第二章环境监测(讲课稿1)

2020 4 6 环境监测第二章 1 第二章 水和废水的监测 2020 4 6 环境监测第二章 2 本章内容 第一节水质污染与监测第二节水质监测方案的制定第三节水样的采集和保存第四节水样的预处理第五节物理指标检验第六节金属化合物的测定第七节非金属无机物的测定第八节有机污染物的测定第九节底质监测第十节活性污泥性质的测定 第一节水质污染与监测 一 水资源及其水质污染二 水质监测的对象和目的三 监测项目四 水质监测分析方法五 污染形态分析 2020 4 6 环境监测第二章 4 一 水资源及其水质污染 据估计地球上存在的总水量大约1 37 1018km3 其中 海水约占97 3 淡水仅占2 7 淡水比例小 大部分存在南北极的冰川 冰盖中可利用的淡水资源 河流 淡水湖和地下水的一部分 总计不到总量的1 2020 4 6 环境监测第二章 5 一 水资源及其水质污染地球上水量分布 一 水资源及其水质污染地球上淡水量分布百分比 一 水资源及其水质污染 三种主要的水质污染类型 化学型污染 排入水体的酸 碱 有机和无机污染物污染物理型污染 色度 浊度 悬浮固体 热和放射性污染 生物型污染 病原微生物造成的污染 2020 4 6 环境监测第二章 8 二 水质监测的对象和目的 水质监测的对象可以下两类 水体监测 地表水 江 河 湖 库 海水 和地下水监测污染源监测 生活污水 医院污水 工业废水等废水的监测 2020 4 6 环境监测第二章 9 二 水质监测的对象和目的 对进入江 河 湖泊 水库 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监测 掌握水质现状及其发展趋势 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 2020 4 6 环境监测第二章 10 二 水质监测的对象和目的 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 为国家政府部门制订环境保护法规 标准和规划 开展环境保护管理工作提供数据和资料 为水环境质量评价 预测预报及进行环境科学研究提供基础数据 2020 4 6 环境监测第二章 11 三 监测项目 危害大 影响范围广 已建立可靠分析测定方法的项目 发达国家相继提出优先监测污染物 例如 美国环境保护局 EPA 在 清洁水法 CWA 中规定了129种优先监测污染物 我国环境监测总站提出了68种水环境优先监测污染物黑名单 我国 环境监测技术规范 中对地面水和废水规定的监测项目如下 2020 4 6 环境监测第二章 12 一 地面水监测项目 2020 4 6 环境监测第二章 13 一 地面水监测项目 续表一 2020 4 6 环境监测第二章 14 一 地面水监测项目 续表二 2020 4 6 环境监测第二章 15 海水监测项目 按照海水水质标准 GB3097 1997 海水划分为四类 监测项目为 水温 漂浮物 悬浮物 色度 臭 味 pH值 溶解氧 化学需氧量 生化需氧量 汞 镉 铅 六价铬 总铬 铜 锌 硒 砷 镍 氰化物 硫化物 活性磷酸盐 无机氮 非离子氨 挥发酚 石油类 六六六 滴递涕 马拉硫磷 甲基对硫磷 苯并 a 芘 阴离子表面活性剂 大肠菌群 粪大肠菌群 病原体 放射性核素等 2020 4 6 环境监测第二章 16 二 生活饮用水监测项目 常规 可见物 色 臭和味 浑浊度 pH值 总硬度 铝 铅 铁 锰 铜 锌 挥发酚 阴离子合成洗涤剂 硫酸盐 氯化物 溶解性总固体 耗氧量 砷 镉 铅 六价铬 氰化物 氟化物 汞 硒 硝酸盐氯仿 四氯化碳 细菌总数 总大肠菌群 粪大肠菌群 游离性余氯 放射性等 非常规 硫化物 钠 锑 钡 硼 钼 银 铊 二氯甲烷 六六六 林丹 马拉硫磷 对硫磷 苯并 a 芘 二氯乙酸 氯化氢等 2020 4 6 环境监测第二章 17 三 工业废水监测项目 2020 4 6 环境监测第二章 18 三 工业废水监测项目 续表一 2020 4 6 环境监测第二章 19 三 工业废水监测项目 续表二 2020 4 6 环境监测第二章 20 三 工业废水监测项目 续表三 2020 4 6 环境监测第二章 21 三 生活污水监测项目 化学需氧量生化需氧量悬浮物氨氮总氮总磷阴离子洗涤剂细菌总数 大肠菌群等 2020 4 6 环境监测第二章 22 四 水质监测分析方法 选择分析方法的原则 灵敏度能满足定量要求方法成熟 准确操作简便 易于普及抗干扰能力好 2020 4 6 环境监测第二章 23 四 水质监测分析方法 一 选择分析方法的原则A类 国家标准分析方法 已编制了60多项标准分析方法 准确度高 实用的方法 B类 统一分析方法 被大家公认的 尚待完善方法 C类 试用方法 与国家标准分析方法相比 在灵敏度 准确性具有可比性的方法 可采用新技术 尚待验证和证明 2020 4 6 环境监测第二章 24 四 水质监测分析方法 二 监测分析方法的分类1 测定无机物的方法 1 原子吸收法 2 分光光度法 3 等离子发射光谱 ICP AES 法 4 电化学法 5 离子色谱法 6 化学法 原子荧光法 气相分子吸收光谱法 等离子发射光谱 质谱 ICP MS 法等 2020 4 6 环境监测第二章 25 四 水质监测分析方法 2 测定有机物的方法 1 气相色谱 GC 法 高效液相色谱 HPLC 法 2 气相色谱 质谱 GC MS 法 3 分光光度法 化学法等 2020 4 6 环境监测第二章 26 四 水质监测分析方法 2020 4 6 环境监测第二章 27 四 水质监测分析方法 2020 4 6 环境监测第二章 28 四 水质监测分析方法 2020 4 6 环境监测第二章 29 五 污染形态分析 污染物形态 污染物的化学状态 价态 异构状态 例如 水中的含氮化合物 NO3 NO2 NH4 及有机氮化合物状态 铬 Cr3 Cr6 价态 砷 As3 As5 价态 了解污染物的存在价态 对确定治理方法有重要意义 2020 4 6 环境监测第二章 30 第二节水质监测方案的制订 一 地面水质监测方案的制订二 地下水质监测方案的制订三 水污染源监测方案的制订 2020 4 6 环境监测第二章 31 一 地面水质监测方案的制订 监测任务的总体构思和设计 收集基础资料设置监测断面和采样点确定采样时间和采样频率选择采样及监测技术结果表达 质量保证 实施计划等 2020 4 6 环境监测第二章 32 目标 采样方法样品处理方法分析方法 测试方法背景信息方法比较 实验室要求交通运输人员培训 现场采样条件测试现场测试 2020 4 6 环境监测第二章 33 一 地面水质监测方案的制订 一 基础资料的收集 1 水体的水文 气候 地质和地貌资料 如水位 水量 流速及流向的变化等 2 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 3 水体沿岸的资源现状和水资源的用途 饮用水源分布和重点水源保护区 4 历年的水质资料等 2020 4 6 环境监测第二章 34 一 地面水质监测方案的制订 二 监测断面和采样点的设置河流监测断面设置三种断面 对照断面控制断面削减断面 2020 4 6 环境监测第二章 35 一 地面水质监测方案的制订 2020 4 6 环境监测第二章 36 一 地面水质监测方案的制订 1 对照断面 设置河流进入城市前 避开污水流入处 设一个 2 控制断面 监测污染源对水质影响 设在排污口下游500 l000m处 重金属浓度一般出现高峰值 3 削减断面 污染物浓度显著下降的断面 特点是左 中 右三点浓度差异较小的断面 在最后一个排污口下游1500m以外的河段上 4 背景断面 设在清洁的 未受人类影响的河段上 2020 4 6 环境监测第二章 37 一 地面水质监测方案的制订采样垂线数的确定 2020 4 6 环境监测第二章 38 一 地面水质监测方案的制订 2020 4 6 环境监测第二章 39 一 地面水质监测方案的制订采样点数的确定 2020 4 6 环境监测第二章 40 一 地面水质监测方案的制订 湖泊 水库监测断面的设置 1 进出湖泊 水库的河流汇合处设置监测断面 2 以功能区为中心 设置弧形监测断面 3 湖库中心 深 浅水区 滞流区 不同鱼类的回游产卵区设置监测断面 2020 4 6 环境监测第二章 41 一 地面水质监测方案的制订 2020 4 6 环境监测第二章 42 一 地面水质监测方案的制订 采样时间和采样频率 1 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2次 2 流经城市工业区的河流 饮用水源地 采样不少于12次 采样时间为每月一次 3 底泥每年在枯水期采样1次 4 背景断面每年采样1次 2020 4 6 环境监测第二章 43 一 地面水质监测方案的制订 设有专门监测站的湖 库采样频率 1 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 2 背景断面每年采样1次 2020 4 6 环境监测第二章 44 二 地下水质监测方案的制订 一 调查研究和收集资料 二 采样点的设置 三 采样时间和采样频率的确定 2020 4 6 环境监测第二章 45 二 地下水质监测方案的制订 一 调查研究和收集资料 1 收集水文 地质 气象等方面的资料 2 调查城市发展 工业分布 资源开发和土地利用情况等 3 测量水位 水深 确定采水器和泵的类型 4 确定主要污染源和污染物 2020 4 6 环境监测第二章 46 二 地下水质监测方案的制订 二 采样点的设置 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污染的地方 2 监测井 点 的布设 根据污染物在地下水中的扩散形式确定 分为条带状污染 点状污染 带状污染和块状污染 2020 4 6 环境监测第二章 47 二 地下水质监测方案的制订 三 采样时间和采样频率的确定 1 采样时间 每年的丰水期和枯水期分别采样一次 有观测点的可按月采样监测 2 采样频率 每一采样期至少采样监测1次 饮用水源监测点每一采样期采样监测2次 间隔至少10天 2020 4 6 环境监测第二章 48 三 水污染源监测方案的制订 一 采样点的设置 二 采样时间和频率 2020 4 6 环境监测第二章 49 三 水污染源监测方案的制订 一 采样点的设置 1 工业废水采样点的设置 监测一类污染物 车间废水排放口 监测二类污染物 工厂废水总排放口 已建废水处理设施 排放口设采样点 排污渠道上 采样点设在渠道较直 水量稳定 上游无污水汇入的地方 2020 4 6 环境监测第二章 50 三 水污染源监测方案的制订 2 生活污水和医院污水采样点的设置 总排污口或进 出口 2020 4 6 环境监测第二章 51 三 水污染源监测方案的制订 二 采样时间和频率 工业废水 一个生产周期内每隔l小时采样1次 混合后测定污染物的平均值 城市排污管道 大多数受纳10个以上工厂排放的废水 管道内已进行了混合 管道出水口 每隔1小时采样1次 连续采集8小时 混合后测定污染成份的平均浓度 向国家报送数据的废水 工业废水每年采样2 4次 生活污水每年采样2次 医院污水每年采样4次 每季度1次 2020 4 6 环境监测第二章 52 第三节水样的采集和保存 一 水样的类型二 地面水样的采集三 地下水样的采集四 废水样品的采集五 采集水样注意事项六 流量的测量七 水样的运输和保存 2020 4 6 环境监测第二章 53 一 水样的类型 一 瞬时水样 随机采集的水样 二 混合水样 同一采样点不同时间采集的水样 称 时间混合水样 三 综合水样 不同采样点同一时间采集的水样 2020 4 6 环境监测第二章 54 二 地面水样的采集 一 采样前的准备 选择合适材质的盛水容器和采样器 清洗干净 容器与水样在贮存期间不相互影响 采样器的材质 化学性质稳定 大小形状合适 不吸附待测物 容易清洗 反复使用 二 采样方法和采样器 采集表层水 用桶 瓶等容器沉至水面下0 3 0 5m处采取 采集深层水时 带重锤的采样器 水流急的河段 急流采样器 测定如溶解氧 双瓶采样器 2020 4 6 环境监测第二章 55 二 地面水样的采集 2020 4 6 环境监测第二章 56 二 地面水样的采集 2020 4 6 环境监测第二章 57 二 地面水样的采集 2020 4 6 环境监测第二章 58 二 地面水样的采集采样器 2020 4 6 环境监测第二章 59 三 地下水样的采集 一 井水 利用抽水机设备从监测井中采集水样 启动后 放水数分钟 积留在管道内的陈旧水放出 然后用采样容器接取水样 二 泉水 自来水 对于自喷泉水 在涌水口处直接采样 自来水 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 2020 4 6 环境监测第二章 60 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 2020 4 6 环境监测第二章 61 四 废水样品的采集 一 浅层废水 用容器直接采集 二 深层水采样 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 沉入水中采集 三 自动采样 采用自动采样器采集 如自动分级采样式采水器 在一个生产周期内 隔一定时间采集到不同容器 自动混合采样式采水器定时连续地将水样采集汇集到一个容器内 2020 4 6 环境监测第二章 62 五 采集水样注意事项 需单独采样的项目 悬浮物 pH值 溶解氧 油类 硫化物 余氯 放射性 微生物等 水样需充满容器 溶解氧 COD 有机物测定等需现场测定 pH值 电导率 溶解氧等 注意 填写登记表 填标签 编号 日期 时间 测定项目 塞紧瓶塞 注意密封 2020 4 6 环境监测第二章 63 六 流量的测量 常用的测量方法 一 流速仪法 水深大于0 05米 流速大于0 015米 秒的河渠 二 浮标法 根据断面积 乘以浮标流速求得 三 堰板法 适合于不规则的水沟 用三角形堰板挡住水流 测量堰板前后水头和水位 计算流量 四 其他方法 容积法 污水导入已知容积的容器或污水池中 测量流满池的时间 除以池的体积求知流量 巴氏槽法等 2020 4 6 环境监测第二章 64 七 水样的运输和保存 一 水样的运输 运输时间 以24小时作为最大允许时间 注意以下几点 塞紧容器塞子 必要时用封口胶 石蜡封口 测油类时除外 为避免水样在运输过程中因震动 碰撞导致损失 最好将样瓶装箱 并用泡沫塑料或纸条挤紧 需冷藏的样品 应配备专门的隔热容器 放入冰块等致冷剂 将样品瓶置于其中 冬季应采取保温措施 以免冻裂样品瓶 2020 4 6 环境监测第二章 65 七 水样的运输和保存 二 水样的保存 最长贮放时间为 清洁水样 72h轻污染水样 48h严重污染水样 12h 2020 4 6 环境监测第二章 66 七 水样的运输和保存 水样的保存方法 1 冷藏 温度2 5 不能长期保存水样2 冷冻 温度 20 可延长保存期限 2020 4 6 环境监测第二章 67 七 水样的运输和保存 3 加入保存剂 防止水样发生分解 挥发 氧化 加入保护剂如生物抑制剂 如测定氨氮 硝酸盐氮 化学需氧量的水样中加入HgCl2 抑制生物的氧化还原作用 测定酚的水样 用H3PO4调至pH为4 加入适量CuSO4 抑制苯酚菌的分解活动 2020 4 6 环境监测第二章 68 七 水样的运输和保存 4 调节pH值 测金属离子的水样用HNO3酸化pH至1 2 防止重金属离子水解沉淀 测氰化物或挥发性酚的水样加入NaOH调至pH至12 生成稳定的酚盐 2020 4 6 环境监测第二章 69 七 水样的运输和保存 5 加入氧化剂或还原剂 测定汞的水样加入HNO3至pH 1和K2Cr207 0 05 使汞保持高价态 测定硫化物的水样 加入抗坏血酸 可以防止被氧化 测定溶解氧的水样加入硫酸锰和碘化钾固定溶解氧 2020 4 6 环境监测第二章 70 七 水样的运输和保存 2020 4 6 环境监测第二章 71 七 水样的运输和保存 三 水样的过滤或离心分离测定溶解态组分的含量 国内外均采用以0 45 m微孔滤膜过滤的方法 除去藻类和细菌 滤后的水样稳定性好 有利于保存 测定不可过滤的金属时 保留过滤水样用的滤膜备用 用离心方法处理 含有机质多的水样 用滤纸或砂芯漏斗过滤 2020 4 6 环境监测第二章 72 七 水样的运输和保存 2020 4 6 环境监测第二章 73 第四节水样的预处理 一 水样的消解二 富集与分离 2020 4 6 环境监测第二章 74 水样的预处理 环境水样的组成是相当复杂的 多数污染成分含量低 所以在分析测定之前 必须进行预处理 水样的预处理有两种方法 水样的消解 及 富集与分离 2020 4 6 环境监测第二章 75 一 水样的消解 测定含有机物水样中的无机元素时 需进行消解处理 一 目的 破坏有机物 溶解悬浮性固性 将各种价态的待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 二 要求 消解后的水样应清澈 透明 无沉淀 三 方法 1 湿式消解法2 干式灰化法 2020 4 6 环境监测第二章 76 一 水样的消解 2020 4 6 环境监测第二章 77 一 水样的消解 一 湿式消解法 1 硝酸消解法2 硝酸 高氯酸消解法3 硝酸 硫酸消解法4 硫酸 磷酸消解法5 硫酸 高锰酸钾消解法6 多元消解方法7 碱分解法 2020 4 6 环境监测第二章 78 一 水样的消解 2020 4 6 环境监测第二章 79 一 水样的消解 二 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 水浴蒸干 移入马福炉 450 550 灼烧到残渣呈灰白色 有机物完全分解除去 取出蒸发皿 冷却 用适量2 HN03 或HCl 溶解样品灰分 过滤 滤液定容后供测定 优点 灰化法分解样品不使用或少使用化学试剂 可处理较大称量的样品 有利于提高测定微量元素的准确度 注意事项 因为灰化温度一般为450 550 不宜处理测定易挥发组分的样品 2020 4 6 环境监测第二章 80 一 水样的消解微波消解器 2020 4 6 环境监测第二章 81 二 富集与分离 目的水样中的待测组分含量低于分析方法的检测限时 必须进行富集或浓缩 有共存干扰组分时 必须采取分离或掩蔽措施 富集和分离往往是不可分割 同时进行的 2020 4 6 环境监测第二章 82 二 富集与分离 2020 4 6 环境监测第二章 83 二 富集与分离 二 富集与分离的方法过滤 挥发 蒸馏 溶剂萃取 离子交换 吸附 共沉淀 层析 低温浓缩等 2020 4 6 环境监测第二章 84 二 富集与分离 2020 4 6 环境监测第二章 85 一 气提法顶空法蒸馏法 常 减压蒸馏 2020 4 6 环境监测第二章 86 二 富集与分离 蒸馏法 蒸馏法是利用水样中各污染组分具有不同的沸点而使其彼此分离的方法 测定水样中的挥发酚 氰化物 氟化物时 需先在酸性介质中进行预蒸馏分离 在此 蒸馏具有消解 富集和分离三种作用 2020 4 6 环境监测第二章 87 常压蒸馏减压蒸馏分馏法 蒸馏法 2020 4 6 环境监测第二章 88 二 萃取法1 溶剂萃取法 2020 4 6 环境监测第二章 89 2 固相萃取法 C18键合硅胶 膜片型固相萃取剂 萃取剂是固体 工作原理 水样中的欲测组分与共存干扰组分在固相萃取剂上作用力强弱不同 使它们彼此分离 固相萃取剂是含C18或C8 腈基 氨基等基团的特殊填料 2020 4 6 环境监测第二章 90 3 吸附法 原理 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 达到分离目的 类型 常用的吸附剂有活性炭 氧化铝 多孔高分子聚合物 树脂及巯基棉 解吸方法 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 2020 4 6 环境监测第二章 91 2020 4 6 环境监测第二章 92 4 离子交换法 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 离子交换剂可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂 目前广泛应用的是有机离子交换剂 即离子交换树脂 强酸 强碱 2020 4 6 环境监测第二章 93 二 富集与分离 离子交换法原理 2020 4 6 环境监测第二章 94 五 共沉淀法1 利用吸附作用的共沉淀分离氢氧化铝 氢氧化铁等 分离含铜的微量铝 2 利用生成混晶的共沉淀分离相似晶格硫酸铅 硫酸锶3 用有机共沉淀剂进行共沉淀分离 二 富集与分离 2020 4 6 环境监测第二章 95 2020 4 6 环境监测第二章 96 i 利用吸附作用的共沉淀分离 2020 4 6 环境监测第二章 97 ii 利用生成混晶的共沉淀分离 2020 4 6 环境监测第二章 98 iii 用有机共沉淀剂进行共沉淀分离 2020 4 6 环境监测第二章 99 第五节物理性质的检验 一 水温二 臭和味三 色度四 浊度五 透明度六 残渣七 矿化度八 电导率九 氧化还原电位 2020 4 6 环境监测第二章 100 一 水温的监测 意义 溶解度 水生生物和微生物活动 生物化学反应速度及盐度 pH值等都受水温变化的影响 测定要求 水温测量应在现场进行 常用的测量仪器有 水温计颠倒温度计热敏电阻温度计 2020 4 6 环境监测第二章 101 一 水温的监测 1 水温计法水温计是安装于金属半圆槽壳内的水银温度表 测温范围通常为6 41 最小分度为0 2 2 颠倒温度计法颠倒温度计用于测量深层水温度 一般装在采水器上使用 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 辅温表用于观测读取水温时的气温 并根据主 辅温度表的读数 用海洋常数表进行校正 2020 4 6 环境监测第二章 102 一 水温的监测 水温计的构造 在金属套管内装有水银温度表 套管上开有可供读数的窗口 下端是一个金属贮水杯 温度计的水银球部悬于杯中 顶端的槽壳带一圆环 用来拴绳子 2020 4 6 环境监测第二章 103 一 水温的监测 颠倒温度计构造 由主温表和辅温表装在厚玻璃套管内构成 套管两端完全封闭 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 用于观测读取气温 2020 4 6 环境监测第二章 104 二 臭和味 一 定性描述法检验方法 取l00mL水样于250mL锥形瓶中 检验人员依靠嗅觉 分别在20 和煮沸稍冷后闻其臭 用适当的词语描述特征 用0 5等级报告臭强度 0 无任何气味1 嗅阈值2 认知值3 明显察觉4 明显臭味 2020 4 6 环境监测第二章 105 二 臭阈值法 用无臭水稀释水样 直至闻出最低可辨别臭气的浓度 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 即 二 臭和味 2020 4 6 环境监测第二章 106 味 只有清洁的水或已经确认经口接触对人体健康无害的水样才能进行味的检验 检验方法 分别取20 和煮沸冷却后的水样放入口中 尝其味道 用适当词语 酸 甜 咸 苦 涩等 描述 并参照表2 15记录味的强度 2020 4 6 环境监测第二章 107 2020 4 6 环境监测第二章 108 三 色度 一 意义 颜色 浊度 悬浮物等都是反映水体外观的指标 纯水为无色透明 天然水中存在腐殖质 泥土 浮游生物等 使其呈现一定的颜色 工业废水含有染料 生物色素 有色悬浮物等 是环境水体着色的主要来源 有颜色的水可减弱水体的透光性 影响水生生物生长 二 分类 分为真色和表色 真色是指去除悬浮物后水的颜色 表色指没有去除悬浮物的水所具有的颜色 水的色度一般是指真色 2020 4 6 环境监测第二章 109 三 色度 一 铂钴标准比色法用氯铂酸钾与氯化钴配成标准色列 与水样进行目视比色确定水样的色度 规定 每升水中含lmg铂和0 5mg钴所具有的颜色为1度 作为标准色度单位 如果水样浑浊 应放置澄清 或用离心法或用孔径0 45 m滤膜过滤后再测定 2020 4 6 环境监测第二章 110 二 稀释倍数法适用 受工业废水污染的地面水和工业废水 测定 首先用文字描述水样颜色的种类和深浅程度 如深蓝色 棕黄色 暗黑色等 然后取一定量水样 用蒸馏水稀释到刚好看不到颜色 根据稀释倍数表示该水样的色度 三 色度 2020 4 6 环境监测第二章 111 四 浊度 一 定义悬浮于水中的胶体颗粒会产生散射现象 浊度表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度 2020 4 6 环境监测第二章 112 四 浊度 二 浊度测定的方法 分光光度法 目视比浊法 浊度计法 1 目视比浊法 采用硅藻土标准 即1L水中含有1mg标准粒径和纯度的硅藻土所引起的浊度为1度 2 浊度计测定法 浊度计是依据浑浊液对光进行散射或透射的原理制成的测定水体浊度的专用仪器 2020 4 6 环境监测第二章 113 四 浊度 浊度与色度的区别 色度是由于水中的溶解物质DS引起的 而浊度则是由于不溶解物质SS引起的 浊度测定 仅用于天然水和饮用水 悬浮物的测定 污水和废水 含有大量悬浮污染物 相当混浊 不测定浊度 2020 4 6 环境监测第二章 114 五 透明度 透明度是指水样的澄清程度 洁净的水是透明的 透明度与浊度相反 水中悬浮物和胶体颗粒物越多 其透明度就越低 测定透明度的方法有铅字法 塞氏盘法 十字法等 2020 4 6 环境监测第二章 115 五 透明度 一 铅字法从透明度计的筒口垂直向下观察 刚好能清楚地辨认出其底部的标准铅字印刷符号时的水柱高度为该水的透明度 并以cm数表示 超过30cm时为透明水 适用于天然水或处理后的水 二 塞氏盘法现场测定透明度的方法 塞氏盘为直径200mm黑白各半的圆盘 将其沉入水中 以刚好看不到它时的水深 cm 表示透明度 2020 4 6 环境监测第二章 116 五 透明度 2020 4 6 环境监测第二章 117 六 残渣 残渣分为 总残渣 总固体TS 总可滤残渣 溶解固体DS 总不可滤残渣 悬浮固体SS 三种 表征水中溶解性物质 不溶性物质含量的指标 2020 4 6 环境监测第二章 118 一 总残渣 总固体TS 总残渣是水和废水在一定的温度下蒸发 烘干后剩余的物质 包括总不可滤残渣和总可滤残渣 总残渣 总不可滤残渣 总可滤残渣总固体 溶解固体 悬浮固体TS DS SS 六 残渣 2020 4 6 环境监测第二章 119 六 残渣 总残渣测定方法 取50mL水样于蒸发皿中 在水浴上蒸干 移入103 105 烘箱内烘至恒重 增加的重量即为总残渣 由于在103 105 下不易除尽吸着水 有时也有用180 2 作为烘干温度的 此时 化合物的吸着水都能除去 2020 4 6 环境监测第二章 120 计算公式 式中 A 总残渣和蒸发皿重 g B 蒸发皿重 g v 水样体积 mL 六 残渣 2020 4 6 环境监测第二章 121 六 残渣 二 总可滤残渣 溶解固体DS 将过滤后的水样放在蒸发皿内蒸干 烘至恒重所增加的重量 一般在103 105 测定总可滤残渣 有时要求测定180士2 烘干总可滤残渣 水样在此温度下烘干 可将吸着水全部赶尽 所得结果与化学分析结果所计算的总矿物质含量较接近 2020 4 6 环境监测第二章 122 总可滤残渣 溶解固体DS 计算方法 六 残渣 2020 4 6 环境监测第二章 123 三 总不可滤残渣 悬浮固体SS 水样经过滤后留在过滤器上的固体物质 在103 105 烘至恒重得到的物质量称为总不可滤残渣量 包括不溶于水的泥砂 各种污染物 微生物及难溶无机物等 常用的滤器有滤纸 滤膜 石棉坩埚 滤孔大小不一致 报告结果时应注明 六 残渣 2020 4 6 环境监测第二章 124 水中固体物质的分类 2020 4 6 环境监测第二章 125 七 矿化度 总含盐量 一 定义矿化度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 二 方法矿化度的测定方法有重量法 电导法 阴 阳离子加和法 离子交换法 比重计法等 2020 4 6 环境监测第二章 126 七 矿化度 总含盐量 重量法测定原理 取滤除SS的水样 蒸发皿中蒸干 105 110 至恒重 单位mg L 所以矿化度常与溶解固体 DS 相近 2020 4 6 环境监测第二章 127 八 电导率 电导率的定义 电导率是指电流通过横截面积各为1cm2 相距1cm的两电极之间水样的电导 以数字表示溶液传导电流的能力 常用于推测水中离子的总浓度或含盐量 2020 4 6 环境监测第二章 128 八 电导率 一 基本概念电导 L 是电阻 R 的倒数 式中 A 截面积l 长度 电阻率 2020 4 6 环境监测第二章 129 电导 L 可表示为 式中 K 1 称为电导率Q l A 称为电极常数或电导池常数 八 电导率 2020 4 6 环境监测第二章 130 八 电导率 常见水的电导率新蒸馏水 0 5 2 S cm 放置一段时间 吸收了CO2 增到2 4 S cm超纯水 0 10 S cm天然水 50 500 S cm矿化水 500 1000 S cm工业废水 10000 S cm海水 30000 S cm 2020 4 6 环境监测第二章 131 八 电导率 2020 4 6 环境监测第二章 132 九 氧化还原电位 一 意义 对水体来说 氧化还原电位是多种氧化物质与还原物质发生氧化还原反应的综合结果 能帮助我们了解水体的电化学特征 二 方法 测定方法 铂电极为指示电极 饱和甘汞电极为参比电极 用晶体毫伏计或通用pH计测定 2020 4 6 环境监测第二章 133 九 氧化还原电位 由于水中存在着各种无机物和有机物的杂质 因此氧化还原电位并非代表一特定物质的电位 而是多种氧化物质与还原物质发生氧化还原反应的综合结果 氧化还原电位虽然不能作为某种氧化物质与还原物质浓度的指标 但能帮助我们了解水体的电化学特征 分析水体的性质 是一项综合性指标 2020 4 6 环境监测第二章 134 第六节金属化合物的测定 一 铝二 汞三 镉四 铅五 铜六 锌七 铬八 砷九 其他金属化合物 2020 4 6 环境监测第二章 135 一 铝 铝是自然界中的常量元素 毒性不大 但过量摄入铝 会干扰磷的代谢 对胃蛋白酶的活性有抑制作用 饮水限值 0 2mg L 测定方法 电感耦合等离子体发射光谱法 ICP ES 原子吸收分光光度法 间接火焰法 2020 4 6 环境监测第二章 136 二 汞 危害 汞及其化合物属于剧毒物质 可在体内蓄积 进入水体的无机汞离子可转变为毒性更大的有机汞 由食物链进入人体 可引起全身中毒作用 天然水中含汞不超过0 1 g L 饮用水标准限值0 001mg L 测定方法 一 双硫腙分光光度法 二 冷原子吸收分光光度法 三 冷原子荧光法 2020 4 6 环境监测第二章 137 一 双硫腙分光光度法1 方法原理在95 用高锰酸钾和过硫酸钾将水样消解 使汞全部转变为二价汞 用盐酸羟胺将过剩的氧化剂还原 在酸性条件下 汞离子与双硫腙生成橙色螯合物 用有机溶剂萃取 再用碱溶液洗去过量的双硫腙 于485nm波长处测定吸光度 以标准曲线法定量 二 汞 2020 4 6 环境监测第二章 138 双硫腙分光光度法测汞原理 返回 2020 4 6 环境监测第二章 139 二 汞 一 双硫腙分光光度法2 测定条件控制及消除干扰 对测定条件控制要求较严格 加盐酸羟胺不能过量 对试剂纯度要求高 光敏感 要求避光或在半暗室里操作 在酸性介质中测定 常见干扰物主要是铜离子 可在双硫腙洗脱液中加入1 m V EDTA二钠盐进行掩蔽 EDTA 乙二胺四乙酸钠盐 起络合金属离子作用 2020 4 6 环境监测第二章 140 二 汞 双硫腙的三氯甲烷萃取液的处理 汞是极毒物质 对双硫腙的三氯甲烷萃取液 应加入硫酸破坏有色螯合物 并与其他杂质一起随水相分离后 加入氢氧化钠溶液中和至微碱性 再于搅拌下加入硫化钠溶液 使汞沉淀完全 沉淀物要回收 适用范围 最低检出浓度为2 g L 测定上限为40 g L 适用于工业废水和受汞污染的地面水 2020 4 6 环境监测第二章 141 二 冷原子吸收分光光度法1 原理 汞原子蒸气对253 7nm的紫外光有选择性吸收 且吸光度与汞浓度成正比 水样经消解后 将各种形态汞转变成二价汞 再用氯化亚锡将二价汞还原为元素汞 用载气将产生的汞蒸气带入测汞仪的吸收池测定吸光度 与汞标准溶液吸光度进行比较定量 二 汞 2020 4 6 环境监测第二章 142 二 汞 冷原子吸收测汞仪的工作流程 低压汞灯辐射253 7nm紫外光 经紫外光滤光片射入吸收池 部分被试样中还原释放出的汞蒸气吸收 剩余紫外光经石英透镜聚焦于光电倍增管上 产生的光电流经电子放大系统放大 送入指示表指示或记录仪记录 2020 4 6 环境监测第二章 143 二 汞 冷原子吸收测汞仪的工作流程 2020 4 6 环境监测第二章 144 二 汞 2 测定要点 1 水样的预处理 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 2 空白试样制备 用蒸馏水代替水样 按照以上步骤制备空白试样 3 绘制标准曲线 配制系列汞标准溶液 分别吸取适量汞标准溶液放在还原瓶内 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峰值 以经过空白 零标准溶液 校正的各测量值 吸光度 为纵坐标 标准溶液的汞浓度为横坐标 绘制出标准曲线 2020 4 6 环境监测第二章 145 二 汞 4 水样的测定 取适量处理好的水样放在还原瓶中 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 本方法的最低检测浓度 0 05 g L 2020 4 6 环境监测第二章 146 二 汞 三 冷原子荧光法 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 这种方法最低检出浓度为0 05 g L 测定上限可达l g L 且干扰因素少 适用于地面水 生活污水和工业废水的测定 2020 4 6 环境监测第二章 147 二 汞 三 冷原子荧光法 冷原子荧光法与冷原子吸收测汞仪异同点 冷原子吸收测汞仪 测定特征紫外光在吸收池中被汞蒸气吸收后的透射光强 冷原子荧光测定仪 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强度 因此光电倍增管必须放在与吸收池相垂直的方向上 2020 4 6 环境监测第二章 148 二 汞 2020 4 6 环境监测第二章 149 三 镉 镉的毒性很强 可在人体的肝 肾等组织中蓄积 造成各脏器组织的损坏 尤其对肾脏损害最为明显 还可以导致骨质疏松和软化 绝大多数淡水的含镉量低于l g L 海水中镉的平均浓度为0 15 g L 国家饮用水卫生标准规定饮用水中镉的浓度不能超过0 005mg L 2020 4 6 环境监测第二章 150 三 镉 测定镉的方法有 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等 2020 4 6 环境监测第二章 151 一 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法也称原子吸收光谱法 AAS 原子吸收法 火焰原子吸收法 优点 测定快速 干扰少 应用范围广 可在同一试样中分别测定多种元素 原理 特征波长光强与待测元素的浓度 c 有如下关系 A k c式中 k 常数A 待测元素的吸光度 三 镉 2020 4 6 环境监测第二章 152 三 镉 原子吸收光谱仪示意图 2020 4 6 环境监测第二章 153 二 双硫腙分光光度法原理 在强碱性溶液中 镉离子与双硫腙生成红色螯合物 用三氯甲烷萃取后 于518nm处进行分光光度测定 与标准溶液比较定量 求出镉的含量 特点 操作简便适用范围 1 60 g L 三 镉 2020 4 6 环境监测第二章 154 三 镉 三 阳极溶出伏安法1 经典极谱分析法原理极谱分析是一种在特殊电解条件下的电化学分析方法 是根据电解过程中得到的电流 电压关系曲线进行定性 定量分析的基本方法 其基本装置图所示 2020 4 6 环境监测第二章 155 三 镉 极谱分析法的原理 将10 3 10 4mol L试液注入电解池中 加入KCI约0 1mol L 称支持电解质 用于消除迁移电流 通入氮气除去溶液中的氧 调节汞滴以每3 4秒1滴的速度滴落 在电解液保持静态的条件下 移动触点C 使加于两电极间的电压逐渐增大 记录不同电压与电流 以电压为横坐标 电流为纵坐标绘制二者的关系曲线 得到一组电流 电压曲线 2020 4 6 环境监测第二章 156 极谱分析法的原理 AB部分 称为残余电流 BC部分 电流急剧上升 CD部分 极限电流值极限电流 残余电流 极限扩散电流极限扩散电流表达式简化成 id Kc测定id后 可求知c反应物质的浓度 三 镉 2020 4 6 环境监测第二章 157 三 镉 2 阳极溶出伏安法测定镉溶出伏安法也称反向溶出极谱法 因为测定金属离子是用阳极溶出反应 故称为阳极溶出伏安法 先使待测离子在微电极上富集 然后改变电极电位将被富集的金属氧化溶出 记录其伏安曲线 根据溶出峰电位进行定性 根据峰电流大小进行定量 适用范围 测定饮用水 地面水和地下水 测定范围1 l000 g L 当富集5分钟时 检测下限0 5 g L 2020 4 6 环境监测第二章 158 三 镉 2020 4 6 环境监测第二章 159 四 铅 铅是可在人体和动植物组织中蓄积的有毒金属 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 淡水中铅的含量0 06 120 g L 海水中铅的含量0 03 13 g L测定铅的方法 原子吸收分光光度法 双硫腙分光光度法和原子吸收法等 2020 4 6 环境监测第二章 160 五 铜 铜是人体所必须的微量元素 缺铜会发生贫血 腹泄等病症 但过量摄入会产生危害 铜对水生生物的危害较大 铜对鱼类的毒性浓度0 002mg L 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 测定方法 原子吸收分光光度法 二乙氨基二硫代甲酸钠萃取分光光度法和新亚铜灵萃取分光光度法 阳极溶出伏安法 示波极谱法 世界范围内 淡水平均含铜3 g L 海水平均含铜0 25 g L 2020 4 6 环境监测第二章 161 六 锌 锌也是人体必不可少的元素 每升水含数毫克锌对人体无害 但对鱼类影响较大 锌对鱼类的安全浓度约为0 1mg L 锌对水体的自净过程有一定抑制作用 测定方法 原子吸收分光光度法 灵敏度高 干扰少 适用于各种水体 双硫腙分光光度法 阳极溶出伏安法或示波极谱法 2020 4 6 环境监测第二章 162 七 铬 铬化合物的常见价态有三价和六价 在水体中 六价铬一般以CrO2 4 HCr2O7 Cr2O2 7三种阴离子形式存在 受水体pH值 温度 氧化还原物质 有机物的影响 三价铬和六价铬化合物可以互相转化 铬是生物体所必须的微量元素之一 三价铬能参与正常的糖类代谢 六价铬是具有强毒性的致癌物质 并容易被吸收在体内蓄积 六价铬的毒性比三价铬大100倍 但对鱼类来说 三价铬化合物的毒性比六价铬大 2020 4 6 环境监测第二章 163 七 铬 水中六价铬浓度达lmg L时 呈黄色并有涩味 三价铬浓度达lmg L时 水的浊度明显增加 天然水中不含铬 海水中铬的平均浓度为0 05 g L 饮用水中更低 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 印染等 测定方法 二苯碳酰二肼分光光度法 原子吸收分光光度法 硫酸亚铁铵滴定法 2020 4 6 环境监测第二章 164 七 铬 铬的测定方法 一 二苯碳酰二肼分光光度法 二 硫酸亚铁铵滴定法 2020 4 6 环境监测第二章 165 二苯碳酰二肼 DPC 分光光度法 1 六价铬的测定 已用90年之久 Cr6 DPC络合物 540nm2 总铬的测定Cr3 Cr6 DPC络合物 540nm KMnO4 O NaNO2分解过量的KMnO4 尿素分解过量的NaNO2 紫红色 紫红色 2020 4 6 环境监测第二章 166 八 砷 砷在地壳中的含量不大 重量百分比约5 10 4 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 元素砷毒性极低 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 砷对人的心肌 呼吸 神经 生殖 造血及免疫系统都有不同程度的损伤 损伤的大小取决于摄入人体内的砷的含量 形式和途径 测定方法 新银盐分光光度法 二乙氨基二硫代甲酸银分光光度法和原子吸收分光光度法等 2020 4 6 环境监测第二章 167 一 新银盐分光光度法 用硼氢化钾在酸性溶液中产生新生态氢 将水样中砷还原成砷化氢 AsH3即胂 气体 用硝酸 硝酸银 聚乙烯醇 乙醇溶液吸收 砷将银离子还原成单质银 使溶液呈黄色 其颜色强度与生成氢化物的量成正比 该黄色溶液对400nm光有最大吸收 且吸收峰形对称 在最大吸收波长400nm处测量吸收液的吸光度 八 砷 2020 4 6 环境监测第二章 168 一 新银盐分光光度法 KBH4 3H2O H H3BO3 K 8 H H As3 As5 AsH3 AsH3 6AgNO3 2H2O 6Ag0 HAsO2 6HNO3400nm吸收 黄色胶态银 1 2 3 4 砷化氢发生与吸收装置 1 反应管2 U形管3 脱胺管4 吸收管 返回 2020 4 6 环境监测第二章 169 八 砷 一 新银盐分光光度法 1 反应管 中的砷化物在此转变成砷化氢 2 U形管 装有二甲基甲酰胺 DMF 乙醇胺 三乙醇胺混合溶剂浸渍的脱脂棉 消除锑 铋 锡的干扰 3 脱胺管 装有无水硫酸钠和硫酸氢钾混合粉的脱脂棉 除去有机胺的细沫或蒸气 4 吸收管 装有吸收液 吸收AsH3并显色 2020 4 6 环境监测第二章 170 八 砷 一 新银盐分光光度法 特点 适用于地面水和地下水痕量砷的测定 最大优点是灵敏度高 其应用范围还在不断扩大 据近期资料介绍 其最低检测限可达0 16ppb 1ppm 10 6 百万分之一 1ppb 10 9 十亿分之一 1ppt 10 12 万亿分之一 2020 4 6 环境监测第二章 171 八 砷 二 二乙氨基二硫代甲酸银分光光度法 用硼氢化钾与酸作用 产生新生代的氢 使三价砷生成气态砷化氢 胂 用二乙基二硫代氨基甲酸银 AgDDC 三乙醇胺氯仿溶液吸收 生成红色胶体银 在510nm处比色测定 特点 操作简便 测定准确 适用范围 水和废水中的微量砷 测定范围0 007 0 50mg L 2020 4 6 环境监测第二章 172 九 其他金属化合物的测定 铍 铍及其化合物可用于制造特种合金 用于核反应堆 航空工业 火箭制造以及导弹燃料的制造等工业领域 铍的污染主要来自冶炼 采矿及特种材料的制造工业等废水 天然水中几乎不含有铍 铍及其化合物毒性极强 即使是极少量也会由于局部刺激而伤害皮肤 粘膜 使结膜 角膜发生炎症 引起肺气肿 肺炎等 毒性极剧烈而持续作用强 痕量会使人中毒 吸入较高量时会中毒