第二章水环境监测

清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所第二章水环境监测一、水环境监测概论二、水的感官物理性状三、水中的无机物四、水中的有机物（综合指标）五、水中的有机物（微量有机物）六、水质分析结果校核清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所阅读三个重要的环境标准，熟悉重要的参数掌握水质感官指标的意义、测定方法做讲义后面的练习（不用交）课外学习任务－－第二周清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所三、水中的无机物清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所(InorganicIons)CommonAnions:–Cl-,Br-,NO2-,NO3-,SO4-2,HS-,S-2,HCO3-,CO3-2,PO4-3,HPO4-2CommonCations:–NH4+,Ca+2,Mg+2,Fe+2,Fe+3,Na+,K+清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所（一）水中的酸碱物质－酸碱性质（二）水中的致硬物质－硬度（三）水中的氯离子（四）水中的余氯与需氯量（五）水中的溶解气体（六）水中的含氮物质（七）水中的含磷物质（八）水中的含硫物质清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所（一）水中的酸碱物质1.酸碱质子理论2.水的pH3.水的酸度(Acidity)4.水的碱度(Alkalinity)清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所酸碱质子理论（1）传统的酸碱理论？释放出释放出HH++、、OHOH--（（22））酸碱质子理论酸碱质子理论？？给出和接受质子给出和接受质子HH++HA+B=AHA+B=A--+HB+HB清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所共轭酸碱对，酸碱可以相互转化、酸碱实质上是同时存在的水溶液中物质的酸碱强弱取决于它对水分子给予和夺取质子的强弱酸碱可以是分子、离子等形式酸碱反应的实质是质子在化合物之间的转移过程质子——水合质子、H+——H3O+——H9O4+清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所（3）水的酸碱性质指标—pH、酸度、碱度酸度和碱度可以同时存在pH水中氢例子浓度的负对数，表示酸的强度酸度水中酸性物质的含量碱度水中碱性物质的含量清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所水的pH(1)pH值的概念pH值是溶液中氢离子活度的负对数pH＝-log{H+}活度与浓度：考虑离子强度影响水的离子积Kw＝[H+][OH-]=1x10-14(25℃时)天然水的pH二氧化碳、重碳酸盐、碳酸盐平衡系统4.5～8.5清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所(2)pH值测定的意义供水和给水处理饮用水：6.5～8.5锅炉用水：7.0～8.5影响水的混凝、消毒、软化、脱盐、腐蚀控制等处理过程排水和废水处理生活污水：7.2～7.6工业废水进入下水道：6.0～9.0影响生物处理工艺影响有毒物质的毒性清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所（3）pH值的测定方法电位测定法—pH计构成：由溶液中的指示电极（玻璃电极）和参比电极（饱和甘汞电极）构成电池原理：能斯特方程E＝E0+0.059log{H+}＝E0-0.059pH标准溶液校准：磷酸二氢钾＋磷酸氢二钠温度补偿精度：0.1pH单位比色测定法利用常用pH指示剂pH试纸清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所水的酸度水的酸度是水中所有能与强碱相互作用的物质的总量，包括强酸、弱酸、强酸弱碱盐等（1）水中酸度来源主要的弱酸碳酸来源于CO2在水中的平衡溶于水中的CO2决大多数为游离CO2水中的CO2来源于大气中的CO2和有机物的分解强酸来源于冶金、化工等工业废水味精等含硫废水在硫酸盐菌作用下产生硫酸清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所(2)酸度的分类总酸度酚酞酸度酚酞终点(pH8.3)时的酸度强酸酸度无机酸度甲基橙酸度甲基橙终点（pH4.4）时的酸度清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所(4)测定意义防止酸性腐蚀——水中CO2高于15mg/L时，混凝土腐蚀酸性废水和其它废水反应形成有害物质废水处理的适宜酸度影响水生生物的生长繁殖(3)(3)酸度的测定酸度的测定酸碱滴定法酸碱滴定法清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所水的碱度水的碱度是水中所有能与强酸相互作用的物质的总量，包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等(1)水中碱度来源天然水：重碳酸盐、碳酸盐、氢氧化物等藻类吸收水中游离和化合的二氧化碳废水中的洗涤剂、农药、化肥等含有磷酸盐造纸、印染、化工、电镀等工业废水含有碱度清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所(2)碱度的分类氢氧化物碱度、碳酸盐碱度、重碳酸盐碱度酚酞碱度酚酞终点（pH8.3）时的碱度甲基橙碱度总碱度甲基橙终点（pH4.4）时的碱度清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所(3)碱度的测定和计算酸碱滴定法三种碱度的计算法由总碱度、酚酞碱度测定值计算T——总碱度P——酚酞碱度M——由酚酞碱度滴定至总碱度时消耗的酸量T＝P+M根据碱度和pH值的测定计算根据平衡方程式的计算清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所水的混凝处理——酸化后影响效果水的软化处理——石灰苏打法水质稳定和管道腐蚀控制碱性工业废水的中和处理生物处理的适宜酸碱度清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所(二）水中的硬度1.硬度及其分类2.硬度测定的意义3.硬度的测定4.（非）碳酸盐硬度的计算清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所硬度及其分类(1）水的硬度：是由于能与肥皂作用生成沉淀和与水中某些阴离子化合生成水垢的两价金属离子的存在而产生的。致硬金属离子致硬金属离子??钙、镁和铁、锰、锶钙、镁和铁、锰、锶与致硬金属离子有关的阴离子与致硬金属离子有关的阴离子??HCOHCO33--,CO,CO3322--,SO,SO4422--,,ClCl--,NO,NO33--,SiO,SiO33--清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所(2)硬度的分类总硬度＝钙硬度＋镁硬度总硬度＝碳酸盐硬度（暂时硬度）＋非碳酸盐硬度（永久硬度）碳酸盐硬度（暂时硬度）：钙镁的碳酸盐和重碳酸盐，可经煮沸除去非碳酸盐硬度（永久硬度）：钙镁的硫酸盐、氯化物等，不受加热影响清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所(3)硬度单位mg/LCaO计mg/LCaCO3计度：1升水中含10mgCaO时所引起的硬度（我国的定义同德国度）清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所硬度测定的意义水质软硬的分类种类度CaCO3很软水44～88～1616～3030软水75稍硬水75～150硬水150～300很硬水300清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所硬度测定的意义雨水的硬度极低，地面水稍高（长江水4－7度），地下水更高日常生活：消耗肥皂、产生水垢、口感不好工业：锅炉内结垢、冷却水管路堵塞、产品质量清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所硬度的测定总硬度测定：配位滴定法–滴定剂：EDTA（乙二胺四乙酸或其钠盐）的标准溶液–指示剂：EBT（铬黑T）–终点现象：由酒红色变为蓝色–注意事项：控制溶液的pH在10左右清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所(三）水中的氯离子1.水中氯化物的来源2.水中氯化物的测定意义3.水中氯化物的测定方法清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所水中氯化物的来源(1)来源水源流经含有氯化物的地层水源受工业废水或生活污水的污染近海水源受海水影响地面水：海水倒灌（潮汐、枯水期）地下水：海水渗透补给——过分开采海面上吹过来的海水夹带氯离子清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所(2)含量几乎所有天然水中都含有不同数量的氯化物一般来说：总含盐量高的水，氯离子浓度也高水体Cl-含量（mg/L）山水、溪水几～几十几十～几百1200～5000河水、地下水苦咸水15000～20000海水清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所水中氯化物的测定意义(1)饮用水影响：少量对人体无害多了有咸味（钠离子多时易感觉）太多超过4000mg/L影响健康水质标准（mg/L）中国、美国、日本均为不大于250缺水国家常高达2000，将苦咸水作生活用水，未影响健康清华大学环境科学研究所清华大学环境科学研究所