环境管理_一般理化检验指标

1 第三章一般理化检验指标 第一节水温水温可影响水的密度 粘度 蒸气压 表面张力等 影响水中的溶解度 化学反应速率及气体交换率 影响生物的活动及生化反应速率 2 因水源不同而有很大差异 一般来说 地下水温度比较稳定 通常为8 12度 地面水随季节和气候变化较大 大致变化范围为0 30度 工业废水的温度因工业类型 生产工艺不同有很大差别 3 温度为现场观测项目之一 浅层水温 普通水银温度计 专用水银温度计和热敏电阻温度计 插入水域 或用水桶取水观测 感温5分钟 迅速上提并读数 从水温计离开水面到读数完毕应不超过20s 深层水温 40m 用颠倒温度计 感温10分钟 4 国标所用仪器 1 水温计 适于测量水的表层温度 2 深水温度计 结构与水温计相似 盛水圆桶较大 并有上下活门 利用放入水中和提升时的自动启开和关闭 使桶内装满所测温度的水样 5 3 颠倒温度计 用于测量深层 40m 水温度 它由主温表和辅温表构成 主温表是双端式水银温度计 用于观测水温 辅温表为普通水银温度计 用于观测读取水温时的气温 以校正因环境温度改变而引起的主温表读数的变化 7 种类 颠倒温度计有闭端 防压 和开端 受压 两种 均需配在颠倒采水器上使用 前者用于测量水温 后者与前者配合使用 确定仪器的沉放深度 主温表是双端式水银温度表 由贮蓄泡 接受泡 毛细管和盲枝等部分组成 贮蓄泡和玻璃套管之间充以水银 为避免深水水压影响主温表中水银柱的升降 特留有一定的空间 感温时 温度表的贮蓄泡向下 盲枝的交叉点 断点 以上的水银柱高度取决于现场温度 当温度表颠倒时 水银柱便在断点处断开 从而保留了现场温度的读数 提出水面后即可读出 辅温表是普通的水银温度表 用于订正因环境温度改变而引起的主温表读数变化 闭端颠倒温度表的外套管两端完全封闭 故水银柱的高度不受水压的影响 仅与现场温度有关 开端温度表的外套管一端是开口的 所以水银柱的高度取决于现场的温度和压力 根据开端与闭端温度表的温度差值和开端温度表的压缩系数 即可算出仪器的沉放深度 深度测量精确度可达测量范围的 0 5 10 测量时 将其沉入预定深度水层 最深可达5000m 提出水面后立即读数 并根据主 辅温度表的读数 用海洋常数表进行校正 式中 T 主温计经器差校正后的读数 t 辅温计经器差校正后的读数 V0 主温计自接受泡至刻度0 处的水银容积 以温度度数表示 1 n 水银与温度计玻璃的相对膨胀系数 n通常取值为6300 主温计经器差校正后的读数T加还原校正值K 即为实际水温 12 第二节臭和味 水臭由有机物腐败引起的情况最普遍 而土臭 霉臭 和泥臭也可嗅到 也有硫化氢等无机物引起的臭 人对臭味的感觉非常灵敏 例如 硫醇在0 002 1 g L的微量浓度 人也能察觉 有时人能察觉的臭味 很难用化学方法鉴定其成分 13 臭 饮用水中的臭 嗅 定义为由于存在具有一定蒸气压的物质刺激了在鼻腔和鼻窦中的感觉器官而引起的感觉 一般引起嗅觉产生反应的浓度 每升小于几个微克 比味觉 每升大于几个毫克 要低得多 14 味 味是人舌表面味蕾中味细胞接触水的一种化学感受 除有酸 甜 苦 咸四种基本味觉外 还有辣味 涩味等 如 含有大量有机物 甜味 氯化钠 咸味 硫酸镁 苦味 大量铁盐 涩味 硫酸钙 微甜味 矾盐 酸味等 15 水中臭气的主要来源 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 工业废水 如含有酚 煤焦油等的工业废水 4 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 16 饮用水中的臭和味 美国和加拿大关于饮用水中的臭和味的调查 鉴别出50种引起水臭的微生物 由放线菌类生物产生的强烈霉味物质可能是公共给水中气味污染的主要来源 市场上销售的桶装纯净水的嗅味也主要由微生物污染所致 17 自来水中臭和味 水源 氯代酚是一类重要的工业有机化合物 在水环境中普遍存在 即使在低于1 g L的情况下 氯代酚也能对水质的味道产生不利的影响 用氯消毒的饮用水中 氯代酚的浓度只需1 g L则其对水味的影响可提高10 20倍 18 一 样品采集 水样应采集在具塞玻璃瓶中 并尽快分析 最好在6小时内完成 不要用塑料容器盛水样 19 二 臭和味的测定 1 嗅气尝味法 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 冷法 和煮沸稍冷后 热法 闻其臭 尝其味 用适当的词语描述其臭特征 并按 臭强度等级表 划分的等级报告臭强度 20 嗅和味强度等级 必要时可用无嗅水作对照 21 无臭水 无臭水的制备 自来水通过装有活性炭的无臭水发生器而得 22 2 嗅 味 阈法 稀释倍数法 用无臭水稀释水样 至分析人员刚刚嗅到气味时的浓度 称为嗅阈浓度 水样稀释到嗅阈浓度时的稀释倍数 称为臭阈值 23 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 24 检验人员嗅觉敏感性有差异 对同一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均值作为代表值 25 第三节色度 纯水是无色透明的 清洁水在水层浅时应无色 深层水为浅蓝绿色 天然水中存在的腐殖质 泥土 浮游生物 铁和锰等金属离子 均可使水体着色 27 样品的采集和保存 样品采集应具有代表性 所取水样应无树枝 枯枝等杂物 将水样盛于清洁 无色的玻璃瓶内 尽快测定 否则应存于4 48小时内测定 28 样品的前处理 如果水样浑浊 应放置澄清后取上清液 或用离心法除去悬浮物后再测定 不可用滤纸过滤 因为滤纸会吸附水中的色度 29 色度概念 水的表观色度 由于溶解物质及不溶解性悬浮物产生的颜色 用未经过滤或离心分离的原始样品测定 30 色度概念 水的真实色度 仅由溶解物质产生的颜色 经0 45 m滤膜过滤器过滤的样品测定 31 国标测定方法 1 铂钴标准比色法 2 稀释倍数法 32 1 铂钴比色法 用氯铂酸钾与氯化钴配成标准色列 色调与天然水的黄色相似 测量时用目视比较水样和铂钴标准系列 直接记录水样色度 33 色度的标准单位 用氯铂酸钾与氯化钴配成标准系列 在每升溶液中含有0 5mg钴 2mg六水合氯化钴 和1mg铂 以六氯铂 酸的形式 产生的颜色为1度 34 铂钴标准比色法标准色列 35 水样的测定方法 测定中使用光学纯水及分析纯试剂 标准溶液色度分别为5 10 15 20 25 30 35 40 45 50度 当色度 50度 用光学纯水将样品适当稀释 结果乘以稀释倍数 36 光学纯水 概念 将0 2 m滤膜在100mL蒸馏水或去离子水中浸泡1小时 用它过滤蒸馏水或去离子水 弃去最初250mL 用它配制标准溶液 并作为稀释水 37 适用范围 适用 较清洁的 带有黄色色调的地面水和地下水和饮用水的测定 以度数表示结果 不适用 测量受工业废水严重污染的水体 38 2 稀释倍数法 将样品用光学纯水稀释至用目视比较与光学纯水相比刚好看不见颜色时的稀释倍数作为表达颜色的强度 单位为 倍 同时观察样品颜色性质 颜色的深浅 无色 浅色或深色 色调 红 橙 黄 绿 蓝和紫等 样品透明度 透明 浑浊或不透明 用文字予以描述 39 两种方法没有可比性 pH值对颜色有较大影响 在测定时应同时测定pH值 40 第四节浑浊度 浑浊度是表示水中悬浮物和胶体物质对光线透过时的阻碍程度 表示水样对光的散射和吸收的特性 是反映了水的物理性状的一项指标 浑浊度高的水 使人感到厌恶 饮用高浑浊度的水 可能会给健康带来危害 41 水中含有泥沙 黏土 有机物 无机物 浮游生物和微生物等悬浮物质时 可使光散射或吸收 浊度大 天然水经过混凝 沉淀和过滤等处理 使水变得清澈 42 一 样品采集与保存 应用G P采样 采样后应尽快测定 因为放置时间 温度 沉淀 凝聚 微生物等影响因素都会使水中的悬浮颗粒性质改变 如果必须贮存 应避免与空气接触 并加入5 氯化汞溶液防腐 在4 暗处冷藏 不超过24小时 43 二 测定方法 目视比浊法分光光度法浊度仪法 悬浮颗粒物胶态物对光的散射和吸收 44 1 透射式 分光光度法与目视比浊法 根据朗伯 比尔定律 以透过光的强度来确定水样的浑浊度 浑浊度越高 透光率越小 但受到天然水中存在的黄色的干扰 湖泊 水库水还因含有藻类等有机吸光物质 对测定也有干扰 选用680nm波长 可避免黄色和绿色的干扰 45 1 分光光度法 在适当温度下 硫酸肼与六次甲基四胺聚合 形成白色高分子聚合物 以此作为浊度标准液 在一定条件下与水样浊度相比较 硫酸肼有致癌毒性 比色条件 680nm波长 用3cm比色皿 纯水作参比 在680nm波长处 天然水中存在的淡黄色 淡绿色无干扰 46 浊度标准贮备液 福尔马肼混悬液 吸取硫酸肼溶液 1 000g硫酸肼溶于水中 定容100mL 5 00mL 与5 00mL六次甲基四胺溶液 10 00g六次甲基四胺溶于水中 定容100mL 于100mL容量瓶中 混匀 于25 3 下静置反应24小时 冷却后定容至标线 混匀 此溶液浑浊度为400FTU FormazinTurbidityUnit 47 48 测定方法 测定系列浊度的标准溶液 绘制吸光度 浊度标准曲线 取适量水样定容 按照测定系列浊度标准溶液方法测定其吸光度 并在标准曲线上查出相应的浊度 49 2 目视比浊法 硅藻土或高岭土浊度标准液以含1mg L硅藻土或高岭土悬浮液所呈现的浊度为1度 国内外采用硅藻土或高岭土配制浊度标准溶液的方法并不一致 我国以硅藻土配制标准溶液 硅藻土 高岭土是天然矿物 不同产地 不同商品批号其质量不可能一致 故以上浊度标准液只能用于浊度较高 精度要求不高的浊度测定 一般都用于目视比浊法 50 测定方法 配制浊度标准贮备液和系列浊度标准溶液 视水样浊度高低确定浊度范围 取与浊度标准溶液等体积的摇匀水样或稀释水样 对照系列浊度标准溶液观察比较 选出与水样视觉效果相近的标准溶液 即为水样的浊度 51 2 散射浊度仪测定法 根据瑞利公式 测定某一角度上的散射光的强度 以达到测定水样浑浊度的目的 当入射光被粒径为入射光波长1 15 l 20的颗粒物所散射 强度符合瑞利公式 一般采用90度角的光作为特征光来测定浑浊度 52 瑞利 Rayleigh 公式 瑞利提出的假设 粒子的尺寸远小于入射光的波长 可看做点散射源 胶体粒子浓度很稀 粒子间距较大 无相互作用 可不考虑各个粒子散射光之间的相互干扰 粒子为各向同性 不导电 53 基于上述假设 可推导出单位体积溶液的散射光强度为 式中 I0及 表示入射光的强度与波长 n及n0分别为分散相及分散介质的折射率 为散射角 为观测方向与入射光之间的夹角 V为单个分散相粒子的体积 C为分散相的数密度 l为观测者与散射中心的距离 54 散射光强I c 可以推导出I1 I2 c1 c2 解释浊度计原理 此式适用粒子尺寸小于入射光波长 粒子堪称点光源 而且不导电 还有不考虑粒子的散射光互相不发生干涉 测定波长 860nm 55 在相同条件下用福尔马肼标准混悬液散射光的强度和水样散射光的强度进行比较 散射光的强度越大 表示浑浊度越高 散射浊度单位NTU Nephelomefric 散射比浊法 福尔马肼标准 56 浊度标准贮备液 福尔马肼混悬液 吸取硫酸肼溶液 10g L 5 00mL与5 00mL六次甲基四胺溶液 100g L 于100mL容量瓶中 混匀 于25 3 下静置反应24小时 冷却后定容至标线 混匀 此溶液浑浊度为400NTU 可保存一个月 57 方法比较 福尔马肼浊度标准与硅藻土或高岭土标准是截然不同的两种浊度标准液 两者之间不存在物理学意义上的当量关系 用硅藻土或高岭土浊度标准测得的浊度 度 与 NTU 或 FTU 不存在换算关系 FTU与NTU 浊度测定单位 一致 58 方法比较 NTU和FTU 无论采用何种浊度单位 标定所用的均是同样的福尔马肼基准物 但测量样品时 由于测定方法不同 不同单位表示的值可能会有显著差别 59 第五节电导率和溶解性总固体 一 电导率电导率与阴离子和阳离子的总和以及溶解性固体的量有密切关系 可以检验天然水中可溶性矿物质的总浓度 以此来反映水受矿物质污染的程度 测定电导还可以检测蒸馏水和去离子水的纯度 60 几种典型水样的电导率 61 测定电导率的注意事项 电导率大于10 S cm的溶液时 采用铂黑电极 电导率小于10 S cm时 应使用光亮铂片电极 62 二 溶解性总固体 溶解性总固体 TDS 是溶解在水里的不易挥发无机盐和有机物的总称 其主要成分有钙 镁 钠 钾离子和碳酸离子 碳酸氢离子 氯离子 硫酸离子和硝酸离子 63 溶解性总固体的量与饮用水的味觉直接相关 极好 少于300mg L 好 300 600mg L 一般 600 900mg L 差 900 1200mg L 无法饮用 大于1200mg L TDS浓度过低 也会因为过分平淡无味而不受人们欢迎 我国 生活饮用水卫生规范 中溶解性总固体的限制标准为1000mg L 水样在一定温度下烘干所得的固体残渣称为总固体 它分为溶解性固体和悬浮固体 我国一般采用0 45 m滤膜作为滤器 分为105 烘干和180 烘干两种 105 3 烘干不能彻底除去高矿化水样中盐类的结晶水 180 3 烘干 可以得到准确的结果 当含有多量的氯化钙 硝酸钙 氯化镁 硝酸镁时 这些化合物具有强烈的吸湿性 此时可在水样中加入适量的碳酸钠 可以改善 66 第六节pH值 pH值为氢离子活度的负对数 在离子强度极小的溶液中 活度系数接近于1 此时pH值可简单表示为氢离子平衡浓度的负对数 pH lgaH 67 pH值检测的重要性 pH值对水质的变化 生物繁殖的消长 腐蚀性 水处理的效果均有影响 所以 pH值的测定是水分析中最重要和最经常进行的分析项目之一 是评价水质的一个重要参数 68 pH值变化对水质的影响 微生物对于pH值的适应生长范围是比较广的 pH值为5 5 8 2时最适合铁细菌的生长 铁细菌的大量繁殖会形成 红水 pH值低于7时 被硫污染的水因生成硫化氢而散发臭鸡蛋味 氯化作用因趋向三氯化氮的生成而产生令人厌恶的刺激性味道 pH值提高 水会产生苦味 色度会增加 69 饮用水中限值的确定 人体健康与pH值的直接关系是不明确的 但pH值可通过影响其他水质指标及水处理效果而影响健康 pH值在6 5 9 5范围内并不影响饮用及健康 但pH值过低会腐蚀水管 过高会使溶解盐析出 降低氯化消毒作用 据调查 我国绝大多数天然水中pH值范围在6 5 8 5之间 故我国 生活饮用水卫生规范 规定 pH值范围在6 5 8 5之间 70 某些工业用水的pH值必须保持在7 0 8 5间 以防止金属设备和管道被腐蚀 71 测定方法 一 电位法 玻璃电极法 以玻璃电极为指示电极 饱和甘汞电极为参比电极 插入溶液中组成原电池 当氢离子浓度发生变化时 玻璃电极和甘汞电极之间的电动势也随着引起变化 目前 市售的酸度计常使用测定电极和参比电极合二为一的复合电极 72 pH玻璃电极使用注意事项 pH玻璃电极的测定范围是酸差钠差或碱差使用前在蒸馏水中浸泡活化 pH 1 9 73 测定方法 二 标准缓冲溶液比色法不同的酸碱指示剂在一定的pH范围内显示出不同颜色 在一系列已知pH的标准缓冲溶液及水样中加入相同的指示剂 显色后即可测得水样的pH值 74 目视比色 水样 水样 纯水 标准加指示剂 标准加指示剂 水样加指示剂 75 第七节总硬度 水的硬度原指沉淀肥皂的程度 能使肥皂沉淀的主要是钙和镁盐 其他如Fe3 Al3 Mn2 Zn2 等也可使肥皂沉淀 所以 水的硬度是指水中除Na K等碱金属以外全部金属离子浓度的总和 76 总硬度 Totalhardness 主要指溶于水中的钙盐 镁盐类的含量 76 77 感官性状 镁盐有较强的苦味 最小的苦味味阈值浓度为150mg L 钙离子的味阈值范围是100 300mg L 具体值取决于与其结合的阴离子 总的来说Ca2 Mg2 使水的味道发苦 水中硬度超过200mg L时在管网中会引起一定程度的沉淀 硬度低于100mg L的软水 会增加管道的腐蚀 导致水中含有重金属 78 硬度的分类 根据Ca2 Mg2 在水中的存在形式 硬度又分为 总硬度 碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度 暂时硬度和永久硬度 79 暂时硬度和永久硬度 暂时硬度 又称为碳酸盐硬度 主要由重碳酸钙和重碳酸镁形成 可能还有少量碳酸盐 暂时硬度加热煮沸可生成沉淀从水中去除 永久硬度 又称为非碳酸盐硬度 由钙 镁的硫酸盐或氯化物等形成 经煮沸不能去除 79 80 水的硬度表示方法 不同硬度之间的换算 水的硬度表示方法有好几种 常用的表示方法是以度为单位 1L水中含有钙 镁等盐的总量相当于1mgCaCO3时 称为1度 我国 1L水中含有钙 镁等盐的总量相当于10mgCaO时 称为1度 德国硬度 81 水质的分类 德国硬度 度 生活用水的总硬度不超过25度 各种工业用水 由于其对硬度有不同的要求 差别很大 例如用高压锅炉的水 硬度不得超过0 05 0 1度 而低压锅炉用水不得超过5 7度 82 我国硬度CaCO3 mg L 83 测定方法 硬度检测多采用乙二胺四乙酸二钠容量法 GB5750 85 测定钙 镁离子的总量 并经过换算 以每L水中碳酸钙的mg数表示 如何换算 84 注意事项 回顾分析化学知识 1 重金属离子 硫化钠或氰化钾掩蔽2 铁 铝 三乙醇胺3 滴定pH值4 水样中镁很少 加入少量Mg EDTA 85 第八节酸度和碱度 酸度 碱度和pH值的区别和联系pH表示水的酸碱性的强弱 而酸度或碱度是水中所含酸或碱性物质的含量 同样酸度的溶液 如0 1mol盐酸和0 1mol乙酸 二者的酸度都是100mmol L 但其pH却大不相同 86 86 一 酸度 所有能与强碱发生中和反应物质的总量 就叫做酸度 用CaCO3mg L表示构成水酸度的物质 主要为盐酸 硫酸和硝酸等强酸 碳酸 氢硫酸以及各种有机酸等弱酸 三氯化铁 硫酸铝等强酸弱碱盐 多数天然水 生活污水和污染不严重的工业废水中只含弱酸 某些工业如化工 苯胺 冶金等工厂排出的废水有时含有强酸 木材干馏厂等的废水中则可能含有各种有机酸 破坏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 88 酸度的测定和表示方法 酸碱指示剂滴定法和电位滴定法 酸碱指示剂滴定法 以NaOH标准溶液滴定 甲基橙和酚酞为指示剂 滴定终点一般为pH 3 7和pH 8 3 即甲基橙和酚酞的变色点 89 甲基橙酸度 无机酸度 以NaOH标准溶液滴定 甲基橙为指示剂 滴定终点pH3 7时 滴定的酸度是较强酸类的总和 此时的测定值称为甲基橙酸度 由于其主要部分为无机酸 故又称为无机酸度 90 酚酞酸度 总酸度 以酚酞为指示剂 滴定终点pH8 3 滴定时 强酸 弱酸都被中和 此时得到的酸度为总酸度 又称为酚酞酸度 有时为了测定排除了CO2和H2CO3后的酸度 则将水样加热至沸后再进行测定 所得结果称为沸点酚酞酸度 91 酸度的表示方法 早期 国外常用CaCO3mg L或CaOmg L 自从推行国际标准计算单位以来 酸度用CaCO3mg L表示 92 注意事项 采样时 样品应充满并盖紧 避免因接触空气而引起水样中CO2含量的改变 采样后及时进行测定 否则应低温保存 水中余氯可使甲基橙退色 加入1 2滴0 1mol LNa2S2O3除去余氯后再滴定 93 注意事项 如果样品中含有硫酸铁 铝等盐类 以酚酞为指示剂时 生成的沉淀会使终点退色 可用F 将铁和铝掩蔽后进行滴定 94 二 碱度 碱度是指水中能与强酸发生中和作用物质的总量 天然水中碱度主要由碱土金属钙 镁以及碱金属钠和钾等的碳酸氢盐组成 个别水源也有含强碱 硼酸盐 磷酸盐等 工业废水中则可能还含有氨 苯胺 吡啶等 95 碱度的分类 通常可将天然水碱度分为三类 1 由水中钙 镁等的碳酸氢盐组成的重碳酸盐碱度 2 由水中钾 钠等的碳酸盐组成的碳酸盐碱度 3 由钾 钠氢氧化物组成的氢氧化物碱度 96 样品保存 样品采集后应在4 保存 分析前不应打开瓶塞 不能过滤 稀释或浓缩 样品应于采集后的当天进行分析 特别是当样品中含有可水解盐类或含有可氧化态阳离子时 应及时分析 97 碱度的测定与表示方法 酸碱指示剂滴定法和电位滴定法 电位滴定法根据电位滴定曲线在终点时的突跃 确定特定pH值下的碱度 它不受水样浊度 色度的影响 适用范围较广 用指示剂判断滴定终点的方法简便快速 适用于控制性试验及例行分析 98 酸碱指示剂滴定法 酚酞碱度 对于天然水和未污染的地表水 可直接以酸滴定至pH8