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汙水檢測_水質檢測_水環境檢測

時間:2020-06-11 17:39文章來源:亚游集团環境檢測實驗室 作者:H項目組 點擊:

    汙水檢測就是對環境中的水質進行一次全方麵的評估,並出具相應的檢測報告,而水體檢測不僅僅是包括水,而且還包括水中包含的其他雜質,例如氟化物、重金屬、細菌總數、微生物總數、大腸杆菌等。因此,汙水檢測及評估顯得尤為重要。

 

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  一、汙水檢測的對象和目的

  1.水質檢測的項目:

  汙水檢測有兩個方麵,可以分為水環境狀態檢測和水汙染源的檢測。總的來說,可以概括為下列幾個方麵:

  A:對於進入江、河、湖、海或者水庫、海洋、或者地下水的汙染物檢測,也可以對水中的物質進行經常性的檢測,隨時掌握水質的動向和變化。

  B:在許多企業生產中,會排出汙水進行江河裏,導致當地水質發生變化,此時需要對水質進行監視性的監測行為,為汙水源管理和排汙收費提供依據。

  2.水質檢測的目的:

  A、環境保護:為生態環境的發展提供依據,從水質分析報告來衡量當地水體質量是否符合國家製定的標準

  B、規劃計劃:對水質檢測後出具報告,用以確定該區域適不適合簡曆廠區、建立民眾生活區的重要依據。

  C、評估汙水處理設備的能力和有效性

  D、科學研究:在水質檢測中,用到的科學技術,和設備儀器,對新的檢測方案提出新的方法方式,提高水質檢測的效率或者準確率

  E、數據收集:長期積累數據用以確定水質標準是否需要修改或者修訂,提供一定的依據參考

  3、按照水質汙染物的性質可將水體汙染分為化學性汙染、物理性汙染和生物汙染三大方麵。

  A、化學性汙染:各種礦農企業排出的汙水。汙染物有無機酸、堿、鹽、無機有毒物質Hg、Pb、Cd、Cr、氟化物、氰化物、砷化物。有機有毒物質:有機農藥、多環芳烴、酚類等,耗氧物質(蛋白、脂肪、木質素等),氮磷營養物質、油類等。

  B、物理性汙染:懸浮物(影響水質外觀、妨礙植物光合作用等)、熱汙染(提高水溫、降低溶解氧)、放射性物質。

  C、生物性汙染:由生活汙水,特別是醫院汙水、工業汙水帶入的一些病原微生物,如傷寒、霍亂、細菌性痢疾、各種病毒、寄生蟲。

  4、正確選擇監測分析方法是獲得準確結果的關鍵因素之一。選擇方法時遵循的原則是:靈敏度高、方法成熟、操作簡便、易於普及、抗幹擾強。具體有以下三種方法:

  A、國家標準分析方法:是一些比較經典、準確度高的方法是環境汙染糾紛仲裁方法,也是用於評價其他分析方法的基準方法。

  B、統一分析方法:有些項目的監測方法尚不夠成熟,但又急需測定,因此經過研究作為統一方法推廣,在使用中積累經驗不斷完善,為上升為國家標準創造條件。

  C、等效方法:與1、2類方法的靈敏度、準確度具有可比性的分析方法。


 

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  二、汙水檢測方案的製訂


  1、收集資料

  A、水體的水文、氣候、地質和地貌資料。

  B、水體沿岸城市分布、工業布局、汙染源及其排汙情況、城市給排水情況等。

  C、水體沿岸的飲用水源分布和重點水源保護區等。

  D、曆年水質監測資料。

  2、監測斷麵和采樣點的設置

  (1)監測斷麵的設置原則

  應在水質、水量發生變化及水體不同用途的功能區處設置監測斷麵:

  A、大量汙水排入河流的居民區、工業區上下遊;

  B、湖泊、水庫的主要出入口;

  C、飲用水源區;

  D、入海河流的河口處、較大支流匯合口上遊和匯合後與幹流混合處;

  (2)采樣時間和采樣頻率的確定

  A、飲用水源地全年采樣監測12次,采樣時間根據具體情況選定。

  B、對於較大水係幹流和中、小河流,全年采樣監測次數不少於6次。采樣時間為豐水期、枯水期和平水期,每期采樣兩次。

  C、流經城市或工業區,汙染較重的河流,遊覽水域,全年采樣監測不少於12次。采樣時間為每月一次或視具體情況選定。

  (3)湖泊、水庫采樣點布設

  對不同類型的湖泊、水庫應區別對待。為此,首先判斷湖、庫的河 流數量,水體的徑流量、季節變化及動態變化,沿岸汙染源分布及汙染物擴散與自淨規律、生態環境特點等。然後按照前麵講的設置原則確定監測斷麵的位置:

  A、在進出湖泊、水庫的河流匯合處分別設置監測斷麵。

  B、以各功能區(如城市和工廠的排汙口、飲用水源、風景遊覽 區、排灌站等)為中心,在其輻射線上弧形設置監測斷麵。

  C、在湖庫中心,深、淺水區,滯流區,不同魚類的回遊產卵區,水生生物經濟區等設置監測斷麵。


 

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  三、水樣的采集、保存和預處理


  1、水樣的采集

  采樣前的準備

  (1)容器準備 容器的選擇原則:水樣不溶於容器、容器材質不吸附水樣中某些組分、水樣與容器不發生直接化學反應、避開物質的“相似相溶”原理。

  (2)采樣器的準備:選擇合適的采樣器、衝洗幹淨(三洗)

  2、采樣方法和采樣器

  A、采樣方法:船隻采樣、橋梁采樣、涉水采樣、索道采樣

  B、采樣器:水桶、單層采樣器、急流采水器、雙層溶解氣體采樣器

  C、水樣的類型:瞬時水樣、混合水樣、綜合水樣

  工業汙水的采集

  汙水汙染源一般經管道或渠、溝排放,截麵積比較小,不需設置斷麵,而直接確定采樣點位。

  (1)在車間或車間設備汙水排放口設置采樣點監測第一類汙染物。這類汙染物主要有汞、鎘、砷、鉛,六價鉻有機氯化合物和強致癌物質等。

  (2)在工廠汙水總排放口布設采樣點監測二類汙染物。這類汙染物主要有懸浮物、硫化物、揮發酚、氰化物、有機磷化合物、石油類、銅、鋅、氟、硝基苯類、苯胺類等。

  (3)已有汙水處理設施的工廠,在處理設施的進出口布設采樣點。

  地下水的采集

  地下水監測以淺層地下水(又稱潛水)為主,應盡可能利用各水文地質單元中原有的水井(包括機井)。還可對深層地下水(也稱承壓水)的各層水質進行監測。

  A、背景值監測點的設置:背景值采樣點應設在汙染區的外圍不受或少受汙染的地方。對於新開發區,應在

  引入汙染源之前設立背景值監測點。

  B、監測井的布設:對於工業區和重點汙染源所在地的監測井(點)布設,主要根據汙染物在地下水中的擴散形式

  確定。例如,滲坑、滲井和堆渣區的汙染物在含水層滲透性較大的地區易造成條帶狀汙染;汙灌區、汙養區及缺乏衛生設施的居民的汙水滲透到地下易造成塊狀汙染,此時監測井(點)應設在地下水流向的平行和垂直方向上,以監測汙染物在兩個方向上的擴散程度。一般監測井在液麵下0.3~0.5m處采樣。若有多含水層分布,可按具體情況分層采樣。

  3、流量的測定

  A、流速儀法:對於水深大於0.05m,流速大於0.015m/s的河、渠,可用流速儀測定水流速度,然後按 Q=V•S

  B、浮標法:選一平直河段,測量該河段2m間距內水流橫斷麵的麵積,求出平均橫斷麵積。在上遊投入浮標,測量浮標流經河段(L)所需時間,重複測定幾次,求出所需時間的平均值(t),計算出流速,再按Q=60V•S計算出流量。

  C、堰板法:用三角形或櫃形、梯形堰板攔住水流,形成溢流堰,測量堰板前後水頭和水位,計算流量。

  4、水樣的運輸和保存

  A、水樣在運輸過程中不應有損失和丟失,要包裝好,貼上標簽、密封好。

  B、儲存水樣的容器可能吸附、玷汙水樣,因此,要選擇性能穩定、雜質含量低的材料作容器,常用的有硼矽玻璃、石英、聚乙烯、聚四氟乙烯,最常用的是硼矽玻璃、聚乙烯瓶。

  C、運輸過程要求盡快,常用監測車、汽車、船,甚至飛機。

  (1)、水樣的運輸

  水樣采集後,原則上要盡快分析。因為水樣離開水源後,原來的平衡可能遭到破壞,在各種物理、化學和微生物作用下使樣品的成分發生變化。樣品分析越快越好。有些項目如pH、電導率、水溫等還要求現場測定。但由於各種條件的限製(如儀器、場地等),往往隻有少數項目可以在現場進行,大多數項目仍需送往實驗室內分析測定,有時因人力、時間不足,還需將水樣在實驗室放置一段時間後才能測定。所以水樣有運輸和保存的問題。

  (2)、水樣的保存

  水樣保存期的長短取決於水樣的性質、測定要求和保存條件,未經任何處理的水樣最長保存時間大致為:

  清潔水: 72小時(3天)

  輕度汙染: 48小時(2天)

  嚴重汙染水: 12小時(半天)

  冷藏冷凍法:溫度小於5度,有的需要深度冷藏。

  加化學試劑:可以在采樣後立即加入化學試劑,也可以事先加到容器中。

  控製pH:最常用的是加酸,它能大大抑製和防止微生物的徐寧和沉澱,減少容器表麵地的吸附。多使pH<2。

 

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  四、物理性質的檢驗


  1、水溫:可用溫度計來測定,最普遍的溫度計有水銀溫度計,在一些特殊的場合如深層水的溫度測定也可以選用顛倒溫度計,顛倒溫度計一般裝在采水器上,由主溫表和副溫表組成,主溫表觀測水溫,副溫表觀測氣溫,已校正因環境溫度改變而引起的主溫表讀數的變化,測試時隨采水器伸入預定深度,放置5~7min,提出、讀數。

  2、濁度:所謂濁度是指水的混濁程度。水的濁度是由於水中含有泥沙、粘土、有機物、浮遊生物、微生物等懸浮物質引起的。水中所含的雜質中,除呈溶解狀態的分子、離子和其他粒子外,其它全部物質都是使水呈混濁的原因,混濁度是水樣對光線散射和吸收所產生的一種光學現象。飲用水的濁度不僅影響水的外觀,更重要的是產生混濁的物質中容易隱藏病原微生物,因此,飲用水的水質對濁度有嚴格要求(≤30,特殊情況≤50)。

  某些工業用水也不能太混濁,如冷卻水濁度太高易堵塞冷凝器和管道。地麵水濁度太高,有些是由於泥沙造成的,如黃河水濁度可達幾十克/升,通常稱之為高濁度水。但有的也可能是由工業汙染造成的。因此,在選擇給水水源時必須測濁度。

  濁度的測定方法有以下幾種:

  目視比濁法:將水樣與矽藻土(或白陶土)製成的濁度標準也進行比較。

  定義1mg一定粒度(<150目)的矽藻土在1升蒸餾水中所形成的混濁度為10,配成一係列的標準來對比。

  分光光度法:將硫酸肼與六次甲基四胺聚合物形成白色的高分子聚合物,以此作為參比濁度液,用3cm比色皿在660nm處測吸光度,配成標準係列並與水樣進行比較。

  濁度儀法:濁度儀是通過測量水樣對一定波長光的透射或散射強度而實現濁度測定的專用儀器,有透射光式濁度儀、散射光式濁度儀和透射光—散射光式濁度儀。

  3、色度

  水的色度往往是由於水中融入的各種腐殖質、各種有機物及無機雜質所引起的,另外,工業汙水也可引起水的色度。水色分為真色和表色。簡單說表色是可以去除的,是由於水中懸浮物質引起的,真色則是溶解性物質引起的,水樣的色度是指真色,即去除了懸浮物質後水顯的顏色。無論是飲用水還是工業用水都不希望有顏色,因此,色度是衡量水質好外的重要指標。

  A、鉑鈷比色法:用氯鉑酸鉀和氯化鈷的混合液作為標準溶液,規定1升蒸餾水中1mg氯鉑酸離子形式存在的鉑和0.5mg鈷離子所形成的顏色為10。測量時用目視比色法。若水樣混濁,可放置澄清或離心澄清後目視比色,

  但不能用濾紙過濾。該法適用於較清潔地麵水及地下水(帶黃色調),不適用於汙染嚴重的工業汙水。

  B、稀釋倍數法:該方法適用於受汙染的地麵水和工業汙水顏色測定。取一定量的汙水樣品置於100mL或50mL比色管中,用蒸餾水反複稀釋到剛好看不到顏色為止(和蒸餾水一樣顏色),稀釋水的倍數為水樣的色度,單位為倍。

  4、臭味

  臭味是檢驗源水和處理水中水質必測項目之一,可追蹤汙染源和判斷水處理效果。臭味來源於生活汙水和工業汙水中的汙染物、天然物質的分解或微生物的活動。無臭無味的水雖然不能保證不含汙染物,但有利於使用者對水質的信任,也是人類對水的美學評價的感官指標。其主要測定方法有定性描述法和閾值法。

  5、殘渣

  水中的殘渣分為,總殘渣、可濾殘渣和不可濾殘渣三種。它們是表征 水中溶解性物質和不溶解性物質含量的指標。

  總殘渣:總殘渣是水或汙水樣在一定的溫度下蒸發、烘幹後剩餘的物質,包括不可濾殘渣和可濾濾殘渣。

  可濾殘渣(含鹽量):可濾殘渣量是指將過濾後的水樣放在稱至恒重的蒸發皿內蒸幹,再在一定溫度下恒重所增加的重量。

  不可濾殘渣[懸浮物(SS)]:將經過濾後留在濾紙上的物質,在103~105℃烘箱內烘至恒重。

  6、電導率

  電導率是常用於推測水中各種離子總濃度或含鹽量的一個指標。常用微西門子/厘米(S/cm)作單位。水的純度不同,其電導率值也不相同。電導率是監測水體被無機鹽汙染情況的水質指標之一。

  7、濁度

  濁度(turbidity)是由於水中含有泥沙、粘土、有機物、無機物、生物、微生物的懸浮體造成的。濁度的測定方法主要有分光光度法(適用於高濁度水)、濁度計測定法(利用渾濁液對光的散射原理而製成)和目視比色法(適用於低濁度水)等,同時可以查看中國汙水處理工程網更多關於汙水檢測的技術文檔。
 

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  五、無機物的監測


  (一)、金屬化合物的測定

  水體中的金屬元素有些是人體健康必須的常量元素和微量元素,有些是有害於人體健康的,如汞、鎘、鉻、鉛、砷、銅、鋅、鎳、鋇、釩等。受“三廢”汙染的地麵水和工業汙水中有害金屬化合物的含量往往明顯增加。有害物質侵入人體的肌體後,將會使某些酶失去活性而使人體出現不同程度的中毒症狀。測定水體中金屬元素廣泛采用的方法有分光光度法、原子吸收分光光度法、容量法。

  1、汞的測定:汞及其化合物屬於劇毒物質,無機鹽中以氯化汞毒性最大,有機汞以甲基汞、乙基汞毒性最大。汞是唯一一個常溫下呈液態的金屬,易揮發進入人體呼吸道,亦可為皮膚吸收,造成汞中毒。水體中的微量汞可經食物鏈成百萬倍的富集,引發“水俁病”。天然水中含汞極少,一般不超過0.1μg/L。我國飲用水標準限值為0.001mg/L。汞的最低檢出濃度為2μg/L,測定上限為40μg/L。方法適用於工業汙水和受汞汙染的地麵水的監測。

  測定方法:冷原子吸收法、雙硫腙分光光度法

  2、鎘的測定:鎘在濃度很低的情況下都具有很強的毒性,可在人體的肝、腎等組織中蓄積,造成各髒器組織的損壞,尤以對腎髒損害最為明顯。還可以導致骨質疏鬆和軟化。鎘在土壤和岩石中的自然存在,通常情況下與鋅及其化合物共存。絕大多數淡水的含鎘量低於1μg/L,海水中鎘的平均濃度為0.15μg/L。鎘的主要汙染源是電鍍、采礦、冶煉、染料、電池和化學工業等排放的汙水。

  測定方法:(測定鎘、銅、鉛、鋅等元素時)

  直接火焰原子吸收分光光度法(適用於汙水和受汙染的水)

  萃取或離子交換法富集FAAS(適用於清潔水)

  石墨爐AAS(適用於清潔水,其測定靈敏度高於前兩種方法,但基體幹擾較火焰原子化法嚴重)

  A、直接吸入FAAS測定鎘(銅、鉛、鋅) 清潔水樣可不經預處理直接測定;汙染的地麵水和汙水需用硝酸或硝酸-高氯酸消解,並進行過濾、定容。

  定量分析方法:標準曲線法、標準加入法

  測定條件和方法適用濃度範圍列於表2-9。

  B、雙硫腙分光光度法

  原理:方法基於在強堿性介質中,鎘離子與雙硫腙生成紅色螯合物,用三氯甲烷萃取分離後,於518nm處測其吸光度,與標準溶液比較定量。

  幹擾情況:水樣中含鉛20mg/L、鋅30mg/L、銅40mg/L、錳和鐵4mg/L,不幹擾測定,鎂離子濃度達20mg/L時,需多加酒石酸鉀鈉掩蔽。

  本方法適用於受鎘汙染的天然水和汙水中鎘的測定,測定前應對水樣進行消解處理。

  3、鉛的測定

  鉛是可在人體和動植物組織中蓄積的有毒金屬,其主要毒性效應是導致貧血、神經機能失調和腎損傷等。鉛對水生生物的安全濃度為0.16mg/L。鉛的主要汙染源是蓄電池、冶煉、五金、機械、塗料和電鍍工業等部門的排放汙水。

  測定方法:測定水體中鉛的方法與測定鎘的方法相同。廣泛采用原子吸收分光光度法和雙硫腙分光光度法,也可以用陽極溶出伏安法和示波極譜法。

  雙硫腙分光光度法基於在pH8.5—9.5的氨性檸檬酸鹽-氰化物的還原介質中,鉛與雙硫腙反應生成紅色螯合物,用三氯甲烷(或四氯化碳)萃取後於510nm波長處比色測定。

  測定時,要特別注意器皿、試劑及去離子水是否含痕量鉛,這是能否獲得準確結果的關鍵。Bi3+、Sn2+等幹擾測定,可預先在pH2—3時用雙硫腙三氯甲烷溶萃取分離。為防止雙硫腙被一些氧化物質如Fe3+等氧化,在氨性介質中加入了鹽酸羥胺。

  4、銅的測定

  銅是人體所必須的微量元素,缺銅會發生貧血、腹泄等病症,但過量攝入銅亦會產生危害。銅對水生生物的危害較大,有人認為銅對魚類的毒性濃度始於0.002mg/L,但一般認為水體含銅0.01mg/L對魚類是安全的。銅對水生生物的毒性與其形態有關,遊離銅離子的毒性比絡合態銅大得多。世界範圍內,淡水平均含銅3μg/L,海水平均含銅0.25μg/L。銅的主要汙染源是電鍍、冶煉、五金加工、礦山開采、石油化工和化學工業等部門排放的汙水。

  測定方法:二乙氨基二硫代甲酸鈉萃取分光光度法、新亞銅靈萃取分光光度法

  5、鉻的測定

  鉻化合物的常見價態有Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ) ,受水溫、pH值、氧化還原物質、有機物等因素的影響,二者之間可以互相轉化。鉻的毒性與其存在價態有關。鉻的工業汙染源主要來自鉻礦石加工、金屬表麵處理、皮革鞣製、印染。照相材料等行業的汙水。鉻是水質汙染控製的一項重要指標。

  (1)六價鉻的測定 在酸性介質中,六價鉻與二苯碳酰二肼(DPC)反應,生成紫紅色絡合物,於540nm波長處進行比色測定。

  本方法最低檢出濃度為0.004mg/L,使用10mm比色皿,測定上限為1mg/L。其測定要點如下:

  對於清潔水樣可直接測定;

  對於色度不大的水樣,可用以丙酮代替顯色劑的空白水樣 作參比測定;

  對於渾濁、色度較深的水樣,以氫氧化鋅做共沉澱劑,調節溶液pH至8—9,此時Cr3+、Fe3+、Cu2+均形成沉澱被過濾除去;

  存在亞硫酸鹽、二價鐵等還原性物質和次氯酸鹽等氧化性物質時,也應采取相應消除幹擾措施。

  (2)總鉻的測定 在酸性溶液中,首先,將水樣中的三價鉻用高錳酸鉀氧化成六價鉻,過量的高錳酸鉀用亞硝酸鈉分解,過量的亞硝酸鈉用尿素分解;然後,加入二苯碳酰肼顯色,於540nm處進行分光光度測定。其最低檢出濃度同六價鉻。清潔地麵水可直接用高錳酸鉀氧化後測定;水樣中含大量有機物時,用硝酸-硫酸消解。

  硫酸亞鐵銨滴定法:

  本法適用於總鉻濃度大於Img/L的汙水。其原理為在酸性介質中,以銀鹽作催化劑,用過硫酸銨將三價鉻氧化成六價鉻。加少量氯化鈉並煮沸,除去過量的過硫酸銨和反應中產生的氯氣。以苯基代鄰氨基苯甲酸作指示劑,用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定,至溶液呈亮綠色。

  (二)、非金屬無機物的測定

  1、PH值的測定

  pH是常用的水質指標之一,反映水的酸堿性的強弱。

  A、pH=-log[H+]

  活度與濃度:考慮離子強度影響

  B、水的離子積

  Kw=[H+][OH-]=1x10-14 (25℃時)

  C、天然水的pH

  二氧化碳、重碳酸鹽、碳酸鹽平衡係統

  4.5~8.5

  pH值的測定方法

  A、電位測定法——pH計

  構成:溶液中的指示電極(玻璃電極)和參比電極(飽和甘汞電極)構成電池

  原理:能斯特方程 E=E0+0.059log[H+]=E0-0.059pH

  標準溶液校準——磷酸二氫鉀+磷酸氫二鈉

  溫度補償

  精度:0.1pH單位

  B、比色測定法

  利用常用pH指示劑

  pH試紙

  2、溶解氧的測定

  (1)影響氣體在水中溶解度的因素

  • 氣體性質:

  – 與水反應的程度越大,溶解度越大

  – 溶解度增大:氧氣、氮氣、氫氣→二氧化碳、二氧化硫、硫化氫→氨

  • 氣體的分壓

  • 溫度-溫度升高,溶解度下降

  • 其它雜質,如對氧:清水100%,生活汙水95%,海水82%

  (2)水中溶解氣體的來源

  • 空氣的溶入

  空氣中的氮氣78%、氧氣21%在水中都有一定的溶解度

  • 水中有機物質的分解

  二氧化碳-主要分解產物,一部分以氣態溶於水中,一部分變成碳酸鹽和重碳酸鹽

  氨-含氮物質的分解產物。pH升高時有氣態氨

  硫化氫和甲烷-厭氧分解產物

  • 水生生物的新陳代謝--藻類呼吸作用:氧氣和二氧化碳

  DO測定意義

  水的類型

  DO值

  地表水

  清潔水

  DO接近飽和

  含大量藻類水體

  DO過飽和(光合作用)

  受汙染水體

  DO小於飽和值(微生物氧化好氧)

  地下水

  一般較小,深層為0

  (3)溶解氧水樣的采集

  A、碘量法

  原理:氧在堿性溶液中使二價錳氧化成四價錳,而四價錳在酸溶液中使I-氧化成I2,釋放出來的碘量=水中的溶解氧量,碘用Na2S2O3測定。普通法適用於比較清潔的水;疊氮化鈉修正法用於消除亞硝酸鹽的幹擾;高錳酸鹽修正法用於消除亞硝酸鹽、鐵及有機物的幹擾;

  B、溶解氧電極法

  原理:將兩個金屬電極浸沒在一個電解質溶液中,電極和電解質溶液裝在一個用氧半透膜(僅氧和其它一些氣體可以通過)包圍的容器內。當外加電壓時,產生電極反應產生一個擴散電流。該擴散電流在一定溫度下與水中氧的濃度成正比。

  優點:

  幹擾少

  易於現場測定和深水測定

  易於自動連續測定

  (4)注意事項 避免和空氣接觸、避免攪動用溶解氧瓶,磨口塞、裝滿,不留氣泡河、湖、水池取水,專用取樣器最好現場測定,避免生物活動引起DO變化保存樣品於暗處,在6小時內測定。

  3、含氮化物的測定

  氮的形態:氨氮(包括遊離氨、離子氨)、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、有機氮、總氮。前四種之間通過生物化學作用可以相互轉化測定各種形態的含氮化合物,有助於評價水體被汙染和自淨狀況。

  (1)氨氮 生活汙水中含氮有機物受微生物作用分解焦化、合成氨等工業汙水、農田排水

  測定方法:

  1)納氏試劑分光光度法

  HgI2和KI的強堿溶液(納氏試劑)與氨作用生成黃棕色膠態化合物,410-425nm測定

  2)水楊酸-次氯酸鹽分光光度法

  3)電極法

  4)酸堿滴定法

  (2)亞硝酸鹽氮 亞硝酸鹽氮是氮循環的中間產物

  測定方法:

  1)N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法

  2)離子色譜法:

  (3)硝酸鹽氮 最終分解產物,最為穩定。

  測定方法:

  1. 酚二磺酸分光光度法

  原理:硝酸鹽在無水存在情況下與酚二磺酸反應,生成硝基二磺酸酚,於堿性溶液中生成黃色硝基酚二磺酸三鉀鹽,410nm測定吸光度。

  測定範圍:0.02-2.0mg/L

  2. 鎘柱還原法

  一定條件下,水樣通過鎘柱,NO3-還原為NO2-,用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法測定。

  (4)凱氏氮 凱氏氮指以Kjeldahl測得的含氮量。包括氨氮和在此條件下轉化為銨鹽而被測定的有機氮(包括蛋白質、氨基酸、肽、腖、核酸、尿素及合成的N為負三價形態的有機氮化合物)。

  蒸餾:適量水樣置於凱氏燒瓶中,加入濃硫酸和K2SO4,加熱消解,將有機氮轉化為氨氮,然後在堿性介質中蒸餾出NH3,以HBO3溶液吸收。

  測定:分光光度法或滴定法測定

  (5)總氮 一般通過測定有機氮和無機氮(氨氮、亞硝基氮、硝基氮)後加和。

  直接測定總氮 水樣加堿性過硫酸鉀溶液,於過熱水蒸汽中將大部分有機氮及無機氮轉化成硝酸鹽,然後用紫外光度法測定。

  含氮化合物不同測定結果的環境意義

  測定結果

  環境意義

  氨氮

  亞硝酸鹽氮

  硝酸鹽氨氮

  -

  -

  -

  清潔水或未汙染水

  +

  -

  -

  新近受到汙染水

  +

  +

  -

  汙染不久的水,正在分解中

  +

  +

  +

  受到汙染,正在分解自淨

  -

  +

  +

  所受汙染已基本分解完畢

  -

  -

  +

  曆史上曾受汙染,現已分解自淨

  +

  -

  +

  過去受過汙染,現又正受汙染

  -

  +

  -

  水中NO3-反硝化成NO2-所致

  4、硫化物的測定

  水中硫化物包括:溶解性的H2S、HS-和S2-,酸溶性金屬硫化物、不溶性硫化物、有機硫化物等,通常所測硫化物指前二者。

  三種溶解性硫化物的互相轉化取決於水的pH值:

  pH <5:隻有H2S;

  pH=5~9: H2S +HS-

  pH >9: H2S 可以忽略不計

  pH >10:出現S2-

  測定方法:

  碘量法:硫化物與ZnAC2生成ZnS沉澱,將其酸溶,加入過量的I2, 生成的S,過量的I2用Na2S2O3滴定。

  對氨基二甲基苯胺分光光度法:含Fe3+的酸性溶液中,S2-與對氨基二甲基苯胺作用,生成亞甲藍,665 nm測定。

  監測範圍:0.02-0.8mg/L


 

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  六、有機化合物的測定


  (一)、化學需氧量: (COD) 是指在一定條件下1升水中的還原性物質,包括有機物、NO2-、S2-、Fe2+等無機物,在外加強氧化劑K2Cr2O7的作用下被氧化分解時所消耗的氧化劑的量,以O2的mg/L表示。

  1、重鉻酸鉀法 在水樣中加入一定體積的K2Cr2O7標準溶液,加入H2SO4、Ag2SO4(催化劑),回流,以試鐵靈作指示劑,用(NH4)2Fe(SO4)2標液滴定水樣中未被還原的K2Cr2O7,計算水樣的COD.

  Cr2O72− + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O

  Cr2O72− + 14H+ + 6Fe2+→2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O

  若水樣中C(Cl−)> 30 mg/L,則預先加HgSO4

  Hg2+ + 4Cl− → HgCl42−

  終點:藍綠 紅棕

  2、COD測定儀測定水樣COD的原理:以一定量的K2Cr2O7標液作為氧化劑,在10.2 mol/L H2SO4中回流15分鍾,冷卻,加Fe2(SO4)3,攪拌

  Fe3+ + e→Fe2+

  Cr2O72− + 14H+ + 6Fe2+→2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O

  (二)、高錳酸鹽指數:高錳酸鹽指數又稱錳法化學耗氧量,它是指在一定條件下,以高錳酸鉀為氧化劑,氧化水中還原性物質時所消耗的高錳酸鉀的量,以O2的mg/L來表示。在高錳酸鹽指數法規定的條件下,高錳酸鉀的氧化能力有限,因此常用高錳酸鹽指數法作比較清潔水的有機物含量的評價。

  A、堿性法

  堿性法適用於CCl > 300 mg/L 的水樣,在堿性溶液中:

  MnO4– + 2H2O + 3e →MnO2 + 4OH –

  B、酸性法

  酸性法適用於CCl < 300 mg/L 的水樣,在酸性溶液中:

  MnO4– +8H++5e→Mn2++ 4H2O(沸水浴加熱30分鍾)

  剩餘的KMnO4用一定量、過量的Na2C2O4還原,再用KMnO4標液返滴定過量的Na2C2O4,滴定反應為:

  2MnO4 – + 5C2O42 – + 16H+→2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O

  測定過程可以表示為:

  取水樣100 mL

  (1:3) H2SO4 5mL

  混勻

  加C(KMnO4) = 0.01 mol/L標液10.0 mL

  沸水浴加熱30分鍾

  加C( Na2C2O4) = 0.01 mol/L標液10.0 mL

  褪色

  用0.01mol/L KMnO4標液回滴

  終點微紅色

  (三)、生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand, BOD)是指在有溶解氧的條件下,水中可以分解的有機物由於好氧微生物的作用被氧化分解成H2O、CO2等無機物的過程所需要的氧量。結果以O2的mg/L表示。有機物質的生物氧化過程進行的比較緩慢,在20 oC時培養5天,此時完成大約70%左右,由此測出的BOD稱為5日生化需氧量,用BOD5表示。

  1、 有機物在微生物的作用下的好氧分解分兩個階段進行:

  第一階段是含碳物質氧化階段,主要是含碳物質氧化為CO2和H2O;第二階段是硝化階段,主要是在硝化菌的作用下將NH3或NH4+進一步氧化為NO2-和NO3-的過程,這個過程稱為消化需氧量。

  通常所說的BOD隻是指第一階段的生化需氧量(即:碳化需氧量)。有機汙水的硝化過程要到大約5~7天後才顯著進行,所以測定的BOD5值不包括硝化階段。

  五天培養法(20 oC)

  該方法也稱為標準稀釋法。

  直接測定法

  原理:將水樣稀釋後,測定水中的溶解氧含量,在20±1oC條件下培養5天後再測定水中的溶解氧含量,兩次測定值之差即為BOD5,若水樣的BOD5< 7 mg/L,則不必對水樣進行稀釋。

  對於不經稀釋,直接培養的水樣:

  BOD5(mg/L)= ρ1-ρ2

  ρ1 水樣在培養前溶解氧的濃度(mg/L);

  ρ2 水樣經5天培養後剩餘溶解氧的濃度(mg/L).

  2、稀釋水 對於絕大多數汙水和工業汙水,它們的BOD > 7 mg/L,為了保證測定過程中有充足的溶解氧存在,就需要稀釋後再培養、測定。

  稀釋的程度應達到使培養過程中:

  消耗的溶解氧量 > 2 mg/L,

  剩餘的溶解氧量 > 1 mg/L.

  稀釋水一般用蒸餾水配製,先曝氣2~8 小時,在20 oC下放置數小時,臨用前加入少量CaCl2、 FeCl3、NH4Cl、MgSO4等營養鹽溶液和K2HPO4-NaH2PO4緩衝溶液,混勻,使稀釋水pH = 7.2, BOD5 < 0.2 mg/L.

  3、 對不含微生物或微生物含量很少的工業汙水,在測定BOD5時應當進行接種,即往汙水中加入的稀釋水中應當含有一些能降解有機物的微生物。即在每升稀釋水中加入:

  生活汙水的上層清液1~10mL;

  表層土壤浸出液20~30 m;,

  河水、湖水10~100 mL。

  這種水稱為接種稀釋水,調節其pH = 7.2,

  BOD5=0.3~1.0 mg/L.

  配製含葡萄糖和穀氨酸各150 mg/L的標液,按1︰50的倍數稀釋後,與水樣同步測定BOD5,測定結果應當在BOD5 = 180~230 mg/L之間。

  4、水樣稀釋倍數

  例如,工業汙水:

  由K2Cr2O7法測得的COD值分別乘以0.075,0.15,0.25,獲得3個稀釋倍數。

  按幾種不同的稀釋比,將水樣稀釋成若幹個稀釋試樣。經過20 oC 5天的培養後:

  水中剩餘的溶解氧應≧1 mg/L,

  培養期間溶解氧的損失應≧2 mg/L.

  方法:水樣經稀釋後,測定其培養前和20±1 oC培養5日後的溶解氧量,再按稀釋比計算BOD5.

  (四)、總有機碳

  總有機碳(Total Organic Carbon, TOC)是以碳的含量表示水中有機物質總量的一項綜合性指標,把水中所有的有機物的碳通過燃燒法轉變成CO2而加以測定的,以C;mg/L表示。TOC比BOD5或COD更能反映有機物的總含量。

  常用方法:燃燒氧化-非色散紅外吸收法

  (五)、揮發酚 揮發酚一般是指沸點 < 230 oC的酚。它們一般屬於一元酚,例如苯酚(BP,181.8 oC)。 4-氨基安替比林分光光度法,該方法適用於測定酚含量 < 5 mg/L的比較清潔水。

  溴化滴定法


 

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  七、水質汙染生物監測


  (一)、生物監測的意義

  生物和環境之間存在著相互聯係、相互依賴、相互製約的關係。從某種意義上來說,生物監測能夠更直接地綜合反映環境質量對生態係統的影響,比理化方法得到的數據更具有說服力。生物監測也是保護生物生存條件、維護生態平衡的手段,是環境監測的重要組成部分。

  1、在汙染最嚴重的河段,生物幾乎絕跡,甚至微生物都受到影響。

  2、隨著汙染的降低和汙染物性質變化,最耐汙染生物出現。

  3、當水體自淨到一定程度,耐汙染種群消失,取而代之種類繁多的各類生物。

  4、當各種清水性生物出現後,水質恢複到正常狀態。

  (二)、生物群落法

  利用水生生物監測水體汙染——水汙染的生物監測,其常用方法:

  1、汙水生物係統法

  細菌總數

  大腸杆菌數:發酵法、濾膜法

  2、生物指數法

  利用生物在各種汙染狀態下的表現作為衡量汙染物毒性的一種方法。

  (1)毒性測量單位、致死濃度 (LC)、效應濃度(EC)、原法致死水平(最終平均忍受限)、安全濃度(SC)

  (2)測試裝置

  靜態生物測試

  適於測定和評價不致過量耗氧,比較穩定的物質毒性

  流水生物測試

  用於生物耗氧量較高的化學物質和工業出水。

  (3)測試方法

  短期生物測試:一般4-7天,最長不超過14天,測定LC50或EC50

  中期生物測試:15-90天

  長期生物測試:一般用流水生物測試,測試時間為部分生命周期,也可以是整個生命周期,也可以是幾個世代。

  (三)、細菌學檢驗法

  1、水樣的采集:采樣水樣必須嚴格按無操作要求進行,從采樣到檢驗不宜超過2h。

  2、采集江、河、湖、庫等水樣時,可將采樣瓶沉入水麵下10~15cm處,瓶口朝水流上遊方向。

  3、細菌總數的測定:細菌總數指一mL水樣在營養瓊脂培養基中,於37 ℃經24h小時培養後,所生長的細菌菌落的總數。


 

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  八、底質監測


  底質是礦物、岩石、土壤的自然侵蝕產物,生物活動及降解有機質等過程的產物,汙水排出物和河(湖)床母質等隨水流遷移而沉積的水體底部的堆積物質的統稱。

  (一)、製備

  1、脫水:不能直接曝曬和高溫烘幹,一般陰涼處風幹、離心分離、冷凍幹燥或用無水硫酸鈉脫水。

  2、篩分:四分法縮分、過篩

  (二)、樣品的分解

  隨監測目的和監測項目的不同而異。常用方法有:全量分解法、硝酸分解法、水浸取法、有機溶劑提取法。

  (三)、汙染物質的測定

  底質中需測定的汙染物質視水體汙染源而定。

  一般測定總汞、有機汞、銅、鉛、鋅、鉻、鎳、鎘、砷化物、硫化物、有機氯農藥、有機質等。

  測定方法與水體中的汙染物測定方法相似。

  (4)、活性汙泥性質的測定

  對處理效果良好的汙泥的要求:

  顆粒鬆散:易於吸附和氧化有機物,混凝效果好

  沉降性能好:經曝氣後澄清時,泥水能迅速分離

  群體及它們所吸附的有機物質和無機物質的總稱。

  1、活性汙泥中的微生物 活性汙泥是微生物群體及它們所吸附的有機物質和無機物質的總稱。

  2、活性汙泥性質的測定

  汙泥沉降比(SV30)

  用ml/L表示

  汙泥濃度 1L汙泥混合液所含幹泥重量,用g/L or mg/L表示

  汙泥體積指數(Slurry Volumn Index,SVI)汙泥混合液沉降30min後,1g幹泥所占的體積。

  SVI一般控製在50~150 g/mL 之間。


 

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