水和废水监测教案

教学目的、要求:1.了解水质监测的对象、目的、项目；2.掌握如何制订水质监测方案；3.掌握水样的采集和保存方法；4.掌握物理性质的检验；掌握水样中金属化合物的测定方法；6.掌握非金属无机物的测定；7.掌握水样中有机化合物的测定；8.掌握水质污染的监测、底质监测。重点:监测方案制订；SS、金属化合物、非金属无机物、COD、BOD5、高锰酸盐指数的测定；生物监测。难点:监测方案制订；金属化合物、pH、DO、含氮化合物、COD、BOD5、高锰酸盐指数的测定。水和废水监测教学内容1概述2水样的采集、保存和预处理3物理性质的检验4无机物的测定5有机化合物的测定6水质污染生物监测7底质监测8我国地表水水质监测网络1.1水和水体污染1.水和水体水是人类社会的宝贵资源，分布于由海洋、江、河、湖和地下水、大气水分及冰川共同构成的地球水圈中。水体是河流、湖泊、沼泽、冰川、海洋及地下水的总称。它不仅包括水，也包括水中的悬浮物、底泥及水生生物。1概述图1世界用水量的统计数据示意图水已经不是“取之不尽，用之不竭”，而是一种十分珍贵的自然资源。合理、节约用水，控制水污染，保护水资源已是迫在眉睫的问题。2.水体污染当进入水体中的污染物含量超过了水体的自净能力，就会导致水体的物理、化学及生物特性的改变和水质的恶化，从而影响水的有效利用，危害人类健康，这种现象称为水体污染。当污染物进入水体后，首先被大量水稀释，随后进行一系列复杂的物理、化学变化和生物转化。这些变化包括挥发、絮凝、水解、络合、氧化还原及被微生物降解等，其结果使污染物浓度降低，并发生质的变化，该过程称为水体自净。水体自净2002年，全国废污水排放总量约631亿吨（不包括火电直流冷却水），其中工业废水占61.5%，生活污水占38.5%。我国废污水排放情况按排放形式不同，可将水体污染源分为两大类：（1）点污染源：如工业废水、矿山废水和生活污水（2）面污染源：如农田排水及地表径流根据污染物质及其形成污染的性质，可分为：（1）化学性污染（2）物理性污染（3）生物性污染水体污染源分类化学性污染系指随废水及其他废弃物排入水体酸、碱、有机和无机污染物造成的水体污染。物理性污染包括色度和浊度物质污染、悬浮固体污染、热污染和放射性污染。生物性污染是由于将生活污水、医院污水等排入水体，随之引入某些病原微生物造成的。1.2水质监测的对象和目的水质监测的对象：水环境现状监测和水污染源监测。环境水体包括：地表水和地下水。水质监测的目的：(1)对进入江、河、湖泊、水库、海洋等地表水体污染物质及渗透到地下水中污染物质进行经常性的监测，以掌握水质现状及其发展趋势。(2)对生产过程、生活设施及其他排放源排放的各类废水进行监视性监测，为污染源管理和排污收费提供依据。(3)对水环境污染事故进行应急监测，为分析判断事故原因、危害及采取对策提供依据。(4)为国家政府部门制订环境保护法规、标准和规划，全面开展环境保护管理工作提供有关数据和资料。(5)为开展水环境质量评价、预测预报及进行环境科学研究提供基础数据和手段。1.3监测项目监测项目依据水体功能和污染源的类型不同而异，水质监测的项目包括物理、化学和生物三个方面的监测项目。我国《环境监测技术规范》中分别规定的监测项目如下：(1)生活污水监测项目：化学需氧量、生化需氧量、悬浮物、氨氮、总氮、总磷、阴离子洗涤剂、细菌总数、大肠菌群等。(2)医院污水监测项目：pH、色度、浊度、悬浮物、余氯、化学需氧量、生化需氧量、致病菌、细菌总数、大肠菌群等。(3)地表水监测项目（表2）(4)工业废水监测项目（表3）表2地表水监测项目续表2表3工业废水监测项目(节录)续表31.4水质监测分析方法(1)国家标准分析方法我国已编制包括采样在内的标准分析方法，这是一些比较经典、准确度较高的方法，是环境污染纠纷法定的仲裁方法，也是用于评价其他分析方法的基准方法。(2)统一分析方法监测方法尚待完善。(3)等效方法与(1)、(2)类方法的灵敏度、准确度具有可比性的分析方法称为等效方法。按照监测方法所依据的原理，水质监测常用的方法有:化学法、电化学法、原子吸收分光光度法、离子色谱法、气相色谱法、等离子体发射光谱法(ICP-AES)等。水质监测常用的方法1.5水质监测方案的制订将水样从水体中分离出来的过程就是采样，采集的水样必须具有代表性。采样地点的选择和监测网点的建立称为布点。监测之前，必须根据具体情况制订监测方案。监测方案的内容（1）监测目的；（2）监测介质和监测项目，分析方法；（3（4）排放特点、自然环境条件、居民分布情况等；（5）监测结果要求。1.地表水质监测方案的制订2.地下水质监测方案的制订3.水污染源监测方案的制订监测方案的制订1.地表水质监测方案的制订地表水:流过或汇集在地球表面上的水，如海洋、河流、湖泊、水库、沟渠中的水，统称为地表水。（1）基础资料的收集（2）监测断面和采样点的设置①监测断面的设置原则a．有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游；b．湖泊、水库、河口的主要入口和出口；c．饮用水源区、水资源集中的水域、主要风景游览区、水上娱乐区及重大水力设施所在地等功能区；d．较大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处；入海河流的河口处；受潮汐影响的河段和严重水土流失区；e．国际河流出入国境线的出入口处；f．应尽可能与水文测量断面重合，并要求交通方便，有明显岸边标志。②河流监测断面的设置对于江、河水系或某一河段，要求设置三种断面，即对照断面、控制断面和削减断面。a.对照断面：这种断面应设在河流进入城市或工业区以前的地方，避开各种废水、污水流入或回流处。b.控制断面：一般设在排污口下游500～1000m处。对特殊要求的地区，如水产资源区、风景游览区、自然保护区、与水源有关的地方病发病区、严重水土流失区及地球化学异常区等的河段上也应设置控制断面。c.削减断面：通常设在城市或工业区最后一个排污口下游1500m以外的河段上。图2河流监测断面设置示意图对照断面控制断面削减断面③湖泊、水库监测断面的设置a．在进出湖泊、水库的河流汇合处分别设置监测断面；b．以功能区为中心，在其辐射线上设置弧形监测断面；c．在湖库中心，深、浅水区，滞流区，不同鱼类的回游产卵区，水生生物经济区等设置监测断面。图3湖、库监测断面设置示意图④采样点位的确定设置监测断面后，应根据水面的宽度确定断面上的采样垂线，再根据采样垂线的深度确定采样点位置和数目。面宽小于50m，设一条中泓垂线；水面宽50～100m，在左右近岸有明显水流处各设一条垂线；水面宽100～1000m，设左、中、右三条垂线；水面宽大于1500m，至少设置5条等距离垂线。•水深≤5m，水面下0.3～0.5m,设一个采样点；•水深5～10m，水面下0.3～0.5m处和河底以上0.5m处各设一个；•水深10～50m，设三个点；水面下0.3～0.5m处和河底以上0.5m处各设一个；1/2水深处一个；•水深大于50m增加点数。（3）采样时间和采样频率的确定一般原则是：①对于较大水系干流和中、小河流全年采样不少于6次；采样时间为丰水期、枯水期和平水期，每期采样两次。流经城市工业区、污染较重的河流、游览水域、饮用水源地全年采样不少于12次；采样时间为每月1次或视具体情况选定。底泥每年在枯水期采样1次。②潮汐河流全年在丰、枯、平水期采样，每期采样两天，分别在大潮期和小潮期进行，每次应采集当天涨、退潮水样并分别测定。③排污渠每年采样不少于3次。④设有专门监测站的湖、库，每月采样1次，全年不少于12次。其他湖泊、水库全年采样两次，枯、丰水期各1次。有废水排入、污染较重的湖、库，应酌情增加采样次数。⑤背景断面每年采样1次。（4）采样及监测技术的选择要根据监测对象的性质、含量范围及测定要求等因素选择适宜的采样、监测方法和技术。（5）结果表达，质量保证及实施计划科学地计算和处理,按要求报告；质量保证贯穿监测工作的全过程。2.地下水质监测方案的制订地下水：储存在土壤和岩石空隙中的水。分类（埋藏条件分）：潜水，承压水，自流水分类（含水层性质分）：孔隙水，裂隙水，岩溶水（1）地下水的特征地下水流动较慢，所受压力较大，温度变化等。（2）调查研究和收集资料地下水布点的复杂性（3）采样点的设置由于地质结构复杂，使地下水采样点的设置也变得复杂。①背景值监测点的设置背景值采样点应设在污染区的外围不受或少受污染的地方。对于新开发区，应在引入污染源之前设置背景值监测点。②监测井（点）的布设a.对于工业区和重点污染源所在地的监测井(点)布设，主要根据污染物在地下水中的扩散形式确定。b.污灌区、污养区及缺乏卫生设施的居民区的污水渗透到地下易造成块状污染，此时监测井(点)应设在地下水流向的平行和垂直方向上，以监测污染物在两个方向上的扩散程度。c.渗坑、渗井和堆渣区的污染物在含水层渗透小的地区易造成点状污染，其监测井(点)应设在距污染源最近的地方。d.沿河、渠排放的工业废水和生活污水因渗漏可能造成带状污染，此时宜用网状布点法设置监测井。一般监测井在液面下0.3～0.5m处采样。（4）采样时间和采样频率的确定①每年应在丰水期和枯水期分别采样测定；有条件的地方按地区特点分四季采样；已建立长期观测点的地方可按月采样监测。②通常每一采样期至少采样监测1次；对饮用水源监测点，要求每一采样期采样监测两次，其间隔至少10天，对有异常情况的井点，应适当增加采样监测次数。3.水污染源监测方案的制订水污染源包括工业废水源、生活污水源、医院污水源等。1）采样点的设置水污染源一般经管道或渠、沟排放，截面积比较小，不需设置断面，而直接确定采样点位。①工业废水a.在车间或车间设备出口处应布点采样测定一类污染物。这些污染物主要包括汞、镉、砷、铅和它们的无机化合物，六价铬的无机化合物，有机氯和强致癌物质等。b.在工厂总排污口处应布点采样测定二类污染物。这些污染物有：悬浮物、硫化物、挥发酚、氰化物、有机磷化合物、石油类、铜、锌、氟及它们的无机化合物、硝基苯类、苯胺类。c.有处理设施的工厂应有处理设施的排出口处布点。为了解对废水的处理效果，可在进水口和出水口同时布点采样。d.在排污渠道上，采样点应设在渠道较直、水量稳定、上游没有污水汇入处。e.某些二类污染物的监测方法尚不成熟，在总排污口处布点采样监测因干扰物质多而会影响监测结果。这时，应将采样点移至车间排污口，按废水排放量的比例折算成总排污口废水中的浓度。②生活污水采样点设在污水总排放口。对污水处理厂，应在进、出口分别设置采样点采样监测。（2）采样时间和频率工业废水:一般情况下，可在一个生产周期内每隔1/2h或1h采样1次，将其混合后测定污染物的平均值。如果取n个生产周期(如3～5个周期)的废水样监测，可每隔2h取样一次。对于排污情况复杂、浓度变化大的废水，采样时间间隔要缩短，有时需要5～10min采样一次。城市排污管道:出水口，可每隔1h采样1次，连续采集8h，也可连续采集24h，然后将其混合制成混合样。我国《环境监测技术规范》中对向国家直接报送数据的废水排放源规定：工业废水每年采样监测2～4次；；生活污水每年采样监测2次，春、夏季各1次；医院污水每年采样监测4次，每季度1次。返回目录。2水样的采集、保存和预处理1.采样前的准备（1）容器的准备对采样器具的材质要求化学性能稳定，大小和形状适宜，不吸附欲测组分，容易清洗并可反复使用。（2）采样器的准备选择合适的采样器，需清洗。（3）交通工具的准备船等。2.1地表水样的采集2.采样方法和采样器(或采水器)（1）采样方法①船只采样②桥梁采样③涉水采样④索道采样（2）采样器①水桶：水桶是塑料的,需清洗。②单层采水瓶(图6)③急流采水器（图7）④双层溶解气体采样瓶（图8）⑤其他采水器图6常用采样器绳子带有软绳的橡胶塞采样瓶铅锤铁框挂勾图7急流采水器铁框长玻璃管采样瓶橡胶塞短玻璃管钢管橡胶管夹子图8溶解氧采水器带重锤的铁框小瓶大瓶橡胶管夹子塑料管绳子3.水样的类型（1）瞬时水样（2）混合水样同一采样点于不同时间所采集的瞬时水样的混合水样。（3）综合水样不