《環(huán)境監(jiān)測與評價》第一章 水質(zhì)監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測與評價

基礎(chǔ)資料的收集優(yōu)化布點(diǎn)采樣（包括采樣時間和采樣頻率的確定）及樣品的保存和預(yù)處理監(jiān)測技術(shù)的選擇結(jié)果表達(dá)、環(huán)境評價及質(zhì)量保證（貫穿始終）環(huán)境監(jiān)測方案的制訂第一章水質(zhì)監(jiān)測水質(zhì)監(jiān)測的分類和監(jiān)測對象水質(zhì)監(jiān)測的分類

環(huán)境水體監(jiān)測水污染源監(jiān)測水質(zhì)監(jiān)測的對象

環(huán)境水體：地表水（江、河、湖、庫、海水）

地下水

水污染源：工業(yè)廢水生活污水和醫(yī)院污水等水質(zhì)監(jiān)測項目監(jiān)測項目受人力、物力、財力的限制，不可能將所有的監(jiān)測項目都加以測定，只能是對那些優(yōu)先監(jiān)測污染物加以監(jiān)測。優(yōu)先監(jiān)測污染物：標(biāo)準(zhǔn)中要求控制、在環(huán)境中難以降解；危害大、毒性大、影響范圍廣；出現(xiàn)頻率高，有可靠檢測方法。

（一）地表水監(jiān)測項目

水溫、pH值、溶解氧DO、高錳酸鹽指數(shù)CODMn、化學(xué)需氧量CODCr、五日生化需氧量BOD5、氨氮、總氮（湖、庫）、總磷、銅、鋅、硒、砷、汞、鎘、鉛、鉻（六價）、氟化物、氰化物、硫化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、糞大腸菌群。

（二）生活飲用水監(jiān)測項目

常規(guī)檢驗項目：肉眼可見物、色、嗅和味、渾濁度、pH、總硬度、鋁、鐵、錳、銅、鋅、揮發(fā)酚類、陰離子合成洗滌劑、硫酸鹽、氯化物、溶解性總固體、耗氧量、砷、鎘、鉻（六價）、氰化物、氟化物、鉛、汞、硒、硝酸鹽、氯仿、四氯化碳、細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群、糞大腸菌群、游離余氯、總α放射性、總β放射性。

（三）廢（污）水

監(jiān)測項目第一類：

是在車間或車間處理設(shè)施排放口采樣測定的污染物，包括總汞、烷基汞、總鎘、總鉻、六價鉻、總砷、總鉛、總鎳、苯并（a）芘、總鈹、總銀、總α放射性、總β放射性。第二類：

是在排污單位排放口采樣測定的污染物，包括pH、色度、懸浮物、生化需氧量、化學(xué)需氧量、石油類、動植物油、揮發(fā)性酚、總氰化物、硫化物、氨氮、氟化物、磷酸鹽、甲醛、苯胺類、硝基苯類、陰離子表面活性劑、總銅、總鋅、總錳等

。水質(zhì)監(jiān)測方案制訂

（一）基礎(chǔ)資料的收集（1）水體的水文、氣候、地質(zhì)和地貌資料。如水位、水量、流速及流向的變化；降雨量、蒸發(fā)量及歷史上的水情；河流的寬度、深度、河床結(jié)構(gòu)及地質(zhì)狀況；湖泊沉積物的特性、間溫層分布、等深線等。（2）水體沿岸城市分布、工業(yè)布局、污染源及其排污情況、城市給排水情況等。（3）水體沿岸的資源現(xiàn)狀和水資源的用途；飲用水源分布和重點(diǎn)水源保護(hù)區(qū)；水體流域土地功能及近期使用計劃等。（4）歷年水質(zhì)監(jiān)測資料。

（二）監(jiān)測斷面和采樣點(diǎn)的設(shè)置

1.監(jiān)測斷面的設(shè)置原則

應(yīng)在水質(zhì)、水量發(fā)生變化及水體不同用途的功能區(qū)處設(shè)置監(jiān)測斷面（1）大量廢水排入河流的居民區(qū)、工業(yè)區(qū)的上下游；（2）湖泊、水庫的主要出入口；（3）入海河流的河口處、較大支流匯合口上游和匯合后與干流混合處，國際河流出入國際線的出入口處；（4）飲用水源區(qū)、自然保護(hù)區(qū)等功能區(qū)；（5）盡量避開死水區(qū)、回水區(qū)、排污口，盡量選擇水流平穩(wěn)、水面寬闊、無淺灘的順直河段；（6）盡可能與水文測量斷面重合。2.監(jiān)測斷面和采樣點(diǎn)的設(shè)置為評價完整江河水系的水質(zhì)，需要設(shè)置背景斷面、對照斷面、控制斷面和削減斷面；對于某一河段，只需設(shè)置對照、控制和削減（或過境）三種斷面。(1)背景斷面：設(shè)在基本上未受人類活動影響的河段，用于評價一完整水系污染程度。(2)對照斷面：為了解流入監(jiān)測河段前的水體水質(zhì)狀況而設(shè)置。一個河段一般只設(shè)一個對照斷面。(3)控制斷面：控制斷面的數(shù)目應(yīng)根據(jù)城市的工業(yè)布局和排污口分布情況而定，設(shè)在排污區(qū)（口）下游，污水與河水基本混勻處。(4)削減斷面：是指河流受納廢水和污水后，經(jīng)稀釋擴(kuò)散和自凈作用，使污染物濃度顯著降低的斷面，通常設(shè)在城市或工業(yè)區(qū)最后一個排污口下游1500m以外的河段上。對照斷面控制斷面削減斷面500m1500m控制斷面河流監(jiān)測斷面設(shè)置AA’BB’C’CDD’EE’FF’GG’河流監(jiān)測斷面設(shè)置示意圖A-A’對照斷面G-G’削減斷面B-B’、C-C’、D-D’、E-E’、F-F’控制斷面污染源排污口水流方向自來水取水口

3.采樣點(diǎn)位的設(shè)置

設(shè)置監(jiān)測斷面后，應(yīng)根據(jù)水面的寬度確定斷面上的采樣垂線，再根據(jù)采樣垂線處水深確定采樣點(diǎn)的數(shù)目和位置。<50m50～100m中泓線有明顯水流處采樣點(diǎn)位確定100～1000m有明顯水流處中泓線有明顯水流處采樣點(diǎn)位確定>1500m等間距設(shè)置采樣點(diǎn)位確定采樣點(diǎn)位確定<5m水面下0.5m處5～10m河底以上0.5m處＞10m?水深處

（三）采樣時間和采樣頻率的確定

（1）飲用水源地全年采樣監(jiān)測12次，采樣時間根據(jù)具體情況選定。（2）對于較大水系干流和中、小河流，全年采樣監(jiān)測次數(shù)不少于6次。采樣時間為豐水期、枯水期和平水期，每期采樣兩次。流經(jīng)城市或工業(yè)區(qū)，污染較重的河流，游覽水域，全年采樣監(jiān)測不少于12次。采樣時間為每月一次或視具體情況選定。底質(zhì)每年枯水期采樣監(jiān)測一次。（3）潮汐河流全年在豐、枯、平水期采樣監(jiān)測，每期采樣兩天，分別在大潮期和小潮期進(jìn)行，每次應(yīng)采集當(dāng)天漲、退潮水樣分別測定。

（4）設(shè)有專門監(jiān)測站的湖泊、水庫、每月采樣監(jiān)測一次，全年不少于12次。其他湖、庫全年采樣監(jiān)測兩次，枯、豐水期各1次。有廢（污）水排入，污染較重的湖、庫應(yīng)酌情增加采樣次數(shù)。（5）背景斷面每年采樣監(jiān)測一次，在污染可能較重的季節(jié)進(jìn)行。（6）排污渠每年采樣監(jiān)測不少于3次。（7）海水水質(zhì)常規(guī)監(jiān)測，每年按豐、平、枯水期或季度采樣監(jiān)測2～4次。

水污染源監(jiān)測方案制訂

（一）采樣點(diǎn)的設(shè)置

1.工業(yè)廢水

（1）在車間或車間處理設(shè)施的廢水排放口設(shè)置采樣點(diǎn)監(jiān)測一類污染物；在工廠廢水總排放口布設(shè)采樣點(diǎn)，監(jiān)測二類污染物。

（2）已有廢水處理設(shè)施的工廠，在處理設(shè)施的總排放口布設(shè)采樣點(diǎn)。如需了解廢水處理效果，還要在處理設(shè)施進(jìn)口設(shè)采樣點(diǎn)。

2.城市污水

(1)城市污水管網(wǎng)的采樣點(diǎn)設(shè)在：非居民生活排水支管接入城市污水干管的檢查井；城市污水干管的不同位置；污水進(jìn)入水體的排放口等。

(2)城市污水處理廠：在污水進(jìn)口和處理后的總排口布設(shè)采樣點(diǎn)。如需監(jiān)測各污水處理單元效率，應(yīng)在各處理設(shè)施單元的進(jìn)、出口分別設(shè)采樣點(diǎn)。另外，還需設(shè)污泥采樣點(diǎn)。

(二)采樣時間和采樣頻率

工業(yè)廢水和城市污水的排放量和污染物濃度隨工廠生產(chǎn)及居民生活情況常發(fā)生變化，采樣時間和頻率應(yīng)根據(jù)實際情況確定。水樣的采集和保存一、水樣的類型（一）瞬時水樣瞬時水樣是指在某一時間和地點(diǎn)從水體中隨機(jī)采集的分散水樣。（二）混合水樣混合水樣是指在同一采樣點(diǎn)于不同時間所采集的瞬時水樣的混合水樣，有時稱“時間混合水樣”，以與其他混合水樣相區(qū)別。（三）綜合水樣把不同采樣點(diǎn)同時采集的各個瞬時水樣混合后所得到的樣品稱綜合水樣。二、地表水樣的采集

(一)采樣前的準(zhǔn)備

選擇適宜材質(zhì)的盛水容器和采樣器，并清洗干凈。準(zhǔn)備好交通工具。交通工具常使用船只。

(二)采樣方法和采樣器（或采水器）圖2.5簡易采水器和急流采水器示意圖圖2.6泵式采水器示意圖三、廢（污）水樣的采集

(一)淺層廢（污）水可從淺埋排水管、溝道中采樣，用采樣容器直接采集，也可用長把塑料勺采集。

(二)深層廢（污）水可用深層采水器或固定在負(fù)重架內(nèi)的采樣容器，沉入檢測井內(nèi)采樣。

(三)自動采樣采用自動采水器可自動采集瞬時水樣和混合水樣。四、采集水樣注意事項

(1)測定懸浮物、pH、溶解氧、生化需氧量、油類、硫化物、余氯、放射性、微生物等項目需要單獨(dú)采樣；其中，測定溶解氧、生化需氧量和有機(jī)污染物等項目的水樣必須充滿容器；pH、電導(dǎo)率、溶解氧等項目宜在現(xiàn)場測定。另外，采樣時還需同步測量水文參數(shù)和氣象參數(shù)。

(2)采樣時必須認(rèn)真填寫采樣登記表；每個水樣瓶都應(yīng)貼上標(biāo)簽（填寫采樣點(diǎn)編號、采樣日期和時間、測定項目等）；要塞緊瓶塞，必要時還要密封。五、流量的測量

(一)地表水流量測量

1.流速-面積法

首先將測量斷面分成若干小塊，測出每小塊的面積和流速，計算出相應(yīng)的流量，再將各小斷面的流量累加，即為斷面上的水流量。

2.浮標(biāo)法是一種粗略測量小型河、渠中水流速的簡易方法。測量時，選擇一平直河段，測量該河段2m間距內(nèi)起點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)三個過水橫斷面面積，求出平均橫斷面面積。在上游投入浮標(biāo)，測量浮標(biāo)流經(jīng)確定河段（L）所需時間，重復(fù)測量幾次，求出所需時間的平均值（t），即可計算出流速（L/t）。

(二)廢（污）水流量測量

1.流量計法

2.容積法將污水導(dǎo)入已知容積的容器或污水池中，測量流滿容器或污水池的時間，然后用其除受納容器或池的容積，即可求知流量。該方法簡單易行，適用于測量污水流量較小的連續(xù)或間歇排放的污水。

3.溢流堰法適用于不規(guī)則的污水溝、污水渠中水流量的測量。該方法是用三角形或矩形、梯形堰板攔住水流，形成溢流堰，測量堰板前后水頭和水位，計算流量。如果安裝液位計，可連續(xù)自動測量液位。式中：Q——水流量；h——過堰水頭高度；K——流量系數(shù)；D——從水流底至堰緣的高度；B——堰上游水流寬度。公式：圖2.8直角三角堰示意圖六、水樣的運(yùn)輸與保存

(一)水樣的運(yùn)輸

(1)為避免水樣在運(yùn)輸過程中震動、碰撞導(dǎo)致?lián)p失或沾污，將其裝箱，并用泡沫塑料或紙條擠緊，在箱頂貼上標(biāo)記。

(2)需冷藏的樣品，應(yīng)采取致冷保存措施；冬季應(yīng)采取保溫措施，以免凍裂樣品瓶。(二)水樣的保存方法

1.冷藏或冷凍法冷藏或冷凍的作用是抑制微生物活動，減緩物理揮發(fā)和化學(xué)反應(yīng)速度。

2.加入化學(xué)試劑保存法（1）加入生物抑制劑HgCl2可抑制生物的氧化還原作用；用H3PO4調(diào)至pH為4時，加入適量CuSO4，即可抑制苯酚菌的分解活動。(2)調(diào)節(jié)pH值

測定金屬離子的水樣常用HNO3酸化至pH為1～2，既可防止重金屬離子水解沉淀，又可避免金屬被器壁吸附；測定氰化物或揮發(fā)性酚的水樣加入NaOH調(diào)至pH為12時，使之生成穩(wěn)定的酚鹽等。(3)加入氧化劑或還原劑測定汞的水樣需加入HNO3(至pH＜1)和K2Cr2O7(0.05%)，使汞保持高價態(tài)；測定硫化物的水樣，加入抗壞血酸，可以防止被氧化；測定溶解氧的水樣則需加入少量硫酸錳和碘化鉀固定溶解氧（還原）等。

(三)水樣的過濾或離心分離

如欲測定水樣中某組分的全量，采樣后立即加入保存劑，分析測定時充分搖勻后再取樣。

如果測定可濾（溶解）態(tài)組分含量，所采水樣應(yīng)用0.45μm微孔濾膜過濾，除去藻類和細(xì)菌，提高水樣的穩(wěn)定性，有利于保存。如果測定不可過濾的金屬時，應(yīng)保留過濾水樣用的濾膜備用。對于泥沙型水樣，可用離心方法處理。對含有機(jī)質(zhì)多的水樣，可用濾紙或砂芯漏斗過濾。用自然沉降后取上清液測定可濾態(tài)組分是不恰當(dāng)?shù)?。水樣的預(yù)處理為什么要進(jìn)行預(yù)處理環(huán)境水樣所含組分復(fù)雜，并且多數(shù)污染組分含量低，存在形態(tài)各異，所以在分析測定之前，往往需要進(jìn)行預(yù)處理，以得到欲測組分適合測定方法要求的形態(tài)、濃度和消除共存組分干擾的試樣體系。水樣預(yù)處理的原則：最大限度去除干擾物回收率高操作簡便省時成本低、對人體和環(huán)境無影響一、水樣的消解消解用微波爐消解處理的目的：破壞有機(jī)物溶解懸浮性固體將各種價態(tài)的欲測元素氧化成單一高價態(tài)或轉(zhuǎn)變成易于分離的無機(jī)化合物。一、水樣的消解（一）濕式消解酸消解法和堿分解法（二）干灰化法

（一）濕式消解法

1.硝酸消解法

對于較清潔的水樣，可用硝酸消解。

2.硝酸-高氯酸消解法

兩種酸都是強(qiáng)氧化性酸，聯(lián)合使用可消解含難氧化有機(jī)物的水樣。

3.硝酸-硫酸消解法

兩種酸都有較強(qiáng)的氧化能力，其中硝酸沸點(diǎn)低，而硫酸沸點(diǎn)高，二者結(jié)合使用，可提高消解溫度和消解效果。常用的硝酸與硫酸的比例為5∶2。

4.硫酸-磷酸消解法兩種酸的沸點(diǎn)都比較高，其中硫酸氧化性較強(qiáng)，磷酸能與一些金屬離子如Fe3+等絡(luò)合，故二者結(jié)合消解水樣，有利于測定時消除Fe3+等離子的干擾。

5.硫酸-高錳酸鉀消解法

該方法常用于消解測定汞的水樣。高錳酸鉀是強(qiáng)氧化劑，在中性、堿性、酸性條件下都可以氧化有機(jī)物，其氧化產(chǎn)物多為草酸根，但在酸性介質(zhì)中還可繼續(xù)氧化。

6.多元消解法

為提高消解效果，在某些情況下需要采用三元以上酸或氧化劑消解體系。例如，處理測總鉻的水樣時，用硫酸、磷酸和高錳酸鉀消解。7.堿分解法當(dāng)用酸體系消解水樣造成易揮發(fā)組分損失時，可改用堿分解法，即在水樣中加入氫氧化鈉和過氧化氫溶液，或者氨水和過氧化氫溶液，加熱煮沸至近干，用水或稀堿溶液溫?zé)崛芙?。（二）干灰化法又稱高溫分解法。其處理過程是：取適量水樣于白瓷或石英蒸發(fā)皿中，置于水浴上或用紅外燈蒸干，移入馬福爐內(nèi)，于450～550℃灼燒到殘渣呈灰白色，使有機(jī)物完全分解除去。取出蒸發(fā)皿，冷卻，用適量2%HNO3（或HCl）溶解樣品灰分，過濾，濾液定容后供測定。本方法不適用于處理測定易揮發(fā)組分（如砷、汞、鎘、硒、錫等）的水樣。

二、富集與分離富集

富集是預(yù)處理的一種，即從大量試樣中搜集欲測定的少量物質(zhì)至一較小體積中，從而提高其濃度至其測定下限之上。分離分離是將欲測組分從試樣中單獨(dú)析出，或?qū)讉€組分一個一個地分開，或者根據(jù)各組分的共同性質(zhì)分成若干組。

(一)氣提、頂空和蒸餾法

1.氣提法

該方法基于把惰性氣體通入調(diào)制好的水樣中，將欲測組分吹出，直接送入儀器測定，或?qū)胛找何崭患笤贉y定。圖2.10測定硫化物的吹氣分離裝置示意圖

2.頂空法

該方法常用于測定揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）水樣的預(yù)處理。例如，測定水樣中的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）或揮發(fā)性無機(jī)物（VICs）時，先在密閉的容器中裝入水樣，容器上部留存一定空間，再將容器置于恒溫水浴中，經(jīng)一定時間，容器內(nèi)的氣液兩相達(dá)到平衡。式中：K——預(yù)測組分在兩相中的分配系數(shù)；

β——兩相體積比；

[X]G——平衡狀態(tài)下預(yù)測物X在氣相中的濃度；

[X]L——平衡狀態(tài)下預(yù)測物X在液