放口 第二类污染物 2 在工厂废水总排放口布设采样点监测二类污染物 项目 悬浮物 硫化物 挥发酚 氰化物 有机磷化合物 石油类 铜 锌 氟的无机化合物 硝基苯类 苯胺类等 总排放口 3 已有废水处理设施的工厂 在处理设施的排放口布设采样点 为了解废水处理效果 可在进出口分别设置采样点 4 在排污渠道上 采样点应设在渠道较直 水量稳定 上游无污水汇入的地方 排放水体 一 地表水样的采集 一 采集前的准备 2 3水样的采集和保存 地表水源 二 采样方法和采样器 采集表层水时 可用桶 瓶等容器直接采取 一般将其沉至水面下0 3 0 5米处采集 而不宜直接取表层水 采集深层水样时 则必须采用采水器 主要的采样器有常用采样器 简易采样器和单层采样器 急流采样器 溶解氧采样器 我们通过下面的动画来了解一下 表层地表水的采集 简易采样器 原理 带重锤的采样器沉入水中采集 将采样容器沉降至所需深度 可从绳上的标度看出 上提细绳打开瓶塞 待水样充满容器后提出 急流采样器 它是将一根长钢管固定在铁框上 管内装一根橡胶管 其上部用夹子夹紧 下部与瓶塞上的短玻璃管相连 瓶塞上另有一长玻璃管通至采样瓶底部 采样前塞紧橡胶塞 然后沿船身垂直伸入要求水深处 打开上部橡胶管夹 水样即沿长玻璃管流入样品瓶中 瓶内空气由短玻璃管沿橡胶管排出 这样采集的水样也可用于测定水中溶解性气体 因为它是与空气隔绝的 溶解氧采样器 原理 将采样器沉入要求水深处后 打开上部的橡胶管夹 水样进入小瓶 采样瓶 并将空气驱入大瓶 从连接大瓶短玻璃管的橡胶管排出 直到大瓶中充满水样 提出水面后迅速密封 三 水样的类型 平均混合水样 指每隔相同时间采集等量废水样混合而成的水样 适于废水流量比较稳定的情况 平均比例混合水样 系指在废水流量不稳定的情况下 在不同时间依照流量大小按比例采集的混合水样 二 废水样品的采集 工业废水和生活污水的采集 由于生产工艺 生产品种的变动 不同时间废水的组分和浓度变化幅度较大 采样前需先进行污染源调查 然后决定采样方法 1 采集瞬时水样 用这种水样监测的结果只说明取样时的水质 对于生产工艺连续 稳定的工厂 所排放废水中的污染组分及浓度变化不大 瞬时水样具有较好的代表性 2 由于工业废水的排放量和污染组分的浓度往往随时间起伏较大 为使监测结果具有代表性 需要增大采样和测定频率 但这势必增加工作量 此时比较好的办法是采集平均混合水样或平均比例混合水样 三 地下水样的采集 水井 地下水的水质比较稳定 一般采集瞬时水样 即能有较好的代表性 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 将积留在管道内的杂质及陈旧水排出 然后用采样容器接取水样 对于无抽水设备的水井 可选择适合的专用采样器采集水样 自喷泉水 对于自喷泉水 可在涌水口处直接采样 自来水 对于自来水 也先将水龙头完全打开 放水数分钟 排出管道中积存的死水后再采样 五 采样注意事项 1 单独采样项目 悬浮物 pH 溶解氧 生化需氧量 油类 硫化物 余氯 放射性 微生物等9项 2 现场测定项目 pH值 电导率 溶解氧 水温 浊度 3 其他参数的测定 如流量 4 填写采样登记表和水样瓶标签 现场测定 点击此处观看河流监测断面的监测实验 六 水样的保存和运输 一 水样的保存 水样采集后常需送至实验室进行测定 这就涉及样品的保存和运输 由于痕量物质容易在保存过程中发生物理的 化学的和生物化学的变化 而使水质变化 失去代表性 所以从采样到测定时间间隔越短越好 某些指标则必须在现场测定 如温度 pH等 或现场固定后再运输 如DO等 1 水样保存的基本要求 不发生物理 化学 生物变化 1 不改变样品中待测组分不损失组分 不玷污 不增加待测组分和干扰组分 2 对瓶的要求 不吸收待测物 性能稳定 杂质含量低的材料 常用有 硼硅玻璃 石英 聚乙烯和聚四氟乙烯 3 时间要求 1 冷藏或冷冻法 冷冻温度为 20 冷藏温度一般2 5 2 加入化学试剂保存法加入生物抑制剂 氧化剂或还原剂 调节pH值等 参见P48例及P49表2 2内容 水质采样样品的保存和管理技术规定 GB12999 91 2 常用水样保存方法 二 水样的运输 对采集的每一个水样 都应做好记录 并在采样瓶上贴好标签 运送到实验室 在运输过程中 应注意以下几点 1 要塞紧采样容器器口塞子 必要时用封口胶 石蜡封口 测油类的水样不能用石蜡封口 2 将样瓶装箱 并用泡沫塑料或纸条挤紧 3 需冷藏的样品 应配备专门的隔热容器 放入致冷剂 将样品瓶置于其中 4 冬季应采取保温措施 以免冻裂样品瓶 三 水样的过滤或离心分离 一 水样的消解 2 4水样的预处理 微波消解系统 在测定金属等无机物指标时 当水样中含有有机物时 需先经消解处理 消解目的 破坏有机物 溶解悬浮物 将各种形态 价态 的待测元素氧化成单一的高价态或利于分离 以便测定 消解要求 清澈 透明 无沉淀 消解方法 湿式消解法和干式分解法 干灰化法 1 湿式消解法 硝酸消解法 硝酸 高氯酸消解法 硝酸 硫酸消解法 硫酸 磷酸消解法 硫酸 高锰酸钾消解法 多元消解方法和碱分解法等方法 下表是几种常用湿式消解的要点 2 干灰化法 干灰化法又称高温分解法 处理过程 取适量水样于白瓷或石英蒸发皿中 置于水浴上蒸干 移入马福炉内 于450 550 灼烧到残渣呈灰白色 使有机物完全分解除去 取出蒸发皿 冷却 用适量2 HNO3 或HCl 溶解样品灰分 过滤 滤液定容后供测定 本方法不适用于处理测定易挥发组分 如砷 汞 镉 硒 锡等 的水样 瓷蒸发皿 二 富集与分离 常用的方法有过滤 挥发 蒸馏 溶剂萃取 离子交换 吸附 共沉淀 层析 低温浓缩等 要结合具体情况选择使用 在水质监测中 被测组分往往含量极低 且有大量共存物质 因此 就需要进行样品的预富集和分离 以达到消除干扰 提高测定方法的灵敏度 富集和分离往往是不可分割 同时进行的 1 挥发和蒸发浓缩 挥发实验仪器 表面皿 蒸发实验仪器 蒸发皿 挥发分离法 气提法 是利用某些污染组分挥发度大 或者将欲测组分转变成易挥发物质 然后用惰性气体带出而达到分离的目的 蒸发浓缩是指在电热板上或水浴中加热水样 使水分缓慢蒸发 达到缩小水样体积 浓缩欲测组分的目的 2 蒸馏法 蒸馏法把欲分离组分转化为易蒸发的物质 或物质本身易蒸发 然后加热 使其成蒸气选出 该法操作简便 在测定地表水 工业废水中酚类 氰化物 氟化物 硼化物等项目时都选用此法 左图为蒸馏装置的示意图 3 溶剂萃取法 溶剂萃取法是基于物质在不同的溶剂相中分配系数不同 而达到组分的富集与分离 在水质监测实例中则多借助于加入萃取剂的作用 使无机化合物形成有机鳌 络 合物而被有机溶剂萃取 P55 以达到富集 分离之目的 离子交换法 原理 离子交换是利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换反应进行分离的方法 离子交换树脂是可渗透的三维网状高为子聚合物 在网状的骨架上含有可电离的 或可被交换的阳离子或阴离子活性基团 强酸性阳离子树脂含有活性基团 SO3H SO3Na等 一般用于富集金属阳离子 强碱性阴离子交换树脂含有 N CH3 3 X 基团 其中X 为OH Cl NO3 等 能在酸性 碱性和中性溶液中与强酸或弱酸阴离子交换 应用较广泛 5 共沉淀法 共沉淀系指溶液中一种难溶化合物在形成沉淀过程中 将共存的某些痕量组分一起载带沉淀出来的现象 共沉淀现象在常量分离和分析中是力图避免的 但却是一种分离富集微量组分的手段 例如 在形成硫酸铜沉淀的过程中 可使水样中浓度低至0 02 g L的Hg2 共沉淀出来 吸附法 吸附是利用多孔性的固体吸附剂将水样中一种或数种组分吸附于表面 以达到分离的目的 常用的吸附剂 活性炭 氧化铝 分子筛等 1克活性炭表面面积约为800 1000m2 常用在脱色 防毒面具中消毒剂等 近些年来用它作痕量元素富集剂 因为痕量元素经活性炭吸附很易与母体分离 然后用酸液淋洗 则易释放出被吸附的痕量元素 被吸附富集于吸附剂表面的污染组分 可用有机溶剂或加热解吸出来供测定 分子筛 主要由硅酸钾钠和硅铝酸钙合成 一 水温 2 5物理性质的检验 水的温度由于水源不同 而有很大差异 一般来说 地下水温度比较稳定8 12 地面水温度变化较大 天然地面水的温度一年中随季节在0 35 的范围内变动 水温测量应在现场进行 同时测量大气温度和水体pH 常用的测量仪器有水温计 颠倒温度计和热敏电阻温度计 二 颜色 天然水的颜色主要来源于植物的叶 皮 根 腐殖质以及可溶性无机矿物质和泥沙等 地表水受工业废水污染后水色变得极为复杂 水色可分为 真色 和 表色 完全除去水中悬浮物质后呈现的颜色称为 真色 没有除去悬浮物时所呈现的颜色称为 表色 对于清洁或浊度很低的水 其真色和表色相近 对于着色很深的工业废水 二者差别较大 水的色度一般是指真色而言 水的颜色常用以下方法测定 一 铂钴比色法 二 稀释倍数法 在50mL比色管中 将水样稀释至用肉眼观察以与无色水相同的最低稀释倍数作为该水样的色度 污染严重的工业废水通常采用此法 此法用量值表示 且有国家标准 比颜色描述法优越 但因受人的辨色力的差异和主观因素的影响 往往会引起测定的差异 特别在低色度时更甚 所取水样应无树叶 枯枝等杂物 取样后应尽快测定 否则 于4 保存并在48小时内测定 三 臭 臭是检验原水和处理水的水质必测项目之一 水中臭气的主要来源是 1 水中动 植物和微生物的大量繁殖 死亡和腐败 2 溶解气体 如硫化氢 沼气等 3 矿物盐类 如铁盐 锰盐等 4 工业废水 如含有酚 煤焦油等的工业废水 5 氯 饮用水进行氯消毒时 如用氯过多 亦会产生不愉快的气味 尤其当水中含有酚时 产生的氯酚臭气更甚 一 定性描述法 要点 取100mL水样于250mL锥形瓶中 检验人员依靠自己的嗅觉 分别在20 和煮沸稍冷后闻其臭 用适当的词语描述其臭特征 并按下表划分的等级报告臭强度 二 臭阈值法 OdorThresholdQuantityMethod 该方法是用无臭水 制取方法见P61 稀释水样 直至可辨别出臭气的最低浓度 称 臭阈浓度 用其表示臭的阈限 水样稀释到刚好闻出臭味时的稀释倍数称为 臭阈值 操作要点 用水样和无臭水在锥形瓶中配制水样稀释系列 稀释倍数不要让检验人员知道 在水浴上加热至60 1 检验人员取出锥形瓶 振荡2 3次 去塞 闻其臭气 与无臭水比较 确定刚好闻出臭气的稀释样 计算臭阈值 臭阈值 水样体积 mL 无臭水体积 mL 水样体积 mL 由于检验人员嗅觉敏感性有差异 对同 水样稀释系列的检验结果会不一致 因此 一般选择5名以上嗅觉敏感的人员同时检验 取各检臭人员检验结果的几何均值作为代表值 四 残渣 水样中含有的物质可分为溶解性物质与不溶性物质两类 水蒸发后残余物称为残渣 残渣分为总残渣 总蒸发残渣 总可滤性残渣 溶解性蒸发残渣 总不可滤性残渣 悬浮物 ss 三种 残渣的数量与蒸发温度有密切关系 因为烘干时可因有机物的挥发 机械吸着 水或结晶水的变化及气体挥发等而造成损失 但也可因氧化作用而使质量增加 此外还与蒸发时间有关 一般烘干的温度为103 105 地表水中存在悬浮物 使水体浑浊 透明度降低 影响水生生物呼吸和代谢 工业废水和生活污水含大量无机 有机悬浮物 易堵塞管道 污染环境 因此 为必测指标 2 总可滤性残渣过滤性残渣指能通过过滤器 并于103 105 烘干至恒重的固体 把经过滤除去悬浮物的水样于蒸发皿中蒸发至干 然后烘至恒重 3 总不滤性残渣 悬浮物 SS 水样经过滤剩留在过滤器上并于103 105 烘至恒重的固体 非过滤性残渣包括不溶于水的淤泥 黏土 有机微生物及无机组分的不溶化合物等 计算方法同前 1 总残渣总残渣系指水样中分散均匀的悬浮物质与溶解性物质之和 取定量的水样于已知质量的蒸发皿中 在水浴上蒸发至干 然后在103 105 烘至恒重 增加的重量即为总残渣量 五 电导率 水的电导率与其所含无机酸 碱 盐的量有一定关系 当它们的浓度较低时 电导率随浓度的增大而增加 因此 该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量 不同类型的水有不同的电导率 电极常数常选用已知电导率的标准氯化钾溶液测定 六 浊度 概述 浊度计 浊度表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度 水体混浊现象是由水中存在的悬浮物质如泥砂 胶体物 有机物 浮游生物 微生物等所造成 浊度的大小不仅与水体中的颗粒物有关 而且与其颗粒大小 形状和表面积有关 1 分光光度法选用1cm比色皿 在波长660nm处 测定标准浊度液吸光度值 绘制吸光度 浊度标准曲线 然后测定水样的吸光度值 并从标准曲线上查出相应的浊度 当浊度超过100度时需稀释后测定 计算时应乘上相应的稀释倍数 2 目视比浊法此法根据水样混浊程度 取不同量标准浊度液配制标准系列 然后将同体积水样 100mL比色管 与标准液在黑色底板上进行目视比较 即得水样浊度 3 浊度计测定法依据浑浊液对光进行散射和透射的原理制成的测定水体浊度的专用仪器 一般用于水体的连续自动测定 分光光度法简介 物质对光的选择性吸收 用吸收光谱来描述 max A C光吸收定律表明 A kbc k 比例常数 b 光通过的液层厚度 A k c工作曲线 配置一系列浓度的标准溶液 分别测定他们在一定波长下的吸光度 以溶液浓度c为横坐标 吸光度A为纵坐标 可得到一条通过原点的直线 成为标准曲线或工作曲线 分光光度计 如图P71 图2 17分光光度计基本组成示意图1 光源 2 分光系统 3 比色皿架 4 光电检测及放大装置 5 指示 记录仪表 6 稳压电源 七 透明度 透明度 是指水样的澄清程度 透明度与浊度相反 水中悬浮物和胶体颗粒越多 其透明度就越低 测定透明度的方法 铅字法 赛氏盘法 十字法 P63 赛氏盘 萨氏盘 透明度盘 是一种测定水质透明度的简单方法 直径20cm的黑白色相间圆盘下沉到恰恰看不到的深度 以此水深 用cm表示 来间接表示光透入水面的深浅程度 即透明度 其大小取决于水的浑浊度 指水中混有各种浮游生物和悬浮物所造成的浑浊程度 和色度 悬浮生物和溶解有机物造成的颜色 透明度盘 萨氏盘 2 6金属化合物的测定 1 种类 水体中的金属元素有些是人体健康必须的常量元素和微量元素 有些是有害于人体健康的 如汞 镉 铬 铅 铜 锌 镍 钡 钒 砷等 受 三废 污染的地面水和工业废水中有害金属化合物的含量往往明显增加 2 危害 有害金属侵入人的肌体后 将会使某些酶失去活性而出现不同程度的中毒症状 其毒性大小与金属种类 理化性质 浓度及存在的价态和形态有关 3 方法 测定水体中金属元素广泛采用的方法有分光光度法 原子吸收分光光度法 阳极溶出伏安法及容量法 概述 一 汞 概述 汞及其化合物有强烈毒性 易被吸收和蓄积 天然水中含汞量少于0 1 g L 我国饮用水标准为0 001mg L 汞的测定方法有双硫腙比色法 冷原子吸收法等 目前冷原子吸收法测定汞应用较广泛 该法施测简便 快速 灵敏度高 干扰小 冷原子吸收法 方法原理 汞原子蒸气对253 7nm的紫外光有选择性吸收 在一定浓度范围内 吸光度与汞浓度成正比 补充说明 原子吸收法基态气态原子对光有选择性吸收A k c原子吸收分光光度计 P74图2 19 光源发射出待测元素的特征谱线原子化系统将试样中的待测元素转变为原子蒸气 可据此分为火焰原子吸收法 石墨炉原子吸收法 冷原子吸收法等 分光系统将被测元素的特征谱线与邻近谱线分开检测系统 测定要点 1 水样预处理 在硫酸 硝酸介质中 加入高锰酸钾和过硫酸钾溶液消解水样 也可以用溴酸钾 溴化钾混合试剂在酸性介质中于20 以上室温消解水样 过剩的氧化剂在临测定前用盐酸羟胺溶液还原 2 绘制标准曲线 依照水样介质条件 配制系列汞标准溶液 分别吸取适量汞标准溶液于还原瓶内 加入氯化亚锡溶液 迅速通入载气 记录表头的最高指示值或记录仪上的峰值 以经过空白校正的各测量值 吸光度 为纵坐标 相应标准溶液的汞浓度为横坐标 绘制出标准曲线 3 水样的测定 取适量处理好的水样于还原瓶中 按照标准溶液测定方法测其吸光度 经空白校正后 从标准曲线上查得汞浓度 再乘以样品的稀释倍数 即得水样中汞浓度 原子吸收光谱 冷原子荧光法 与冷原子吸收测汞仪相比 不同之处在于是测定吸收池中的汞原子蒸气吸收特征紫外光后被激发后所发射的特征荧光 波长较紫外光长 强度 该方法是将水样中的汞离子还原为基态汞原子蒸气 吸收253 7nm的紫外光后 被激发而产生特征共振荧光 在一定的测量条件下和较低的浓度范围内 荧光强度与汞浓度成正比 方法最低检出浓度为0 05mg L 适用于地面水 生活污水和工业废水的测定 双硫腙分光光度法 二 镉 Cadmium 镉具有很强的毒性 可在人体内蓄积引起镉中毒 镉中毒产生呕吐 头痛 肺气肿 肝 肾病等症状 海水中镉浓度在0 1 g L以下 淡水和土壤在1 g kg以下 溶于水中的镉易被人体吸收 必须严格控制饮水中镉含量 我国规定饮用水镉浓度小于0 01mg L 镉的测定方法有双硫腙比色法 分光光度法 原子吸收分光光度法和阳极溶出伏安法等 镉和被镉污染的人 一 酸度和碱度 一 酸度酸度是指水中所含能与强碱发生中和作用的物质的总量 这类物质包括无机酸 有机酸 强酸弱碱盐等 地面水中 由于溶入二氧化碳或被机械 选矿 电镀 农药 印染 化工等行业排放的含酸废水污染 使水体pH降低 破坏了水生生物和农作物的正常生活及生长条件 造成鱼类死亡 作物受害 所以 酸度是衡量水体水质的一项重要指标 2 7非金属无机物的测定 测定方法 酸碱滴定法和电位滴定法 1 酸碱指示剂滴定法它可以分为甲基橙酸度和酚酞酸度 总酸度 两种 酸度的单位规定用mg L CaCO3 表示 用甲基橙为指示剂所测酸度 终点pH值3 7由橙红色变桔黄色 称为甲基橙酸度或强酸酸度 以酚酞为指示剂所测酸度 终点pH值8 3 无色到粉红色不退 称酚酞酸度 又称总酸度 它包括强酸和弱酸 2 电位滴定法 以pH玻璃电极为指示电极 甘汞电极为参比电极 与被测水样组成原电池并接入pH计 用氢氧化钠标准溶液滴定至pH计指示4 5和8 3 据其相应消耗的氢氧化钠溶液量分别计算两种酸度 本方法适用于各种水体酸度的测定 不受水样有色 浑浊的限制 测定时应注意温度 搅拌状态 响应时间等因素的影响 二 碱度 水的碱度是指水中所含能与强酸发生中和作用的物质总量 包括强碱 弱碱 强碱弱酸盐等 水中碱度的形成主要是由于重碳酸盐 碳酸盐及氢氧化物的存在 硼酸盐 磷酸盐和硅酸盐也会产生一些碱度 此外还有有机碱等 引起碱度的污染源主要是造纸 印染 化工 电镀等行业排放的废水及洗涤剂 化肥和农药在使用过程中的流失 测定方法 酸碱滴定法和电位滴定法 二 pH值 pH值是水中氢离子活度的负对数 我国分别颁布工业 废水 最高排放浓度pH值为6 9 生活饮用水和地面水环境质量标准规定pH值为6 5 8 5之间 区分酸度和pH值 酸度和碱度是反映水中所含酸或碱物质的量 同样酸度的溶液pH值却大不相同 如0 1mol盐酸和乙酸 二者的 相等 但 却相差很远 盐酸pH值 1 而乙酸pH值 2 9 测定pH值的方法 电极法和比色法 比色法 一种指示剂在一定的pH范围内 显示出不同颜色 在pH标准溶液中加入指示剂 以所显示的颜色作标准 然后于水样中加入相同的指示剂 显色后与标准系列进行比较 即测得水样的pH 比色法不适用于有色 浑浊或含较高游离氯 氧化剂 还原剂的水样 如果粗略地测定水样pH值 可使用pH试纸 但对工业废水测定最大误差可达1 2个pH单位 将玻璃电极和甘汞电极置于待测水样中作为两极 玻璃电极为溶液中H 离子活度指示电极 饱和甘汞电极作为参比电极 两电极和待测液组成原电池 当玻璃电极的玻璃薄膜的两端溶液氢离子活度不同时 则产生电位差 该电位差可通过测量两电极间的电位差求得 2 玻璃电极法 三 溶解氧DO 水体与大气交换或经化学 生物化学反应后溶于水中的分子态氧称为溶解氧 其溶解度随水温的升高及水中含盐量的增加而降低 清洁地表水溶解氧接近饱和 当有大量藻类繁殖时 溶解氧可能过饱和 当水体受到有机物质 无机还原物质污染时 会使溶解氧含量降低 甚至趋于零 此时厌氧细菌繁殖活跃 水质恶化 测定水中溶解氧的方法有碘量法及其修正法和氧电极法 清洁水可用碘量法 受污染的地面水和工业废水必须用修正的碘量法或氧电极法 四 含氮化合物 人们对水和废水中关注的几种形态的氮是氨氮 亚硝酸盐氮 硝酸盐氮 有机氮和总氮 前四者之间通过生物化学作用可以相互转化 测定各种形态的含氮化合物 有助于评价水体被污染和自净状况 一 氨氮 存在形式 水中的氨氮是指以游离氨 或称非离子氨 NH3 和离子氨 NH4 形式存在的氮 两者的组成比决定于水的pH 来源 水中氨氮主要来源于生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物 焦化 合成氨等工业废水 以及农田排水等 危害 富营养化物质 氨氮含量较高时 大于50mg L 对鱼类呈现毒害作用 对人体也有不同程度的危害 测定方法 测定水中氨氮的方法有纳氏试剂分光光度法 GB7479 87 水杨酸 次氯酸盐分光光度法 电极法和滴定法 GB7478 87 滴定法 当水中氨氮含量较高时采用此法 二 亚硝酸盐氮 亚硝酸盐氮是氮循环的中间产物 在氧和微生物的作用下 可被氧化成硝酸盐 在缺氧条件下也可被还原为氨 亚硝酸盐进入人体后 可将低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白 使之失去输送氧的能力 还可与仲胺类反应生成具致癌性的亚硝胺类物质 亚硝酸盐很不稳定 一般天然水中含量不会超过0 1mg L 测定方法 分光光度法和离子色谱法 离子色谱法 基于离子交换原理 连续对共存多种阴离子和阳离子进行分离 定性和定量的分析 以无机 特别是无机阴离子混合物为主要分析对象 离子色谱法 IonChromatography 简称IC 特点 1 分析速度快 2 分离能力高 3 分离混合阴离子的最有效方法 4 耐腐蚀 仪器流路采用全塑件 玻璃柱 三 硝酸盐氮 硝酸盐氮是在有氧环境中最稳定的含氮化合物 也是含氮有机化合物经无机化作用最终阶段的分解产物 清洁的地表水硝酸盐氮含量较低 受污染水体和一些深层地下水中含量较高 制革 酸洗废水 某些生化处理设施的出水及农田排水中常含大量硝酸盐氮 以酚二磺酸分光光度法 紫外分光光度法等测定 四 凯氏氮 此类有机氮化合物主要有蛋白质 氨基酸 肽 胨 核酸 尿素以及合成的氮为负三价形态的有机氮化合物 但不包括叠氮化合物 硝基化合物等 由于一般水中存在的有机氮化合物多为前者 故可用凯氏氮与氨氮的差值表示有机氮含量 当要直接测定有机氮时 可将水样先进行预蒸馏除去氨氮 再以凯氏法测定 五 总氮 水体总氮含量也是衡量水质好坏的重要指标之一 总氮测定方法一般采用分别测定有机氮和无机氮化合物 氨氮 亚硝酸盐氮和硝酸盐氮 后进行加和的方法 也可以用过硫酸钾氧化 紫外分光光度法测定 该方法的原理是在水样中加入碱性过硫酸钾溶液 于过热水蒸气中将大部分有机氮化合物及氨氮 亚硝酸盐氮氧化成硝酸盐 用前面介绍的紫外分光光度法测定硝酸盐氮含量 即为总氮含量 一 化学需氧量 ChemicalOxygenDemand COD 2 8有机化合物的测定 水体中的污染物质除无机化合物外 还含有大量的有机物质 它们是以毒性和使水体溶解氧减少的形式对生态系统产生影响 已经查明 绝大多数致癌物质是有毒的有机物质 所以有机物污染指标是水质十分重要的指标 化学需氧量 水样在一定条件下 氧化 升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量 以mg L表示 综合指标 水中还原性物质 有机物 亚硝酸盐 硫化物 亚铁盐等 测定方法 重铬酸钾法和库仑滴定法 一 重铬酸钾法 1 可氧化部分 直链脂肪族完全氧化不易氧化部分 不可氧化部分 芳香族不易 O 吡啶族不 O 挥发性直链脂肪 苯等于蒸气相 不可与 O 接触 2 干扰及消除Cl 200mg L先定量稀释 含Cl 水样 先加入HgSO4 使Cl 与Hg2 络合 消除干扰 3 CODcr高 应先稀释 二 高锰酸盐指数 以高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学耗氧量 我国新的环境水质标准中 已把该值改称高锰酸盐指数 而仅将酸性重铬酸钾法测得的值称为化学需氧量 适于 测定地表水 饮用水和生活污水 不适用于 工业废水 按测定溶液的介质不同 分为酸性高锰酸钾法和碱性高锰酸钾法 因为在碱性条件下高锰酸钾的氧化能力比酸性条件下稍弱 此时不能氧化水中的氯离子 故常用于测定含氯离子浓度较高的水样 酸性高锰酸钾法适用于氯离子含量不超过300mg L的水样 当高锰酸盐指数超过5mg L时 应少取水样并经稀释后再测定 在酸性条件下 用高锰酸钾将水样中的还原性物质 有机物和无机物 氧化 反应剩余的KMnO4加入体积准确而过量的草酸钠予以还原 过量的草酸钠再以KMn04标准溶液回滴 此法的最低检出限为0 5mg L 测定上限为4 5mg L 三 生化需氧量 BiologicalOxygenDemand BOD 概述 生化需氧量 指在有溶解氧的条件下 好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量 有机物的好氧分解大体上分两个阶段 第一阶段称为含碳物质氧化阶段 主要是含碳有机物氧化为二氧化碳和水 第二阶段称为硝化阶段 主要是含氮有机化合物在硝化菌的作用下分解为亚硝酸盐和硝酸盐 对生活污水及性质与其接近的工业废水 硝化阶段大约在5 7日以后才显著进行 故五天培养法测定BOD5值一般不包括硝化阶段的 五天培养法 20 也称标准稀释法 其测定原理是水样经稀释后 在20 1 条件下培养5天 求出培养前后水样中溶解氧含量 二者的差值为BOD5 如果水样五日生化需氧量未超过7mg L 则不必进行稀释 可直接测定 很多较清洁的河水就属于这一类水 对于不含或少含微生物的工业废水 如酸性废水 碱性废水 高温废水或经过氯化处理的废水 在测定BOD5时应进行接种 以引入能降解废水中有机物的微生物 当废水中存在着难被一般生活污水中的微生物以正常速度降解的有机物或有剧毒物质时 应将驯化后的微生物引入水样中进行接种 曝气装置 四 总碳 TotalCarbon TC 和总有机碳 TotalOrganicCarbon TOC TOC测定仪 总有机碳是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标 由于TOC的测定采用燃烧法 因此能将有机物全部氧化 它比BOD5或COD更能反映有机物的总量 目前广泛应用的测定TOC的方法是燃烧氧化 非色散红外吸收法 其测定原理是 将 定量水样注入高温炉内的石英管 在900 950 温度下 以铂和三氧化钴或三氧化二铬为催化剂 使有机物燃烧裂解转化为二氧化碳 然后用红外线气体分析仪测定CO2含量 从而确定水样中碳的含量 因为在高温下 水样中的碳酸盐也分解产生二氧化碳 故上面测得的为水样中的总碳 TC 总有机碳的测定 可采用两种方法 总有机碳分析流程 一是将水样预先酸化 通入氮气曝气 驱除各种碳酸盐分解生成的二氧化碳后再注入仪器测定 另一种方法是使用高温炉和低温炉皆有的TOC测定仪 将同一等量水样分别注入高温炉 900 和低温炉 150 则水样中的有机碳和无机碳均转化为CO2 而低温炉的石英管中装有磷酸浸渍的玻璃棉 能使无机碳酸盐在150 分解为C02 有机物却不能被分解氧化 将高 低温炉中生成的CO2依次导入非色散红外气体分析仪 分别测得总碳 TC 和无机碳 IC 二者之差即为总有机碳TOC 该方法最低检出浓度为0 5mg L 五 总需氧量 TotalOxygenDemand T