第5章水和废水监测

PAGE37第5章水和废水监测△本章教学目的、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；5.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。△本章重点监测方案制订；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。△本章难点监测方案制订；金属化合物、pH、DO、含氮化合物、COD、BOD5、高锰酸盐指数的测定。△本章教学目录5.1概述5.2水样的采集、保存和预处理5.3物理性质的检验5.4无机物的测定5.5有机化合物的测定5.6水质污染生物监测5.7底质监测5.8我国地表水水质监测网络5.1概述5.1.1水和水体污染5.1.1.1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PAGE37冰川共同构成的地球水圈中。据估计，地球上存在的总水量大约为1.37×109km3，其中，海水约占97.3％，淡水仅占2.7％。淡水不但占的比例小，而且大部分存在于地球南北极的冰川、冰盖中，可利用的淡水资源只有河流、淡水湖和地下水的一部分，总计不到总量的1％。见表5-1。水是人类赖以生存的主要物质之一，除供饮用外，更大量的用于生活和工农业生产。随着世界人口的增长及工农业生产的发展，用水量也在日益增加。工业发达国家的用水量几乎每十年翻一番。见图5-1。我国属于贫水国家，人均占有量约2.52km3/a，低于世界上多数国家。人类的生产和生活活动，将大量工业废水、生活污水、农业回流水及其他废弃物未经处理直接排入水体，造成江、河、湖、地下水等水源的污染，引起水质恶化，使水资源显得更加紧张；亦使保护水资源显得更加重要。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。从自然地理的角度看，水体是指地表被水覆盖的自然综合体。5.1.1.2水体污染水质污染可分为化学型污染、物理型污染和生物型污染三种主要类型。化学型污染系指随废水及其他废弃物排入水体的酸、碱、有机和无机污染物造成的水体污染。物理型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；色度和浊度物质来源于植物的叶、根、腐殖质、可溶性矿物质、泥沙及有色废水等；悬浮固体污染是由于生活污水、垃圾和一些工农业生产排放的废物泄入水体或农田水土流失引起的。热污染是由于将高于常温的废水、冷却水排入水体造成的；放射性污染是由于开采、使用放射性物质，进行核试验等过程中产生的废水、沉降物进入体造成的。生物型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。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。但是，当污染物不断地排入，超过水体的自净能力时，就会造成污染物积累，导致水质日趋恶化。5.1.2水质监测的对象和目的水质监测可分：环境水体监测和水污染源监测。环境水体包括地表水（江、河、湖、库、海水）和地下水。进行监测的目的可概括几个方面：(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PAGE37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。5.1.3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，其数量繁多，但受人力、物力、经费等各种条件的限制，不可能也没有必要一一监测，而应根据实际情况，选择环境标准中要求控制的危害大、影响范围广，并已建立可靠分析测定方法的项目。根据该原则，发达国家相继提出优先监测污染物。我国环境监测总站提出了68种水环境优先监测污染物黑名单。我国《环境监测技术规范》中对地表水和废水规定的监测项目：(1)生活污水化学需氧量、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)医院监测项目包括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)地表水监测项目见表5-2；(4)工业废水监测项目见表5-3。5.1.4水质监测分析方法选择分析方法应遵循的原则是：灵敏度能满足定量要求；方法成熟、准确；操作简便，易于普及；抗干扰能力好。(1)国家标准分析方法我国已编制多项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)统一分析方法有些项目的监测方法尚不够成熟，但这些项目又急需测定，因此经过研究作为统一方法予以推广，在使用中积累经验，不断完善，为上升为国家标准方法创造条件。(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。这类方法可能采用新的技术，应鼓励有条件的单位先用起来，以推动监测技术的进步。但是，新方法必须经过方法验证和对比实验，证明其与标准方法或统一方法是等效的才能使用。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(ICP-AES)法等，其中，化学法(包括重量法、容量滴定法和分光光度法)目前在国内外水质常规监测中还普遍被采用，占各项目测定方法总数的50%以上(见表5-4各类分析方法在水质监测中所占比重)。各种方法测定的组分列于表5-5。PAGE37表5-5常用水质监测方法测定项目方法测定项目重量法SS、过滤残渣、矿化度、油类、SO42-、Cl-、Ca2+容量滴定法酸度、碱度、CO2、总硬度、Ca2+、Mg2+、氨氮、Cl-、F-、CN-、S2-、Cl2、COD、BOD5、挥发酚等分光光度法Ag、Al、As、Be、Bi、Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb、Sb、Se、Th、U、Zn、NH3、As、氨氮、NO2--N、NO3--N、凯氏氮、PO43-、F-、Cl-、C、S2-、SO42-、BO32-、SiO32-、Cl2、挥发酚、甲醛、三氯乙醛、苯胺类、硝基苯类、、阴离子洗涤剂等荧光法光度法Se、Be、U、油类、BaP等原子吸收法Ag、Al、Ba、Be、Bi、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、K、Na、Mg、Mn、Ni、Pb、Sb、Se、Sn、Te、Tl、Zn等氢化物及冷原子吸收法As、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb、Se、Te、Hg原子荧光法As、Sb、Bi、Se、Hg等火焰光度法Li、Na、K、Sr、Ba等电极法Eh、pH、DO、F-、Cl-、CN-、S2-、NO3-、K+、Na+、NH3等离子色谱法F-、Cl-、Br-、NO2-、NO3-、SO32-、SO42-、H2PO4-、K+、Na+、NH4+等气相色谱法Be、Se、苯系物、挥发性卤代烃、氯苯类、六六六、DDT、有机磷农药类、三氯乙醛、硝基苯类、PCB等液相色谱法多环芳烃类ICP-AES用于水中基体金属元素、污染重金属以及底质中多种元素的同时测定5.1.5水质监测方案的制订水质监测时，不可能也没必要对全部水体进行测定，只能取水体中的很少一部分进行分析，这种用来反映水体水质状况的水就是水样。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，否则，以后的任何操作都是徒劳的。为了正确反映水体的水质状况，必须控制以下几个步骤：采样前的现场调查研究和资料收集、采样断面和采样点的设置、采样频率的确定、水样容器的洗涤、采样设备和采样方法、水样的保存方采样地点的选择和监测网点的建立称为布点。只有合理地布点，并根据实际需要按一定的时间间隔准确而及时地采样，迅速送往实验实分析测定（对于易发生变化的项目，在实验室又不能及时测定的情况下，采取一定的保护措施，以防止污染物的存在状态和含量发生变化），利用实验室正确的分析结果，才能如实地反映水质情况。PAGE37为了顺利地达到上述目的，在监测之前，必须根据具体情况制订监测方案，并按方案的内容有条不紊地实施，才能保证合格地完成任务。监测方案的内容如下：（1）明确地、具体地规定监测目的；（2）确定监测介质和监测项目，以此选择分析方法，前后统一，使监测数据具有可比性；（3（4）明确排放特点、自然环境条件、居民分布情况等，据此确定采样设备、交通工具及运行路线；（5）对监测结果尽可能提出定量要求，如监测项目结果的表示方法、有效数字的位数及可疑数据的取舍等。5.1.5.1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采样断面和采样点根据监测目的、监测项目和样品类型，并按上述调查研究和对有关资料的综合分析结果来确定。①监测断面的设置原则在水域的下列位置应设置监测断面：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。见图5-2。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。一个河段一般只设一个对照断面。有主要支流时可酌情增加。b.控制断面：断面的位置与废水排放口的距离应根据主要污染物的迁移、转化规律，河水流量和河道水力学特征确定，一般设在排污口下游500～1000m处。因为在排污口下游500m横断面上的1/2宽度处重金属浓度一般出现高峰值。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：是指河流受纳废水和污水后，经稀释扩散和自净作用，使污染物浓度显著下降，其左、中、右三点浓度差异较小的断面，通常设在城市或工业区最后一个排污口下游1500mPAGE37有时为了取得水系和河流的背景监测值，还应设置背景断面。这种断面上的水质要求基本上未受人类活动的影响，应设在清洁河段上。图5-2河流监测断面设置示意图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。见图5-3。图5-3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。对每个监测断面，水面宽小于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。在一条垂线上，水深≤5m，水面下0.3～0.5m，设一个采样点；水深5～10m，PAGE37水面下0.3m-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0.3m～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酌情增加点数。如果存在间温层，其采样点的