卫生理化检验第四章

讲稿纸[键入文字]1第四章水中有机污染指标的检验采用综合项目指标来间接反映水体受到有机物污染的状况，即测定“三氧”、“三氮”。第一节水中溶解氧含量的测定溶解氧是指溶解在水里氧的量，通常记作DO，用每升水里氧气的毫克数表示。水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个指标。水体的自净作用：进入水环境的各种污染物在承受了水体重经稀释、扩散、沉降等物理作用和氧化还原、分解-化合、沉淀-溶解、吸附-解吸附、胶溶-絮凝等化学和物理化学作用以及生物分解、转化、富集等生物和生物化学作用的综合作用下，组建分拣破坏，使水体又恢复到未受污染的程度，水体所具有的这种能力称为自净能力。但水体的自净能力，是有限的。一旦超过了这个限度，就会发生水污染。当空气中氧分压恒定时，水温越低，水中溶解氧含量也就越高。水中溶解氧4mg/L时，许多鱼类就会窒息死亡。一.水中溶解氧的测定方法：1、碘量法：清洁水可直接采用碘量法测定。2、修正法碘量法：叠氮化钠修正法：水样中NO2--N含量0.05mg/L,Fe2＋1mg/L时，适用于多数污水及生化处理水；高锰酸钾修正法：水样中Fe2＋1mg/L；明矾絮凝修正法：水样有色或有悬浮物；硫酸铜-氨基磺酸絮凝修正法：含有活性污泥悬浊物的水样；3、膜电极法：根据分子氧透过薄膜的扩散速率来测定水中溶解氧。方法简便、快速，干扰少，可用于现场测定。二、碘量法1、原理：在水样中加硫酸锰和碱性碘化钾，硫酸锰与氢氧化钠反应成氢氧化锰，溶解氧能将Mn2+氧化生成高价态Mn4+•MnSO4+2NaOH=Na2SO4+Mn(OH)2↓•2Mn(OH)2+O2=2H2MnO3↓+H2O讲稿纸[键入文字]2•H2MnO3+Mn(OH)2=MnMnO3↓棕色沉淀加入浓硫酸使棕色沉淀（MnMn03）与溶液中所加入的碘化钾发生反应，而析出碘，溶解氧越多，析出的碘也越多，溶液的颜色也就越深。•2KI+H2SO4=2HI+K2SO4MnMnO3+2H2SO4+2HI=2MnSO4+I2+3H2O•I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6用移液管取一定量的反应完毕的水样，以淀粉做指示剂，用标准溶液滴定，计算出水样中溶解氧的含量。2、实验步骤：（1）取样：水样常采集到溶解氧瓶中，注意不要在瓶中留有气泡。（2）固定：将吸管插入液面下，加入1ml硫酸锰溶液、2ml碱性碘化钾溶液，盖好瓶塞，颠倒混合数次，静置。待棕色沉淀物降至瓶内一半时，再颠倒混合一次，待沉淀物下降到瓶底。一般在取样现场固定。（3）析出碘：轻轻打开瓶塞，立即用吸管插入液面下加入2.0ml硫酸。小心盖好瓶塞，颠倒混合摇匀，至沉淀物全部溶解为止，放置暗处5min。（4）滴定：吸取100.0ml上述溶液于250ml锥形瓶中用硫代硫酸钠溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入1ml淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去为止，记录硫代硫酸钠溶液用量。（5）计算：DO（mg/l）=MV*8*1000/100式中：M——硫代硫酸钠溶液浓度（mol/L）；V——滴定时消耗硫代硫酸钠溶液体积（ml）。第二节耗氧量耗氧量（OC）是指在规定条件下，用强氧化剂高猛酸钾氧化1L水中还原性物质所消耗的氧化剂的量，单位为mg/L。氧的消耗过程主要决定于排入水体的有机污染质的数量,也要考虑排入水体中氨氮的数量,以及废水中无机性还原物质(如SO32-)的数量。氧的补充和恢复一般有以下两个途径:①大气中的氧向含氧不足的水体扩散,使水体中的溶解氧增加;②水生植物在阳光照射下进行光合作用放出氧气。•耗氧量标准我国生活饮用水规定耗氧量≤3mg/L，特殊情况下≤5mg/L；地表水环境质量标讲稿纸[键入文字]3准规定III类水域耗氧量≤6mg/L。测定方法:1.酸性高锰酸钾滴定法原理：在酸性条件下，用高锰酸钾将水样中的还原性物质(有机物和无机物)氧化，反应剩余的KMnO4加入准确体积而过量的草酸钠以还原。过量的草酸钠再以KMn04标准溶液回滴。以高锰酸钾消耗量计算耗氧量。•4KMnO4+5C+6H2SO42K2SO4+4MnSO4+5CO2+6H2O•24KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4–K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O+Na2SO4操作步骤：100.0ml水样+5mlH2SO4(1+3)+10.00mlKMnO4沸水浴30min，趁热+10.00ml草酸钠（Na2C2O4，过量）KMnO4V1微红色+10.00Na2C2O4KMnO4V2微红色。最低检出质量浓度0.05mg/L，最高5.0mg/L若V1超过5mL，应取少量水样稀释后充做。2.碱性高锰酸钾法碱性条件下KMnO4氧化能力比酸性条件下弱，所以不能氧化Clˉ，此法可测高浓度Clˉ水样。在碱性溶液中，过量的KMnO4氧化水中的还原性物质，氧化作用完成后，将溶液酸化，再加Na2C2O4还原，过量的Na2C2O4以KMnO4标液回滴。此法仅是用于测定海水或含氯离子较多的水样。第三节生化需氧量生物化学需氧量BOD是指在规定条件下，水中有机物和无机物在生物氧化作用下所消耗的溶解氧。目前世界上都广泛采用在20℃五天培养法，其测定的消耗氧量称为五日生化需氧量，即BOD5。五日生化需氧量测定原理：与测定DO一样，使用碘量法或溶解氧仪进行测定。对于污染轻的水样，取其两份，一份测其当时的DO；另一份在20±1℃下培养5天再测DO，两者之差即为BOD5。BOD的测定方法1.标准稀释法这种方法是最经典的也是最常用的方法。简单的说，就是测定在20±1℃温度下培养五讲稿纸[键入文字]4天前后溶液中的溶氧量的差值。求出来的BOD值称为“五日生化需氧量（BOD5）”。水体富营养化：水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。第四节水中氨氮含量的测定一、概述1、与氮有关的水质指标•（1）总氮：紫外分光光度法测定•（2）凯式氮：有机氮+氨氮蒸馏滴定方法测定•（3）氨氮：NH3+NH4+（组成取决于溶液的pH值)•（4）亚硝酸盐氮•（5）硝酸盐氮2、水处理系统中氮的转化过程：以蛋白质分解为例：蛋白质---胨---肽---氨基酸---氨---亚硝酸盐---硝酸盐3、测定含氮物质的原因测定水中各种形态的氮化合物，评价水体被污染和“自净”状况:⑴当发现水中氨氮或有机氮的浓度很高时，表明水体刚刚受到污染，其潜在的危害较大。⑵当水中硝酸盐氮浓度高时，表明水已经过生化自净。二、氨氮的测定方法：纳氏试剂比色法苯酚－次氯酸盐比色法水杨酸－次氯酸盐比色法电极法讲稿纸[键入文字]5三、纳氏试剂分光光度法1、原理HgI和KI的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶态化合物，此颜色在较宽的波长范围内具强烈吸收。通常测量用波长在410-425nm范围。2、实验步骤（1）水样预处理：絮凝沉淀法：取100ml水样（进水、出水、无氨水）＋1ml10%硫酸锌溶液＋25%的NaOH溶液，调节pH至10.5左右，混匀静置沉淀（2）校准曲线的绘制：配置铵标准使用液：移取5.00ml铵标准贮备液于500ml容量瓶，定容。此溶液浓度为0.010mg/ml。标准色列配置：移取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.0ml铵标准使用液于50ml比色管中，加水至标线；•＋1.0ml酒石酸钾钠溶液，混匀；•＋1.5ml纳氏试剂，混匀；•放置显色10min后，在波长420nm处，用光程10mm比色皿，以蒸馏水为参比，测量吸光度。绘制标准曲线：由测得的吸光度，减去零浓度空白管的吸光度后，得到校正吸光度，绘制以氨氮含量（mg）对校正吸光度的校准曲线。3、水样的测定取适量经预处理后的水样（使氨氮含量不超过0.1mg），加入50ml比色管中，稀释至标线，＋1.0ml酒石酸钾钠溶液，混匀；＋1.5ml纳氏试剂，混匀；放置10min后，在波长420nm处，用光程10mm比色皿，以蒸馏水为参比，测量吸光度。4、计算由水样测得的吸光度减去空白试验的吸光度后，从校准曲线上查得氨氮含量（mg）。讲稿纸[键入文字]6第五节亚硝酸盐氮亚硝酸盐氮(NO2－－N)是氮循环的中间产物。在氧和微生物的作用下，可被氧化成硝酸盐，在缺氧条件下也可被还原为氨。亚硝酸盐进入人体后，可使低铁血红蛋白失去输氧能力。还可与仲胺类反应生成具致癌性的亚硝胺类物质。测定方法•1、重氮化偶合分光光度法•2、离子色谱法•3、气相分子吸收光谱法重氮化偶合分光光度法原理：在pH1.7以下的磷酸介质中，亚硝酸盐与氨基苯磺酰胺发生重氮化反应，生成重氮盐，再与盐酸N－（1－萘基）－乙二胺产生偶合反应，生成紫红色的偶氮染料，在540nm处比色测定。NH2SO2C6H4NH2·HCl2+HNO2NH2SO2C6H4N≡NCl+2H2O方法检出限为：0.003mg／L－0.20mg／L。步骤：（1）水样预处理水样如有颜色和悬浮物，可以每100mL水样中加入2mL氢氧化铝悬浮液搅拌，静置过滤，弃去25mL初滤液。（2）标准曲线的绘制及样品测定取50mL比色管7支，分别加入亚硝酸盐氮1ug/mL的标准溶液0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL，用无氨水稀释到刻度。取50mL澄清水样置于50mL比色管中，如亚硝酸盐含量高，可适量少取水样，用无亚硝酸盐的水稀释至50mL。向上述各比色管中分别加入2mL盐酸萘乙二胺显色剂，混匀，20min后。于λ=540nm处，用20mm比色皿测定吸光度。绘制标准曲线，查出水样中亚硝酸盐氮的含量。第六节硝酸盐氮水中硝酸盐氮的来源：含氮有机物在有氧条件下无机化作用的最终产物。若水中只含硝酸盐氮，说明污染已分解完全，水体已达自静。若同时含亚硝酸盐氮、氨氮，表示讲稿纸[键入文字]7未达到自净。测定方法•1.麝香草酚分光光度法•2.紫外分光光度法紫外分光光度法原理：利用硝酸根离子在220nm波长处有吸收而在275nm处没有吸收，溶解的有机物在220nm和275nm处均有吸收，因此，分别在220nm和275nm处做两次测定，以校正硝酸盐氮值。而定量测定硝酸盐氮。干扰的消除：若浑浊用0.45µm滤膜过滤；氢氧化物和碳酸盐用盐酸酸化；用氢氧化铝悬浮液可除去Cr6+,Fe3+的干扰。测定步骤：1.水样预处理量取50.0ml水样于50ml比色管中，加（1+11）盐酸溶液1ml，酸化。2.水样的测定于空白及水样管中各加1.0ml盐酸溶液和0.2ml氨基磺酸溶液，摇匀。于220nm及275nm用1cm石英比色皿，以空白管调零，测定吸光度。3．配制标准系列取6个100ml容量瓶，分别加入硝酸盐氮标准贮备溶液0.00ml、0.25ml、0.50ml、1.00ml、1.50ml、2.00ml，定容至标线。其浓度分别为0.00mg/L、0.25mg/L、0.50mg/L、1.00mg/L、1.50mg/L、2.00mg/L硝酸盐氮。再按水样测定的相同步骤操作，测定吸光度。根据220nm与2倍275nm吸光度之差(A220-2A275)对浓度做图，绘制标准曲线。4．根据水样在220nm的吸光度与2倍275nm的吸光度之差(A220-2A275)，直接从标准曲线上查出水样中的硝酸盐氮的含量(mg/L)。思考题1.解释下列名词：溶解氧、耗氧量、五日生化需氧量。2.五日生化需氧量测定原理。3.纳氏试剂比色法测定氨氮的原理。4.氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的卫生学意义。