《水和废水监测wj》PPT课件.ppt

第二章水和废水监测 教学内容 1概述 2水样的采集 保存和预处理 3物理性质的检验 4无机物的测定 5有机化合物的测定 6水质污染生物监测 7底质监测 8我国地表水质监测网络 第一节概述 第二章 水和废水监测 教学要求教学重点教学难点 了解水质监测项目的分析方法 基本原理和操作技术 了解我国地表水质监测网络 掌握水样的采集 预处理方法 典型水质监测项目的分析方法及结果计算方法 掌握水样的布点 水样的处理方法及典型水质监测项目的分析方法 水体的布点和COD BOD 色度 浊度等水体物化特性的监测 水和水体污染水体 地表被水覆盖地段的自然综合体 水相 固相和生物相 水质监测就是水体质量监测 而水体不仅包括水 而且还包括水中共存的悬浮物 底质和水生生物等 因此 水质监测及评价应该包括水相 水 水溶液 固相 悬浮物 底质 和生物相 才能得出全面 正确的结论 第二章水和废水监测 第一节概述 一 水的分布1 地球上水的总量约14亿km3 海水占97 3 淡水贮量约400万km3 占0 3 我国地表水年径流量为27210亿m3 居世界第六位 而按照人均年径流量计 只相当于世界人均占有量的1 4 排第84位 第二章水和废水监测 2 1概述 地球上水量分布比总水量分布比 淡水量分布比 海水97 3冰盖 冰川77 2淡水2 7地下水 土壤水22 4湖泊 沼泽0 35大气0 04河流0 01 2 我国的水资源还存在严重的时空分布的不均衡性 在空间上 总的来说是东南多西北少 南方长江流域和珠江流域水量丰富 而北方则少雨多旱 在时间分布上 总的来说是冬春少雨 夏秋多雨 有时还连续出现枯水年和丰水年的现象 跟给水资源的利用增加了困难 3 水的循环分自然循环和社会循环两种 自然循环 自然界的水并非静止 它始终处于不断的循环之中 社会循环 社会循环是指人类社会为了满足生活和生产的需求 从各种天然水中取用大量的水 经使用后排入天然水体 在人类社会中构成了一个局部的循环 第二章水和废水监测 2 1 1概述 水体污染的来源有两个 自然污染人为污染由于水是一种良好的溶剂 它是流动性又很大 因此 在自然循环和社会循环中 每一个环节都会有各种杂质混入和溶入 使自然界几乎不存在纯粹的水 但当进入水体的外来杂质含量超过了水体的自净能力而使水质恶化 对人类环境或水的利用产生了不良影响 这就叫水体污染 造成水体污染的物质叫水体污染物 二 水体污染 第二章水和废水监测 2 1概述 自然污染主要是自然因素造成的 如特殊的地质使某些化学物质大量富集 天然植物在腐烂的过程中产生某些有害物质等 人为污染即水的社会循环造成的污染 这是水体污染的主要来源 1 水质监测的对象水质监测可分为水环境现状监测和水污染源监测对它们的监测可概括为以下几个方面 三 水质监测的对象和目的 第二章水和废水监测 2 1概述 A 对进入江 河 湖 库 海洋等地表水体的污染物质及渗透到地下水中的污染物质进行经常性监测 掌握水质现状及发展趋势 B 对生产过程 生活设施及其他排放源排放的各类废水进行监视性监测 为污染源管理和排污收费提供依据 2 监测的目的 第二章水和废水监测 2 1 3概述 A 环境保护 判断水体质量是否符合国家制订的水体质量标准 并且提供环保依据 B 规划计划 对天然水进行监测 确定建厂 建区的工程方案 C 评价水处理设施的处理效果 D 科学研究 在水处理技术 水质监测方法等研究中 对新工艺 新方法作出评价 E 积累资料 为水质标准的制订和修改提供资料 3 按照水质污染物的性质可将水体污染分为化学性污染 物理性污染和生物污染三大方面 第二章水和废水监测 2 1 3概述 A 化学性污染 各种矿农企业排出的废水 污染物有无机酸 碱 盐 无机有毒物质Hg Pb Cd Cr 氟化物 氰化物 砷化物 有机有毒物质 有机农药 多环芳烃 酚类等 耗氧物质 蛋白 脂肪 木质素等 氮磷营养物质 油类等 B 物理性污染 悬浮物 影响水质外观 妨碍植物光合作用等 热污染 提高水温 降低溶解氧 放射性物质 C 生物性污染 由生活污水 特别是医院污水 工业废水带入的一些病原微生物 如伤寒 霍乱 细菌性痢疾 各种病毒 寄生虫 4 正确选择监测分析方法是获得准确结果的关键因素之一 选择方法时遵循的原则是 灵敏度高 方法成熟 操作简便 易于普及 抗干扰强 具体有以下三种方法 第二章水和废水监测 2 1 3概述 A 国家标准分析方法 是一些比较经典 准确度高的方法是环境污染纠纷仲裁方法 也是用于评价其他分析方法的基准方法 B 统一分析方法 有些项目的监测方法尚不够成熟 但又急需测定 因此经过研究作为统一方法推广 在使用中积累经验不断完善 为上升为国家标准创造条件 C 等效方法 与1 2类方法的灵敏度 准确度具有可比性的分析方法 四 水质监测方案的制订 1 收集资料A 水体的水文 气候 地质和地貌资料 B 水体沿岸城市分布 工业布局 污染源及其排污情况 城市给排水情况等 C 水体沿岸的饮用水源分布和重点水源保护区等 D 历年水质监测资料 第二章水和废水监测 2 1概述 1 监测断面的设置原则 应在水质 水量发生变化及水体不同用途的功能区处设置监测断面 A 大量废水排入河流的居民区 工业区上下游 B 湖泊 水库的主要出入口 C 饮用水源区 D 入海河流的河口处 较大支流汇合口上游和汇合后与干流混合处 第二章水和废水监测 2 1 4概述 2 监测断面和采样点的设置 2 背景断面的分类背景断面 对照断面 控制断面 削减断面 第二章水和废水监测 2 1 4概述 设在基本上未受人类活动影响的河段 用于评价一完整水系污染程度 为了解流入监测河段前的水体水质状况而设置 一个河段一般只设一个对照断面 控制断面的数目应根据城市的工业布局和排污口分布情况而定 设在排污区 口 下游 污水与河水基本混匀处 是指河流受纳废水和污水后 经稀释扩散和自净作用 使污染物浓度显著降低的断面 通常设在城市或工业区最后一个排污口下游1500m以外的河段上 对照表 3 另外 在被检测的河流的较大支流汇入前的河口处及湖泊 水库的出入河口及重要河流的入海口均应设采样断面 在考察一个水系或一条较长的河流时 还应布设一个背景断面 所谓背景断面是指少受或未受人类活动影响的区域环境天然水体内的物质组成与基本含量 多在源头 设置监测断面后 应根据水面的宽度确定断面上的采样垂线 再根据采样垂线的深度确定采样点位置和数目 第二章水和废水监测 2 1 4概述 河流监测断面设置图表 采样点位设置图 4 采样时间和采样频率的确定A 饮用水源地全年采样监测12次 采样时间根据具体情况选定 B 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 C 流经城市或工业区 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 第二章水和废水监测 2 1 4概述 5 湖泊 水库采样点布设 对不同类型的湖泊 水库应区别对待 为此 首先判断湖 库的河流数量 水体的径流量 季节变化及动态变化 沿岸污染源分布及污染物扩散与自净规律 生态环境特点等 然后按照前面讲的设置原则确定监测断面的位置 A 在进出湖泊 水库的河流汇合处分别设置监测断面 B 以各功能区 如城市和工厂的排污口 饮用水源 风景游览区 排灌站等 为中心 在其辐射线上弧形设置监测断面 C 在湖库中心 深 浅水区 滞流区 不同鱼类的回游产卵区 水生生物经济区等设置监测断面 第二章水和废水监测 2 1 4概述 一 水样的采集1 采样前的准备 1 容器准备水样不溶于容器容器的选择原则 容器材质不吸附水样中某些组分水样与容器不发生直接化学反应避开物质的 相似相溶 原理选择合适的采样器 2 采样器的准备 冲洗干净 三洗 第二章水和废水监测 第二节水样的采集 保存和预处理 2 采样方法和采样器A 采样方法B 采样器C 水样的类型 第二章水和废水监测 2 2 1水样的采集 保存和预处理 船只采样桥梁采样涉水采样索道采样 水桶单层采样器急流采水器双层溶解气体采样器 瞬时水样混合水样综合水样 废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 1 在车间或车间设备废水排放口设置采样点监测第一类污染物 这类污染物主要有汞 镉 砷 铅 六价铬有机氯化合物和强致癌物质等 2 在工厂废水总排放口布设采样点监测二类污染物 这类污染物主要有悬浮物 硫化物 挥发酚 氰化物 有机磷化合物 石油类 铜 锌 氟 硝基苯类 苯胺类等 3 已有废水处理设施的工厂 在处理设施的进出口布设采样点 二 工业废水的采集 第二章水和废水监测 2 2水样的采集 保存和预处理 三 地下水的采集地下水监测以浅层地下水 又称潜水 为主 应尽可能利用各水文地质单元中原有的水井 包括机井 还可对深层地下水 也称承压水 的各层水质进行监测 1 背景值监测点的设置 背景值采样点应设在污染区的外围不受或少受污染的地方 对于新开发区 应在引入污染源之前设立背景值监测点 2 监测井的布设 对于工业区和重点污染源所在地的监测井 点 布设 主要根据污染物在地下水中的扩散形式确定 例如 渗坑 渗井和堆渣区的污染物在含水层渗透性较大的地区易造成条带状污染 污灌区 污养区及缺乏卫生设施的居民的污水渗透到地下易造成块状污染 此时监测井 点 应设在地下水流向的平行和垂直方向上 以监测污染物在两个方向上的扩散程度 一般监测井在液面下0 3 0 5m处采样 若有多含水层分布 可按具体情况分层采样 第二章水和废水监测 2 2水样的采集 保存和预处理 四 流量的测定 1 流速仪法对于水深大于0 05m 流速大于0 015m s的河 渠 可用流速仪测定水流速度 然后按Q V S2 浮标法选一平直河段 测量该河段2m间距内水流横断面的面积 求出平均横断面积 在上游投入浮标 测量浮标流经河段 L 所需时间 重复测定几次 求出所需时间的平均值 t 计算出流速 再按Q 60V S计算出流量3 堰板法用三角形或柜形 梯形堰板拦住水流 形成溢流堰 测量堰板前后水头和水位 计算流量 第二章水和废水监测 2 2水样的采集 保存和预处理 1 水样的运输水样采集后 原则上要尽快分析 因为水样离开水源后 原来的平衡可能遭到破坏 在各种物理 化学和微生物作用下使样品的成分发生变化样品分析越快越好 有些项目如pH 电导率 水温等还要求现场测定 但由于各种条件的限制 如仪器 场地等 往往只有少数项目可以在现场进行 大多数项目仍需送往实验室内分析测定 有时因人力 时间不足 还需将水样在实验室放置一段时间后才能测定 所以水样有运输和保存的问题 五 水样的运输和保存 A 水样在运输过程中不应有损失和丢失 要包装好 贴上标签 密封好 B 储存水样的容器可能吸附 玷污水样 因此 要选择性能稳定 杂质含量低的材料作容器 常用的有硼硅玻璃 石英 聚乙烯 聚四氟乙烯 最常用的是硼硅玻璃 聚乙烯瓶 C 运输过程要求尽快 常用监测车 汽车 船 甚至飞机 第二章水和废水监测 2 2水样的采集 保存和预处理 2 水样的保存水样保存期的长短取决于水样的性质 测定要求和保存条件 未经任何处理的水样最长保存时间大致为 清洁水 72小时 3天 轻度污染 48小时 2天 严重污染水 12小时 半天 冷藏冷冻法 温度小于5度 有的需要深度冷藏 加化学试剂 可以在采样后立即加入化学试剂 也可以事先加到容器中 控制pH 最常用的是加酸 它能大大抑制和防止微生物的徐宁和沉淀 减少容器表面地的吸附 多使pH 2 第二章水和废水监测 2 2 5水样的采集 保存和预处理 一 水温可用温度计来测定 最普遍的温度计有水银温度计 在一些特殊的场合如深层水的温度测定也可以选用颠倒温度计 颠倒温度计一般装在采水器上 由主温表和副温表组成 主温表观测水温 副温表观测气温 已校正因环境温度改变而引起的主温表读数的变化 测试时随采水器伸入预定深度 放置5 7min 提出 读数 第二章水和废水监测 第三节物理性质的检验 二 浊度1 所谓浊度是指水的混浊程度 水的浊度是由于水中含有泥沙 粘土 有机物 浮游生物 微生物等悬浮物质引起的 水中所含的杂质中 除呈溶解状态的分子 离子和其他粒子外 其它全部物质都是使水呈混浊的原因 混浊度是水样对光线散射和吸收所产生的一种光学现象 饮用水的浊度不仅影响水的外观 更重要的是产生混浊的物质中容易隐藏病原微生物 因此 饮用水的水质对浊度有严格要求 30 特殊情况 50 某些工业用水也不能太混浊 如冷却水浊度太高易堵塞冷凝器和管道 地面水浊度太高 有些是由于泥沙造成的 如黄河水浊度可达几十克 升 通常称之为高浊度水 但有的也可能是由工业污染造成的 因此 在选择给水水源时必须测浊度 第二章水和废水监测 2 3物理性质的检验 2 浊度的测定方法有以下几种 目视比浊法 将水样与硅藻土 或白陶土 制成的浊度标准也进行比较 定义1mg一定粒度 150目 的硅藻土在1升蒸馏水中所形成的混浊度为10 配成一系列的标准来对比 分光光度法 将硫酸肼与六次甲基四胺聚合物形成白色的高分子聚合物 以此作为参比浊度液 用3cm比色皿在660nm处测吸光度 配成标准系列并与水样进行比较 浊度仪法 浊度仪是通过测量水样对一定波长光的透射或散射强度而实现浊度测定的专用仪器 有透射光式浊度仪 散射光式浊度仪和透射光 散射光式浊度仪 第二章水和废水监测 2 3 2物理性质的检验 三 色度1 水的色度往往是由于水中融入的各种腐殖质 各种有机物及无机杂质所引起的 另外 工业废水也可引起水的色度 水色分为真色和表色 简单说表色是可以去除的 是由于水中悬浮物质引起的 真色则是溶解性物质引起的 水样的色度是指真色 即去除了悬浮物质后水显的颜色 无论是饮用水还是工业用水都不希望有颜色 因此 色度是衡量水质好外的重要指标 A 铂钴比色法用氯铂酸钾和氯化钴的混合液作为标准溶液 规定1升蒸馏水中1mg氯铂酸离子形式存在的铂和0 5mg钴离子所形成的颜色为10 测量时用目视比色法 若水样混浊 可放置澄清或离心澄清后目视比色 但不能用滤纸过滤 该法适用于较清洁地面水及地下水 带黄色调 不适用于污染严重的工业废水 B 稀释倍数法该方法适用于受污染的地面水和工业废水颜色测定 取一定量的废水样品置于100mL或50mL比色管中 用蒸馏水反复稀释到刚好看不到颜色为止 和蒸馏水一样颜色 稀释水的倍数为水样的色度 单位为倍 第二章水和废水监测 2 3物理性质的检验 四 臭味臭味是检验源水和处理水中水质必测项目之一 可追踪污染源和判断水处理效果 臭味来源于生活污水和工业废水中的污染物 天然物质的分解或微生物的活动 无臭无味的水虽然不能保证不含污染物 但有利于使用者对水质的信任 也是人类对水的美学评价的感官指标 其主要测定方法有和 定性描述法 链接 阈值法 链接 第二章水和废水监测 2 3物理性质的检验 五 残渣水中的残渣分为 总残渣 可滤残渣和不可滤残渣三种 它们是表征水中溶解性物质和不溶解性物质含量的指标 1 总残渣总残渣是水或污水样在一定的温度下蒸发 烘干后剩余的物质 包括不可滤残渣和可滤滤残渣 2 可滤残渣 含盐量 可滤残渣量是指将过滤后的水样放在称至恒重的蒸发皿内蒸干 再在一定温度下恒重所增加的重量 3 不可滤残渣 悬浮物 SS 将经过滤后留在滤纸上的物质 在103 105 烘箱内烘至恒重 第二章水和废水监测 2 3物理性质的检验 六 电导率电导率是常用于推测水中各种离子总浓度或含盐量的一个指标 常用微西门子 厘米 S cm 作单位 水的纯度不同 其电导率值也不相同 电导率是监测水体被无机盐污染情况的水质指标之一 七 浊度浊度 turbidity 是由于水中含有泥沙 粘土 有机物 无机物 生物 微生物的悬浮体造成的 浊度的测定方法主要有分光光度法 适用于高浊度水 浊度计测定法 利用浑浊液对光的散射原理而制成 和目视比色法 适用于低浊度水 等 第二章水和废水监测 2 3物理性质的检验 一 金属化合物的测定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 砷 铜 锌 镍 钡 钒等 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 有害物质侵入人体的肌体后 将会使某些酶失去活性而使人体出现不同程度的中毒症状 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 容量法 第二章水和废水监测 第四节无机物的监测 1 汞的测定汞及其化合物属于剧毒物质 无机盐中以氯化汞毒性最大 有机汞以甲基汞 乙基汞毒性最大 汞是唯一一个常温下呈液态的金属 易挥发进入人体呼吸道 亦可为皮肤吸收 造成汞中毒 水体中的微量汞可经食物链成百万倍的富集 引发 水俣病 天然水中含汞极少 一般不超过0 1 g L 我国饮用水标准限值为0 001mg L 汞的最低检出浓度为2 g L 测定上限为40 g L 方法适用于工业废水和受汞污染的地面水的监测 测定方法 第二章水和废水监测 2 4 1无机物的监测 冷原子吸收法 双硫腙分光光度法 2 镉的测定 镉在浓度很低的情况下都具有很强的毒性 可在人体的肝 肾等组织中蓄积 造成各脏器组织的损坏 尤以对肾脏损害最为明显 还可以导致骨质疏松和软化 镉在土壤和岩石中的自然存在 通常情况下与锌及其化合物共存 绝大多数淡水的含镉量低于1 g L 海水中镉的平均浓度为0 15 g L 镉的主要污染源是电镀 采矿 冶炼 染料 电池和化学工业等排放的废水 测定方法 测定镉 铜 铅 锌等元素时 直接火焰原子吸收分光光度法 适用于废水和受污染的水 萃取或离子交换法富集FAAS 适用于清洁水 石墨炉AAS 适用于清洁水 其测定灵敏度高于前两种方法 但基体干扰较火焰原子化法严重 第二章水和废水监测 2 4 1无机物的监测 A 直接吸入FAAS测定镉 铜 铅 锌 清洁水样可不经预处理直接测定 污染的地面水和废水需用硝酸或硝酸 高氯酸消解 并进行过滤 定容 1 基本原理2 定量分析方法 1 标准曲线法 2 标准加入法 测定条件和方法适用浓度范围列于表2 9 第二章水和废水监测 2 4 1无机物的监测 B 双硫腙分光光度法 1 原理 方法基于在强碱性介质中 镉离子与双硫腙生成红色螯合物 用三氯甲烷萃取分离后 于518nm处测其吸光度 与标准溶液比较定量 2 干扰情况 水样中含铅20mg L 锌30mg L 铜40mg L 锰和铁4mg L 不干扰测定 镁离子浓度达20mg L时 需多加酒石酸钾钠掩蔽 3 本方法适用于受镉污染的天然水和废水中镉的测定 测定前应对水样进行消解处理 第二章水和废水监测 2 4 1无机物的监测 3 铅的测定铅是可在人体和动植物组织中蓄积的有毒金属 其主要毒性效应是导致贫血 神经机能失调和肾损伤等 铅对水生生物的安全浓度为0 16mg L 铅的主要污染源是蓄电池 冶炼 五金 机械 涂料和电镀工业等部门的排放废水 测定方法 测定水体中铅的方法与测定镉的方法相同 广泛采用原子吸收分光光度法和双硫腙分光光度法 也可以用阳极溶出伏安法和示波极谱法 双硫腙分光光度法基于在pH8 5 9 5的氨性柠檬酸盐 氰化物的还原介质中 铅与双硫腙反应生成红色螯合物 用三氯甲烷 或四氯化碳 萃取后于510nm波长处比色测定 测定时 要特别注意器皿 试剂及去离子水是否含痕量铅 这是能否获得准确结果的关键 Bi3 Sn2 等干扰测定 可预先在pH2 3时用双硫腙三氯甲烷溶萃取分离 为防止双硫腙被一些氧化物质如Fe3 等氧化 在氨性介质中加入了盐酸羟胺 第二章水和废水监测 2 4 1无机物的监测 4 铜的测定铜是人体所必须的微量元素 缺铜会发生贫血 腹泄等病症 但过量摄入铜亦会产生危害 铜对水生生物的危害较大 有人认为铜对鱼类的毒性浓度始于0 002mg L 但一般认为水体含铜0 01mg L对鱼类是安全的 铜对水生生物的毒性与其形态有关 游离铜离子的毒性比络合态铜大得多 世界范围内 淡水平均含铜3 g L 海水平均含铜0 25 g L 铜的主要污染源是电镀 冶炼 五金加工 矿山开采 石油化工和化学工业等部门排放的废水 测定方法 二乙氨基二硫代甲酸钠萃取分光光度法 新亚铜灵萃取分光光度法 第二章水和废水监测 2 4 1无机物的监测 5 铬的测定铬化合物的常见价态有Cr 和Cr 受水温 pH值 氧化还原物质 有机物等因素的影响 二者之间可以互相转化 铬的毒性与其存在价态有关 铬的工业污染源主要来自铬矿石加工 金属表面处理 皮革鞣制 印染 照相材料等行业的废水 铬是水质污染控制的一项重要指标 第二章水和废水监测 2 4 1无机物的监测 1 六价铬的测定在酸性介质中 六价铬与二苯碳酰二肼 DPC 反应 生成紫红色络合物 于540nm波长处进行比色测定 本方法最低检出浓度为0 004mg L 使用10mm比色皿 测定上限为1mg L 其测定要点如下 对于清洁水样可直接测定 对于色度不大的水样 可用以丙酮代替显色剂的空白水样作参比测定 对于浑浊 色度较深的水样 以氢氧化锌做共沉淀剂 调节溶液pH至8 9 此时Cr3 Fe3 Cu2 均形成沉淀被过滤除去 存在亚硫酸盐 二价铁等还原性物质和次氯酸盐等氧化性物质时 也应采取相应消除干扰措施 第二章水和废水监测 2 4 1无机物的监测 2 总铬的测定在酸性溶液中 首先 将水样中的三价铬用高锰酸钾氧化成六价铬 过量的高锰酸钾用亚硝酸钠分解 过量的亚硝酸钠用尿素分解 然后 加入二苯碳酰肼显色 于540nm处进行分光光度测定 其最低检出浓度同六价铬 清洁地面水可直接用高锰酸钾氧化后测定 水样中含大量有机物时 用硝酸 硫酸消解 硫酸亚铁铵滴定法 本法适用于总铬浓度大于Img L的废水 其原理为在酸性介质中 以银盐作催化剂 用过硫酸铵将三价铬氧化成六价铬 加少量氯化钠并煮沸 除去过量的过硫酸铵和反应中产生的氯气 以苯基代邻氨基苯甲酸作指示剂 用硫酸亚铁铵标准溶液滴定 至溶液呈亮绿色 第二章水和废水监测 2 4 1无机物的监测 二 非金属无机物的测定 1 PH值的测定 1 pH是常用的水质指标之一 反映水的酸碱性的强弱 A pH log H 活度与浓度 考虑离子强度影响B 水的离子积Kw H OH 1x10 14 25 时 C 天然水的pH二氧化碳 重碳酸盐 碳酸盐平衡系统4 5 8 5 第二章水和废水监测 2 4无机物的监测 2 pH值的测定方法A 电位测定法 pH计构成 溶液中的指示电极 玻璃电极 和参比电极 饱和甘汞电极 构成电池原理 能斯特方程E E0 0 059log H E0 0 059pH标准溶液校准 磷酸二氢钾 磷酸氢二钠温度补偿精度 0 1pH单位B 比色测定法利用常用pH指示剂pH试纸 第二章水和废水监测 2 4 2无机物的监测 2 溶解氧的测定 1 影响气体在水中溶解度的因素气体性质 与水反应的程度越大 溶解度越大溶解度增大 氧气 氮气 氢气 二氧化碳 二氧化硫 硫化氢 氨气体的分压温度 温度升高 溶解度下降其它杂质 如对氧 清水100 生活污水95 海水82 2 水中溶解气体的来源空气的溶入空气中的氮气78 氧气21 在水中都有一定的溶解度水中有机物质的分解二氧化碳 主要分解产物 一部分以气态溶于水中 一部分变成碳酸盐和重碳酸盐氨 含氮物质的分解产物 pH升高时有气态氨硫化氢和甲烷 厌氧分解产物水生生物的新陈代谢 藻类呼吸作用 氧气和二氧化碳 第二章水和废水监测 2 4 2无机物的监测 DO测定意义 3 溶解氧水样的采集 A 碘量法原理 氧在碱性溶液中使二价锰氧化成四价锰 而四价锰在酸溶液中使I 氧化成I2 释放出来的碘量 水中的溶解氧量 碘用Na2S2O3测定 普通法适用于比较清洁的水 叠氮化钠修正法用于消除亚硝酸盐的干扰 高锰酸盐修正法用于消除亚硝酸盐 铁及有机物的干扰 B 溶解氧电极法原理 将两个金属电极浸没在一个电解质溶液中 电极和电解质溶液装在一个用氧半透膜 仅氧和其它一些气体可以通过 包围的容器内 当外加电压时 产生电极反应产生一个扩散电流 该扩散电流在一定温度下与水中氧的浓度成正比优点 干扰少易于现场测定和深水测定易于自动连续测定 第二章水和废水监测 2 4 2无机物的监测 4 注意事项避免和空气接触 避免搅动用溶解氧瓶 磨口塞 装满 不留气泡河 湖 水池取水 专用取样器最好现场测定 避免生物活动引起DO变化保存样品于暗处 在6小时内测定 第二章水和废水监测 2 4 2无机物的监测 3 含氮化物的测定氮的形态 氨氮 包括游离氨 离子氨 亚硝酸盐氮硝酸盐氮有机氮总氮前四种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 第二章水和废水监测 2 4 2无机物的监测 1 氨氮生活污水中含氮有机物受微生物作用分解焦化 合成氨等工业废水 农田排水测定方法 1 纳氏试剂分光光度法HgI2和KI的强碱溶液 纳氏试剂 与氨作用生成黄棕色胶态化合物 410 425nm测定2 水杨酸 次氯酸盐分光光度法3 电极法4 酸碱滴定法 第二章水和废水监测 2 4 2无机物的监测 2 亚硝酸盐氮亚硝酸盐氮是氮循环的中间产物测定方法 1 N 1 萘基 乙二胺分光光度法2 离子色谱法 第二章水和废水监测 2 4 2无机物的监测 3 硝酸盐氮最终分解产物 最为稳定 测定方法 1 酚二磺酸分光光度法原理 硝酸盐在无水存在情况下与酚二磺酸反应 生成硝基二磺酸酚 于碱性溶液中生成黄色硝基酚二磺酸三钾盐 410nm测定吸光度 测定范围 0 02 2 0mg L2 镉柱还原法一定条件下 水样通过镉柱 NO3 还原为NO2 用N 1 萘基 乙二胺分光光度法测定 第二章水和废水监测 2 4 2无机物的监测 4 凯氏氮凯氏氮指以Kjeldahl测得的含氮量 包括氨氮和在此条件下转化为铵盐而被测定的有机氮 包括蛋白质 氨基酸 肽 胨 核酸 尿素及合成的N为负三价形态的有机氮化合物 蒸馏 适量水样置于凯氏烧瓶中 加入浓硫酸和K2SO4 加热消解 将有机氮转化为氨氮 然后在碱性介质中蒸馏出NH3 以HBO3溶液吸收 测定 分光光度法或滴定法测定 第二章水和废水监测 2 4 2无机物的监测 5 总氮一般通过测定有机氮和无机氮 氨氮 亚硝基氮 硝基氮 后加和 直接测定总氮水样加碱性过硫酸钾溶液 于过热水蒸汽中将大部分有机氮及无机氮转化成硝酸盐 然后用紫外光度法测定 第二章水和废水监测 2 4 2无机物的监测 含氮化合物不同测定结果的环境意义 4 硫化物的测定水中硫化物包括 溶解性的H2S HS 和S2 酸溶性金属硫化物 不溶性硫化物 有机硫化物等 通常所测硫化物指前二者 三种溶解性硫化物的互相转化取决于水的pH值 pH9 H2S可以忽略不计pH 10 出现S2 第二章水和废水监测 2 4 2无机物的监测 测定方法 碘量法硫化物与ZnAC2生成ZnS沉淀 将其酸溶 加入过量的I2 生成的S 过量的I2用Na2S2O3滴定 对氨基二甲基苯胺分光光度法含Fe3 的酸性溶液中 S2 与对氨基二甲基苯胺作用 生成亚甲蓝 665nm测定监测范围 0 02 0 8mg L 第二章水和废水监测 2 4 2无机物的监测 一 化学需氧量 COD 是指在一定条件下1升水中的还原性物质 包括有机物 NO2 S2 Fe2 等无机物 在外加强氧化剂K2Cr2O7的作用下被氧化分解时所消耗的氧化剂的量 以O2的mg L表示 第二章水和废水监测 第五节有机化合物的测定 1 重铬酸钾法在水样中加入一定体积的K2Cr2O7标准溶液 加入H2SO4 Ag2SO4 催化剂 回流 以试铁灵作指示剂 用 NH4 2Fe SO4 2标液滴定水样中未被还原的K2Cr2O7 计算水样的COD Cr2O72 14H 6e 2Cr3 7H2OCr2O72 14H 6Fe2 2Cr3 6Fe3 7H2O若水样中C Cl 30mg L 则预先加HgSO4Hg2 4Cl HgCl42 终点 蓝绿红棕 第二章水和废水监测 2 5 1有机化合物的测定 2 COD测定仪测定水样COD的原理 以一定量的K2Cr2O7标液作为氧化剂 在10 2mol LH2SO4中回流15分钟 冷却 加Fe2 SO4 3 搅拌 Fe3 e Fe2 Cr2O72 14H 6Fe2 2Cr3 6Fe3 7H2O 第二章水和废水监测 2 5 1有机化合物的测定 二 高锰酸盐指数高锰酸盐指数又称锰法化学耗氧量 它是指在一定条件下 以高锰酸钾为氧化剂 氧化水中还原性物质时所消耗的高锰酸钾的量 以O2的mg L来表示 在高锰酸盐指数法规定的条件下 高锰酸钾的氧化能力有限 因此常用高锰酸盐指数法作比较清洁水的有机物含量的评价A 碱性法碱性法适用于CCl 300mg L的水样 在碱性溶液中 MnO4 2H2O 3e MnO2 4OH B 酸性法酸性法适用于CCl 300mg L的水样 在酸性溶液中 MnO4 H e Mn2 4H2O 沸水浴加热30分钟 剩余的KMnO4用一定量 过量的Na2C2O4还原 再用KMnO4标液返滴定过量的Na2C2O4 滴定反应为 2MnO4 5C2O42 16H 2Mn2 10CO2 8H2O 第二章水和废水监测 2 5 1有机化合物的测定 测定过程可以表示为 取水样100mL 1 3 H2SO45mL混匀加C KMnO4 0 01mol L标液10 0mL沸水浴加热30分钟加C Na2C2O4 0 01mol L标液10 0mL褪色用0 01mol LKMnO4标液回滴终点微红色 第二章水和废水监测 2 5 2有机化合物的测定 三 生化需氧量 BiochemicalOxygenDemand BOD 是指在有溶解氧的条件下 水中可以分解的有机物由于好氧微生物的作用被氧化分解成H2O CO2等无机物的过程所需要的氧量 结果以O2的mg L表示 有机物质的生物氧化过程进行的比较缓慢 在20oC时培养5天 此时完成大约70 左右 由此测出的BOD称为5日生化需氧量 用BOD5表示 第二章水和废水监测 2 5有机化合物的测定 1 有机物在微生物的作用下的好氧分解分两个阶段进行 通常所说的BOD只是指第一阶段的生化需氧量 即 碳化需氧量 有机废水的硝化过程要到大约5 7天后才显著进行 所以测定的BOD5值不包括硝化阶段 第一阶段是含碳物质氧化阶段 主要是含碳物质氧化为CO2和H2O 第二阶段是硝化阶段 主要是在硝化菌的作用下将NH3或NH4 进一步氧化为NO2 和NO3 的过程 这个过程称为消化需氧量 第二章水和废水监测 2 5 3有机化合物的测定 五天培养法 20oC 该方法也称为标准稀释法 直接测定法原理 将水样稀释后 测定水中的溶解氧含量 在20 1oC条件下培养5天后再测定水中的溶解氧含量 两次测定值之差即为BOD5 若水样的BOD5 7mg L 则不必对水样进行稀释 对于不经稀释 直接培养的水样 BOD5 mg L 1 2 1水样在培养前溶解氧的浓度 mg L 2水样经5天培养后剩余溶解氧的浓度 mg L 第二章水和废水监测 2 5 3有机化合物的测定 2 稀释水对于绝大多数污水和工业废水 它们的BOD 7mg L 为了保证测定过程中有充足的溶解氧存在 就需要稀释后再培养 测定 稀释的程度应达到使培养过程中 消耗的溶解氧量 2mg L 剩余的溶解氧量 1mg L 稀释水一般用蒸馏水配制 先曝气2 8小时 在20oC下放置数小时 临用前加入少量CaCl2 FeCl3 NH4Cl MgSO4等营养盐溶液和K2HPO4 NaH2PO4缓冲溶液 混匀 使稀释水pH 7 2 BOD5 0 2mg L 第二章水和废水监测 2 5 3有机化合物的测定 3 对不含微生物或微生物含量很少的工业废水 在测定BOD5时应当进行接种 即往废水中加入的稀释水中应当含有一些能降解有机物的微生物 即在每升稀释水中加入 生活污水的上层清液1 10mL 表层土壤浸出液20 30m 河水 湖水10 100mL 这种水称为接种稀释水 调节其pH 7 2 BOD5 0 3 1 0mg L 配制含葡萄糖和谷氨酸各150mg L的标液 按1 50的倍数稀释后 与水样同步测定BOD5 测定结果应当在BOD5 180 230mg L之间 第二章水和废水监测 2 5 3有机化合物的测定 4 水样稀释倍数例如 工业废水 由K2Cr2O7法测得的COD值分别乘以0 075 0 15 0 25 获得3个稀释倍数 按几种不同的稀释比 将水样稀释成若干个稀释试样 经过20oC5天的培养后 水中剩余的溶解氧应 1mg L 培养期间溶解氧的损失应 2mg L 方法 水样经稀释后 测定其培养前和20 1oC培养5日后的溶解氧量 再按稀释比计算BOD5 第二章水和废水监测 2 5 3有机化合物的测定 四 总有机碳总有机碳 TotalOrganicCarbon TOC 是以碳的含量表示水中有机物质总量的一项综合性指标 把水中所有的有机物的碳通过燃烧法转变成CO2而加以测定的 以C mg L表示 TOC比BOD5或COD更能反映有机物的总含量 常用方法 燃烧氧化 非色散红外吸收法 第二章水和废水监测 2 5有机化合物的测定 第二章水和废水监测 2 5 4有机化合物的测定 五 挥发酚挥发酚一般是指沸点 230oC的酚 它们一般属于一元酚 例如苯酚 BP 181 8oC 4 氨基安替比林分光光度法 该方法适用于测定酚含量 5mg L的比较清洁水 溴化滴定法 第二章水和废水监测 2 5有机化合物的测定 一 生物监测的意义生物和环境之间存在着相互联系 相互依赖 相互制约的关系 从某种意义上来说 生物监测能够更直接地综合反映环境质量对生态系统的影响 比理化方法得到的数据更具有说服力 生物监测也是保护生物生存条件 维护生态平衡的手段 是环境监测的重要组成部分 1 2 3 4 第二章水和废水监测 第六节水质污染生物监测 在污染最严重的河段 生物几乎绝迹 甚至微生物都受到影响 随着污染的降低和污染物性质变化 最耐污染生物出现 当水体自净到一定程度 耐污染种群消失 取而代之种类繁多的各类生物 当各种清水性生物出现后 水质恢复到正常状态 二 生物群落法利用水生生物监测水体污染 水污染的生物监测 其常用方法 1 污水生物系统法细菌总数大肠杆菌数 发酵法 滤膜法 第二章水和废水监测 2 6水质污染生物监测 2 生物指数法利用生物在各种污染状态下的表现作为衡量污染物毒性的一种方法 1 毒性测量单位 致死浓度 LC 效应浓度 EC 原法致死水平 最终平均忍受限 安全浓度 SC 2 测试装置静态生物测试适于测定和评价不致过量耗氧 比较稳定的物质毒性流水生物测试用于生物耗氧量较高的化学物质和工业出水 3 测试方法短期生物测试 一般4 7天 最长不超过14天 测定LC50或EC50中期生物测试 15 90天长期生物测试 一般用流水生物测试 测试时间为部分生命周期 也可以是整个生命周期 也可以是几个世代 第二章水和废水监测 2 6 2水质污染生物监测 三 细菌学检验法1 水样的采集 采样水样必须严格按无操作要求进行 从采样到检验不宜超过2h 2 采集江 河 湖 库等水样时 可将采样瓶沉入水面下10 15cm处 瓶口朝水流上游方向 3 细菌总数的测定 细菌总数指一mL水样在营养琼脂培养基中 于37 经24h小时培养后 所生长的细菌菌落的总数 第二章水和废水监测 2 6水质污染生物监测 底质是矿物 岩石 土壤的自然侵蚀产物 生物活动及降解有机质等过程的产物 污水排出物和河 湖 床母质等随水流迁移而沉积的水体底部的堆积物质的统称 一 制备1 脱水 不能直接曝晒和高温烘干 一般阴凉处风干 离心分离 冷冻干燥或用无水硫酸钠脱水 2 筛分 四分法缩分 过筛二 样品的分解随监测目的和监测项目的不同而异 常用方法有 全量分解法 硝酸分解法 水浸取法 有机溶剂提取法 第二章水和废水监测 第六节底质监测 3 污染物质的测定底质中需测定的污染物质视水体污染源而定 一般测定总汞 有机汞 铜 铅 锌 铬 镍 镉 砷化物 硫化物 有机氯农药 有机质等 测定方法与水体中的污染物测定方法相似 4 活性污泥性质的测定对处理效果良好的污泥的要求 颗粒松散 易于吸附和氧化有机物 混凝效果好沉降性能好 经曝气后澄清时 泥水能迅速分离群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称 第二章水和废水监测 2 7 2底质监测 1 活性污泥中的微生物活性污泥是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称 2 活性污泥性质的测定污泥沉降比 SV30 用ml L表示污泥浓度1L污泥混合液所含干泥重量 用g Lormg L表示污泥体积指数 SlurryVolumnIndex SVI 污泥混合液沉降30min后 1g干泥所占的体积 SVI一般控制在50 150g mL之间 第二章水和废水监测 2 7 2底质监测 本章小结 监测各类水体水质的主要目的和确定监测项目的原则 地面水体水质的监测方案的制订水样的保存及预处理方法水质监测方法 水体PH值 色度 浊度的测定方法 典型水体金属 非金属污染物的测定方法 COD BOD TOC的测定方法 生物监测及底质监测 谢谢 背景断面的分类 返回 第二章水和废水监测 2 1 4概述 第二章水和废水监测 2 1 4概述 河流监测断面设置示意图 中泓线设置说明 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 返回 第二章水和废水监测 2 1 4概述 第二章水和废水监测 2 1 4概述 第二章水和废水监测 2 1 4概述 第二章水和废水监测 2 1 4概述 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 第二章水和废水监测 2 1 4概述 返回 第二章水和废水监测 2 1 4概述 A 定性描述法臭检验方法 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 和煮沸稍冷后闻其气味 用适当的词语描述臭特征 如芳香 氯气 硫化氢 泥土 霉烂等气味或没有任何气味 并按表2 3划分的等级报告臭强度 只有清洁的水或已确认经口接触对人体健康无害的水样才能进行口味的检验 其检验方法是分别取少量20 和煮沸冷却后的水样放入口中 尝其味道 并用适当词语 酸 甜 咸 苦 涩等 描述 并参照表2 3等级记录味的强度 返回 第二章水和废水监测 2 3 4物理性质的检验 B 臭阈值法用无臭水稀释水样 当稀释到刚能闻出臭味时