环境监测水样的采集课件VIP

水样的采集 水和水体污染 1 水资源水是人类社会的宝贵资源 分布于由海洋 江 河 湖和地下水 大气水分及冰川共同构成的地球水圈中 地球上存在的总水量约为1 37 1015m3 其中海水占97 3 淡水2 7 大部分存在于地球南北极的冰川 冰盖中 可利用的只有河流 淡水湖和地下水的一部分 总计不到总量的1 我国拥有水资源总水量为2 72 1012m3 其中地下水8 1011m3 居世界第六位 但人均仅为2200m3 不足世界人均的四分之一 北京严重缺水 被列为世界十大缺水城市之一 由于人类的生产和生活活动 将大量的工业废水 生活污水 农业回流水及其他废弃物未经处理直接排放到水体里 造成江 河 湖 地下水等水源的污染 引起水质恶化 使水资源显得更加紧张 水已经不是 取之不尽 用之不竭 而是一种十分珍贵的自然资源 合理 节约用水 控制水污染 保护水资源已是迫在眉睫的问题 也使水资源保护显得更加重要 水体 河流 湖泊 沼泽 冰川 海洋及地下水的总称 它不仅包括水 也包括水中的悬浮物 底泥及水生生物 水体污染 当进入水体中的污染物含量超过了水体的自净能力 就会导致水体的物理 化学及生物特性的改变和水质的恶化 从而影响水的有效利用 危害人类健康 这种现象称为水体污染 2002年 七大水系污染程度由重到轻依次为 海河 辽河 黄河 淮河 松花江 珠江 长江 水体自净 当污染物进入水体后 首先被大量水稀释 随后进行一系列复杂的物理 化学变化和生物转化 这些变化包括挥发 絮凝 水解 络合 氧化还原及被微生物降解等 其结果使污染物浓度降低 并发生质的变化 该过程称为水体自净 水体污染源分类 按排放形式不同 可将水体污染源分为两大类 1 点污染源 如工业废水 矿山废水和生活污水 2 面污染源 如农田排水及地表径流根据污染物质及其形成污染的性质 可分为 1 化学型污染 系指随废水及其他废弃物排入水体酸 碱 有机和无机污染物造成的水体污染 2 物理型污染 包括色度和浊度物质污染 悬浮固体污染 热污染和放射性污染 3 生物型污染 是由于将生活污水 医院污水等排入水体 随之引入某些病原微生物造成的 水质和水质指标 1 水质 指标是衡量水质优劣的依据 水的质量 水质 是指水和水中所含杂质共同表现出来的综合特征 2 水质指标 描述水质量的参数 常用水中杂质的种类 成分和数量来表示 水质指标是对水体进行监测 评价 利用以及污染治理的主要依据 它一般可分为物理指标 化学指标 生物指标 物理性水质指标 感观物理性状指标 温度 色度 浊度等 和其他物理指标 悬浮物 电导率 放射性等 化学性水质指标 一般化学性水质指标 pH 硬度 各种阳离子等 有毒的化学性水质指标 各种重金属 氰化物 多环芳烃 各种农药等 氧平衡指标 DO COD BOD TOD等 生物指标 一般包括细菌总数 大肠菌群数 各种病原细菌 病毒等 依据水的用途及水体保护的需要 国家环保总局和国家质量技术监督局制订了相应的水质标准和污水排放标准 目前我国已颁布的水质标准包括水环境质量标准和排放标准 主要有地表水环境质量标准 GB3838 2002 生活饮用水卫生标准 GB5749 1985 污水综合排放标准 GB8978 1996 1 水质监测的对象 水环境现状监测和水污染源监测 环境水体包括 地表水和地下水 水质监测对象和目的 2 水质监测的目的 1 对进入江 河 湖泊 水库 海洋等地表水体污染物质及渗透到地下水中污染物质进行经常性的监测 以掌握水质现状及其发展趋势 2 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 3 对水环境污染事故进行应急监测 为分析判断事故原因 危害及采取对策提供依据 4 为国家政府部门制订环境保护法规 标准和规划 全面开展环境保护管理工作提供有关数据和资料 5 为开展水环境质量评价 预测预报及进行环境科学研究提供基础数据和手段 1 选择监测方法的原则 1 方法的灵敏度能满足定量要求 2 方法经过科学论证成熟 准确 3 操作简便 易于推广普及 4 选择性好 水体监测方法 2 监测方法类别 1 国家标准分析方法我国已编制包括采样在内的标准分析方法 这是一些比较经典 准确度较高的方法 是环境污染纠纷法定的仲裁方法 也是用于评价其他分析方法的基准方法 2 统一分析方法监测方法尚待完善 3 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称为等效方法 2 监测方法类别 1 国家标准分析方法我国已编制包括采样在内的标准分析方法 这是一些比较经典 准确度较高的方法 是环境污染纠纷法定的仲裁方法 也是用于评价其他分析方法的基准方法 2 统一分析方法监测方法尚待完善 3 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称为等效方法 水体监测项目根据监测的目的和监测站的职能 对物理指标 化学指标 生物指标等进行监测 不可能也没有必要对数量繁多的项目一一监测 根据 环境监测技术规范 分别规定测定项目如下 1 地表水监测项目 见表3 2 2 工业污水监测项目 见表3 3 3 生活污水监测项目包括 COD BOD 悬浮物 氨氮 总氮 总磷 阴离子洗涤剂 细菌总数 大肠菌群等 4 医院污水监测项目包括 pH值 色度 浊度 悬浮物 余氯 COD BOD 致病菌 细菌总数 大肠菌群等 水体监测项目 表3 2地表水监测项目 续表3 2 表3 3工业废水监测项目 节录 续表3 3 水样的采集 将水样从水体中分离出来的过程就是采样 采集的水样必须具有代表性 采样地点的选择和监测网点的建立称为布点 监测之前 必须根据具体情况制订监测方案 一 监测方案的内容1 监测目的 2 监测介质和监测项目 分析方法 3 采样地点 方法 时间和频次 4 排放特点 自然环境条件 居民分布情况等 5 监测结果要求 水质监测方案的制定 1 地表水质监测方案的制订2 地下水质监测方案的制订3 水污染源监测方案的制订 二 监测方案的制订 地表水 流过或汇集在地球表面上的水 如海洋 河流 湖泊 水库 沟渠中的水 统称为地表水 1 基础资料的收集 2 监测断面和采样点的设置 3 水体沿岸的资源现状和水源的用途 饮用水源分布和重点水源保护区 水体流域土地功能及近期使用计划等 4 历年的水质监测资料等 1 地表水质监测方案的制订 a 有大量废水排入河流的主要居民区 工业区的上游和下游 b 湖泊 水库 河口的主要入口和出口 c 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 d 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 e 国际河流出入国境线的出入口处 f 应尽可能与水文测量断面重合 并要求交通方便 有明显岸边标志 监测断面的设置原则 河流监测断面的设置 对于江 河水系或某一河段 要求设置三种断面 即对照断面 控制断面和削减断面 a 对照断面 这种断面应设在河流进入城市或工业区以前的地方 避开各种废水 污水流入或回流处 b 控制断面 一般设在排污口下游500 1000m处 对特殊要求的地区 如水产资源区 风景游览区 自然保护区 与水源有关的地方病发病区 严重水土流失区及地球化学异常区等的河段上也应设置控制断面 c 削减断面 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 图3 2河流监测断面设置示意图 湖泊 水库监测断面的设置 a 在进出湖泊 水库的河流汇合处分别设置监测断面 b 以功能区为中心 在其辐射线上设置弧形监测断面 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 图3 3湖 库监测断面设置示意图 采样点位的确定 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 水面宽小于50m 设一条中泓垂线 水面宽50 100m 在左右近岸有明显水流处各设一条垂线 面宽100 1000m 设左 中 右三条垂线 水面宽大于1500m 至少设置5条等距离垂线 水深 5m 水面下0 3 0 5m 设一个采样点 水深5 10m 水面下0 3 0 5m处和河底以上0 5m处各设一个水深10 50m 设三个点 水面下0 3 0 5m处和河底以上0 5m处各设一个 1 2水深处一个 水深大于50m增加点数 采样点位的确定 校园景观湖采样点的选取 3 采样时间和采样频率 一般原则是 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 流经城市工业区 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1次或视具体情况选定 底泥每年在枯水期采样1次 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 退潮水样并分别测定 排污渠每年采样不少于3次 设有专门监测站的湖 库 每月采样1次 全年不少于12次 其他湖泊 水库全年采样两次 枯 丰水期各1次 有废水排入 污染较重的湖 库 应酌情增加采样次数 背景断面每年采样1次 4 采样及监测技术的选择要根据监测对象的性质 含量范围及测定要求等因素选择适宜的采样 监测方法和技术 5 结果表达 质量保证及实施计划科学地计算和处理 按要求报告 质量保证贯穿监测工作的全过程 地下水 储存在土壤和岩石空隙中的水 分类 埋藏条件分 潜水 承压水 自流水 分类 含水层性质分 孔隙水 裂隙水 岩溶水 1 地下水的特征 地下水流动较慢 所受压力较大 温度变化不大等 2 调查研究和收集资料 地下水布点的复杂性 地下水监测方案的制定 3 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 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置背景值监测点 监测井 点 的布设a 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 b 污灌区 污养区及缺乏卫生设施的居民区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 c 渗坑 渗井和堆渣区的污染物在含水层渗透小的地区易造成点状污染 其监测井 点 应设在距污染源最近的地方 d 沿河 渠排放的工业废水和生活污水因渗漏可能造成带状污染 此时宜用网状布点法设置监测井 一般监测井在液面下0 3 0 5m处采样 4 采样时间和采样频率的确定 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 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 3 水污染源监测方案的制订水污染源包括工业废水源 生活污水源 医院污水源等 1 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 a 在车间或车间设备出口处应布点采样测定一类污染物 这些污染物主要包括汞 镉 砷 铅和它们的无机化合物 六价铬的无机化合物 有机氯和强致癌物质等 b 在工厂总排污口处应布点采样测定二类污染物 这些污染物有 悬浮物 硫化物 挥发酚 氰化物 有机磷化合物 石油类 铜 锌 氟及它们的无机化合物 硝基苯类 苯胺类 c 有处理设施的工厂应有处理设施的排出口处布点 为了解对废水的处理效果 可在进水口和出水口同时布点采样 工业废水 d 在排污渠道上 采样点应设在渠道较直 水量稳定 上游没有污水汇入处 e 某些二类污染物的监测方法尚不成熟 在总排污口处布点采样监测因干扰物质多而会影响监测结果 这时 应将采样点移至车间排污口 按废水排放量的比例折算成总排污口废水中的浓度 采样点设在污水总排放口 对污水处理厂 应在进 出口分别设置采样点采样监测 生活污水 2 采样时间和频率工业废水 一般情况下 可在一个生产周期内每隔1 2h或1h采样1次 将其混合后测定污染物的平均值 如果取n个生产周期 如3 5个周期 的废水样监测 可每隔2h取样一次 对于排污情况复杂 浓度变化大的废水 采样时间间隔要缩短 有时需要5 10min采样一次 城市排污管道 出水口 可每隔1h采样1次 连续采集8h 也可连续采集24h 然后将其混合制成混合样 我国 环境监测技术规范 中对向国家直接报送数据的废水排放源规定 工业废水每年采样监测2 4次 生活污水每年采样监测2次 春 夏季各1次 医院污水每年采样监测4次 每季度1次 一 地表水样的采集1 采样前的准备 1 容器的准备 对采样器具的材质要求化学性能稳定 大小和形状适宜 不吸附欲测组分 容易清洗并可反复使用 2 采样器的准备 选择合适的采样器 需清洗 3 交通工具的准备 船等 水样的采集 2 采样方法和采样器 或采水器 1 采样方法 船只采样 桥梁采样 涉水采样 索道采样 2 采样器 水桶 水桶是塑料的 需清洗 单层采水瓶 急流采水器 双层溶解气体采样瓶 其他采水器 一 地表水样的采集 采样方法 采样器 3 地表水样的类型 1 瞬时水样指在某一时间和地点从水体中随机采集的分散样品 2 混合水样同一采样点于不同时间所采集的瞬时水样的混合水样 3 综合水样不同采样点同时采集的各个瞬时水样混合后所得到的样品称综合水样 二 废水样品的采集 1 废水采样方法 1 浅水采样可用容器直接采集 或用聚乙烯塑料长把勺采集 2 深层水采样可使用专制的深层采水器采集 也可将聚乙烯筒固定在重架上 沉入要求深度采集 3 自动采样采用自动采样器或连续自动定时采样器采集 2 废水样类型 1 瞬时废水样生产工艺过程连续 恒定 废水中污染组分及浓度随时间变化不大 采集瞬时水样具有较好的代表性 2 平均废水样生产的周期性影响排污的规律性 使工业废水的排放量和污染组分的浓度随时间变化幅度大 只有增大采样和测定频率 监测结果才能具有代表性 此时最好采用不增加采样频次的基础上采集平均混合样及采集平均比例混合样 平均混合水样 平均比例混合水样 有时需要同时采集几个排污口的废水样 并按比例混合 三 地下水样的采集 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 1 从监测井中采集水样常利用抽水机设备 2 对于自喷泉水 可在涌水口处直接采样 3 对于自来水 要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 四 底质 沉积物 样品的采集 水 底质和水生生物组成了一个完整的水环境体系 底质能记录给定水环境的污染历史 反映难降解物质的积累情况 以及水体污染的潜在危险 枯水期采样1次 必要时可在丰水期增采1次 底质比较稳定 受水文 气象条件影响较小 故采样频率远较水样低 采集量视监测项目 目的而定 采集表层底质样品一般采用挖式 抓式 采样器或锥式采样器 前者适用于采样量较大的情况 后者适用于采样量少的情况 管式泥芯采样器用于采集柱状样品 以供监测底质中污染物质的垂直分布情况 填写采样记录 水样的保存和预处理 水样的运输要塞紧采样容器口塞子避免水样在运输过程中的震动和碰撞导致损失或玷污需冷藏的样品应配备专门的隔热容器 放入制冷剂 冬季应采取保温措施以免动裂样品瓶水样的运输时间通常以24小时为最大允许时间 水样的保存方法 新鲜水样最长贮放时间 清洁水样72小时轻污染水样48小时严重污染水样12小时 1 冷藏或冷冻 抑制微生物活动 减缓物理挥发和化学反应速度 冷藏温度一般是2 5 冷冻温度在 20 2 加入保存剂 a 加入生物抑制剂 氨氮 化学需氧量等加入氯化汞 b 调节PH值 金属加硝酸 c 加入氧化剂和还原剂 硫化物加抗坏血酸 常用水样保存技术方法见教材73页表3 5 加入的保存剂不能干扰以后的测定 保存剂的纯度最好是优级纯的 还应作相应的空白试验 一般地说 可用澄清 离心 过滤等措施来分离悬浮物 国内外已采用以水样是否能够通过孔径为0 45 m滤膜作为区分可过滤态与不可过滤悬浮态的条件 能够通过0 45 m微孔滤膜的部分称为 可过滤态 部分 通不过的称为 不可过滤态 部分 P 聚乙烯容器 G 玻璃容器 BG 硼硅玻璃 样品的预处理的原因环境水样组成复杂 且多数污染组分含量低 存在形态各异 需要进行预处理 以得到欲测组分适于测定方法要求的形态 浓度和消除共存组分干扰的试样体系 样品的预处理的目的使水样满足分析方法要求 样品易于保存和运输 延长仪器使用寿命 水样预处理的原则最大限度去除干扰物 回收率高 操作简便省时 成本低 对人体和环境无影响水样预处理的方法经典方法 消解 富集与分离 蒸发浓缩 蒸馏 萃取 离子交换 吸附等新方法 超临界流体萃取 固相萃取 固相微萃取 微波萃取和微波消化等 1 水样的消解当测定含有机物水样中的无机元素时 需进行消解处理 消解处理的目的是破坏有机物 溶解悬浮性固体 将各种价态的欲测元素氧化成单一高价态或转变成易于分离的无机化合物 消解水样的方法有 湿式消解法和干式分解法 干灰化法 消解操作必须在通风橱内进行 1 湿式消解法 硝酸消解法 较少单独使用 硝