水體常規(guī)理化性質(zhì)測定DOVIP

1、編輯ppt1水體常規(guī)理化性質(zhì)測定-溶解氧的測定 本科生態(tài)學(xué)實驗本科生態(tài)學(xué)實驗華師生科院華師生科院 環(huán)境生物技術(shù)學(xué)科組環(huán)境生物技術(shù)學(xué)科組2013.5編輯ppt2n 實驗內(nèi)容介紹n 實驗?zāi)康膎 實驗原理n 實驗步驟n 結(jié)果計算和分析編輯ppt3生態(tài)系統(tǒng)類型生態(tài)系統(tǒng)類型編輯ppt4生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)的結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：非生物、生物部分 氣候因子 （光、溫等及其他物理因子） 1非生物部分 無機物質(zhì) （H2O、N、P、K、Ca等礦質(zhì)元素） 有機物質(zhì) （糖、蛋白質(zhì)、脂類、腐殖質(zhì)等） （1）生產(chǎn)者綠色植物（把太陽能輸入生態(tài)系統(tǒng)）生態(tài)系統(tǒng) 草食動物（一級消費者）(herbivores) 一級肉食

2、動物（以食草動物為食， 統(tǒng)稱二級消費者） 2生物部分 （2）消費者 肉食物動物 二級肉食動物（大型肉食動物） 稱三 （能量傳遞） (comsumers) (carnivores) 級消 寄生者 三級肉食動物（頂極肉食動物） 費者 雜食動物 腐食性動物 （3）還原者（分解者）(reducers)生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)（組成部分）生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)（組成部分）編輯ppt5分析了解環(huán)境因子的意義 n生態(tài)系統(tǒng)是由生物群落和其周圍的無機環(huán)境組成的統(tǒng)一整體。n非生物環(huán)境條件對生物的生存和繁殖有顯著的影響。因此了解生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境因子是生態(tài)學(xué)必不可少的內(nèi)容。編輯ppt6水生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境因子水生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境因子水生

3、態(tài)系統(tǒng)的非生物環(huán)境因子主要有：npHn溫度n溶解氧n光照n營養(yǎng)鹽類n鹽度n各種無機和有機污染物等。水生態(tài)研究中水體常規(guī)水生態(tài)研究中水體常規(guī)的理化性質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)有：的理化性質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)有：pH，水溫、溶解氧、固，水溫、溶解氧、固體懸浮物、透明度、水體懸浮物、透明度、水下輻射強度、濁度、下輻射強度、濁度、堿堿度、度、總氮、總磷、氨氮、總氮、總磷、氨氮、電導(dǎo)率、溶解性總固體、電導(dǎo)率、溶解性總固體、水色、高錳酸鹽指數(shù)、水色、高錳酸鹽指數(shù)、5日生化需氧量（日生化需氧量（BOD5）等。等。編輯ppt7 由于理化指標(biāo)較多，鑒于課程時間的限制，兼顧測定方法的代表性和指標(biāo)的重要性，本實驗本實驗選擇水中溶解氧指標(biāo)的測

4、定為學(xué)習(xí)內(nèi)容，了解并選擇水中溶解氧指標(biāo)的測定為學(xué)習(xí)內(nèi)容，了解并掌握其監(jiān)測方法的類型、原理和操作。掌握其監(jiān)測方法的類型、原理和操作。 通過本實驗的學(xué)習(xí)，不僅能了解生物生存的重要基礎(chǔ)-氧在各類水體的濃度，還能通過本實驗掌握水化學(xué)分析的基本方法，為學(xué)習(xí)各類水質(zhì)指標(biāo)的測定建立基礎(chǔ)。編輯ppt8溶解氧（ Dissolved oxygen, DO）n1）水中的溶解氧是指水中的分子氧n2）來源大氣中21氧在水中的溶解，水生生物的新陳代謝等。n3）影響DO含量的因素： 大氣壓、水溫、含鹽量、水中有機物的總量。編輯ppt9影響溶解氧的因素n氧的分壓：海拔越高，溶解氧越低；n氣壓：氣壓越高，溶解氧越高；n水溫：水

5、溫越高，溶解氧越低；n鹽度：鹽度越高，溶解氧越低；n水質(zhì)。編輯ppt10各種溫度下飽和溶解氧值（101.3KPa）編輯ppt11DO測定意義1）、）、DO是生物生存的基本要素；是生物生存的基本要素；2）、）、DO是衡量水體污染的一個重要指標(biāo)是衡量水體污染的一個重要指標(biāo) 水的類型水的類型 DO值值地表水清潔水DO接近飽和含大量藻類水體DO過飽和(光合作用)受污染水體DO小于飽和值(微生物氧化好氧)地下水一般較小,深層為0編輯ppt123) 在廢水生化處理過程中在廢水生化處理過程中n控制曝氣速度：既保持好氧條件，又避免過多DO，浪費能源nDO對活性污泥和生物膜的生長及活性影響很大4) DO是是BO

6、D測定的基礎(chǔ)測定的基礎(chǔ)編輯ppt13DO 測定方法n 碘量法（包括修正碘量法）碘量法（包括修正碘量法）n 電極法電極法 （氧電極、（氧電極、 熒光溶氧傳感器）熒光溶氧傳感器）編輯ppt14一、本實驗的目的：熟悉水中溶解氧測定的3類主要方法的原理。掌握碘量法滴定的基本操作及標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及標(biāo)定方法。掌握溶解氧電極法測定的基本操作規(guī)程。編輯ppt15 2MnSO4+4NaOH=2Mn(OH)2+2Na2SO42Mn(OH)2+O2=2H2MnO3H2MnO3+Mn(OH)2MnMnO3+2H2O (棕色沉淀) 2KI+H2SO4=2HI+K2SO4MnMnO3+2H2SO4+2HI=2MnSO4+

7、I2+3H2OI2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6 注：注：O22Mn(OH)22MnMnO32I24Na2S2O3 1mol的的O2和和4mol的的Na2S2O3相當(dāng)相當(dāng) 。二、實驗原理二、實驗原理1、碘量法、碘量法編輯ppt16VVcVVc83241)mg/L,O(322322322322OSNaOSNaOSNaOSNa2溶解氧當(dāng)水中含有氧化性物質(zhì)、還原性物質(zhì)及有機物時，會干擾測定，應(yīng)當(dāng)水中含有氧化性物質(zhì)、還原性物質(zhì)及有機物時，會干擾測定，應(yīng)預(yù)先消除并根據(jù)不同的干擾物質(zhì)采用修正的碘量法。預(yù)先消除并根據(jù)不同的干擾物質(zhì)采用修正的碘量法。疊氮化鈉修正法疊氮化鈉修正法：水樣中NO2-N

8、含量0.05mg/L, Fe21mg/L；明礬絮凝修正法明礬絮凝修正法：水樣有色或有懸浮物；硫酸銅一氨基磺酸絮凝修正法硫酸銅一氨基磺酸絮凝修正法：含有活性污泥懸濁物的水樣；編輯ppt172、氧電極法、氧電極法Clark 型氧電極。n當(dāng)外加一個直流電壓為氧的極化電壓時，則透過薄膜的氧分子在鉑陰極上得到電子，被還原:O2+2H2O+4e- 4OH-在陽極上，發(fā)生銀的氧化反應(yīng)：4Ag+4Cl- 4AgCl+4e- n氧的擴散速度越大則電流越大。編輯ppt18電子部分電子部分光學(xué)部分光學(xué)部分傳感器傳感器LDO 探頭結(jié)構(gòu)探頭結(jié)構(gòu) HACH LDO探頭的組成: - 傳感器 - 光學(xué)部分 - 電子部分探頭探

9、頭3、LDO溶解氧傳感器溶解氧傳感器編輯ppt19LDO 的工作原理?n傳感器頭部覆蓋一層熒光物質(zhì)； n傳感器中的LED光源發(fā)出一束藍色光，照射在熒光物質(zhì)上；n熒光物質(zhì)隨即被這束藍光激發(fā)；LED光電二極管光電二極管探頭探頭傳感器傳感器LED編輯ppt20LDO 的工作原理?n當(dāng)被激發(fā)的物質(zhì)恢復(fù)原狀時，會發(fā)射出紅光；n此紅光會被傳感器中的光電二極管測量到；n傳感器同時測量熒光物質(zhì)從被藍光激發(fā)到發(fā)射紅光后恢復(fù)原態(tài)的時間；LED光電二極管光電二極管探頭探頭傳感器傳感器LED編輯ppt21LDO 的工作原理?n當(dāng)氧氣與熒光物質(zhì)接觸后，則其產(chǎn)生的紅色光的強度會降低；n同時，其產(chǎn)生紅光的時間也會縮短。LE

10、D光電二極管光電二極管探頭探頭傳感器傳感器LED氧氣氧氣熒光指示分子熒光指示分子透氣性的透氣性的聚合物基體聚合物基體非透氣性非透氣性透明物質(zhì)透明物質(zhì)編輯ppt22LDO 的工作原理?n水樣中溶解的氧氣的濃度越高，則傳感器產(chǎn)生的紅光的強度就會越低。n而其產(chǎn)生紅色熒光的時間就會越短。Oxygen ConcentrationRed Emission Light編輯ppt23LDO 的工作原理?n不過，LDO測量的不是紅顏色光的強度；nLDO測量的是：從激發(fā)產(chǎn)生紅顏色的光到該紅顏色的光消失的時間。 LEDPhoto DiodeProbeSensorLED編輯ppt24LDO 的工作原理?編輯ppt25

11、LDO 的工作原理?n傳感器上也安裝有一個紅光LED光源； n在藍色LED光源的兩次發(fā)射之間，紅色LED光源會向傳感器發(fā)射一束紅色 LED 光；n這個紅色 LED 光被作為一個內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn) (或者參比光)，與傳感器產(chǎn)生的紅色熒光進行比對。LEDPhoto DiodeProbeSensorLED編輯ppt26技術(shù)指標(biāo)： LDO 傳感器n測量原理：化學(xué)熒光n測量范圍：0.0020.00 ppm； 0.0020.00 mg/L;0200% 飽和度n準(zhǔn)確度 ：1ppm0.2ppm n重復(fù)性 ：0.05ppmn電纜長度：標(biāo)準(zhǔn)10米，最長300米n溫度補償：自動n水樣流速要求：無n響應(yīng)時間： 90%的測量值的

12、響應(yīng)時間為30秒n不受下列物質(zhì)干擾：H2S，pH，K+，Na+，Mg2+，Ca2+，NH4+，Al3+，Pb2+，Cd2+，Zn2+，Cr（tot），F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+，Mn2+，Cu2+，Mi2+，Co2+，CN-，NO3-，SO42-，S2-，PO43-，Cl-，原油，Cl2- n探頭材料 ：Foamed Noryl和316 SS編輯ppt27n一年之內(nèi)無需校準(zhǔn) n極少的定期清洗n極低的維護工作量n不受流速的限制 n穩(wěn)定的測量結(jié)果n干擾少n傳感器不會中毒 n響應(yīng)速度快n無需極化n快速準(zhǔn)確HACH LDO 的特點編輯ppt28n硫代硫酸鈉不穩(wěn)定，在放置過程中硫代硫酸鈉不穩(wěn)定，在放置過程中Na

13、2S2O3濃度會發(fā)濃度會發(fā)生改變，故每次用時應(yīng)進行標(biāo)定，以確定其當(dāng)前濃度。生改變，故每次用時應(yīng)進行標(biāo)定，以確定其當(dāng)前濃度。n硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（0.025mol/L）標(biāo)定：）標(biāo)定：稱取6.2g硫代硫酸鈉（Na2S2O35H2O）溶于煮沸放冷的水中，加0.2g碳酸鈉，用水稀釋至1000mL，貯于棕色瓶中。在暗處放置714h后標(biāo)定。三、三、碘量法實驗步驟碘量法實驗步驟編輯ppt29n標(biāo)定標(biāo)定硫代硫酸鈉硫代硫酸鈉250ml碘量瓶 + 100ml蒸餾水 + 1g KI + 10.00ml，0.025mol/l重鉻酸鉀 5ml（15）硫酸 用Na2S2O3滴定到淡黃色淡黃色

14、1ml淀粉溶液繼續(xù)滴定至藍色剛好褪去為止，記錄硫代硫酸鈉溶液用量。 編輯ppt30計算： 式中，V滴定時消耗硫代硫酸鈉溶液體積（ml） C 硫代硫酸鈉的濃度， mol/L： OHSOKISOCrSOHKIOCrK24223424272274376NaIOSNaSNaI202642322210.00 0.025CV編輯ppt31n測定步驟測定步驟 （看視頻）（看視頻）n1、取樣、取樣 n 將膠皮管一端接水龍頭，另一端插入溶解氧測定瓶瓶底，待水溢出幾分鐘后，取出膠管，迅速塞緊塞子；若水樣有還原物懸浮物等，需硫酸鋁鉀沉淀后，取上清液測定。n2、 反應(yīng)固定反應(yīng)固定 n 取好水樣后，取下瓶塞，用刻度吸量

15、管緊靠瓶口內(nèi)壁，插入樣品液面下0.5cm，準(zhǔn)確加入1mL硫酸錳溶液，再用同法加入堿性KI溶液 2 mL。蓋好瓶塞，顛倒混合數(shù)次，靜置。待棕色沉淀物降至瓶內(nèi)一半時，再顛倒混合一次，待沉淀物下降到瓶底。（一般在取樣現(xiàn)場固定）。 編輯ppt323 3、析出碘、析出碘n輕輕打開瓶塞，立即用吸管插入液面下加入5.0 ml 1+5硫酸。小心蓋好瓶塞，顛倒混合搖勻，至沉淀物全部溶解為止，放置暗處5min。 4、滴定、滴定 吸取100.0ml上述溶液于250ml錐形瓶中用硫代硫酸鈉溶液滴定至溶液呈淡黃色，加入1ml淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍色剛好褪去為止，記錄硫代硫酸鈉溶液用量。編輯ppt335 5、計算、計算式

16、中：M硫代硫酸鈉溶液濃度（mol/L）； V滴定時消耗硫代硫酸鈉溶液體積（ml）。10010008/,2VMlmgODO編輯ppt34四、溶解氧測定儀使用步驟四、溶解氧測定儀使用步驟nYSI儀器規(guī)格n測量范圍：020毫克/升n準(zhǔn)確率： 0.3毫克/升n分辨率： 0.01毫克/升編輯ppt35 儀器的校準(zhǔn)n校準(zhǔn)程序n確定儀器校準(zhǔn)室內(nèi)的海綿是濕潤的，將探頭放入校準(zhǔn)室內(nèi)；n按下ON/OFF鍵啟動儀器，等候溶解氧及溫度的讀數(shù)達到穩(wěn)定；n同時按下鍵然后釋放；n顯示器將會提示輸入當(dāng)?shù)氐母叨?，使用鍵調(diào)整數(shù)值，按一下ENTER確認(rèn)，再按ENTER進行鹽度補償設(shè)定。編輯ppt36 儀器的操作n按下ON/OFF鍵，打開儀器；n使用MODE鍵把讀數(shù)在毫克/升模式或空氣飽和度模式之間互換。n 電極沒入水樣中，不斷輕輕晃動，等數(shù)值穩(wěn)定，記錄DO。編輯ppt37 儀器使用注意事項n所有的校準(zhǔn)其溫度需與樣本溫度盡量接近；n高度單位以30米為一個單位；n校準(zhǔn)室內(nèi)的海綿要保持濕潤；n電極使用前后必須清洗。編輯ppt38五、五、LDO熒光探頭測定溶氧量熒光探頭測定溶氧量n以Hach HQ30d便攜式溶氧儀為實驗器材，進行溶氧量測定。開機，檢查機器功能是否正常，將探頭插入水下，停留20