环境监测(第四版)习题解

第一章绪论P321、环境监测的主要任务是什么？3、环境监测和环境分析有何区别？测定环境质量代表值，并与环境标准相比较，以确定环境质量及污染情况。环境分析只是环境监测的一部分。两者都是环境科学中新兴的分支学科。它们既有密切联系，又有区别。环境监测是确定某一区域的环境质量，环境分析是测定某一样本的污染物含量。5、试分析我国环保标准体系的特点我国环保标准体系分为“五类、三级”。“五类”环保标准：环保质量标准，污染物控制标准〈排放标准〉，环保基础标准，环保方法标准，环境标准物质标准。“三级”环保标准：国家环保标准，地方环保标准，行业环保标准。（环保基础标准,环境标准物质和环保方法标准只有国家级标准）7、为什么要分别制定质量标准和排放标准？环境质量标准：为保护人类健康和维持生态平衡，对有害物质或因素在环境中最大允许限量所作的规定。污染物控制标准：为了实现环境质量目标，结合技术经济条件和环境特点，对排入环境的有害物质或有害因素所做的控制规定。第二章水和废水监测P1422.怎样制订地面水监测方案？以河流为例，说明如何设置监测断面和采样点。（1）地面水监测方案制订：①收集基础资料；②设置监测断面和采样点；③确定采样时间和频率；④选择采样及监测技术；⑤结果表达、质量保证及实施计划。（2）河流监测断面设置：（三面式）A.对照断面。（了解流入监测河段前的水体水质状况）。B.控制断面（监测断面）。（评价监测河段两岸污染源对水体水质的影响）C.消减断面。（经稀释，扩散和自净作用，污染物浓度显著下降，左，中，右三点浓度差异较小。最后一个排污口下游1500m以外。)（3）采样点设置：（河流断面上线和点的确定，由宽度和深度而定）A.宽度：设垂线。（50m,设一条中泓垂线；50—100m，设左右两条垂线；100—1000m设左中右三条垂线；1500m以上至少设5条垂线。）B.深度：确定点。（5m,水面下0.3—0.5m处设一点；5—10m，水下0.3—0.5m和河底上0.5m处各设一点；10—50m设三点，即水面下0.3—0.5m，河底上0.5m和1/2水深处各设一点；50m应酌量增加采样点。）4、水样有几种保存方法？试举几个实例说明怎样根据被测物质的性质选用不同的保存方法。（1）冷藏（4℃）：可减慢生化和化学变化速度；（2）控制pH值：加酸，使pH＜2，可以防止沉淀和吸附，并且抑制生化反应。（但对氰化物、溶解氧等水样不适宜加。）（3）加化学保存剂：如氯化汞可有效抑制细菌的生化作用，适于测定各种形态的氮、磷等有机物。（4）过滤或澄清：水样采集后应立即用0.45微米的滤膜过，滤液装瓶并同时加入相应的保存剂储存。若未采用滤膜过滤，用澄清液进行测定，但应澄清液层的2/3处水样，不得搅动瓶底部沉淀物。6、现有一废水样品，经初步分析，含有微量汞、铜、铅和痕量酚，欲测定这些组分的含量，试设计一个预处理方案。100ml水样+5mlHNO3—△—至10ml左右—冷却——+5mlHNO3(浓)+2mlHClO4(少量逐次加入)—△——近干—冷却——0.2%HNO3溶解残渣。消化液用于测定铜和铅。水样+H2SO4（适量）+KMnO4(5%液)——混匀，煮沸10min,冷却——过量KMnO4盐酸羟胺滴定至分红色刚消失为止。消化液用于测定汞。取一定量的水样，加热蒸馏，使废水中的易挥发的酚以蒸气形式逸出，浓缩富集，以测定水中痕量的酚。8.怎样用萃取法从水样中分离富集欲测有机污染物和无机污染物？各举一实例。无机物萃取原理：萃取剂螯合被测离子形成可溶性螯合物；分配定律：分配系数][][水相有机相AAKD痕量金属离子与萃取剂作用，形成有机螯合物。此螯合物在有机溶剂中的溶解度远大于在水中溶解度，遵从分配定律，从而将被测组分从水样中分离出来。有机物可直接用有机溶剂萃取。9.简要说明用离子交换法分离和富集水样中阳离子和阴离子的原理，各举一例。原理：某些树脂对于金属离子（或非金属离子）具有较高的亲合力，对痕量元素吸附之后，用酸洗脱吸，再分析测定。测定湖水中Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等离子。先通过阳离子交换树脂，再通过阴离子交换树脂。收集上述洗脱液，分别测定。18、怎样用分光光度法测定水样中六价铬和总铬？◆六价铬的测定：原理：酸性溶液中；六价铬与二苯碳酰二肼反应生成紫红色络合物；在540nm比色定量。（标准曲线法）说明：在酸性溶液中，铬酸盐氧化二苯碳酰二肼，本身被还原生成二价亚铬离子〈或三价铬离子〉；二苯碳酰二肼氧化产物不稳定，形成稀醇形态，稀醇形态与二价〈三价〉铬离子进一步生成有色络合物。计算:VALmg)/)(6(铬◆总铬的测定：水样中Cr3+首先用高锰酸钾氧化为Cr6+；过量的高锰酸钾用NaNO2分解，过剩的NaNO2再以尿素分解；经处理后的水样用二苯碳酰二肼显色，以测总铬含量。计算法同上。19、试比较分光光度法和原子吸收分光光度法的原理、仪器主要组成部分及测定对象的主要不同之处？元素空心阴极灯辐射出特征谱线，通过试样原子蒸气时，元素的基态原子对特征谱线产生选择性吸收。在一定条件下，特征谱线光强的变化与试样中元素浓度成正比，通过测定特征谱线吸光度A以定量元素浓度。原理：在一定pH的溶液中，元素与不同络合剂形成不同颜色的络合物，用有机溶剂萃取分离后，于特征波长处比色定量。仪器：分光光度计、原子吸收仪。对象：微量测定、痕量测定。21、现有四个水样，各取100ml，分别用0.0200mol/L(1/2H2SO4)滴定结果列于下表，试判断水样中各存在何种碱度？各为多少（以CaCO3mg/L表示）。水样测定消耗H2SO4溶液体积/ml以酚酞为指示剂（P）以甲基橙为指示剂（T）ABCD10.0014.008.20015.5038.608.4012.70解：A：OH-碱度=(CH2SO4VH2SO4M0.5CaCO3×103）/V水样=（0.020×4.5×50×103）/100=45mg/L(CaCO3)CO32-碱度=(CH2SO4VH2SO4M0.5CaCO3×103)/V水样=（0.020×11.00×50×103）/100=110mg/L(CaCO3)B：CO32-碱度=(CH2SO4VH2SO4M0.5CaCO3×103)/V水样=（0.020×28.00×50×103）/100=280mg/L(CaCO3)HCO3-碱度=(CH2SO4VH2SO4M0.5CaCO3×103)/V水样=（0.020×10.60×50×103）/100=106mg/L(CaCO3)C：OH-碱度=(CH2SO4VH2SO4M0.5CaCO3×103）/V水样=（0.020×8.00×50×103）/100=80mg/L(CaCO3)CO32-碱度=(CH2SO4VH2SO4M0.5CaCO3×103)/V水样=（0.020×0.40×50×103）/100=4mg/L(CaCO3)D：HCO3-碱度=(CH2SO4VH2SO4M0.5CaCO3×103)/V水样=（0.020×12.70×50×103）/100=127mg/L(CaCO3)【各种碱度用标准酸滴定时可起下列反应：氢氧化物OH-+H+=H2O碳酸盐CO32-+H+=HCO3-重碳酸盐HCO3-+H+=H2O+CO2】23、怎样采集测定溶解氧的水样？说明电极法和碘量法测定溶解氧的原理。两种方法各有什么优缺点？（2）原理：碘量法：①固定O2：碱性介质，溶解氧将Mn2+氧化成Mn4+;②游离I2：酸性介质，Mn4+将I—氧化成I2（与溶解氧相当）；③Na2S2O3滴定I2：以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标液滴定I2，可计算DO。定量反应摩尔数之比：no2:nNa2S2O3=1:4（1）采样方法：用双瓶溶解气体采水器采集测定溶解氧的水样。采样器的内部小瓶为采样瓶。将采样装置放入水中后，打开夹，水样进入采样瓶并驱出空气，接着进入大瓶，赶走大瓶的空气，直至大瓶不存在空气为止，提出水面后立即密封。电极法：把电极插入待测溶液，由端部隔膜将电极和试液隔开，若接通测定电路，则试液中的DO通过隔膜进入电极内部。两电极发生反应:阴极:O2+2H2O+4e=4OH-阳极:4Ag+4Cl-=4AgC1+4eLCPAFnKim0还产生的还原电流也可表示为:K—比例常数;n—电极反应得失电子数;F—法拉第常数;A—阴极面积;Pm—薄膜的渗透系数;L—薄膜的厚度;c0—溶解氧的分压或浓度。式中：此微弱的还原电流也称扩散电流其数值和被测液中分子态O2的浓度呈线性关系。在仪器上其输出信号经放大后由指示仪表直接显示O2含量。（3）两种方法的优缺点：碘量法：清洁水样，容量分析。电极法：适用范围广，连续自动测定。29、简述COD、BOD、TOD、TOC的含义；对一种水来说，它们之间在数量上是否有一定的关系？为什么？COD:水样在规定条件下用氧化剂处理，消耗该氧化剂的量用O2mg/l表示（表征水中还原性污染物的指标）。BOD:在好氧条件下（DO≥1ppm），微生物分解有机物质的生物化学氧化过程中所需要的溶解氧量。TOD:指水中能被氧化的物质（有机碳氢化合物，含S、N、P等化合物）燃烧生成稳定的氧化物所需的氧量。(O2，mg/1)[使用仪器对水中有机物进行监测。]TOC:构成有机物成分中碳的总含量，以C（mg/1）表示。COD、BOD、TOD间接反映有机物含量（包括还原性无机物）；TOC直接反映有机物含量。它们反映的信息不同。对组成相对稳定的水样，它们之间有相关关系，可找到相关系数，进行相互换算。30、根据重铬酸钾法和库仑滴定法测定COD的原理，分析两种方法的联系、区别和影响测定准确度的因素。重铬酸钾法原理：强酸溶液，用K2Cr2O7（定量且过量）氧化水中还原性物质〈主要是有机物〉，两小时回流；过量的K2Cr2O7，以试亚铁灵为指示剂，用NH4Fe(SO4)2回滴，消耗量为V1；同样条件下作空白实验，消耗亚铁铵标样为V0。再根据C亚铁铵计算CODCr，以O2的（mg/L）表示。仑滴定法原理：在试液中加入适当物质，以一定强度的恒定电流进行电解，使之在工作电极（阳极或阴极）上电解产生一种试剂（称滴定剂）该试剂与被测物质进行定量反应，反应终点可通过电化学等方法指示。依据电解消耗的电量和法拉第电解定律可计算被测物的含量。一种为容量分析，一种为仪器分析；严格控制消解回流条件和经常清洗电极。31、高锰酸盐指数和化学需氧量在应用上有何区别？二者在数量上有何关系？为什么？高锰酸盐指数：水样在规定条件下用高锰酸钾处理，消耗高锰酸钾的量用O2mg/l表示（表征水中还原性污染物的指标）。它不等于理论需氧量或有机物需氧量，因在该条件下，许多还原物质部分被氧化。化学需氧量：水样在规定条件下用K2Cr2O7处理，消耗K2Cr2O7的量用O2mg/l表示（表征水中还原性污染物指标）。K2Cr2O7氧化力很强，氧化程度很高，大多数有机物氧化率可达95～100%（吡啶除外）。二者在数值上没有确定的数量关系。两种氧化剂的氧化能力不同；可被两种氧化剂氧化的物质不确定。33、下表所列数据为某水样BOD5测定结果，试计算每种稀释倍数水样的耗氧率和BOD5值。编号稀释倍数取水样体积/mlNa2S2O3标准溶液浓度/(mol.l-1)Na2S2O3标液用量/ml当天五天ABC504001001001000.01250.01250.01259.169.129.254.333.108.7621212125)()()/,(ffBBDDLmgOBOD式中：D1—培养液在培养前的溶解氧〈mg/L〉，D2—培养液在培养五天后的溶解氧〈mg/L〉。Bl—稀释水（接种稀释水）在培养前的溶解氧〈mg/1〉，B2—稀释水〈接种稀释水〉在培养后的溶解氧〈mg/1〉，fl—稀释水〈接种稀释水〉在培养液中所占比例；f2—水样在培养液中所占比例。水样VCVLmgODO32108)/,(式中：C—Na2S203标准溶液浓度（mol/l）V—消耗Na2S203标液体积（ml）V水样