海水分析试验讲义

1《海水分析实验》ExperimentofSeawaterAnalysis郎印海环境科学与工程学院2目录概述...........................................................................................................3实验一海水pH的测定.........................................................................4实验二海水总碱度的测定.................................................................11实验三海水电导盐度的测定.............................................................15实验四海水化学需氧量（COD）的测定...........................................20实验五海水中可溶性磷酸盐的测定.................................................24实验六海水悬浮物的测定—质量法.................................................27附录实验报告格式.............................................................................323概述海水是一个复杂的多组分的多相体系，包括多种有机和无机的、溶解态的和悬浮态的物质，其含量约为3.5%，其中各组分的含量相差悬殊。11种主要溶解成分在海水中占总盐分的99.99%,其他成分的含量均在百万分之一以下，其中大多数成分的含量都在痕量或超痕量的水平。海水的这些特点，对海水分析带来很大的影响。例如：大量基体盐类对测定的影响，有机物及微生物的活动影响。多相体系是否分离，对分析也有影响，特别是在痕量或超痕量成分分析时，对分离、富集和测定的方法，都有具体的要求。海水分析的早期工作，是从建立海水中主要溶存成分的分析方法及其含量的测定开始的。19世纪80年代，迪特马尔测定了采集自世界各大洋的77个水样的主要溶解成分，进一步证实了海水组成恒定性这一重要规律。1902年，克努曾提出了氯度和盐度的概念，建立了海水氯度的分析方法，从氯度的测定值计算海水盐度在海水溶解氧、碱度等的分析方法建立之后，就能够研究海水的二氧化碳系统和溶解氧的分布和变化。从二十世纪开始，由于对海洋生物生产力研究的需要，开展了海水中微量营养成分的分析，特别在二十世纪前半期昀为活跃。对海水微量元素的分析，从50年代前就已经开始，但直到60年代后期和70年代初，由于应用了分析化学中的新方法和新技术，才得到迅速的发展。近年来随着痕量分析技术的发展，对海洋中痕量污染物，如有毒金属、农药和烃类等的分析日益引起人们的关注。当前的海水分析技术已能够分析和必须分析的海水中的元素，几乎涉及了自然界存在的所有元素，其浓度范围从常量元素的约每升20g至放射性核素的每升一百亿亿分之一克，有时还要求测定各成分不同形态的含量。4实验一海水pH的测定一、实验目的1、掌握用电位法测定海水pH的方法原理；2、了解pH计简单构造原理及其使用。二、方法原理：pH是表示溶液中氢离子活度(aH+)的一种标度，其定义为氢离子活度的负对数，即pH=−lgaH+。将玻璃-甘汞电极对插入水样中，组成电池，则水样的pH与该电池的电动势（E）有如下线性关系：FRTExApHx/3026.2+=⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（1.1）当玻璃-甘汞电极对插入标准缓冲溶液时则得：FRTEspHsA/303.2−=⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（1.2）在同一温度下，分别测定同一电极对在标准缓冲溶液和水样中的电动势，则水样的pH值为：FRTEsExpHspHx/303.2−+=⋅⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（1.3）式中：pHx—水样的pH值；pHs—标准缓冲溶液的pH值；Ex—玻璃-甘汞电极对插入水样的电动势；Es—玻璃-甘汞电极对插入标准缓冲溶液中的电动势；R—气体常数；F—法拉第常数；T—绝对温度K。由上述分析可知，只要采用相同的电极，在相同条件下，分别求出电极在5已知pHs的标准缓冲溶液中电动势Es和水样中的电动势Ex，即可求出试液的pHx。pH计就是根据上述原理设计的。把电动势转换为pH读数，使得测定更为简便。需要注意的是水的色度、浑浊度、胶体微粒、游离氯、氧化剂、还原剂以及较高的含盐量等干扰都较小，当pH大于9.5时，大量的钠离子会引起很大误差，读数偏低。三、试剂：1、饱和氯化钾溶液：称取40g氯化钾(KCl)，加100mL水，充分搅拌后盛于试剂瓶中（此溶液应与氯化钾固体共存）。2、氯化汞溶液，25g/L：称取2.5g氯化汞(HgCl2)，溶于水并稀释至100mL，搅匀，盛于棕色试剂瓶中。3、苯二甲酸氢钾标准缓冲溶液，C（KHC8H4O4）=0.05mol/L（25℃时，pHs=4.003）。苯二甲酸氢钾的pH标准缓冲物质配制方法如下：称取5.10g苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4，预先在115℃±5℃烘2h～3h，于干燥器中冷却），溶于水，移入500mL容量瓶中，并稀释至刻度，摇匀。保存于聚乙烯瓶中。4、0.025mol/L磷酸二氢钾（KH2PO4）和0.025mol/L磷酸氢二钠（Na2HPO4）混合标准缓冲溶液（25℃时，pHs=6.864）。磷酸二氢钾和磷酸氢二钠的pH标准缓冲物质配制方法如下：：迅速称取3.40g磷酸二氢钾（KH2PO4）和3.55g磷酸氢二钠（Na2HPO4）（均预先在115℃±5℃烘2h～3h，于干燥器中冷却）溶于蒸馏水，转入1000mL容量瓶中，加水至刻度，摇匀。保存于聚乙烯瓶中。5、硼砂标准缓冲溶液：C(Na2B4O7·10H2O)=0.010mol/L（25℃时，pHs=9.182）。6硼砂的pH标准缓冲物质配制方法如下：称取1.91g硼砂(Na2B4O7·10H2O，预先在盛有蔗糖饱和溶液的干燥器中平衡两昼夜)，溶于刚煮沸冷却的蒸馏水，移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。分装于5个100mL聚乙烯瓶中，瓶口用石蜡熔封，有效期为3个月，经常使用的缓冲溶液，每周更换一次。上述标准溶液的pH值，一般可稳定数月，但若要求精密为±0.01pH时，有效期约为1个月。各标准缓冲溶液的pH值，均随温度而变化，0℃—45℃的pHs值列于表1-1。表1-10℃—45℃标准缓冲溶液的pHs值缓冲液名称0.05M邻苯二甲酸氢钾0.25M混合磷酸盐0.01M硼砂浓度（g/dm3）温度（℃）10.12KH2PO4(3.388)Na2HPO4(3.532)3.8004.0066.9819.45853.9996.9499.391103.9966.9219.330153.9956.8989.276203.9986.8799.226254.0036.8649.918304.0106.8529.142354.0196.8449.105404.0296.8389.072454.0426.8349.042四、仪器：1、玻璃电极：玻璃电极及其构造如图1-1，它是测定溶液pH值的指示电极，主要有对pH灵敏的玻璃膜和内参比电极Ag-AgCl构成的。在25℃时改变1pH单位引起电位变化为59.16mv。要求在pH为1-10范围内，电极响应的偏差小于±0.01pH/1pH。新使用的玻璃电极应预先在水中浸泡24小时以上才可使用，不7用时昀好也将电极浸泡在水中，在测定水样的pH之前，需要用标准溶液校准玻璃电极。2、甘汞电极：构造如图1-2，它的电极电位不随溶液中的氢离子活度变化。内参比液为饱和氯化钾溶液。3、复合电极：是将玻璃电极与甘汞电极和二为一的一种电极，使用简单、方便。图1-1玻璃电极图1-2甘汞电极4、酸度计pHs-2C型：见图1-3图1-3pHs-2C酸度计面板示意图面板主要结构如下：①指示表头：刻度为pH或mv；②pH-mv转换开关：③量程开关；④定位调节器：⑤斜率调节器：用于斜率校正；⑥温度补偿8开关：⑦读数开关；⑧电源开关；⑨电极接线柱。五、试样制备1、水样可用玻璃、塑料或金属采样器采集。水样采集后应在现场6h内测定。如果加入1滴氯化汞溶液（25g/L），盖好瓶盖，允许保存2d。贮存容器可用聚乙烯塑料瓶或硬质玻璃瓶。2、试样量测定海水pH水样用量为50mL。六、操作步骤：1、仪器安装：按照说明书，将仪器主机及各附件安装组合，接通电源，预热30min左右。2、定位：将电极放入中性（混合磷酸盐）标准缓冲溶液中，打开磁力搅拌，调节温度补偿按钮与缓冲溶液温度一致，选择开关置于pH档，斜率调节按钮置于满刻度。慢慢调节定位旋钮使仪器显示读数与该缓冲溶液在当前温度下的的pH值一致。3、调节斜率：更换碱性（硼砂）标准缓冲溶液或酸性（邻苯二甲酸氢钾）标准缓冲溶液（注意用蒸馏水冲洗电极并吸干水份），打开磁力搅拌，保持定位旋钮不动，调节斜率旋钮，使显示值与缓冲溶液在当前温度下的的pH值一致。重复步骤2、3，直至读数稳定。4、水样测定：定位完毕后调节温度补偿按钮与待测样品的温度一致，将电极冲洗干净并吸干水份，放入样品中，打开磁力搅拌器，加速平衡到达。读取平衡后的pH值9并记录。七、结果计算：将实验室测得的数据换算成现场的pH值，应按下式进行温度和压力校正。d)(pHpHmwβα−−+=wmtt⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（1.4）式中：pHw，pHm—分别为现场和实验室测定pH值；tw和tm—分别为现场和实验室测定的水温，(℃)；d—水样的深度，(m)；α—温度校正系数；β—压力校正系数；α(tm-tw)和β值由表1-2和表1-3中查得。如果水样深度在500m以内，不作压力校正，则上式简化为：)(pHpHmwwmtt−+=α⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（1.5）表1-2pH测定的温度校正值α(tm-tw)表(tm-tw)，℃7.57.67.77.87.98.08.18.28.38.48.58.610.010.010.010.010.010.010.010.010.010.010.010.0120.020.020.020.020.020.020.020.020.020.020.020.0230.030.030.030.030.030.030.030.030.030.030.030.0440.030.030.040.040.040.040.040.040.040.050.050.0550.040.040.040.050.050.050.050.050.060.060.060.0660.050.050.050.060.060.060.060.060.070.070.070.0770.060.060.060.070.070.070.070.070.080.080.080.0880.070.070.070.070.080.080.080.080.090.090.090.0990.070.080.080.080.090.090.090.100.100.100.100.11100.080.090.090.090.100.100.100.110.110.110.120.12110.090.090.100.100.110.110.110.120.120.120.130.13120.100.100.110.110.120.120.120.130.130.140.140.14130.110.110.120.120.120.130.130.140.140.150.150.1610140.120.120.130.130.130.140.140.150.150.160.160.17150.130.130.140.140.140.150.150.160.160.170.170.18160.130.140.140.150.150.160.160.170.