环境管理_水和废水监测教材1

第二章水和废水监测 三 环境监测 刘璇化学工程与现代材料学院 一 水温水的许多物理化学性质与之相关 需现场测定 常用的测量仪器有 水温计 颠倒温度计 热敏温度计等 1 水温计法测量范围 6 41 用于表层水温度的测量 2 深水温度计测量范围 2 40 分度值为0 2 3 颠倒温度计法适用于测量水深在40m以上的各层水温 一般装在颠倒采水器上使用 第五节物理指标检验 P65 二 嗅和味1 定性描述法100ml水 在20 和煮沸稍冷后闻其气味 2 臭阈值法臭阈值 水样体积 无臭水体积 水样体积 三 色度 真色 假色 铂钴标准比色法标准色列 水颜色的分类 测定方法 铂钴标准比色法 稀释倍数法 四 浊度浊度是反映水中的不溶解物质对光线透过时阻碍程度的指标 通常仅用于天然水和饮用水 而污水和废水中不溶物质含量高 一般要求测定悬浮物 测定浊度的方法有目视比浊法 分光光度法 浊度计法等 测定方法 目视比浊法 分光光度法 浊度仪法五 透明度1 铅字法 透明度计2 塞氏盘法 六 残渣水中的残渣分为总残渣 可滤残渣和不可滤残渣三种 是表征水中溶解性物质 不溶解性物质含量的指标 七 矿化度矿化度是水化学成分测定的重要指标 用于评价水中总含盐量 是农田灌溉用水适用性评价的主要指标之一 该指标一般只用于天然水 测定方法 重量法 电导法 阴 阳离子加和法 离子交换法 比重计法等 八 电导率电导率是电阻率的倒数 即电导率是指相距1cm的两平行金属板电极间充以1cm3电解质溶液所具有的电导 电导仪是测定溶液电导或电导率的专用仪器 第六节金属化合物测定 水体中的金属元素有些是人体健康所必需的常量元素和微量元素 有些是有害于人体健康的 如 Hg Cr Pb Cd Cu Ni等 金属以不同形式存在时 其毒性大小不同 所以可分别测定可过滤金属 不可过滤金属和金属总量 可过滤态金属指能通过孔径0 45 m滤膜的部分 不可过滤态金属指不能通过0 45 m微孔滤膜的部分 金属总量是不经过滤的水样消解后测得的金属含量 有害金属侵入人体后 将会使某些酶失去活性而出现不同程度的中毒症状 1 铝 铝是自然界中的常量元素 毒性不大 但过量摄入人体 能干扰磷的代谢 对胃蛋白酶的活性有抑制作用 我国饮用水限值为0 2mg L 检测方法 电感耦合等离子体原子发射光谱法 ICP AES 间接火焰原子吸收法分光光度法 铝试剂分光光度法 水杨基荧光酮 氯化十六烷基吡啶分光光度法等 受共存组分铁及碱金属 碱土金属元素干扰 2 汞 汞及其化合物属于剧毒物质 可以改变细胞膜的通透性 破坏红细胞 使酶失去活性 汞中毒的病症 颤抖 呆滞 运动失调 严重时死亡 可导致骨畸形 胎儿畸形 具有致畸性 汞的主要来源 金属冶炼 仪器仪表制造 颜料 塑料 食盐电解及军工等废水 天然水中汞含量一般不超过0 1 g L 我国饮用水标准限值为0 001mg L 主要测定方法 1 双硫腙分光光度法酸性介质中95 加高锰酸钾和过硫酸钾消解 过量氧化剂用盐酸羟胺还原 加入双硫腙生成棕色螯合物 用氯仿或四氯化碳萃取后在485nm处测定吸光度 对测定条件要求苛刻 注意废液的回收处理 2冷原子吸收法汞原子蒸汽对波长为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 3冷原子荧光法汞原子蒸汽吸收波长为253 7nm的紫外光后 被激发产生特征共振荧光 在一定浓度范围内荧光强度与汞浓度成正比 3 镉 镉属剧毒金属 可在人体的肝 肾等组织中蓄积 造成脏器组织损伤 尤以对肾脏损害最为明显 还会导致骨质疏松 诱发癌症 我国生活饮用水卫生标准规定镉的浓度不能超过0 005mg L 如日本富山事件 骨痛病事件 与钙的代谢关系密切 Ca含量高 Cd吸收少 镉化合物可用于合金 电池 杀虫剂 杀菌剂 颜料 油漆等制造业 所以镉的主要污染源是电镀 采矿 染料 电池和化学工业等排放的废水 测定方法 1 原子吸收分光光度法火焰原子吸收法石墨炉原子吸收法 2 双硫腙分光光度法生成红色螯合物 568nm处可见光分光光度计测定干扰 铅 锌 铜 锰 铁 镁等离子浓度较大时需要加入掩蔽剂 3 阳极溶出伏安法 4 铅 铅是可在人体和动植物中蓄积的有毒金属 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 检测方法 原子吸收分光光度法双硫腙分光光度法阳极溶出伏安法示波极谱法电感耦合等离子体发射光谱法 ICP AES 5 铜 铜是人体所必需的微量元素 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 世界范围内 淡水平均含铜3ug L 海水平均含铜0 25ug 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 1 原子吸收分光光度法 新亚铜灵萃取分光光度法 用新亚铜灵测定铜 具有灵敏度高 选择性好等优点 适用于地面水 生活污水和工业废水的测定 原理 将水样中的二价铜离子用盐酸羟胺还原为亚铜离子 在中性或微酸性介质中 亚铜离子与新亚铜灵反应 生成黄色络合物 用三氯甲烷 甲醛混合溶剂萃取 于457nm处测吸光度 如用10mm比色皿 该方法最低检出浓度为0 06mg L 测定上限为3mg L 测定时注意对干扰物 Be2 Cr6 Sn4 氰化物 硫化物 有机物 进行掩蔽 2 阳极溶出伏安法 3 示波极谱法 4 ICP AES法 6 铬 铬是生物体所必需的微量元素之一 铬的毒性与其存在价态有关 六价铬具有强毒性 为致癌物质 并易被人体吸收而在体内蓄积 急性铬中毒主要是六价铬引起的以刺激和腐蚀呼吸 消化道粘膜为特征的临床表现 多见于口服铬盐中毒及皮肤灼伤合并中毒 铬的工业污染源主要来自铬矿石的加工 金属表面处理 皮革加工 印染 照相材料 皮革鞣制等行业 铬是水质污染控制的一项重要指标 饮用水标准限值为 0 05mg L 测定方法 1 二苯碳酰二肼分光光度法六价铬的测定原理 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 总铬的测定原理 在酸性溶液中 首先将水样中的三价铬氧化成六价铬 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 加入二苯碳酰二肼显色 于540nm处比色测定 2 火焰原子吸收法测定总铬 3 硫酸亚铁铵滴定法原理 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 根据硫酸亚铁铵溶液的浓度和进行试剂空白校正后的用量 可以计算出水样中总铬的含量 适用于总铬浓度大于1mg L的废水 7 砷 元素砷毒性极低 而砷的化合物均有剧毒 三价砷化合物比其他砷化物毒性更强 砷化物容易在人体内积累 造成急性或慢性中毒 砷污染主要来源于采矿 冶金 化工 化学制药 农药生产 玻璃制革等工业废水 砷化物易挥发 能随粉尘 烟尘和污水等形式进入水体中 检测方法 1 新银盐分光光度法原理 硼氰化钾在酸性溶液中产生新生态氢 将水样中无机砷还原为砷化氢气体 以HNO3 AgNO3 聚乙烯醇 乙醇溶液吸收 则砷化氢将吸收液中的银离子还原为单质胶态银 使溶液显黄色 其颜色强度与生成氢化物的量成正比 于400nm处测其吸光度 比色测定 2 二乙氨基二硫代甲酸银分光光度法 3 氢化物发生 原子吸收法 4 原子荧光法测定砷 硒 锑 铋 8 其他金属化合物 详细内容可查阅 水和废水监测分析方法 和其他水质监测资料 1 酸度和碱度 1 酸度 指水中所含能与强碱发生中和作用的物质的总量 包括强酸 弱酸 强酸弱碱盐 2 碱度 指水中所含能与强酸发生中和作用的物质的总量 包括强碱 弱碱 强碱弱酸盐等 测定方法 酸碱指示剂滴定法电位滴定法 第七节非金属无机化合物测定 2 pH 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 检测方法 比色法pH计玻璃电极法 pH和酸度 碱度的区别和联系 3 溶解氧 DO 溶解氧 溶解于水中的分子态氧称为溶解氧 大气压力下降 水温升高 含盐量增加 都会导致溶解氧含量降低 一般规定水体中溶解氧至少在4mg L以上 测定原因 通过测定DO判断水体是否受到污染是活性污泥处理系统的重要监控指标为测定BOD5打基础检测方法 碘量法修正的碘量法氧电极法 4 氰化物 氰化物包括简单氰化物 络合氰化物和有机氰化物 简单氰化物易溶于水 毒性大 络合氰化物在水体中受pH值 水温和光照等影响离解为毒性强的简单氰化物 氰化物可与高铁细胞色素氧化酶结合 使其失去传递氧的功能 造成组织缺氧窒息 主要来源 电镀 焦化 造气 选矿 洗印 石油化工 有机玻璃制造农药等工业废水检测方法 硝酸银滴定法分光光度法 测定之前 通常先将水样在酸性介质中进行蒸馏 把能形成氰化氢的氰化物 全部简单氰化物和部分络合氰化物 蒸出 使之与干扰组分分离 常用的蒸馏方法有以下两种 1 酒石酸 硝酸锌预蒸馏法 取此蒸馏液测得的氰化物为易释放的氰化物 2 磷酸 EDTA预蒸馏法 取该蒸馏液测得的结果为总氰化物 预蒸馏水样 pH调为11以上 以试银灵作指示剂 用硝酸银 AgNO3 标准溶液滴定 则氰离子与银离子生产银氰络合物 稍过量的银离子与试银灵反应 使溶液由黄色变橙红色 即为终点 适用于氰化物含量 1mg L的水样 上限100mg L 1 异烟酸 吡唑啉酮分光光度法 中性条件 蓝色染料 638nm 0 004 0 25mg L2 异烟酸 巴比妥酸分光光度法 弱酸性条件 紫蓝染料 600nm 最低0 001mg L 5 氟化物 氟化物广泛存在于天然水中 是人体必需的微量元素之一 缺氟易患龋齿病 当长期饮用含氟量高于1 5mg L的水时易患斑齿病 高于4mg L时可导致氟骨病 沉积在人体硬组织内的氟很难在排泄出来 主要来源 有色冶金 钢铁和铝加工 玻璃 磷肥 电镀 陶瓷 农药等行业排放的废水和含氟矿物废水 检测方法 离子色谱法离子选择电极法氟试剂分光光度法 6 含氮化合物 1 氨氮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 检测方法 纳氏试剂分光光度法 水杨酸 次氯酸盐分光光度法 气相分子吸收光谱法 滴定法 2 亚硝酸盐氮亚硝酸盐氮 NO2 N 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 检测方法 N 1 萘基 乙二胺分光光度法离子色谱法气相分子吸收光谱法 3 硝酸盐氮硝酸盐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 清洁的地面水硝酸盐氮 NO3 N 含量较低 受污染水体和一些深层地下水中 NO3 N 含量较高 检测方法 酚二磺酸分光光度法气相分子吸收光谱法紫外分光光度法 4 凯氏氮凯氏氮是指以基耶达法测得的含氮量 它包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐而被测定的有机氮化合物 一般用凯氏氮与氨氮的差值表示有机氮含量 将有机氮转变成氨氮 然后在碱性介质中蒸馏出氨 用硼酸溶液吸收 以分光光度法或滴定法测定氨氮含量 即为水样中的凯氏氮含量 5 总氮水中的总氮含量是衡量水质的重要指标之一 其测定方法通常采用过硫酸钾氧化 使有机氮和无机氮化合物转变为硝酸盐 用紫外分光光度法或离子色谱法 气相分子吸收光谱法测定 7 硫化物 地下水 特别是温泉水 及生活污水常含有硫化物 其中一部分是在厌氧条件下 由于微生物的作用 使硫酸盐还原或含硫有机物分解而产生的 焦化 造气 选矿 造纸 印染 制革等工业废水中亦含有硫化物 检测方法 对氨基二甲基苯胺分光光度法 碘量法 间接火焰原子吸收法 气相分子吸收光谱法 在含高铁离子的酸性溶液中 硫离子与对氨基二甲基苯胺反应生成亚甲蓝 在665nm比色测定 测定范围0 02 0 8mg L 减少取样量可达4mg L 8 磷 在天然水和废 污 水中 磷主要以各种磷酸盐和有机磷 如磷脂等 形式存在 也存在于腐殖质粒子和水生生物中 磷是生物生长必需元素之一 但水体中磷含量过高 会导致富营养化 使水质恶化 检测方法 钼锑抗分光光度法 适用于地表水和废水 测定