水和废水监测课件3

間接火焰原子吸收法：圖2.40硫化物轉化吹氣裝置示意圖

八、磷(總磷、溶解性磷酸鹽和溶解性總磷)

在天然水和廢（汙）水中，磷主要以各種磷酸鹽和有機磷（如磷脂等）形式存在，也存在於腐殖質粒子和水生生物中。磷是生物生長必需元素之一，但水體中磷含量過高，會導致富營養化，使水質惡化。

預處理測定水中磷的主要方法鉬銻抗分光光度法（A）孔雀綠-磷鉬雜多酸分光光度法圖2.41測定磷預處理方法示意圖

第八節有機污染物的測定一、綜合指標和類別指標化學需氧量(COD)高錳酸鹽指數生化需氧量（BOD）總有機碳（TOC）揮發酚硝基苯類石油類

（一）化學需氧量(COD)化學需氧量是指在一定條件下，氧化1L水樣中還原性物質所消耗的氧化劑的量，以氧的mg/L表示。

圖2.42氧化回流裝置示意圖

2.庫侖滴定法式中：

W——電極反應物的品質；

I——電解電流；

t——電解時間；

96500——法拉第常數；

M——電極反應物的摩爾品質；

n——每摩爾電極反應物的電子轉移數。公式：

圖2.43庫侖滴定式COD測定儀工作原理示意圖3.快速密閉消解滴定法或光度法4.氯氣校正法

（二）高錳酸鹽指數以高錳酸鉀溶液為氧化劑測得的化學需氧量，稱高錳酸鹽指數，以氧的mg/L表示。該指數常被作為反映地表水受有機物和還原性無機物污染程度的綜合指標。化學需氧量（CODCr）和高錳酸鹽指數是採用不同的氧化劑在各自的氧化條件下測定的，難以找出明顯的相關關係。一般來說，重鉻酸鉀法的氧化率可達90%，而高錳酸鉀法的氧化率為50%左右，兩者均未完全氧化，因而都只是一個相對參考數據。

（三）生化需氧量(BOD)

生化需氧量是指在有溶解氧的條件下，好氧微生物在分解水中有機物的生物化學氧化過程中所消耗的溶解氧量。

BOD是反映水體被有機物污染程度的綜合指標，也是研究廢水的可生化降解性和生化處理效果，以及生化處理廢水工藝設計和動力學研究中的重要參數。測定方法五天培養法(A)微生物電極法(A)其他方法

表2.2由高錳酸鹽指數估算稀釋倍數乘以的係數高錳酸鹽指數/(mg·L-1)係數<55～1010～20>20—0.2，0.30.4，0.60.5，0.7，1.01.五天培養法

（1）未超過7mg/L則不必稀釋（2）消耗溶解氧2mg/L以上（3）剩餘溶解氧1mg/L以上2.微生物電極法圖2.44微生物電極BOD測定儀工作原理示意圖

圖2.45微生物電極結構示意圖

其他方法圖2.46庫侖法BOD測定儀工作原理示意圖

（四）總有機碳（TOC）有機碳是以碳的含量表示水體中有機物質總量的綜合指標。由於TOC的測定採用燃燒法，因此能將有機物全部氧化，它比BOD5或COD更能反映有機物的總量。

目前廣泛應用的測定TOC的方法是燃燒氧化-非色散紅外吸收法。圖2.47TOC分析儀流程示意圖

（五）揮發酚

根據酚類物質能否與水蒸氣一起蒸出，分為揮發酚與不揮發酚。通常認為沸點在230℃以下的為揮發酚（屬一元酚），而沸點在230℃以上的為不揮發酚。酚的主要分析方法4-氨基安替吡林分光光度法溴化滴定法

（六）硝基苯類常見的硝基苯類化合物有硝基苯、二硝基苯、二硝基甲苯、三硝基甲苯、二硝基氯苯等。它們難溶於水。廢水中一硝基和二硝基苯類化合物常採用還原-偶氮分光光度法。三硝基苯類化合物採用氯代十六烷基吡啶分光光度法。

（七）石油類石油類化合物漂浮在水體表面，影響空氣與水體介面間的氧交換；分散於水中的油可被微生物氧化分解，消耗水中的溶解氧，使水質惡化。測定水中石油類物質的方法重量法紅外分光光度法非色散紅外吸收法

二、特定有機污染物

(一)苯系物苯系物通常包括苯，甲苯，乙苯，鄰、間、對位的二甲苯，異丙苯，苯乙烯八種化合物。已查明苯是致癌物質，其他七種化合物對人體和生物均有不同程度的毒害作用。

氣相色譜法原理和儀器檢測器：

熱導檢測器(TCD)和火焰離子化檢測器(FID)

電子捕獲檢測器(ECD)和火焰光度檢測器(FPD)

頂空氣相色譜法

2.氣相色譜結構流程

processofgaschromatograph1-載氣鋼瓶；2-減壓閥；3-淨化乾燥管；4-針形閥；5-流量計;6-壓力錶；4-針形閥；5-流量計;6-壓力錶；9-熱導檢測器；10-放大器；11-溫度控制器；12-記錄儀；載氣系統進樣系統色譜柱檢測系統溫控系統

結構流程

3、氣相色譜儀主要部件

mainassemblyofgaschromatograph(1)載氣系統包括氣源、淨化乾燥管和載氣流速控制；常用的載氣有：氫氣、氮氣、氦氣；淨化乾燥管：去除載氣中的水、有機物等雜質（依次通過分子篩、活性炭等）；載氣流速控制：壓力錶、流量計、針形穩壓閥，控制載氣流速恒定。

(2)進樣裝置

進樣裝置：進樣器+氣化室；氣體進樣器（六通閥）：推拉式和旋轉式兩種。試樣首先充滿定量管，切入後，載氣攜帶定量管中的試樣氣體進入分離柱；

液體進樣器：

不同規格的專用注射器，填充柱色譜常用10μL；毛細管色譜常用1μL；新型儀器帶有全自動液體進樣器，清洗、潤沖、取樣、進樣、換樣等過程自動完成，一次可放置數十個試樣。氣化室：將液體試樣瞬間氣化的裝置。無催化作用。

(3)色譜柱（分離柱）

色譜柱：色譜儀的核心部件。

柱材質：不銹鋼管或玻璃管，內徑3-6毫米。長度可根據需要確定。

柱填料：粒度為60-80或80-100目的色譜固定相。液-固色譜：固體吸附劑液-液色譜：擔體+固定液柱製備對柱效有較大影響，填料裝填太緊，柱前壓力大，流速慢或將柱堵死，反之空隙體積大，柱效低。

(4)檢測系統(色譜儀的眼睛)

通常由檢測元件、放大器、顯示記錄三部分組成；被色譜柱分離後的組分依次進入檢測器，按其濃度或品質隨時間的變化，轉化成相應電信號，經放大後記錄和顯示，給出色譜圖；檢測器：廣普型——對所有物質均有回應；專屬型——對特定物質有高靈敏回應；常用的檢測器：熱導檢測器、氫火焰離子化檢測器；有關檢測器原理、結構見第三節。

(5)溫度控制系統

溫度是色譜分離條件的重要選擇參數；氣化室、分離室、檢測器三部分在色譜儀操作時均需控制溫度；氣化室：保證液體試樣瞬間氣化；

檢測器：保證被分離後的組分通過時不在此冷凝；

分離室：準確控制分離需要的溫度。當試樣複雜時，分離室溫度需要按一定程式控制溫度變化，各組分在最佳溫度下分離；

4、色譜定性鑒定方法(1)利用純物質定性的方法

利用保留值定性：通過對比試樣中具有與純物質相同保留值的色譜峰，來確定試樣中是否含有該物質及在色譜圖中位置。不適用於不同儀器上獲得的數據之間的對比。利用加入法定性：將純物質加入到試樣中，觀察各組分色譜峰的相對變化。

(2)利用文獻保留值定性

相對保留值r21：相對保留值r21僅與柱溫和固定液性質有關。在色譜手冊中都列有各種物質在不同固定液上的保留數據，可以用來進行定性鑒定。

(3)保留指數

又稱Kovats指數（Ⅰ），是一種重現性較好的定性參數。測定方法：將正構烷烴作為標準，規定其保留指數為分子中碳原子個數乘以100（如正己烷的保留指數為600）。其他物質的保留指數（IX）是通過選定兩個相鄰的正構烷烴，其分別具有Z和Z＋1個碳原子。被測物質X的調整保留時間應在相鄰兩個正構烷烴的調整保留值之間如圖所示：

保留指數計算方法

(4)與其他分析儀器聯用的定性方法小型化的臺式色質譜聯用儀（GC-MS；LC-MS）色譜-紅外光譜儀聯用儀；組分的結構鑒定SampleSample

58901.0DEG/MINHEWLETTPACKARDHEWLETTPACKARD5972AMassSelectiveDetectorDCBA

ABCDGasChromatograph(GC)MassSpectrometer(MS)SeparationIdentificationBACD

5、色譜定量分析方法(1)峰面積的測量

（1）峰高（h）乘半峰寬（Y1/2）法：近似將色譜峰當作等腰三角形。此法算出的面積是實際峰面積的0.94倍：

A=1.064h·Y1/2

（2）峰高乘平均峰寬法：當峰形不對稱時，可在峰高0.15和0.85處分別測定峰寬，由下式計算峰面積：

A=h·（Y

0.15+Y

0.85

）/2

（3）峰高乘保留時間法：在一定操作條件下，同系物的半峰寬與保留時間成正比，對於難於測量半峰寬的窄峰、重疊峰（未完全重疊），可用此法測定峰面積：

A=h·b·tR

（4）自動積分和微機處理法

（二）揮發性鹵代烴揮發性鹵代烴主要指三鹵代烴、四氯化碳等。各種鹵代烴均有特殊氣味和毒性，可通過皮膚接觸、呼吸或飲水進入人體。測定水樣中鹵代烴的方法頂空氣相色譜法（HS-GC）吹脫捕集氣相色譜法（P&T-GC）頂空氣相色譜-質譜法（HSGC-MS）

頂空氣相色譜法圖2.54五種鹵代烴標準色譜圖

（三）氯苯類化合物氯苯類化合物有12種異構體，其化學性質穩定，在水中溶解度小，具有強烈氣味,對人體的皮膚和呼吸器官產生刺激，進入人體後，可在脂肪和某些器官中蓄積，抑制神經中樞，損害肝臟和腎臟。氯苯類化合物主要來源於染料、制藥、農藥、油漆和有機合成等工業廢水。採用氣相色譜法可對水樣中各種氯苯化合物分別進行定性和定量分析。

1.氯苯的測定

2.氯苯類化合物的測定

圖2.55氯苯類化合物標準色譜圖氯苯類化合物的測定

（四）揮發性有機污染物凡在標準狀態（273K，101.325kPa）下，蒸氣壓大於0.13kPa的有機物（不包括有機金屬化合物和有機酸類）為揮發性有機化合物。測定方法氣相色譜法氣相色譜-質譜法（GC-MS）

圖2.57VOCs2混標的氣相色譜圖第九節底質監測

一、底質監測的意義和目的瞭解水環境污染現狀，追溯水環境污染歷史，研究污染物的沉積、遷移轉化規律和對水生生物，特別是底棲生物的影響；對評價水體品質，預測水質變化趨勢和沉積污染物對水體的潛在危險提供依據。

二、樣品的採集底質監測斷面的位置應與水質監測斷面重合，採樣點在水質採樣點垂線的正下方。湖（庫）底質採樣點一般應設在主要河流與污染源水進入後與湖（庫）水混合均勻處。

三、樣品的製備、分解和提取

製備脫水篩分分解或浸取硝酸-氫氟酸-高氯酸或王水-氫氟酸-高氯酸分解法硝酸分解法水浸取法有機污染物的提取索氏提取器提取法、超聲波提取法、超臨界流體提取法、微波輔助提取法（MAE）

四、污染物質的測定

底質中的污染物也分為金屬化合物、非金屬化合物和有機化合物，其具體測定專案應與相應水質監測專案相對應。通常測定鎘、鉛、鋅、銅、鉻、砷、無機汞、有機汞、硫化物、氰化物、氟化物等金屬、非金屬無機污染物和酚、多氯聯苯、有機氯農藥、有機磷農藥等有機污染物。

第十節活性污泥性質的測定一、活性污泥中的微生物細菌：菌膠團、球衣細菌、其他細菌原生動物藻類其他細菌及原生動物

圖2.60各種菌膠團圖2.61球衣細菌

圖2.62白硫細菌和硫絲細菌圖2.63