水质监测与分析-环境监测总复习2

2021/6/28环境监测总复习2021/6/28第一部分绪论2021/6/28优先控制污染物：潜在危险性大（难降解、具有生物累积性、毒性大和三致），在环境中出现频率高，残留高，实施优先和重点监测的物质称为优先控制污染物。2021/6/28环境标准分类和分级（两级和七个类型）环境标准体系国家环境标准地方环境标准污染物排放标准环境质量标准污染报警标准污染物排放标准环境质量标准环境基础标准环境方法标准环保仪器设备标准环境标准物质标准2021/6/28第二部分水质监测与分析2021/6/28地表水水质监测河流监测断面的布设原则P402021/6/28河流监测断面的布设方法在实施一个完整水系的水样采集时，布设的断面类型有：背景断面、对照断面、控制断面和消减断面等。对于江、河水系或某一河段，要观测某易污染源排放所造成的影响，应布设对照断面、控制断面和消减断面等。2021/6/28采样点位的确定采样垂线数的确定水面宽垂线数说明≤50m一条(中泓)1．垂线布设应避开污染带，要测污染带应另加垂线；2.确能证明该断面水质均匀时，可仅设中泓垂线；3.凡在该监测断面要计算污染物同量时，必须按本表设置垂线。50m-100m二条（近左、右岸有明显水流处）100m三条（左、中、右各一条）2021/6/28采样垂线上的采样点数的确定水深采样点数说明5m上层一点1．上层至水面下0.5m处，水深不到0.5m时，在水深1/2处。2．下层指河底以上0.5m处。3．中层指1/2水深处。4．封冻时在冰下0.5m处采样，水深不到0.5m时，在水深1/2处。5．凡在该断面要计算污染物通量时，必须按本表布设采样点。5m～10m上、下层两点＞10m上、中、下三层三点2021/6/28水样类型（1）瞬时水样:某一定的时间某地点（2）等时混合水样（平均混合水样）：某一时段内同一采样点相等时间间隔采集等体积的多个水样的混合样适用于废水流量较稳定（变化小于20%时）但水体中污染物浓度随时间有变化的废水。2021/6/28（3）等时综合水样：不同采样点同时采集所得到的混合水样（4）等比例混合水样（平均比例混合水样）某一时段内同一采样点采集随时间或流量成比例变化的混合水样2021/6/282、水样的采集、保存和预处理2021/6/28水样采集和保存的主要原则是：（1）水样必须具有足够的代表性；（2）水样必须不受任何意外的污染。2021/6/28水样的保存水样主要的保护性措施有：(1)选择合适的保存容器(2)冷藏或冷冻(3)加入保存药剂（4）过滤和离心分离2021/6/28保存药剂的具体作用如下：生物抑制剂在水样中加入适量的生物抑制剂可以阻止生物作用。调节pH值加入酸或碱调节水样的pH值，可以使一些处于不稳定态的待测组分转变成稳定态。氧化或还原剂在水样中加入氧化剂或还原剂可以阻止或减缓某些组分氧化、还原反应的发生。2021/6/28常用水样保存方法：COD：加硫酸酸化至≤2，低温冷藏BOD：低温冷藏DO：加入MnSO4+KI,现场固定避光保存Ca、Mg、Cu、Zn：加硝酸酸化至2氨氮:加硫酸酸化至≤2氰化物挥发酚:用H3PO4调至＝2，加入0.01－0.02g（1L）抗坏血酸除去余氯，低温避光保存。总氰化物：加NaOH,pH≥122021/6/28样品的消解在进行环境样品（水样、土壤样品、固体废弃物和大气采样时截留下来的颗粒物等）中的无机元素的测定时，需要对环境样品进行消解处理。消解处理的作用是破坏有机物、溶解颗粒物，并将各种价态的待测元素氧化成单一高价态或转换成易于分解的无机化合物。常用的消解方法有湿式消解法和干灰化法。2021/6/28蒸馏预处理小结预处理要点挥发酚常压蒸馏氨氮絮凝沉淀（清洁水样）加适量硫酸锌，加氢氧化钠蒸馏（污染水样）调节水样6.0－7.4，加氧化镁呈微碱，硫酸或硼酸吸收氟化物直接蒸馏水蒸气蒸馏在高氯酸或硫酸溶液中，以氟硅酸或氢氟酸被蒸出氰化物简单氰化物总氰化物在水样中加入酒石酸和硝酸锌，在pH4的条件下加热蒸馏，，氢氧化钠吸收2021/6/283水的感官物理性质2021/6/28温度臭与味色度浊度固体水的硬度电导率2021/6/284水的酸碱性质2021/6/28酸度(Acidity)酸度的概念：根据酸碱质子理论，水的酸度是指水释放出质子的能力。若予以量化，酸度是指水中所有能与强酸发生中和反应的物质的总量。这些物质包括强酸、弱酸、强酸弱碱盐等。2021/6/28碱度（Alkalinity)碱度的概念：水的碱度是指水接受质子的能力，亦即水中所有能与强酸发生中和作用的物质的总量。这些物质包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等。2021/6/28碱度的种类：总碱度OH－碱度CO32－碱度HCO3－碱度2233232COOHHHCOHCOHCOOHHOH2021/6/28pH与不同形式碱度之间的关系PPMT2021/6/28各种形式碱度的存在状态与滴定结果之间的关系滴定结果（ml）各种碱度所消耗酸标准液的量（ml）OH－CO32－HCO3－P=T(M=0)P00P1/2T(PM)2P–T2(T–P)0P=1/2T(P=M)0T0P1/2T(PM)02PT–2PP=0(M=T)00T2021/6/28碱度计算公式如下：式中，C–盐酸标准液当量浓度（mol/L）；V?-所消耗酸标准液的量（ml）；V水-水样体积（ml）；50.05–½CaCO3摩尔质量（g/mol）。对于OH－、CO32－、HCO3－碱度含量的计算，可根据滴定结果的判断，并参考总碱度计算公式进行定量计算。水样碱度VVcLmgCaCO100005.50/,??32021/6/285水中的有机物质2021/6/28综合性指标综合性指标是以有机物在氧化（化学氧化、生物氧化和燃烧氧化等）过程中所消耗的氧化剂的量换算成氧的数量来代表有机物的含量。而总有机碳（TOC），则是根据碳（C）量的变化来反映有机物的总量。化学需氧量（COD）生物需氧量（BOD）总有机碳（TOC）总需氧量（TOD）2021/6/28化学需氧量(ChemistryOxygenDemond)化学需氧量是指在一定条件下，水中易被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗氧化剂的量，结果以氧的mg/L表示。2021/6/28还原物质被氧化Cr+6Cr+3Cr+6减少COD反应过程CO2+H2O2021/6/28根据上述氧化反应中硫酸亚铁铵标准溶液的消耗量，可计算CODCr：式中:V0—空白试验时硫酸亚铁铵的用量（ml）；V1—测定水样时硫酸亚铁铵的用量（ml）；V—所取水样的体积（ml）；C—硫酸亚铁铵标液的浓度（mol/L）；8—氧的当量质量（g/mol）。水VcVVLmgOCODCr10008/,1022021/6/28溶解氧（DissolvedOxygen)定义溶解于水中的分子态氧称为溶解氧。2021/6/28水样的采集和保存：使用双瓶采样器。采样时，注意不使水样与空气接触，避免曝气。瓶内需完全充满水样，盖紧瓶塞，瓶塞下不要残留任何气泡。从装置或容器中采样时宜用虹吸法。2021/6/28方法原理：碘量法(DO)I2Mn2+Mn4+碱性介质DO酸性介质I-2021/6/28叠氮化钠修正法：排除NO2-干扰,适合NO2-0.05mg/L；高锰酸钾修正法：排除Fe2＋干扰,适合Fe2＋1mg/L；明矾絮凝修正法：消除颜色、藻类及悬浮物等的干扰；硫酸铜－氨基磺酸絮凝修正法：排除活性污泥等悬浮物干扰。溶解氧的测定方法：（2）修正碘量法2021/6/28估算法要确定稀释倍数，首先要估计出水样可能的BOD5值。生活污水的BOD5/CODCr≈0.4，可据此估计BOD5的值；工业废水的BOD5与CODCr的比值因水质不同而差别很大，通常在0.2～0.8范围。造纸、印染等废水B/C比值较低，食品工业废水则较高，测定时可据经验进行估算。BOD5稀释与接种法:步骤第二步：稀释倍数的确定2021/6/28估算法经BOD5值估算，再根据：①五天内耗氧量不少于2mg/L；②五天后剩余溶解氧不小于1mg/L的原则；③20℃时水中饱和溶解氧为9mg/L左右（保守些取8mg/L）可得出稀释后水样的BOD5应为2～7mg/L，用原水样估算的BOD5分别除以2和7，便得到水样的最大和最小稀释倍数。BOD5稀释与接种法:步骤第二步：稀释倍数的确定2021/6/28水样BOD5的计算：BOD5（mg/L）＝[(C1-C2)–(B1-B2)f1]/f2C1—稀释水样在培养前的溶解氧浓度（mg/L）；C2—稀释水样在培养后的溶解氧浓度（mg/L）；B1—稀释水在培养前的溶解氧浓度（mg/L）；B2—稀释水在培养后的溶解氧浓度（mg/L）；f1—稀释水在培养液中所占比例；f2—水样在培养液中所占比例。2021/6/28BOD实验前满足条件：稀释水的BOD5：采用干净的蒸馏水配制，不能超过0.2mg/L结果判断依据：稀释的程度应使五天培养中所消耗的溶解氧大于2mg/L，而剩余溶解氧在1mg/L以上。培养后减少的溶解氧占培养前溶解氧的40％－70％为宜。2021/6/28有机物综合测试方法比较CODCr与CODMn之间的比较CODCr、CODMn、BOD5之间的比较TOC与TOD之间的比较TOC、TOD与COD、BOD5之间的比较2021/6/28有机物综合测试方法比较COD、BOD、TOC和TOD等综合指标的不同之处仅在于氧化方式的不同。2021/6/28CODCr和CODMn是采用两种不同的氧化剂在各自的氧化条件下测定的。CODCr在强氧化剂重铬酸钾和146C反应温度等条件下反应，而CODMn则在氧化性相对较弱的高锰酸钾和97C反应温度等条件下反应。总体而言，CODCr氧化率可达90%、而CODMn的氧化率仅为50%，两者均未达到完全氧化。根据氧化率比较可得到CODCrCODMn。CODCr与CODMn之间的比较2021/6/28CODCr与CODMn之间的比较重铬酸钾法高锰酸钾法氧化性较强相对弱标准溶液的配制基准间接法标定标准溶液的保存稳定间隔一段时间需重新标定指示剂另外加入自身指示剂毒性Cr(VI)毒性大污染较轻2021/6/28对于同一种水样，CODCr与CODMn之间存在一定的线性关系性，其线性回归方程式如下：b表示可被CODCr法氧化而不被CODMn法氧化的那一部分物质的CODCr值；k反应水样中的还原性物质用两种不同方法测定时，每单位CODMn值所引起的CODCr值的变化。一般来说，1.5k4.0。不同类型的水样之间，CODCr与CODMn的相关性很难确定，可比性也很差。bkCODCODMnCr2021/6/28CODCr、CODMn和BOD都是利用定量的数值来间接、相对地表示水中有机物质的总量。CODCr和CODMn是利用化学强氧化剂氧化水中的有机物，BOD5则是利用微生物氧化水中有机物。对同一种废水而言，一般有：CODCrBODuBOD5CODMn。它们之间的具体比值因水质不同而异。CODCr、CODMn、BOD5之间的比较2021/6/28BOD5、CODCr和CODMn测试方法的比较项目BOD5CODCrCODMn定义在有氧的条件下，可分解的有机物被微生物氧化分解所需的氧量（O2mg/L）在一定条件下，有机物被K2Cr2O7氧化所需的氧量（O2mg/L）在一定条件下，有机物被KMnO4氧化所需的氧量（O2mg/L）氧化动力微生物的生物氧化作用强氧化剂的化学氧化作用氧源水中的溶解氧（分子态氧）强氧化剂中的化合态氧反应温度20C146C97C测定所需时间5天3小时（半天）1小时被测定有机物的范围不含氮有机物含氮有机物中的碳素部分含氮有机物（但芳香烃和杂环类除外）一部分不含氮有机物适用范围河湖水、生活污水、一般工业废水河湖水、生活污水、工业废水较清洁的水2021/6/28根据TOD对TOC的比例关系，可以大体确定水中有机物的种类。因为，一个碳原子燃烧时消耗两个氧原子，则有