《環(huán)境監(jiān)測實驗》教學大綱.doc

環(huán)境監(jiān)測實驗教學大綱一、 基本信息課程代碼：260360實驗課程名稱:環(huán)境監(jiān)測實驗英文名稱:Experiments of Environment Monitoring課程總學時: 環(huán)境科學專業(yè)45學時，學分1.5；環(huán)境工程專業(yè)36學時，學分 1.0 適用對象：環(huán)境科學，環(huán)境工程二、 實驗課程的性質(zhì)與任務(wù)環(huán)境監(jiān)測實驗是環(huán)境科學專業(yè)一門重要專業(yè)必修課，其任務(wù)是使學生進一步掌握環(huán)境監(jiān)測原理、技術(shù)及常見環(huán)境污染物的測定，學習環(huán)境監(jiān)測的基本技能，包括樣品處理、分析測試、數(shù)據(jù)處理等。提高學生的實踐技能以及分析問題、解決問題能力。三、 實驗教學目的與要求 目的：經(jīng)過本課程學習，學生能夠熟練、準確地進行常見環(huán)境污染物監(jiān)測分析。要求：1. 掌握水、氣、土壤及生物體中常見污染物和噪聲的監(jiān)測。2. 進一步加強學生基本實驗技能的訓練。3. 進一步熟悉和掌握紫外可見分光光度計、原子吸收分光光度計、冷原子吸收測汞儀、離子色譜和氣相色譜等儀器的原理和操作。四、 考核辦法和成績評定標準 課程考核辦法：實際操作抽查（20%），平時實驗技能（20%），考勤（20%），實驗報告（40%，每個實驗3-4%）。五、 實驗指導書 曲東主編，環(huán)境監(jiān)測. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2007.8六、 實驗項目、內(nèi)容與要求實驗一 水樣物理指標的測定#實驗類型：基本操作實驗學時：3每組人數(shù)：2實驗?zāi)康模?了解懸浮固體物的含義，掌握水中懸浮固體物測定的原理和基本操作。2. 了解濁度的含義，掌握分光光度法測定濁度的基本原理和操作。3. 了解真色、表色、色度的含義，掌握稀釋倍數(shù)法測定水的色度的原理和基本操作。教學要求：1. 掌握懸浮固體物（SS），濁度、色度等物理指標的含義。2. 掌握上述3個物理指標的測定原理及實際操作。3. 學會電子天平、恒溫干燥箱、分光光度計使用，學習抽濾的基本操作。教學方法：教師講解操作要點和注意事項，學生自已動手操作，教師現(xiàn)場指導。實驗內(nèi)容提要：1. 水樣中懸浮物的測定：水樣中懸浮固體物簡稱懸浮物（suspended substance）又稱總不可過濾殘渣，常用SS表示，水樣中的懸浮物是指水樣通過孔徑為0.45m的濾膜，截留在濾膜上并于103105烘干至恒重的固體物質(zhì)。測定方法是將一定體積的水樣通過已知重量（事先烘干至恒重）的濾料，然后將濾料及固體殘留物于103105烘干至恒重，濾料及固體殘留物的總重量減去濾料的重量再除以水樣的體積，即得水樣中懸浮物含量，以mg/L表示。2. 分光光度法測定水樣的濁度：在適當?shù)臏囟认?，硫酸肼與六次甲基四胺發(fā)生聚合反應(yīng)，生成白色高分子聚合物，以此作為濁度標準液，在一定條件下（680nm波長）與水樣濁度比較，先測定系列標準溶液的吸光度，繪制標準曲線（吸光度與濁度的關(guān)系曲線），在相同條件下測得水樣的吸光度，在標準曲線上查得相應(yīng)的濁度值。或以濁度值為y，吸光度值為x，用最小二乘法計算回歸方程（y=ax+b），將水樣的吸光度代入回歸方程計算水樣的濁度。3. 稀釋倍數(shù)法測定水樣色度：將樣品用光學純水稀釋。用目視法與光學純水相比，剛好看不出顏色（即與光學純水看不出區(qū)別）時的稀釋倍數(shù)，為該樣品的顏色強度，單位為倍。并用文字描述樣品顏色的性質(zhì)：顏色的深淺（如無色，淺色或深色），色調(diào)（如紅、橙、黃、綠、藍、紫等），樣品的透明狀況（如透明、混濁、不透明等）。實驗二 水的電導率的測定#實驗類型：基本操作實驗學時：2每組人數(shù)：2實驗?zāi)康模?. 了解電導率的含義2. 掌握電導率的測定方法教學要求：1. 掌握電導、電導率的概念及其與水中所含污染物的類型、含量的關(guān)系。2. 學會FELLOW DDS12型電導率儀的使用，包括電導電極的選擇。學會用電導率儀檢驗蒸餾水、去離子水等純水的質(zhì)量。測定地表水、自來水、蒸餾水、工業(yè)廢水的電導率，并進行分析評價。教學方法：實驗教師講解要點操作演示學生實驗教師指導。實驗內(nèi)容提要：電導率是表示溶液導電能力的物理量。水的電導率與其所含的無機酸、堿、鹽的量有一定關(guān)系。當它們的濃度較低時。電導率隨濃度的增大而增加，因此該指標常用于推測水中離子的總濃度或含鹽量。水溶液的電導率與溶液中離子的濃度、性質(zhì)和溶液的溫度、粘度有關(guān)。不同類型的水有不同的電導率：超純的電導率小于0.1S/cm，新鮮蒸餾水的電導率為0.52S/cm，放置一段時間后，因吸收空氣中的CO2，其電導率可增加24S/cm，因此可用測電導率的方法檢查蒸餾水、去子水的質(zhì)量；天然水的電導率一般在50500S/cm之間，礦化水可達5001000S/cm；含酸、堿、鹽的工業(yè)廢水電導率可超過10000S/cm；海水的電導率可達30000S/cm 。 電導率儀接通電源，預熱，調(diào)節(jié)零點，根據(jù)水樣電導率的范圍選擇電極，調(diào)節(jié)電極常數(shù)和溫度補償，電容補償，選擇測量量程，測定水樣電導率。 測定實驗室純水、自來水、珠江水、生活污水、電鍍廢水的電導率。實驗三 水樣氟化物含量的測定（氟離子選擇電極標準曲線法）#實驗類型：基本操作實驗學時：2每組人數(shù)：4實驗?zāi)康模赫莆针x子選擇電極法測定氟化物的基本原理和操作。教學要求：1. 了解水中氟化物的環(huán)境效應(yīng)。2. 了解氟離子選擇電極的結(jié)構(gòu)。3. 掌握利用pH-離子計，離子選擇電極、參比電極測定離子濃度的原理及操作方法。教學方法：實驗教師講解要點操作演示學生實驗教師指導。實驗內(nèi)容提要：當氟電極與含氟的試液接觸時，電極的電極電位（E）隨溶液中氟離子活度變化而改變，并遵從Nernst方程。當采用離子強度調(diào)節(jié)劑后，溶液的總離子強度為定值，可將溶液的活度用活度系數(shù)與濃度的乘積表示，且活度系數(shù)為恒定。此時的電極電位服從以下關(guān)系式 ： 式中：E電極電位F法拉第常數(shù)R氣體常數(shù)T測定溫度（K）CF-待測溶液氟離子濃度（mol/L）在電位分析法中，用氟電極作為指示電極，以飽和甘汞電極（SCE）為參比電極組成電池，用電位計測定電池的電動勢（Emf），則電動勢與氟離子濃度（CF-）的關(guān)系可由下式表示： Emf（mV）= ER EF- = K + S lg CF-即電池的電動勢（Emf）與溶液中l(wèi)g CF-呈線性關(guān)系，可通過測定電動勢判斷溶液中的CF-。水樣中的氟化物通過蒸餾法處理，吸收液中的氟離子可用離子選擇性電極法測定。 配制標準系列溶液，分別測定電動勢，計算回歸方程（標準曲線）， 測定自來水、地表水（珠江水）中的電動勢。代入回歸方程計算氟離子濃度。實驗四 水樣高錳酸鹽指數(shù)的測定*實驗類型：基本操作實驗學時：3每組人數(shù)：2實驗?zāi)康模?. 掌握高錳酸鹽指數(shù)的含義。2. 掌握高錳酸鹽指數(shù)的測定方法。教學要求：掌握高錳酸鹽指數(shù)的含義與意義，掌握高錳酸鹽指數(shù)的測定方法原理及有關(guān)注意事項。熟悉恒溫水浴鍋的使用，進一步熟練滴定操作。教學方法：實驗教師講解要點學生實驗教師指導。實驗內(nèi)容提要：在水中加入一定量的過量的高錳酸鉀和硫酸，在沸水浴中加熱30分鐘，使水中有機物氧化（保持紅色），加入過量草酸鈉，使未反應(yīng)的高錳酸鉀與草酸鈉作用（變成無色），最后用高錳酸鉀反滴定多余的草酸鈉（紅色出現(xiàn)時為終點，自身指示劑），根據(jù)用去的高錳酸鉀量計算出耗氧量。（以O(shè)2，mg/L計）實驗五 水樣化學需氧量（COD）的測定#（快速法）實驗類型：基本操作實驗學時：3每組人數(shù)：4實驗?zāi)康模?. 掌握化學需氧量的含義。2. 掌握化學需氧量的測定方法。教學要求：掌握化學需氧量的含義與意義，掌握化學需氧量的測定方法原理及有關(guān)注意事項。進一步熟悉加熱回流操作和滴定操作。 了解快速法與國家標準方法的異同點。教學方法：實驗教師講解要點學生實驗教師指導。實驗內(nèi)容提要：取20.00mL混合均勻的水樣（或適當稀釋后的水樣），置于250mL錐形瓶中，準確加入15.00mL重鉻酸鉀溶液及40mL硫酸銀硫酸溶液56粒玻璃珠。裝上回流冷凝管，接通冷凝水,接通電源加熱，自溶液沸騰起計時，準確回流10分鐘。稍冷卻后，自冷凝管上端加入150mL蒸餾水，取下錐形瓶，冷卻至室溫。加入3滴試亞鐵靈指示劑，用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定，溶液顏色由黃色經(jīng)藍綠到綠色，最后變成紅褐色為終點，記錄消耗的硫酸亞鐵銨溶液體積V1（mL）。同時以20.00蒸餾水代替水樣，按步驟（1）（3）操作，做空白試驗。記錄消耗的硫酸亞鐵銨溶液體積V0（mL）。以下式計算稀釋后水樣（未經(jīng)稀釋則為原水樣）的化學需氧量COD（O2，mg / L）：如果測定的是稀釋后的水樣，則原水樣的化學需氧量應(yīng)在上述計算結(jié)果基礎(chǔ)上再乘以稀釋倍數(shù)。 測定水樣：校園生活污水。實驗六 水樣五日生化需氧量（BOD5）的測定#實驗類型：基本操作實驗學時：4每組人數(shù)：4實驗?zāi)康模? 了解五日生化需氧量的含義。2 掌握BOD5的測定原理和測定步驟。3 掌握溶解氧的測定方法。4 學習恒溫培養(yǎng)箱的使用。教學要求：掌握稀釋培養(yǎng)法測定BOD5的原理、操作過程及其計算，掌握碘量法測定水中溶解氧的方法。教學方法：實驗教師講解要點及注意事項學生分組實驗教師指導。實驗內(nèi)容提要：生化需氧量（BOD）是指水中有機物和部分無機物經(jīng)生物化學氧化所消耗的溶解氧的量，以O(shè)2的mg / L 表示。五日生化需氧量（BOD5）是指水樣在201的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)5天，微生物氧化水樣中有機物和部分無機物時所消耗的溶解氧的量。將均勻水樣注滿兩培養(yǎng)瓶，塞好后應(yīng)不透氣，其中一瓶立即測定溶解氧含量，另一瓶放在201的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)5天后，測定剩余溶解氧含量，由兩者的差值可計算出每升水樣消耗掉氧的量，即BOD5值。由于許多水樣中含有的需氧物質(zhì)較多，培養(yǎng)過程中水樣中的溶解氧不夠消耗，因此測量前，應(yīng)用溶解氧接近飽和的稀釋水將水樣進行適當稀釋。稀釋后應(yīng)保證在培養(yǎng)過程中消耗的溶解氧大于2mg/L,剩余的溶解氧大于1mg/L。有些廢水經(jīng)過高溫處理，其中微生物含量很少，在測定BOD5時要進行接種，引入能分解廢水中有機物的微生物。有些廢水有含有難被一般生活污水中的微生物降解的有機物或含有毒物質(zhì)時，應(yīng)對微生物進行馴化后再進行接種。實驗七 水樣中氨態(tài)氮的測定*實驗類型：基本操作實驗學時：3每組人數(shù)：2實驗?zāi)康模?了解氨氮的含義。2掌握納氏試劑比色法測定氨氮的基本原理和操作方法教學要求：了解水中氨氮的來源及其環(huán)境效應(yīng)，掌握納氏試劑比色法測定氨氮的基本原理和操作方法，熟悉氨氮的蒸餾操作，分光光度計的使用。了解氨的其他測定方法。教學方法：實驗教師講解要點及注意事項學生分組實驗教師指導實驗內(nèi)容提要：氨氮是指以游離的氨和銨離子等形式存在的氮。游離態(tài)的氨和銨離子與納氏試劑（碘化汞鉀）反應(yīng)生成黃棕色配合物，其色度與氨氮的含量成正比，可用分光光度法測定。水樣蒸餾、標準系列配制及顯色，水樣蒸餾液顯色，測定吸光度，以標準系列溶液中氨氮的含量為y,吸光度為x,計算回歸方程。將試樣的吸光度代入回歸方程，計算其氨氮的含量。實驗八 廢水中揮發(fā)酚的測定#實驗類型：基本操作實驗學時：3每組人數(shù)：2實驗?zāi)康模?熟悉預蒸餾法消除水樣中干擾物的操作方法。2掌握4-氨基安替比林比色法測定揮發(fā)酚的原理和操作方法方法。教學要求：1. 了解酚的污染特點及其環(huán)境效應(yīng)。了解揮發(fā)配酚的測定方法，掌握4-氨基安替比林比色法測定揮發(fā)酚的原理，了解酚標液的標定方法。2. 掌握揮發(fā)酚的蒸餾操作。3. 進一步熟悉分光光度計的使用。教學方法：實驗教師講解要點及注意事項學生實驗教師指導。實驗內(nèi)容提要：天然水中的酚類化合物主要來自于煉油、煉焦、煤氣洗滌和某些化工廠排放的廢水和廢物。酚可分為揮發(fā)酚與不揮發(fā)酚，用蒸餾法使揮發(fā)性酚類化合物蒸餾出，并與干擾物質(zhì)和固定劑分離，由于酚類化合物的揮發(fā)速度是隨餾出液的體積變化的，因此，餾出液的體積必須與試樣的體積相等。被蒸餾出的酚類化合物，在pH值為10.00.2的介質(zhì)中，在鐵氰化鉀存在時，與4-氨基安替比林反應(yīng)，生成橙紅色的安替比林染料。當揮發(fā)酚的濃度低于0.5mg/L時，可先用氯仿將此染料從不溶液中萃取出來，然后在460nm波長處進行比色測定；如果揮發(fā)酚的濃度較大于0.5mg/L時，在水溶液中生成的橙紅色安替比林染料可直接在510nm處進行比色測定。實驗九 水樣中礦物油的測定（重量法）#實驗類型：基本操作實驗學時：3每組人數(shù)：2實驗?zāi)康模? 了解重量法測定水樣中含油量的原理。2 掌握萃取操作方法。教學要求：1. 了解礦物油的污染及其環(huán)境效應(yīng)。2. 了解水中礦物油的分析方法類型。3. 學會萃取操作，恒溫水浴鍋的使用，烘箱的使用。教學方法：實驗教師講解要點及注意事項學生實驗教師指導。實驗內(nèi)容提要：以硫酸酸化水樣，用石油醚萃取礦物油，蒸發(fā)除去石油醚后，稱其重量。 此法測定的是酸化樣品中可被石油醚萃取的、且在試驗過程中不揮發(fā)的物質(zhì)總量。溶劑去除時，輕質(zhì)油有明顯損失。由于石油醚對油有選擇地溶解，因此，石油中的較重成分可能不被溶劑萃取。實驗十 廢水中總砷的測定*實驗類型：基本操作實驗學時：4每組人數(shù)：4實驗?zāi)康模?掌握二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法測定水樣中總砷的原理及操作方法。2掌握測總砷的水樣消解方法。教學要求：1. 了解砷的污染及其環(huán)境效應(yīng)。了解砷的監(jiān)測方法類型。2. 掌握二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法測定砷的原理。3. 掌握水樣的消解操作，砷化氫的發(fā)生與吸收操作。教學方法：實驗教師講解要點及注意事項學生分組實驗教師指導。實驗內(nèi)容提要：測定前用硫酸硝酸消解水樣，將水樣中各種形態(tài)的砷轉(zhuǎn)化為五價砷，在碘化鉀和氯化亞錫存在下，使五價砷還原為三價砷，三價砷被由金屬鋅與酸反應(yīng)生成的新生態(tài)氫還原成砷化氫(胂)；二乙基二硫代氨基甲酸銀三乙醇胺的氯仿溶液吸收砷化氫，生成紅色膠體銀，在波長530nm處，測量吸收液的吸光度，用標準曲線法定量。實驗十一 廢水水中苯系物的測定*實驗類型：基本操作實驗學時：3每組人數(shù)：8實驗?zāi)康模赫莆沼庙斂辗A處理水樣，用氣相色譜法測定苯系物的原理和操作方法。教學要求：1. 了解苯系物污染的來源及其環(huán)境效應(yīng)。2. 復習氣相色譜分析的基本知識及色譜儀各組成部分的工作原理。教學方法：教師重點介紹水樣處理演示氣相色譜儀的調(diào)試，配制標準溶液，演示進樣繪制標準曲線學生處理水樣，進樣測定水樣，根據(jù)各組分的峰高計算各組成濃度。實驗內(nèi)容提要： 苯系物通常包括茉、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、異丙苯、苯乙烯等，是地表水、生活飲用水質(zhì)量標準和污水排放標準中嚴格控制的有毒物質(zhì)。本實驗頂空氣相色譜法測定，在恒溫密閉容器中，水樣中的苯系物揮發(fā)進入容器上方的氣相中，當氣液兩相達到平衡時，取液相上方的氣相樣品進行色譜分析。實驗十二 校園空氣質(zhì)量監(jiān)測#實驗類型：綜合實驗實驗學時：8每組人數(shù)：8實驗?zāi)康模?. 根據(jù)采樣布點原則，選擇適宜方法進行布點，確定采樣頻率和采樣時間。2. 掌握二氧化硫、氮氧化物、TSP的測定原理、采樣及測定的操作。教學要求：本實驗為綜合性實驗，目前，我國規(guī)定用二氧化硫、氮氧化物、TSP三項主要污染物指標計算城市空氣污染指數(shù)（API），表征城市空氣質(zhì)量狀況。要求學生學會布點、采樣、分析測定全過程，并根據(jù)測定結(jié)果計算空氣污染指數(shù)，評價空氣質(zhì)量狀況。教學方法：教師講解重點及注意事項，學生分組工作，事先提出布點、采樣頻率及采樣時間方案，教師提出修改意見，學生修改。實地采樣、測定，數(shù)據(jù)整理，計算API，評價空氣質(zhì)量。實驗內(nèi)容提要：用甲醛緩沖溶液吸收鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法測定空氣中的二氧化硫。用鹽酸萘乙二胺分光光度法測定空氣中的氮氧化物。用濾膜捕集重量法測定空氣中的總懸浮顆粒物（TSP。計算三種污染的日平均濃度，計算三種污染物的污染分指數(shù)，確定校園空氣污染指數(shù)（API）、當日首要污染物、空氣質(zhì)量類別及空氣質(zhì)量善。實驗十三 室內(nèi)空氣中甲醛深度的測定*實驗類型：基本操作實驗學時：3每組人數(shù)：4實驗?zāi)康呐c教學要求1. 了解甲醛污染的危害。2. 了解甲醛測定方法的類型。3. 掌握乙酰丙酮分光光度法的測定原理及操作過程。4. 了解美國ITNTERSCAN公司生產(chǎn)的4160型甲醛分析儀；教學方法：實驗教師講解要點及注意事項學生分組實驗教師指導。實驗內(nèi)容提要： 用大氣采樣器采樣，空氣中的甲醛用水吸收后，在pH為6的乙酸乙酸銨緩沖溶液中，與乙酰丙酮在沸水浴中反應(yīng)，生成穩(wěn)定的黃色化合物，在413nm處進行比色測定，用標準曲線法定量。實驗十四 土壤中總鉻的測定#實驗類型：基本操作實驗學時：3每組人數(shù)：2實驗?zāi)康呐c教學要求1. 了解土壤鉻污染的危害。2. 了解鉻的測定方法的類型。3. 掌握二苯碳酰二肼測定鉻原理及操作過程。4. 學習土壤樣品的消解。教學方法：實驗教師講解要點及注意事項學生實驗教師指導。實驗內(nèi)容提要： 土壤樣品經(jīng)過硝酸硫酸，磷酸消解，高錳酸鉀氧化，使三價鉻轉(zhuǎn)化成六價鉻。過量的高錳酸鉀用疊氮化鈉溶液分解去除。與二苯碳酰二肼反應(yīng)生成紫紅色化合物，于波長540nm處進行測定。用標準曲柄法定量。實驗十五 污泥中銅、鋅和鎳的測定*實驗類型：基本操作實驗學時：3每組人數(shù)：6實驗?zāi)康呐c教學要求1掌握污泥的鹽酸硝酸氫氟酸高氯酸全分解方法。2. 學習原子吸收分光光度的使用。教學方法：實驗教師講解要點及注意事項教師調(diào)試原子吸收分光光度計學生分組實驗教師指導。實驗內(nèi)容提要： 污泥樣品經(jīng)消解，使各種形態(tài)的待測元素轉(zhuǎn)化為離子狀態(tài)進入溶液。用火焰原子化（空氣乙炔焰）原子吸收分光光度法分別測定各元素。實驗十六 環(huán)境噪聲監(jiān)測實驗類型：基本操作實驗學時：3每組人數(shù)：4實驗?zāi)康呐c教學要求1. 學會聲級計的使用方法。2. 學會測定網(wǎng)絡(luò)的劃分、測量點的選擇。3. 掌握區(qū)域環(huán)境噪聲的監(jiān)測方法。4. 掌握城市交通噪聲監(jiān)測方法。5. 學會噪聲污染圖的繪制。教學方法：實驗教師講解要點及注意事項學生分組實驗