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文檔簡介
水和廢水監(jiān)測
1.1水和水體污染1.水和水體
水是人類社會的寶貴資源,分佈於由海洋、江、河、湖和地下水、大氣水分及冰川共同構(gòu)成的地球水圈中。水體是河流、湖泊、沼澤、冰川、海洋及地下水的總稱。它不僅包括水,也包括水中的懸浮物、底泥及水生生物。1概述圖1世界用水量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)示意圖水已經(jīng)不是“取之不盡,用之不竭”,而是一種十分珍貴的自然資源。合理、節(jié)約用水,控制水污染,保護(hù)水資源已是迫在眉睫的問題。2.水體污染 當(dāng)進(jìn)入水體中的污染物含量超過了水體的自淨(jìng)能力,就會導(dǎo)致水體的物理、化學(xué)及生物特性的改變和水質(zhì)的惡化,從而影響水的有效利用,危害人類健康,這種現(xiàn)象稱為水體污染。
當(dāng)污染物進(jìn)入水體後,首先被大量水稀釋,隨後進(jìn)行一系列複雜的物理、化學(xué)變化和生物轉(zhuǎn)化。這些變化包括揮發(fā)、絮凝、水解、絡(luò)合、氧化還原及被微生物降解等,其結(jié)果使污染物濃度降低,併發(fā)生質(zhì)的變化,該過程稱為水體自淨(jìng)。水體自淨(jìng)
2002年,全國廢污水排放總量約631億噸(不包括火電直流冷卻水),其中工業(yè)廢水占61.5%,生活污水占38.5%。我國廢污水排放情況按排放形式不同,可將水體污染源分為兩大類:(1)點污染源:如工業(yè)廢水、礦山廢水和生活污水(2)面污染源:如農(nóng)田排水及地表徑流根據(jù)污染物質(zhì)及其形成污染的性質(zhì),可分為:(1)化學(xué)性污染(2)物理性污染(3)生物性污染水體污染源分類
化學(xué)性污染系指隨廢水及其他廢棄物排入水體酸、堿、有機(jī)和無機(jī)污染物造成的水體污染。
物理性污染包括色度和濁度物質(zhì)污染、懸浮固體污染、熱污染和放射性污染。
生物性污染是由於將生活污水、醫(yī)院污水等排入水體,隨之引入某些病原微生物造成的。1.2水質(zhì)監(jiān)測的對象和目的
水質(zhì)監(jiān)測的對象:水環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測和水污染源監(jiān)測。
環(huán)境水體包括:地表水和地下水。水質(zhì)監(jiān)測的目的:(1)對進(jìn)入江、河、湖泊、水庫、海洋等地表水體污染物質(zhì)及滲透到地下水中污染物質(zhì)進(jìn)行經(jīng)常性的監(jiān)測,以掌握水質(zhì)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。(2)對生產(chǎn)過程、生活設(shè)施及其他排放源排放的各類廢水進(jìn)行監(jiān)視性監(jiān)測,為污染源管理和排汙收費提供依據(jù)。(3)對水環(huán)境污染事故進(jìn)行應(yīng)急監(jiān)測,為分析判斷事故原因、危害及採取對策提供依據(jù)。(4)為國家政府部門制訂環(huán)境保護(hù)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)劃,全面開展環(huán)境保護(hù)管理工作提供有關(guān)數(shù)據(jù)和資料。(5)為開展水環(huán)境品質(zhì)評價、預(yù)測預(yù)報及進(jìn)行環(huán)境科學(xué)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和手段。1.3監(jiān)測專案監(jiān)測專案依據(jù)水體功能和污染源的類型不同而異,水質(zhì)監(jiān)測的專案包括物理、化學(xué)和生物三個方面的監(jiān)測專案。
我國《環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)範(fàn)》中分別規(guī)定的監(jiān)測專案如下:
(1)生活污水監(jiān)測專案:化學(xué)需氧量、生化需氧量、懸浮物、氨氮、總氮、總磷、陰離子洗滌劑、細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群等。
(2)醫(yī)院污水監(jiān)測專案:pH、色度、濁度、懸浮物、餘氯、化學(xué)需氧量、生化需氧量、致病菌、細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群等。(3)地表水監(jiān)測專案
(表2)(4)工業(yè)廢水監(jiān)測專案(表3)表2地表水監(jiān)測專案續(xù)表2表3工業(yè)廢水監(jiān)測專案(節(jié)錄)續(xù)表31.4水質(zhì)監(jiān)測分析方法(1)國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法
我國已編制包括採樣在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)分析方法,這是一些比較經(jīng)典、準(zhǔn)確度較高的方法,是環(huán)境污染糾紛法定的仲裁方法,也是用於評價其他分析方法的基準(zhǔn)方法。(2)統(tǒng)一分析方法監(jiān)測方法尚待完善。(3)等效方法與(1)、(2)類方法的靈敏度、準(zhǔn)確度具有可比性的分析方法稱為等效方法。按照監(jiān)測方法所依據(jù)的原理,水質(zhì)監(jiān)測常用的方法有:化學(xué)法、電化學(xué)法、原子吸收分光光度法、離子色譜法、氣相色譜法、等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)
等。水質(zhì)監(jiān)測常用的方法1.5水質(zhì)監(jiān)測方案的制訂將水樣從水體中分離出來的過程就是採樣,採集的水樣必須具有代表性。採樣地點的選擇和監(jiān)測網(wǎng)點的建立稱為布點。監(jiān)測之前,必須根據(jù)具體情況制訂監(jiān)測方案。監(jiān)測方案的內(nèi)容(1)監(jiān)測目的;(2)監(jiān)測介質(zhì)和監(jiān)測專案,分析方法;(3)採樣地點、方法、時間和頻次;(4)排放特點、自然環(huán)境條件、居民分佈情況等;(5)監(jiān)測結(jié)果要求。地表水質(zhì)監(jiān)測方案的制訂地下水質(zhì)監(jiān)測方案的制訂水污染源監(jiān)測方案的制訂監(jiān)測方案的制訂1.地表水質(zhì)監(jiān)測方案的制訂地表水:流過或彙集在地球表面上的水,如海洋、河流、湖泊、水庫、溝渠中的水,統(tǒng)稱為地表水。(1)基礎(chǔ)資料的收集(2)監(jiān)測斷面和採樣點的設(shè)置①監(jiān)測斷面的設(shè)置原則a.有大量廢水排入河流的主要居民區(qū)、工業(yè)區(qū)的上游和下游;b.湖泊、水庫、河口的主要入口和出口;c.飲用水源區(qū)、水資源集中的水域、主要風(fēng)景遊覽區(qū)、水上娛樂區(qū)及重大水力設(shè)施所在地等功能區(qū);d.較大支流匯合口上游和匯合後與幹流充分混合處;入海河流的河口處;受潮汐影響的河段和嚴(yán)重水土流失區(qū);e.國際河流出入國境線的出入口處;f.應(yīng)盡可能與水文測量斷面重合,並要求交通方便,有明顯岸邊標(biāo)誌。②河流監(jiān)測斷面的設(shè)置對於江、河水系或某一河段,要求設(shè)置三種斷面,即對照斷面、控制斷面和削減斷面。
a.對照斷面:這種斷面應(yīng)設(shè)在河流進(jìn)入城市或工業(yè)區(qū)以前的地方,避開各種廢水、污水流入或回流處。
b.控制斷面:一般設(shè)在排污口下游500~1000m處。對特殊要求的地區(qū),如水產(chǎn)資源區(qū)、風(fēng)景遊覽區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、與水源有關(guān)的地方病發(fā)病區(qū)、嚴(yán)重水土流失區(qū)及地球化學(xué)異常區(qū)等的河段上也應(yīng)設(shè)置控制斷面。
c.削減斷面:通常設(shè)在城市或工業(yè)區(qū)最後一個排污口下游1500m以外的河段上。
圖2河流監(jiān)測斷面設(shè)置示意圖對照斷面控制斷面削減斷面③湖泊、水庫監(jiān)測斷面的設(shè)置a.在進(jìn)出湖泊、水庫的河流匯合處分別設(shè)置監(jiān)測斷面;
b.以功能區(qū)為中心,在其輻射線上設(shè)置弧形監(jiān)測斷面;c.在湖庫中心,深、淺水區(qū),滯流區(qū),不同魚類的回游產(chǎn)卵區(qū),水生生物經(jīng)濟(jì)區(qū)等設(shè)置監(jiān)測斷面。圖3湖、庫監(jiān)測斷面設(shè)置示意圖④採樣點位的確定
設(shè)置監(jiān)測斷面後,應(yīng)根據(jù)水面的寬度確定斷面上的採樣垂線,再根據(jù)採樣垂線的深度確定採樣點位置和數(shù)目。
面寬小於50m,設(shè)一條中泓垂線;
水面寬50~100m,在左右近岸有明顯水流處各設(shè)一條垂線;
水面寬100~1000m,設(shè)左、中、右三條垂線;水面寬大於1500m,至少設(shè)置5條等距離垂線。
水深≤5m,水面下0.3~0.5m,設(shè)一個採樣點;水深5~10m,水面下0.3~0.5m處和河底以上0.5m處各設(shè)一個;水深10~50m,設(shè)三個點;水面下0.3~0.5m處和河底以上
0.5m處各設(shè)一個;1/2水深處一個;水深大於50m增加點數(shù)。(3)採樣時間和採樣頻率的確定一般原則是:
①對於較大水系幹流和中、小河流全年採樣不少於6次;採樣時間為豐水期、枯水期和平水期,每期採樣兩次。流經(jīng)城市工業(yè)區(qū)、污染較重的河流、遊覽水域、飲用水源地全年採樣不少於12次;採樣時間為每月1次或視具體情況選定。底泥每年在枯水期採樣1次。
②潮汐河流全年在豐、枯、平水期採樣,每期採樣兩天,分別在大潮期和小潮期進(jìn)行,每次應(yīng)採集當(dāng)天漲、退潮水樣並分別測定。③排汙渠每年採樣不少於3次。
④設(shè)有專門監(jiān)測站的湖、庫,每月採樣1次,全年不少於12次。其他湖泊、水庫全年採樣兩次,枯、豐水期各1次。有廢水排入、污染較重的湖、庫,應(yīng)酌情增加採樣次數(shù)。⑤背景斷面每年採樣1次。(4)採樣及監(jiān)測技術(shù)的選擇
要根據(jù)監(jiān)測對象的性質(zhì)、含量範(fàn)圍及測定要求等因素選擇適宜的採樣、監(jiān)測方法和技術(shù)。(5)結(jié)果表達(dá),品質(zhì)保證及實施計畫科學(xué)地計算和處理,按要求報告;品質(zhì)保證貫穿監(jiān)測工作的全過程。
2.地下水質(zhì)監(jiān)測方案的制訂地下水:儲存在土壤和巖石空隙中的水。分類(埋藏條件分):潛水,承壓水,自流水分類(含水層性質(zhì)分):孔隙水,裂隙水,巖溶水(1)地下水的特徵地下水流動較慢,所受壓力較大,溫度變化等。(2)調(diào)查研究和收集資料地下水布點的複雜性(3)採樣點的設(shè)置
由於地質(zhì)結(jié)構(gòu)複雜,使地下水採樣點的設(shè)置也變得複雜。①背景值監(jiān)測點的設(shè)置
背景值採樣點應(yīng)設(shè)在污染區(qū)的週邊不受或少受污染的地方。對於新開發(fā)區(qū),應(yīng)在引入污染源之前設(shè)置背景值監(jiān)測點。②監(jiān)測井(點)的佈設(shè)a.對於工業(yè)區(qū)和重點污染源所在地的監(jiān)測井(點)佈設(shè),主要根據(jù)污染物在地下水中的擴(kuò)散形式確定。b.汙灌區(qū)、汙養(yǎng)區(qū)及缺乏衛(wèi)生設(shè)施的居民區(qū)的污水滲透到地下易造成塊狀污染,此時監(jiān)測井(點)應(yīng)設(shè)在地下水流向的平行和垂直方向上,以監(jiān)測污染物在兩個方向上的擴(kuò)散程度。c.滲坑、滲井和堆渣區(qū)的污染物在含水層滲透小的地區(qū)易造成點狀污染,其監(jiān)測井(點)應(yīng)設(shè)在距污染源最近的地方。d.沿河、渠排放的工業(yè)廢水和生活污水因滲漏可能造成帶狀污染,此時宜用網(wǎng)狀布點法設(shè)置監(jiān)測井。
一般監(jiān)測井在液面下0.3~0.5m處採樣。(4)採樣時間和採樣頻率的確定①每年應(yīng)在豐水期和枯水期分別採樣測定;有條件的地方按地區(qū)特點分四季採樣;已建立長期觀測點的地方可按月採樣監(jiān)測。②通常每一採樣期至少採樣監(jiān)測1次;對飲用水源監(jiān)測點,要求每一採樣期採樣監(jiān)測兩次,其間隔至少10天,對有異常情況的井點,應(yīng)適當(dāng)增加採樣監(jiān)測次數(shù)。3.水污染源監(jiān)測方案的制訂
水污染源包括工業(yè)廢水源、生活污水源、醫(yī)院污水源等。
1)採樣點的設(shè)置
水污染源一般經(jīng)管道或渠、溝排放,截面積比較小,不需設(shè)置斷面,而直接確定採樣點位。①工業(yè)廢水a(chǎn).在車間或車間設(shè)備出口處應(yīng)布點採樣測定一類污染物。這些污染物主要包括汞、鎘、砷、鉛和它們的無機(jī)化合物,六價鉻的無機(jī)化合物,有機(jī)氯和強(qiáng)致癌物質(zhì)等。b.在工廠總排污口處應(yīng)布點採樣測定二類污染物。這些污染物有:懸浮物、硫化物、揮發(fā)酚、氰化物、有機(jī)磷化合物、石油類、銅、鋅、氟及它們的無機(jī)化合物、硝基苯類、苯胺類。c.有處理設(shè)施的工廠應(yīng)有處理設(shè)施的排出口處布點。為了解對廢水的處理效果,可在進(jìn)水口和出水口同時布點採樣。d.在排汙管道上,採樣點應(yīng)設(shè)在管道較直、水量穩(wěn)定、上游沒有污水匯入處。e.某些二類污染物的監(jiān)測方法尚不成熟,在總排污口處布點採樣監(jiān)測因干擾物質(zhì)多而會影響監(jiān)測結(jié)果。這時,應(yīng)將採樣點移至車間排污口,按廢水排放量的比例折算成總排污口廢水中的濃度。②生活污水
採樣點設(shè)在污水總排放口。對污水處理廠,應(yīng)在進(jìn)、出口分別設(shè)置採樣點採樣監(jiān)測。(2)採樣時間和頻率
工業(yè)廢水:一般情況下,可在一個生產(chǎn)週期內(nèi)每隔1/2h或1h採樣1次,將其混合後測定污染物的平均值。如果取n個生產(chǎn)週期(如3~5個週期)的廢水樣監(jiān)測,可每隔2h取樣一次。對於排汙情況複雜、濃度變化大的廢水,採樣時間間隔要縮短,有時需要5~10min採樣一次。
城市排汙管道:出水口,可每隔1h採樣1次,連續(xù)採集8h,也可連續(xù)採集24h,然後將其混合製成混合樣。
我國《環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)範(fàn)》中對向國家直接報送數(shù)據(jù)的廢水排放源規(guī)定:
工業(yè)廢水每年採樣監(jiān)測2~4次;
;
生活污水每年採樣監(jiān)測2次,春、夏季各1次;
醫(yī)院污水每年採樣監(jiān)測4次,每季度1次。返回目錄。2水樣的採集、保存和預(yù)處理1.採樣前的準(zhǔn)備(1)容器的準(zhǔn)備對採樣器具的材質(zhì)要求化學(xué)性能穩(wěn)定,大小和形狀適宜,不吸附欲測組分,容易清洗並可反復(fù)使用。(2)採樣器的準(zhǔn)備選擇合適的採樣器,需清洗。(3)交通工具的準(zhǔn)備船等。2.1地表水樣的採集2.採樣方法和採樣器(或采水器)
(1)採樣方法
①船隻採樣
②橋樑採樣
③涉水採樣
④索道採樣(2)採樣器
①水桶:水桶是塑膠的,需清洗。②單層采水瓶(圖6) ③急流采水器(圖7)④雙層溶解氣體採樣瓶(圖8)⑤其他采水器圖6常用採樣器繩子帶有軟繩的橡膠塞採樣瓶鉛錘鐵框掛勾圖7急流采水器鐵框長玻璃管採樣瓶橡膠塞短玻璃管鋼管橡膠管夾子圖8溶解氧采水器帶重錘的鐵框小瓶大瓶橡膠管夾子塑膠管繩子水樣的類型
(1)暫態(tài)水樣
(2)混合水樣同一採樣點於不同時間所採集的暫態(tài)水樣的混合水樣。(3)綜合水樣
不同採樣點同時採集的各個暫態(tài)水樣混合後所得到的樣品稱綜合水樣。2.2廢水樣品的採集1.採樣方法
(1)淺水採樣可用容器直接採集,或用聚乙烯塑膠長把勺採集。
(2)深層水採樣
可使用專制的深層采水器採集,也可將聚乙烯筒固定在重架上,沉入要求深度採集。(3)自動採樣採用自動採樣器或連續(xù)自動定時採樣器採集。2.廢水樣類型
(1)暫態(tài)廢水樣(2)平均廢水樣
①平均混合水樣②平均比例混合水樣③有時需要同時採集幾個排污口的廢水樣,並按比例混合。2.3地下水樣的採集地下水的水質(zhì)比較穩(wěn)定,一般採集暫態(tài)水樣,即能有較好的代表性。
(1)從監(jiān)測井中採集水樣常利用抽水機(jī)設(shè)備。(2)對於自噴泉水,可在湧水口處直接採樣。(3)對於自來水,要先將水龍頭完全打開,放水?dāng)?shù)分鐘,排出管道中積存的死水後再採樣.2.4底質(zhì)(沉積物)樣品的採集水、底質(zhì)和水生生物組成了一個完整的水環(huán)境體系。底質(zhì)能記錄給定水環(huán)境的污染歷史,反映難降解物質(zhì)的積累情況,以及水體污染的潛在危險。枯水期採樣1次,必要時可在豐水期增采1次,底質(zhì)比較穩(wěn)定,受水文、氣象條件影響較小,故採樣頻率遠(yuǎn)較水樣低,採集量視監(jiān)測專案、目的而定。採集表層底質(zhì)樣品一般採用挖式(抓式)採樣器或錐式採樣器。前者適用於採樣量較大的情況,後者適用於採樣量少的情況。管式泥芯採樣器用於採集柱狀樣品,以供監(jiān)測底質(zhì)中污染物質(zhì)的垂直分佈情況。2.5流量的測定1.流速儀法2.浮標(biāo)法3.堰板法4.其他方法1.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,然後按下式計算流量。
Q=υ·S式中:Q——水流量(m3/s);
υ——水流斷面平均流速(m/s);
S——水流斷面面積(m2)。2.浮標(biāo)法測量時,選擇一平直河段,測量該河段2m間距內(nèi)水流橫斷面的面積,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,按下式計算流量:Q=60·υ·S式中:Q——水流量(m3/min);
υ——水流平均流速(m/s),其值一般取0.7L/t;
S——水流平均橫斷面面積(m2)。
2.6水樣的運輸和保存1.水樣的運輸管理(1)採樣記錄和樣品登記(2)水樣運輸注意事項清點樣品,塞緊容器口,裝箱運送,冷藏,保溫(防凍裂樣品瓶)。2.水樣的保存一般常規(guī)監(jiān)測中廣泛使用聚乙烯和硼矽玻璃材質(zhì)的容器來貯存水樣。不能及時運輸或儘快分析的水樣,則應(yīng)根據(jù)不同監(jiān)測專案的要求,採取適宜的保存方法。水樣的運輸時間不得超過24h。
最大貯存時間一般是:清潔水樣為72h,輕污染水樣為48h,嚴(yán)重污染水樣為12h。保存水樣的方法有以下幾種:(1)冷藏:冷藏溫度一般是2~5℃。(2)冷凍:冷凍溫度在-20℃。(3)加入保存劑:生物抑制劑,氧化劑,還原劑等。加入的保存劑不能干擾以後的測定;保存劑的純度最好是優(yōu)級純的;還應(yīng)作相應(yīng)的空白試驗。一般地說,可用澄清、離心、過濾等措施來分離懸浮物。國內(nèi)外已採用以水樣是否能夠通過孔徑為0.45μm濾膜作為區(qū)分可過濾態(tài)與不可過濾懸浮態(tài)的條件,能夠通過0.45μm微孔濾膜的部分稱為“可過濾態(tài)”部分,通不過的稱為“不可過濾態(tài)”部分。2.7水樣的預(yù)處理環(huán)境水樣組成複雜,且多數(shù)污染組分含量低、存在形態(tài)各異,需要進(jìn)行預(yù)處理,以得到欲測組分適於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。1.水樣的消解當(dāng)測定含有機(jī)物水樣中的無機(jī)元素時,需進(jìn)行消解處理。消解處理的目的是破壞有機(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)變成易於分離的無機(jī)化合物。消解水樣的方法有:
濕式消解法和幹式分解法(幹灰化法)。(1)濕式消解法:①硝酸消解法②硝酸-高氯酸消解法③硝酸-硫酸消解法④硫酸-磷酸消解法⑤硫酸-高錳酸鉀消解法⑥多元消解方法⑦堿分解法(2)幹灰化法:
幹灰化法又稱高溫分解法。其處理過程是:取適量水樣於白瓷或石英蒸發(fā)皿中,置於水浴上蒸幹,移入馬福爐內(nèi),於450~550℃灼燒至殘渣呈灰白色,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,濾液定容後供測定。本方法不適用於處理測定易揮發(fā)組分(如砷、汞等)的水樣。2.富集與分離
當(dāng)水樣中的欲測組分含量低於分析方法的檢測限時,就必須進(jìn)行富集或濃縮;當(dāng)有共存干擾組分時,就必須採取分離或掩蔽措施。富集和分離往往是不可分割、同時進(jìn)行的。常用的方法有過濾、揮發(fā)、蒸餾、溶劑萃取、離子交換、吸附、共沉澱、層析、低溫濃縮等。(1)揮發(fā)和蒸發(fā)濃縮
揮發(fā)分離法是利用某些污染組分揮發(fā)度大,或者將欲測組分轉(zhuǎn)變成易揮發(fā)物質(zhì),然後用惰性氣體帶出而達(dá)到分離的目的。
蒸發(fā)濃縮是指在電熱板上或水浴中加熱水樣,使水分緩慢蒸發(fā),達(dá)到縮小水樣體積,濃縮欲測組分的目的。(2)蒸餾法蒸餾法是利用水樣中各污染組分具有不同的沸點而使其彼此分離的方法。
(3)溶劑萃取法溶劑萃取法就基於物質(zhì)在不同溶劑相中分配係數(shù)不同而達(dá)到組分的富集和分離。(4)離子交換法
離子交換法是利用離子交換劑與離子發(fā)生交換反應(yīng)進(jìn)行分離的方法。
(5)共沉澱法
共沉澱是指溶液中一種難溶化合物在形成沉澱的過程中,將共存的某些痕量組分一起載帶沉澱出來的現(xiàn)象。
(6)吸附法
吸附是利用多孔性的固定吸附劑將水樣中一種或數(shù)種組分吸附於表面,以達(dá)到分離的目的。
返回目錄3物理性質(zhì)的檢驗1.水溫2.顏色3.臭4.殘渣電導(dǎo)率6.濁度7.透明度(1)水溫
水溫測量應(yīng)在現(xiàn)場進(jìn)行,常用水溫計法和顛倒溫度計法,前者用於淺層水溫的測量,後者用於深層水溫的測量。(2)顏色水中懸浮物質(zhì)完全移去後的顏色稱為“真色”。沒有除去懸浮物時所呈現(xiàn)的顏色,稱為“表色”。
故在測定前需先用澄清或離心沉降的方法除去水中的懸浮物,但不能用濾紙過濾。
(1)鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法
該方法適用於較清潔的、帶有黃色色調(diào)的天然水和飲用水的測定。該方法用氯鉑酸鉀與氯化鈷配成標(biāo)準(zhǔn)色列,再與水樣進(jìn)行目視比色確定水樣的色度。(2)稀釋倍數(shù)法該方法適用於受工業(yè)廢水污染的地表水和工業(yè)廢水顏色的測定。用稀釋倍數(shù)表示水樣顏色的深淺,單位為倍。(3)臭測定臭的方法一般用定性描述法。測定要點:取100mL水樣於250mL錐形瓶中,檢驗人員依靠自己的嗅覺,分別在20℃和煮沸稍冷後聞其臭,用適當(dāng)?shù)脑~語描述其臭特徵,並按表7劃分的等級報告臭強(qiáng)度.。表7臭強(qiáng)度等級表7臭強(qiáng)度等級
(4)殘渣
殘渣分為總殘渣、總可濾殘渣和總不可濾殘渣三種??倸堅撬驈U水在一定溫度下蒸發(fā)、烘乾後殘留在器皿中的物質(zhì)??偪蔀V殘渣也稱溶解性總固體,系指通過濾器並在103~105℃烘乾至恒重的固體。總不可濾殘渣指水樣經(jīng)過濾後留在篩檢程式上的固體物質(zhì),於103~105℃烘乾至恒重得到的固體品質(zhì)。它們是表徵水中溶解性物質(zhì)、不溶性物質(zhì)含量的指標(biāo)。(5)電導(dǎo)率
該指標(biāo)常用於推測水中離子的總濃度或含鹽量。水樣的電導(dǎo)率用電導(dǎo)儀或電導(dǎo)率儀測定。(6)濁度
濁度是表現(xiàn)水中懸浮物對光線透過時所發(fā)生的阻礙程度。我國採用1L蒸餾水中含有1mg二氧化矽為一個濁度單位。測定方法有:分光光度法、目視比濁法、濁度計GB13200—91《水質(zhì)濁度的測定》
(7)透明度
透明度是指水樣的澄清程度。透明度的測定方法:鉛字法、塞氏盤法、十字法等。例塞氏盤法:這是一種現(xiàn)場測定透明度的方法。塞氏盤為直徑200mm、黑白各半的圓盤,將其沉入水中,以剛好看不到它時的水深(cm)表示透明度。
返回目錄4.無機(jī)物的測定測定水體中金屬元素廣泛採用的方法有分光光度法、原於吸收分光光度法、陽極溶出伏安法及容量法,尤以前兩種方法用得最多;容量法用於常量金屬的測定。4.1金屬化合物的測定1.汞的測定(1)冷原子吸收法適用於各種水體中汞的測定,其最低檢測濃度為0.1-0.5μg/L。①
方法原理汞原子蒸氣對253.7nm的紫外光有選擇性吸收。在一定濃度範(fàn)圍內(nèi),吸光度與汞濃度成正比。②測定要點水樣經(jīng)消解後,將各種形態(tài)汞轉(zhuǎn)變成二價汞,再用氯化亞錫將二價汞還原為元素汞,用載氣將產(chǎn)生的汞蒸氣帶入測汞儀的吸收池測定吸光度,與汞標(biāo)準(zhǔn)吸光度進(jìn)行比較定量。2.鎘的測定(1)原子吸收分光光度法(2)雙硫腙分光光度法
Cd+雙硫腙→紅色螯合物518nm(3)示波極譜及陽極溶出伏安法3.鉛的測定測定鉛的方法有雙硫腙比色法、原子吸收分光光度法、示波極譜法等。下麵主要介紹GB7470—87《水質(zhì)鉛的測定雙硫腙分光光度法》。雙硫腙分光光度法在pH8.5-9.5的氨性檸檬酸鹽-氰化物的還原介質(zhì)中,鉛與雙硫蹤反應(yīng)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。雙硫腙+鉛→紅色螯合物4.銅的測定測定水中銅的方法主要有原子吸收分光光度法、二乙基二硫代氨基甲酸鈉分光光度法和新亞銅靈萃取分光光度法,還可以用陽極溶出伏安法等。(1)二乙氨基二硫代甲酸鈉萃取分光光度法銅離子+銅試劑→黃橙色配合物440nm(2)新亞銅靈萃取分光光度法亞銅離子+亞銅靈→黃色絡(luò)合物457nm鋅的測定原子吸收分光光度法測定鋅,靈敏度較高,干擾少,適用於各種水體。此外,還可選用雙硫腙分光光度法、陽極溶出伏安法等。GB7472—87《水質(zhì)鋅的測定雙硫腙分光光度法》鋅離子+雙硫腙→紅色螯合物535nm6.鉻的測定(1)二苯碳醯二肼分光光度法①六價鉻的測定六價鉻+二苯碳醯二肼(DCP)→紫紅色配合物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,加入二苯碳醯二肼顯色,於540nm處進(jìn)行分光光度測定。(2)硫酸亞鐵銨滴定法
本法適用於總鉻濃度大於1mg/L的廢水。其原理為在酸性介質(zhì)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(yīng)中產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,至溶液呈亮綠色。根據(jù)硫酸亞鐵銨溶液的濃度和進(jìn)行試劑空白校正後的用量,可計算出水樣中總鉻的含量。7.砷的測定砷的監(jiān)測方法有分光光度法、陽極溶出伏安法及原子吸收法等。如新銀鹽分光光度法:基於用硼氫化鉀(KBH4)在酸性溶液中產(chǎn)生新生態(tài)氫,將水樣中無機(jī)砷還原成砷化氫(AsH3,即胂)氣體,以硝酸—硝酸銀—聚乙烯醇—乙醇溶液吸收,則砷化氫將吸收液中的銀離子還原成單質(zhì)膠態(tài)銀,使溶液呈黃色,其顏色強(qiáng)度與生成氫化物的量成正比。8.其他金屬化合物的測定鎳、硒、鐵、鈣、鎂等4.2非金屬無機(jī)物的測定1.pH值的測定
有玻璃電極法和比色法。比色法基於各種酸堿指示劑在不同pH的水溶液顯示不同的顏色,而每種指示劑都有一定的變色範(fàn)圍。玻璃電極法測定pH值是以pH玻璃電極為指示電極,飽和甘汞電極為參比電極。2.溶解氧的測定溶解氧就是指溶解於水中分子狀態(tài)的氧,即水中的O2,以DO表示。(1)碘量法①方法原理向水樣中加入MnSO4和鹼性KI溶液,反應(yīng)式為:
MnSO4+2NaOH=Na2SO4+Mn(OH)2↓2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2↓MnO(OH)2+2H2SO4=Mn(SO4)2+3H2OMn(SO4)2+2KI=MnSO4+K2SO4+I22Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI②干擾消除措施
a.疊氮化鈉修正法。
b.高錳酸鉀修正法(2)氧電極法溶解氧測定儀測定時,首先用無氧水樣校正零點,再用化學(xué)法所測溶解氧的濃度,校準(zhǔn)儀器刻度值,最後測定水樣,便可直接顯示其溶解氧濃度。儀器有溫度補(bǔ)償裝置,補(bǔ)償由於溫度變化造成的測量誤差。3氟化物的測定(1)氟試劑分光光度法氟試劑也稱茜素氨羧絡(luò)合劑,化學(xué)名稱為1,2-二羥基蒽醌-3-甲胺-N,N-二乙酸。在pH=4.1的醋酸鹽緩衝介質(zhì)中,它與F-和硝酸鑭反應(yīng),生成藍(lán)色的三元絡(luò)合物,在一定濃度範(fàn)圍內(nèi)顏色深度與F-濃度成正比,於620nm波長處比色定量。(2)氟離子選擇電極法氟化鑭(LaF3)沉澱膜電極為指示電極,飽和甘汞電極為參比電極,在水中有F-時就會在氟電極上產(chǎn)生電位回應(yīng)。4.氰化物的測定氰化物主要包括氫氰酸(HCN)及鹽類(如KCN、NaCN)。測定之前,通常先將水樣在酸性介質(zhì)中進(jìn)行蒸餾,把能形成氰化氫的氰化物蒸出,使之與干擾組分分離。常用的蒸餾方法有以下兩種:①酒石酸-硝酸鋅預(yù)蒸餾②磷酸-EDTA預(yù)蒸餾
(1)容量滴定法經(jīng)蒸餾得到的鹼性餾出液含氰量在1mg/L以上時,用AgNO3溶液滴定。Ag++2CN-=Ag(CN)2-
常量Ag++試銀靈(黃)→絡(luò)合物(橙紅色)+H2O(2)分光光度法
①異煙酸—吡唑啉酮分光光度法②吡啶—巴比妥酸分光光度法(3)其他方法
茜素磺酸鋯目視比色法,硝酸釷滴定法等。含氮化合物的測定(1)氨氮的測定游離氨(非離子氨)和離子氨①鈉氏試劑分光光度法碘化汞,碘化鉀的強(qiáng)鹼溶液(鈉氏試劑)2K2[HgI4]+3KOH+NH3=NH2Hg2IO(黃色)+7KI+2H2O②電極法 氨氣敏電極是一種複合電極。它以平板型pH玻璃電極為指示電極,銀-氯化銀電極為參比電極。將此電極對置於盛有0.1mg/L氯化銨內(nèi)充液的塑膠套管中,在管端pH電極敏感膜處緊貼一疏水半滲透薄膜(如聚四氟乙烯薄膜),使內(nèi)充液與外部被測液分開,並在pH電極敏感膜與半透膜間形成一層很薄的液膜。當(dāng)將其插入pH值已調(diào)到11的水樣時,則生成的氨將擴(kuò)散通過半透膜(水和其他離子不能通過),引起氫離子濃度的變化,由pH玻璃電極測定此變化。在恒定的離子強(qiáng)度下,測得的電動勢與水樣中氨濃度的對數(shù)呈線性關(guān)係。(2)亞硝酸鹽氮的測定N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法
亞硝酸鹽+對氨基苯磺醯胺→重氮鹽+N-(1-萘基)-乙二胺偶聯(lián)→紅色染料(540nm)(3)硝酸鹽氮的測定
水中硝酸鹽的測定方法有:①酚二磺酸分光光度法②鎘柱還原法③戴氏合金法④紫外分光光度法⑤離子選擇電極法(4)凱氏氮的測定
有機(jī)氮=凱氏氮-氨氮
凱氏氮的測定要點是取適量水樣於凱氏燒瓶中,加入濃硫酸和催化劑(K2SO4),加熱消解,將有機(jī)氮轉(zhuǎn)變?yōu)榘钡会嵩邴|性介質(zhì)中蒸餾出氨,用硼酸溶液吸收,以分光光度法或滴定法測定氨氮含量,即為水樣中的凱氏氮。(5)總氮的測定
水中有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的總和稱為總氮。
總氮=有機(jī)氮+無機(jī)氮=有機(jī)氮+0.78(NH4+)
+0.30(NO2-)
+0.23(NO3-)6.磷的測定(1)方法的選擇水中磷的測定,通常按其存在的形式,而分別測定總磷、溶解性正磷酸鹽和總?cè)芙庑粤住#?)水樣的消解(3)鉬銻抗分光光度法在酸性條件下,正磷酸鹽與鉬酸銨、酒石酸銻氧鉀反應(yīng),生成磷鉬雜多酸,被還原劑抗壞血酸還原,生成藍(lán)色絡(luò)合物,通常稱為磷鉬藍(lán),於700nm波長處進(jìn)行比色分析。(4)氯化亞錫還原分光光度法在酸性條件下,正磷酸鹽與鉬酸銨反應(yīng),生成磷鉬雜多酸。當(dāng)加入還原劑氯化亞錫後,則轉(zhuǎn)變成藍(lán)色絡(luò)合物,通常稱為磷鉬藍(lán),於700nm波長處進(jìn)行比色分析。7.硫化物的測定水中硫化物包括溶解性的H2S、HS-和S2-,酸溶性的金屬硫化物,以及不溶性的硫化物和有機(jī)硫化物。通常所測定的硫化物系指溶解性的及酸溶性的硫化物。測定水中硫化物的方法有對氨基二甲基苯胺分光光度法、碘量法、電位滴定法、離子色譜法、極譜法、庫侖滴定法、比濁法等,下麵介紹前兩種方法。
(1)對氨基二甲基苯胺分光光度法
S2-+對氨基二甲基苯胺→藍(lán)色染料(2)碘量法
Zn2++S2-=ZnS(白色)
ZnS+2HCl=H2S+ZnCl2
H2S+I2=2HI+S↓I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI硫化物(S2-,mg/L)=(V0-V1)×C×16.03×1000/V8.其他非金屬無機(jī)物的測定氯化物、硫酸鹽、含磷化合物、餘氯等。返回目錄5有機(jī)化合物的測定
化學(xué)需氧量是指水樣在一定條件下,氧化1L水樣中還原性物質(zhì)所消耗的氧化劑的量,以氧的mg/L表示。化學(xué)需氧量的測量方法有重鉻酸鉀法和庫侖滴定法。1化學(xué)需氧量(COD)1重鉻酸鉀法(COD)
反應(yīng)式:Cr2O72-+6e+14H+→2Cr3++7H2OCr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe3++7H2OFe2++試亞鐵靈→紅褐色
計算公式:CODCr(O2,mg/L)=(V0-V1)·C×8×1000/V2高錳酸鹽指數(shù)的測定高錳酸鹽指數(shù),是指在一定條件下,以高錳酸鉀為氧化劑,氧化水樣中的還原性物質(zhì),所消耗的量以氧的mg/L來表示。測定過程:①取水樣100mL(原樣或經(jīng)稀釋)於錐形瓶中↓←(1十3)H2SO45mL
②混勻↓←0.0lmol/L高錳酸鉀標(biāo)液(1/5KMn04)10.0mL
③沸水浴30min↓←0.0lmol/L草酸鈉標(biāo)液(1/2Na2C2O4)l0.00mL
④退色↓←0.01mol/L高錳酸鉀標(biāo)液回滴⑤終點微紅色3生化需氧量(BOD)的測定
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(jī)物的生物化學(xué)氧化過程中所消耗的溶解氧量。1.五天培養(yǎng)法(1)方法原理水樣經(jīng)稀釋後,在(20±1)℃條件下培養(yǎng)5天,求出培養(yǎng)前後水樣中溶解氧含量,二者的差值為BOD5。如果水樣五日生化需氧量未超過7mg/L,則不必進(jìn)行稀釋,可直接測定。很多較清潔的河水就屬於這一類水。(2)測定結(jié)果計算
a.對不經(jīng)稀釋直接培養(yǎng)的水樣:BOD5(mg/L)=D1-D2
式中D1—水樣在培養(yǎng)前溶解氧濃度;
D2—水樣培養(yǎng)後剩餘溶解氧濃度。b.對稀釋後培養(yǎng)的水樣:
BOD5(mg/L)={(D1-D2)-(B1-B2)·f1}/f2其中:
f1=V1/(V1+V2)f2=V2/(V1+V2)式中:B1、B2—稀釋水在培養(yǎng)前後的溶解氧濃度,mg/L;V1、V2—分別為稀釋水和水樣的體積,mL;f1、f2—分別為稀釋水和水樣在培養(yǎng)液中所占比例。4總有機(jī)碳(TOC)的測定
總有機(jī)碳是以碳的含量表示水體中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)。由於TOC的測定採用燃燒法,因此,能將有機(jī)物全部氧化,它比BOD或COD更能反映有機(jī)物的總量。測定原理是:將一定量水樣注入高溫爐內(nèi)的石英管,在900-950℃溫度下,以鉑和三氧化鈷或三氧化二鉻為催化劑,使有機(jī)物燃燒裂解轉(zhuǎn)化為二氧化碳,然後用紅外線氣體分析儀測定CO2含量,從而確定水樣中碳的含量。因為在高溫下,水樣中的碳酸鹽也分解產(chǎn)生二氧化碳,故上面測得的為水樣中的總碳(TC)。兩種方法:
(1)一是將水樣預(yù)先酸化,通入氮氣曝氣,驅(qū)除各種碳酸鹽分解生成的二氧化碳後再注入儀器測定。(2)另一種方法是使用高溫爐和低溫爐皆有的TOC測定儀。將同一等量水樣分別注入高溫爐(900℃)和低溫爐(150℃),則水樣中的有機(jī)碳和無機(jī)碳均轉(zhuǎn)化為CO2,而低溫爐的石英管中裝有磷酸浸漬的玻璃棉,使無機(jī)碳酸鹽在150℃分解為CO2,有機(jī)物卻不能被分解氧化。將高、低溫爐中生成的CO2依次導(dǎo)入非色散紅外氣體分析儀,分別測得總碳(TC)和無機(jī)碳(IC),二者之差即為總有機(jī)碳(TOC)。5總需氧量(TOD)的測定
總需氧量是指水中能被氧化的物質(zhì),主要是有機(jī)物質(zhì)在燃燒中變成穩(wěn)定的氧化物時所需要的氧量,結(jié)果以O(shè)2的mg/L表示。用TOD測定儀測定TOD的原理是將一定量水樣注入裝有鉑催化劑的石英燃燒管,通入含已知氧濃度的載氣(氮氣)作為原料氣,則水樣中的還原性物質(zhì)在900℃下被瞬間燃燒氧化。測定燃燒前後原料氣中氧濃度的減少量,便可求得水樣的總需氧量值。6揮發(fā)酚類的測定根據(jù)酚類能否與水蒸氣一起蒸出,分為揮發(fā)酚與不揮發(fā)酚。通常認(rèn)為沸點在230℃以下的為揮發(fā)酚(屬一元酚),而沸點在230℃以上的為不揮發(fā)酚。
目前各國普遍採用的是4-氨基安替比林分光光度法;高濃度含酚廢水可採用溴化容量法。(1)4-氨基安替比林分光光度法
揮發(fā)酚+4-氨基安替比林→橙紅色染料(2)溴化滴定法KBrO3+5KBr+6HCl→3Br2+6KCl+3H2OC6H5OH+3Br2→C6H2Br3OBr+3HBrC6H2Br3OH+Br2→C6H2Br3OBr+HBrBr2+2KI→2HBr+I2C6H2Br3OBr+2KI+2HCl→C6H2Br3OH+2KCl+HBr+I22Na2S2O3+I2→2NaI+Na2S4O6揮發(fā)酚(以苯酚計,mg/L)=(V1-V2)×C×168×1000/V7礦物油的測定測定礦物油的方法有:1.重量法以硫酸酸化水樣,用石油醚萃取礦物油,然後蒸發(fā)除去石油醚,稱量殘渣重,計算礦物油含量。
2.非色散紅外法測定時,先用硫酸將水樣酸化,加氯化鈉破乳化,再用三氯三氟乙烷萃取,萃取液經(jīng)無水硫酸鈉層過濾、定容,注入紅外分析儀測其含量。
3.紫外
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