愛因斯坦小組

1、2009級環(huán)境科學愛因斯坦小組環(huán)規(guī)湖水質監(jiān)測實驗實施方案實驗人員：汪曉東 韋天皓 房文艷 申小果 房繼德 實驗日期：2011年3月6月 第一部分 研究區(qū)域環(huán)境概括一、 開封市環(huán)境概括（一）城市概括開封是北宋時的國都，簡稱汴，現(xiàn)為河南省地級市，是我國七大古都和國務院首批公布的24座歷史文化名城之一。開封地處中華民族歷史文化搖籃的黃河之濱，是一座歷史文化悠久的古城。在中國的歷史上，開封曾被稱為大梁、汴梁、東京、汴京等。自建城至今已有2700多年的歷史。戰(zhàn)國時期的魏國，五代時期的后梁、后晉、后漢、后周以及北宋和金七個王朝曾先后建國都于開封，故稱“七朝故都”。 開封界于東經(jīng)113°51511

2、15°1542，北緯34°114335°1143，位于河南省中部偏東，是黃河沖積扇平原的尖端。海拔69米至78米，總面積6444平方公里，其中市區(qū)面積362平方公里。南北寬約92公里，東西長約126公里。其在中國版圖上處于豫東大平原的中心部位。開封是中原地區(qū)黃河沿線重要的旅游城市，2001年被國家旅游局命名為中國優(yōu)秀旅游城市。悠久的歷史，深厚的文化積淀，使開封享有七朝都會、文化名城、大宋故都、菊城之盛名。遍布市縣的名勝古跡，依稀可尋的古城風貌，特色濃郁的民俗文化，絢麗多姿的秋菊，顯示了古都的風韻和魅力。（二）自然概括開封屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，光照充足，

3、氣候溫和，雨量適中。年平均氣溫14，年均降雨量670毫米，林木覆蓋率高于全國平均水平。開封坐落于廣袤的豫東平原之上，境內無山，河流、湖泊較多，氣候溫和，雨量充足，地上地下水資源豐富，自然生態(tài)環(huán)境較好。開封的河流分屬黃河、淮河兩大水系。其中流域面積在100平方公里以上的有黃河、渦河、惠濟河、賈魯河等32條。城區(qū)擁有龍亭、鐵塔、禹王臺三大園林風景區(qū)，包公湖、龍亭湖、鐵塔湖有水系相通，湖水面積占城區(qū)面積的四分之一，素有北方水城之美譽。據(jù)1999年統(tǒng)計資料，城區(qū)綠化覆蓋率為34.4，境內森林覆蓋率高于全國平均水平。噪音平均值為57.2分貝，空氣污染綜合指數(shù)為88.7，飲用水質達標率大于95，均控制在國

4、家標準之內。樹木以桐樹、柳樹、槐樹為主。黃河灘區(qū)、柳園口濕地自然保護區(qū)是眾多鳥類的天然棲息地。農(nóng)作物以小麥、棉花、玉米、大豆、花生為主。石油、天然氣、地下礦泉水資源儲量也比較豐富。然而據(jù)2008年開封市環(huán)境狀況公報，經(jīng)過各方的努力，全市環(huán)境質量有所改善，但是，環(huán)境污染的狀況并未得到根本的遏制，生態(tài)環(huán)境較為脆弱，環(huán)境形勢依然嚴峻。下面依次介紹全是水環(huán)境狀況。河流2008年，開封市6個地表水出境責任目標斷面水質COD平均達標率為91.8%，而全市監(jiān)控河流綜合水質均劣于地表水環(huán)境質量標準中V類標準，污染較重的東郊溝、藥廠河、惠濟河、馬家河，其主要的污染指標為氨氮、五日生化需氧量、揮發(fā)酚、高錳酸鹽指數(shù)

5、等。湖泊龍亭湖和包公湖遭到不同程度的污染，但污染程度低于城市河流。與上年相比，龍亭湖污染程度基本不變，包公湖的程度有所減輕。主要指標為五日生化需氧量、高錳酸鹽指數(shù)，均達到地表水環(huán)境質量V類標準。地下水2008年開封市對地下水監(jiān)測井位進行了調整，從監(jiān)測結果來看，地下水質級別較差。主要超標項目為亞硝酸鹽、氟化物等，其他各種污染物的檢出弄都比較低，基本符合地下水I類標準。城市飲用水源地2008年全市飲用水源地水質狀況良好，水質級別為良，達標率100%，與上年持平。廢水以及污染物排放情況2008年全市工業(yè)廢水排放達標率為96.11%。（三）社會經(jīng)濟概括建國以來特別是改革開發(fā)以來，開封經(jīng)濟和社會事業(yè)發(fā)展

6、迅猛，城市建設、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、通訊、商業(yè)、旅游業(yè)均取得了顯著的發(fā)展成就。開封十分注重基礎設施建設，積極創(chuàng)造對外開放的良好環(huán)境，在保護和完善老城區(qū)的基礎上，努力向新興的現(xiàn)代化城市邁進。全市現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)3580家，形成了以化工、機械、輕紡、食品、醫(yī)藥等為支柱的產(chǎn)業(yè)體系。開封地處豫東平原，氣候溫和，雨量適中，水利發(fā)達，農(nóng)副產(chǎn)品資源豐富，發(fā)展農(nóng)、林、牧、漁業(yè)自然條件得天獨厚。所屬五縣均是全國商品糧和小麥生產(chǎn)基地，也是全省小麥、棉花、花生、大豆的重要產(chǎn)區(qū)。二、 環(huán)規(guī)湖周邊環(huán)境概括環(huán)規(guī)湖是環(huán)境與規(guī)劃學院門前的湖，在此我們將其命名為環(huán)規(guī)湖，該湖是河南大學校園內一個小型的人工湖，位于南部。湖的東、西、北三

7、面均為學校建筑物，呈不規(guī)則形狀。有一座橋連通南岸與北岸。湖底有淤泥和鵝卵石，湖內有藻類植物、海綿、蓮、水蛭、魚等生物。岸邊植有垂柳及綠化草皮等。校內湖（河流）貫穿東西，與整個學校溶為一體，本應該是學校最亮麗的一道風景線。但是由于水源缺乏，湖內水無法流通，且湖內垃圾經(jīng)常得不到及時清理，湖水受到污染，導致水體惡化，湖水泛綠并且發(fā)臭，嚴重影響學校的形象，據(jù)了解校內湖本來規(guī)劃是引用馬家河水流入再流回馬家河，但由于建設工程復雜以及費用較高，以至于沒有執(zhí)行，目前靠人工蓄水。所以現(xiàn)在的校內河變成了校內湖，校內湖的治理已經(jīng)迫在眉睫。第二部分 實驗研究方法一、 技術路線研究對象（環(huán)規(guī)湖的水質狀況）水樣采樣春季夏

8、季湖泊水樣點布設水樣測定數(shù)據(jù)分析Arc gis Microsoft excel結論空間變化分析時間變化分析來源分析湖泊水的整體評價研究區(qū)域環(huán)境狀況調查水體分布情況及水中生物情況污染源調查和化 周邊環(huán)境情況調查Matlab 技術水溫、pH、電導率、濁度、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學需氧量、COD、重金屬離子湖泊水二、 采樣點的布設（一）環(huán)規(guī)湖采樣點分布圖（二）采樣點布設方法及原則環(huán)規(guī)湖屬于人工湖泊，湖泊通常只設監(jiān)測垂線，通過對所監(jiān)測區(qū)域的實地考察，因為湖泊沒有進水區(qū)、出水區(qū)，所以在湖泊的不同水域（如深水區(qū)、淺水區(qū)、湖心區(qū)、岸邊區(qū)）按照水體類別和功能設置監(jiān)測垂線。根據(jù)實地調查，湖泊在橋的兩側大致對稱

9、分布，湖水在橋處貫通連接，所以在深水區(qū)設置2個，淺水區(qū)設置2個，湖心區(qū)設置2個，岸邊區(qū)設置2個共八條監(jiān)測垂線。其中深水區(qū)、淺水區(qū)、岸邊區(qū)左右兩側各設一個，而湖心區(qū)因為考慮到取水樣的難度，所以將湖心區(qū)的地點設在左右兩側湖水流通交換的橋下，從此湖流進彼湖的進水或者出水口處。而深水區(qū)和淺水區(qū)則分別在湖水相對最深和相對最淺的地點，岸邊區(qū)則選擇離岸較近且具有代表性的地方。布設好監(jiān)測垂線后，根據(jù)水深來布設采樣點，根據(jù)此次的測量，因為此湖泊為人工湖，所以湖泊的水深都較淺。其中淺水區(qū)的水深為37cm、40cm.所以在1/2水深處設置一個采樣點。經(jīng)過調查和測量其余的六個監(jiān)測垂線的水深均大于0.5m小于5m，所以

10、其余的六個采樣點均在水面下0.5m處設置，在采樣點處取水樣。（三）樣品的測定方法表1 地表水環(huán)境質量標準基本項目分析方法序號項目分析方法最低檢出線(mg/L)方法來源1水溫溫度計法 GB 13195-912PH值玻璃電極法 GB 6920-863溶解氧碘量法0.2GB 7489-87電化學探頭法GB 11913-89  4高錳酸鹽指數(shù)酸性高錳酸鉀法堿性高錳酸鉀法0.5GB 11892-895化學需氧量重鉻酸鉀法10GB 11914-896五日生化需氧量五日培養(yǎng)法2GB 7488-877氨氮納氏試劑比色法0.05GB 7479-87水楊酸分光光度法0.01GB 74

11、81-878總磷鉬酸氨分光光度法0.01GB 11893-899總氮堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法0.05GB 11894-8910銅2,9-二甲基-1,10-菲啰啉分光光度法0.06GB 7473-87二乙基二硫代安基甲酸鈉分光光度法0.010GB 7474-87原子吸收分光光度法（螯合萃取法）0.001GB 7475-8711鋅原子吸收分光光度法0.05GB 7475-8712氟化物氟試劑分光光度法0.05GB 7483-87離子選擇電極法0.05GB 7484-87離子色譜法0.02HJ/T 84-200113硒2,3-二氮基萘熒光法0.00025GB 11902-89石墨爐原子吸收分光

12、光度法0.003GB/T 15505-199514砷二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法0.007GB 7485-87冷原子熒光法0.000061)15汞冷原子吸收分光光度法0.00005GB 7486-87冷原子熒光法0.000051)16鎘原子吸收分光光度法（螯合萃取法）0.001GB 7475-8717鉻（六價）二苯碳酰二肼分光光度法0.004GB 7467-8718鉛原子吸收分光光度法（螯合萃取法）0.01GB 7475-8719氰化物異煙酸-吡唑啉酮比色法0.004GB 7487-87吡啶-巴比妥酸比色法0.00220揮發(fā)酚蒸餾后4-氨基安替比林分光光度法0.002GB7490-8721

13、石油類紅外分光光度法0.01GB/T 16488-199622陰離子表面活性劑亞甲藍分光光度法0.05GB 7494-8723硫化物亞甲基藍分光光度法0.005GB/T 16489-1996直接顯色分光光度法0.004GB/T 17133-199724糞大腸菌群多管發(fā)酵法、濾膜法 1)注：暫采用下列分析方法，待國家方法標準公布后，執(zhí)行國家標準。1）水和廢水監(jiān)測分析方法（第三版），中國環(huán)境科學出版社，1989年。* 本標準規(guī)定的項目標準值，要求水樣采集后自然沉降30min，取上層非沉降部分按規(guī)定方法進行分析。* 地表水水質監(jiān)測的采樣布點、監(jiān)測頻率應符合國家地表水環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范的要求。

14、* 本標準水質項目的分析方法應優(yōu)先選用上表1規(guī)定的方法，也可采用ISO方法體系等其它等效分析方法，但必須進行適用性檢驗。第三部分 水質評價方法一、 評價指標（一）監(jiān)測的項目：水溫、PH值、臭、色度、濁度、漂浮物、氨氮、（總磷）、TN（總氮）、COD（化學需氧量）、Toc（總有機碳）、揮發(fā)酚、鉻、鎘、鉛、砷、銅、鋅、鎳。（二）評價標準：水域功能和標準分類依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護目標，按功能高低依次劃分為五類：類   主要適用于源頭水、國家自然保護區(qū)；類   主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級保護區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場、仔稚幼魚的索餌

15、湯等；    類   主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)；    類   主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)；    類   主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。    對應地表水上述五類水域功能，將地表水環(huán)境質量標準基本項目標準值分為五類，不同功能類別分為執(zhí)行相應類別的標準值。水域功能類別高的標準值嚴于水域功能類別低的標準值。同

16、一水域兼有多類使用功能的，執(zhí)行最高功能類別對應的標準值。實現(xiàn)水域功能與達功能類別標準為同一含義。     表3 地表水環(huán)境質量標準基本項目標準限值          單位：mg/L           序號 標準值             

17、     分類 項目類類類類類1 水溫()人為造成的環(huán)境水溫變化應限制在：周平均最大溫升1周平均最大溫降22PH值（無量綱）6-93溶解氧               飽和率90%（或7.5）65324高錳酸鹽指數(shù)         24610155化學需氧量(COD)    &#

18、160;日生化需氧量(BOD5) 3346107氨氮（NH3-N）        0.150.51.01.52.08總磷（以P計）        0.02（湖、庫0.01）0.1（湖、庫0.025）0.2（湖、庫0.05）0.3（湖、庫0.1）0.4（湖、庫0.2）9總氮（湖、庫、以N計）0.20.51.01.52.010銅        &

19、#160;          0.011.01.01.01.011鋅                   0.051.01.02.02.012氟化物(以F計)      1.01.01.01.51.513硒      &

20、#160;            0.010.010.010.020.0214砷                   0.050.050.050.10.115汞            

21、60;      0.000050.000050.00010.0010.00116鎘                   0.0010.0050.0050.0050.0117鉻（六價）           0.010.050.050.050.118鉛 

22、0;                 0.010.010.050.050.119氰化物               0.0050.050.20.20.220揮發(fā)酚           

23、60;   0.0020.0020.0050.010.121石油類               0.050.050.050.51.022陰離子表面活性劑     0.20.20.20.30.323硫化物               0.050.10.050.5

24、1.024糞大腸菌群（個/L）   2002000100002000040000（三）評價依據(jù)、原因、分析評價方法有兩大類，一類是以水質的物理化學參數(shù)的實測值為依據(jù)的評價方法；另一類是以水生物種群與水質的關系為依據(jù)的生物學評價方法。較多采用的是物理化學參數(shù)評價方法，其中又分：單項參數(shù)評價法即用某一參數(shù)的實測濃度代表值與水質標準（如上面的表3）對比，判斷水質的優(yōu)劣或適用程度。多項參數(shù)綜合評價法即把選用的若干參數(shù)綜合成一個概括的指數(shù)來評價水質，又稱指數(shù)評價法。指數(shù)評價法用兩種指數(shù)即參數(shù)權重評分疊加型指數(shù)和參數(shù)相對質量疊加型指數(shù)兩種。參數(shù)權重評分疊加型指數(shù)的計算方法是，選定若干評

25、價參數(shù)，按各項參數(shù)對水質影響的程度定出權系數(shù)，然后將各參數(shù)分成若干等級，按質量優(yōu)劣評分，最后將各參數(shù)的評分相加，求出綜合水質指數(shù)。數(shù)值大表示水質好，數(shù)值小表示水質差。用這種指數(shù)表示水質，方法簡明，計算方便。參數(shù)相對質量疊加型指數(shù)的計算方法是，選定若干評價參數(shù)，把各參數(shù)的實際濃度與其相應的評價標準濃度相比，求出各參數(shù)的相對質量指數(shù)，然后求總和值。根據(jù)生物與環(huán)境條件相適應的原理建立起來的生物學評價方法，通過觀測水生物的受害癥狀或種群組成，可以反映出水環(huán)境質量的綜合狀況，因而既可對水環(huán)境質量作回顧評價，又可對擬建工程的生態(tài)效應作影響評價，是物理化學參數(shù)評價方法的補充。缺點是難確定水污染物的性質和含量

26、。60年代以來,國外不斷有文獻報道和討論用數(shù)學模式來評價水質的污染情況,提出了多種指數(shù).近年來國內先后采用了單項污染指數(shù)、綜合污染指數(shù)等方法評定地表水質量,但都不盡合理;地表水質量分級本是模糊性的問題,隨著模糊數(shù)學的誕生,用模糊數(shù)學方法進行水質綜合評價,用隸屬函數(shù)來描述水質的分級,能夠刻劃出界線的模糊性,在應用時,顯示出客觀性和合理性.將模糊數(shù)學法評定地表水質量的方法編制成計算機程序,可快速地、準確地評價出各時期的地表水質量級別. 第四部分 數(shù)據(jù)處理分析及結果輸出一、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和記錄樣品編號水溫PH值臭濁度色度漂浮物氨氮TP12345678樣品編號TNCOD揮發(fā)酚鉻鎘鉛砷銅鋅鎳12345678

27、二、數(shù)據(jù)處理分析監(jiān)測中所得到的許多物理、化學和生物學數(shù)據(jù)，是描述和評價環(huán)境質量的基本依據(jù)。由于監(jiān)測系統(tǒng)的條件限制以及操作人員的技術水平，測試值與真值之間常存在差異；環(huán)境污染的流動性、變異性以及與時空因素關系，使某一區(qū)域的環(huán)境質量由許多因素綜合所決定；描述某一河流的環(huán)境質量，必須對整條河流按規(guī)定布點，以一定頻率測定，根據(jù)大量數(shù)據(jù)綜合才能表述它的環(huán)境質量，所有這一切均需通過統(tǒng)計處理。（一）數(shù)據(jù)修約規(guī)則各種測量、計算的數(shù)據(jù)需要修約時，應遵守下列規(guī)則：四舍六入五考慮，五后非零則進一，五后皆零視奇偶，五前為偶應舍去，五前為奇則進一。（二）可疑數(shù)據(jù)的取舍與正常數(shù)據(jù)不是來自同一分布總體，明顯歪曲試驗結果的測

28、量數(shù)據(jù)，稱為離群數(shù)據(jù)。可能會歪曲試驗結果，但尚未經(jīng)檢驗斷定其是離群數(shù)據(jù)的測量數(shù)據(jù)，稱為可疑數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理時，必須剔除離群數(shù)據(jù)以使測定結果更符合客觀實際。正確數(shù)據(jù)總有一定分散性，如果人為地刪去一些誤差較大但并非離群的測量數(shù)據(jù)，由此得到精密度很高的測量結果并不符合客觀實際。因此對可疑數(shù)據(jù)的取舍必須遵循一定的原則。（三）檢驗方法測量中發(fā)現(xiàn)明顯的系統(tǒng)誤差和過失誤差，由此而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)應隨時剔除。而可疑數(shù)據(jù)的舍取應采用統(tǒng)計方法判別，即離群數(shù)據(jù)的統(tǒng)計檢驗。檢驗的方法很多，現(xiàn)介紹最常用的兩種。1. 狄克遜（Dixon）檢驗法此法適用于一組測量值的一致性檢驗和剔除離群值，本法中對最小可疑值和最大可疑值進行檢驗

29、的公式因樣本的容量（n）不同而異，檢驗方法如下：（1）將一組測量數(shù)據(jù)從小到大順序排列為x1、x2xn，x1和xn分別為最小可疑值和最大可疑值；（2）按下表計算式求Q值；狄克遜檢驗臨界值（Qa）表2. 格魯勃斯（Grubbs）檢驗法此法適用于檢驗多組測量值均值的一致性和剔除多組測量值中的離群均值；也可用于檢驗一組測量值一致性和剔除一組測量值中的離群值，方法如下：（1）有l(wèi)組測定值，每組n個測定值的均值分別為 1、 2、 i、 l，其中最大均值記為 max，最小均值記為 min；（4）根據(jù)測定值組數(shù)和給定的顯著性水平（），從表  9-7查得臨界值（T）；格魯勃斯檢驗臨界值（Ta）表（5）

30、若TT0.05，則可疑均值為正常均值；若T0.05TT0.01，則可疑均值為偏離均值；若TT0.01，則可疑均值為離群均值，應予剔除，即剔除含有該均值的一組數(shù)據(jù)。（四）結果輸出對一個試樣某一指標的測定，其結果表達方式一般有如下幾種：1.用算術均數(shù)（ ）代表集中趨勢測定過程中排除系統(tǒng)誤差和過失誤差后，只存在隨機誤差，根據(jù)正態(tài)分布的原理，當測定次數(shù)無限多（n）時的總體均值（）應與真值（xt）很接近，但實際只能測定有限次數(shù)。因此樣本的算術均數(shù)是代表集中趨勢表達監(jiān)測結果的最常用方式。2.用算術均數(shù)和標準偏差表示測定結果的精密度（ ±s）算術均值代表集中趨勢，標準偏差表示離散程度。算術均值代表

31、性的大小與標準偏差的大小有關，即標準偏差大，算術均數(shù)代表性小，反之亦然，故而監(jiān)測結果常以（ ±s）表示。標準偏差大小還與所測均數(shù)水平或測量單位有關。不同水平或單位的測定結果之間，其標準偏差是無法進行比較的，而變異系數(shù)是相對值，故可在一定范圍內用來比較不同水平或單位測定結果之間的變異程度。例如，用鎘試劑法測定鎘，當鎘含量小于0.1mg/L時，最大相對偏差和變異系數(shù)分別為7.3和9.0。第五部分 原因分析根據(jù)實地的考察，可以確定水中懸浮物很多，從湖面上生長的藻類可以初步分析水中的有機物應該相對較多，再根據(jù)實驗數(shù)據(jù)的具體分析，確定水中氨氮、TN的含量和標準比值間的關系。如果上述各項的值與標

32、準值間的關系均有偏差且相對偏高，可以確定其中污染的主要物質為有機物。從我們所觀察到的外部條件來分析，水體發(fā)綠發(fā)臭，可以知道其中溶解氧的含量低，究其原因可以大致概括為水中懸浮物（包括荷葉的秸稈）和部分藻類覆蓋水體表面，使水體中溶解氧的含量降低，而水中生物在無氧的狀態(tài)下發(fā)生化學反應使水體泛綠發(fā)臭。其他的監(jiān)測項目則根據(jù)實驗數(shù)據(jù)的結果來進行分析。根據(jù)以上原因的分析，我們知道水質變壞的因素。所以我們應該根據(jù)這些因素來進行水質的改善，這才會是我們真正監(jiān)測水質的目的。首先人工湖里的水應該經(jīng)常進行更新，保持水源的清潔。其次應該經(jīng)常對水中的懸浮物進行打撈，將其撈出水面，避免水質的快速惡化。最后也是最重要的是要提

33、高學生的保護水質的意識，這些水中的懸浮物和岸邊的垃圾大都是學生在湖邊停留離開后留下的。綜合以上的分析，我們可以充分認識到水質監(jiān)測的重要性。所以我們要用充分的熱情、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度將這次實驗做好、做準、做成功。附錄一 布點的具體情況為了解各采樣點的具體情況現(xiàn)編制下列表：表2：布點的具體情況采樣編號采樣時間采樣人污染狀況污染來源采樣位置12345678附錄二 實驗儀器原理一 、TOC分析儀我們的生活離不開水，若相當多的有機污染物存在于水中，將直接影響水體的質量，對我們的生活和生產(chǎn)造成危害，因此水和廢水的監(jiān)測，越來越引起人們的重視。其中水體中總有機碳（TOC）含量的檢測，日益引起關注。它是以碳含量表示

34、水體中有機物質總量的綜合指標。TOC的測定一般采用燃燒法，此法能將水樣中有機物全部氧化，可以很直接地用來表示有機物的總量。因而它被作為評價水體中有機物污染程度的一項重要參考指標。 下面針對TOC儀器的測定原理、TOC分析方法及分析的步驟進行介紹。 （一）TOC儀器的測定原理總有機碳（TOC），由專門的儀器總有機碳分析儀（以下簡稱TOC分析儀）來測定。TOC分析儀，是將水溶液中的總有機碳氧化為二氧化碳，并且測定其含量。利用二氧化碳與總有機碳之間碳含量的對應關系，從而對水溶液中總有機碳進行定量測定。 儀器按工作原理不同，可分為燃燒氧化非分散紅外吸收法、電導法、氣相色譜法等。其中燃燒氧化非分散紅外吸

35、收法只需一次性轉化，流程簡單、重現(xiàn)性好、靈敏度高，因此這種TOC分析儀廣為國內外所采用。 TOC分析儀主要由以下幾個部分構成：進樣口、無機碳反應器、有機碳氧化反應（或是總碳氧化反應器）、氣液分離器、非分光紅外CO2分析器、數(shù)據(jù)處理部分。 （二）燃燒氧化非分散紅外吸收法燃燒氧化非分散紅外吸收法，按測定TOC值的不同原理又可分為差減法和直接法兩種。 1.差減法測定TOC值的方法原理 水樣分別被注入高溫燃燒管（900）和低溫反應管（150）中。經(jīng)高溫燃燒管的水樣受高溫催化氧化，使有機化合物和無機碳酸鹽均轉化成為二氧化碳。經(jīng)反應管的水樣受酸化而使無機碳酸鹽分解成為二氧化碳，其所生成的二氧化碳依次導入非

36、分散紅外檢測器，從而分別測得水中的總碳（TC）和無機碳（IC）。總碳與無機碳之差值，即為總有機碳（TOC）。 2.直接法測定TOC值的方法原理 將水樣酸化后曝氣，使各種碳酸鹽分解生成二氧化碳而驅除后，再注入高溫燃燒管中，可直接測定總有機碳。但由于在曝氣過程中會造成水樣中揮發(fā)性有機物的損失而產(chǎn)生測定誤差，因此其測定結果只是不可吹出的有機碳值。 電導率法 使用紫外燈將水中有機物轉化為二氧化碳，二氧化碳溶解在水中形成碳酸根離子有機物轉化前后都測量電導率，通過電導率的差值可算出增加的碳酸根含量，就可以算出水中的了 （三）水樣中TOC的分析步驟1.試劑準備 （1）鄰苯二甲酸氫鉀（KHC8H4O4）：基準

37、試劑 （2）無水碳酸鈉：基準試劑 （3）碳酸氫鈉：基準試劑 （4）無二氧化碳蒸餾水 2.標準貯備液的制備 （1） 有機碳標準貯備液：稱取干燥后的適量KHC8H4O4，用水稀釋，一般貯備液的濃度為400mg/L碳。 （2） 無機碳標準貯備液：稱取干燥后適量比例的碳酸鈉和碳酸氫鈉，用水稀釋，一般貯備液的濃度為400mg/L無機碳。 3.有機碳、無機碳標準溶液的配制 從各自的貯備液中按要求稀釋得來。 4.校準曲線的繪制 由標準溶液逐級稀釋成不同濃度的有機碳、無機碳標準系列溶液，分別注入燃燒管和反應管，測量記錄儀上的吸收峰高，與對應的濃度作圖，繪制校準曲線。 5.水樣測定 取適量水樣注入TOC儀器進行

38、測定，所得峰高從標準曲線上可讀出相應的濃度，或由儀器自動計算出結果。 6. 計算 差減法：總有機碳（mg/L）=總碳無機碳 直接法：總有機碳（mg/L）=總碳 四、應用目前，衛(wèi)生防疫和水質監(jiān)測部門越來越重視水中有機物的污染情況。TOC的檢測必不可少，各種類型的TOC分析儀在這些部門也得到了比較廣泛的應用二、ICP-MSICP-MS所用電離源是感應耦合等離子體（ICP），它與原子發(fā)射光譜儀所用的ICP是一樣的，其主體是一個由三層石英套管組成的炬管，炬管上端繞有負載線圈，三層管從里到外分別通載氣，輔助氣和冷卻氣，負載線圈由高頻電源耦合供電，產(chǎn)生垂直于線圈平面的磁場。如果通過高頻裝置使氬氣電離，則氬

39、離子和電子在電磁場作用下又會與其它氬原子碰撞產(chǎn)生更多的離子和電子，形成渦流。強大的電流產(chǎn)生高溫，瞬間使氬氣形成溫度可達10000k的等離子焰炬。樣品由載氣帶入等離子體焰炬會發(fā)生蒸發(fā)、分解、激發(fā)和電離，輔助氣用來維持等離子體，需要量大約為1L/min。冷卻氣以切線方向引入外管，產(chǎn)生螺旋形氣流，使負載線圈處外管的內壁得到冷卻，冷卻氣流量為10-15L/min。 最常用的進樣方式是利用同心型或直角型氣動霧化器產(chǎn)生氣溶膠，在載氣載帶下噴入焰炬，樣品進樣量大約為1ml/min，是靠蠕動泵送入霧化器的。 在負載線圈上面約10mm處,焰炬溫度大約為8000K,在這么高的溫度下,電離能低于7eV的元素完全電離

40、，電離能低于10.5ev的元素電離度大于20%。由于大部分重要的元素電離能都低于10.5eV，因此都有很高的靈敏度，少數(shù)電離能較高的元素，如C，O，Cl，Br等也能檢測，只是靈敏度較低。 ICP-MS由ICP焰炬，接口裝置和質譜儀三部分組成；若使其具有好的工作狀態(tài)，必須設置各部分的工作條件。 （一） ICP工作條件主要包括ICP功率，載氣、輔助氣和冷卻氣流量。樣品提升量等，ICP功率一般為1KW左右，冷卻氣流量為15L/min，輔助氣流量和載氣流量約為1L/min，調節(jié)載氣流量會影響測量靈敏度。樣品提升量為1ml/min。 （二）接口裝置工作條件ICP產(chǎn)生的離子通過接口裝置進入質譜儀，接口裝置

41、的主要參數(shù)是采樣深度，也即采樣錐孔與焰炬的距離，要調整兩個錐孔的距離和對中，同時要調整透鏡電壓，使離子有很好的聚焦。 （三）質譜儀工作條件主要是設置掃描的范圍。為了減少空氣中成分的干擾，一般要避免采集N2、O2、Ar等離子，進行定量分析時，質譜掃描要挑選沒有其它元素及氧化物干擾的質量。 同時還要有合適的倍增器電壓。 事實上，在每次分析之前，需要用多元素標準溶液對儀器整體性能進行測試，如果儀器靈敏度能達到預期水平，則儀器不再需要調整，如果靈敏度偏低，則需要調節(jié)載氣流量，錐孔位置和透鏡電壓等參數(shù)。三、GCMS氣相色譜質譜聯(lián)用儀-GCMS 新設計的高輝度離子源，采用低噪聲檢測單元，提高了S/N比，理

42、想的雙渦輪分子泵真空排氣系統(tǒng)，實現(xiàn)了超高靈敏度。強大的品質管理（QA/QC）功能及GLP支持功能。高擴展性為各類用戶提供最適宜的GC/MS環(huán)境，對應多種毛細管色譜柱，離子化電壓可調，測定質量范圍廣。產(chǎn)品特點高靈敏度 GCMSQP2010采用新設計的高輝度離子源、大容量雙渦輪分子泵（260L/sec+65L/sec差動排氣系統(tǒng)）、低噪聲檢測單元（專利申請中），提高了靈敏度。滿足環(huán)境分析、食品及其他產(chǎn)品微量雜質分析等的要求。靈敏度數(shù)據(jù)（八氟萘1pg掃描方式） Scan：1pg S/N60 OFN M/Z=272 S1M：100fg S/N60 OFN M/Z=272 寬廣的測定質量范圍測定質量范圍

43、擴展至m/z 1.51024。即使因衍生化而分子量增加也可充分測定。質量數(shù)不受測定目標物質的限制。技術指標：靈敏度離子化方式 EI Scan 1pg S/N60 OFN m/z=272 SIM 100fg S/N60 OFN m/z=272 真空排氣系統(tǒng)可靠性通過提高離子源溫度的穩(wěn)定性以及采用雙渦輪分子泵系統(tǒng)（差動排氣系統(tǒng)），實現(xiàn)了靈敏度的長期穩(wěn)定。新一代工作站GCMSsolution具備各種品質管理（系統(tǒng)確認，QA/QC等）擴展性通過調整離子化能量（10200eV），可得到分子離子信息，使EI質譜的定性能力進一步提高。擴大了色譜柱的選擇范圍，從窄口徑毛細管柱到寬口徑毛細管柱，滿足多種的應用。

44、由于采用了雙渦輪分子泵，載氣流量最大可達到15ml/min四、激光粒度分析儀光在傳播中，波前受到與波長尺度相當?shù)南犊谆蝾w粒的限制，以受限波前處各元波為源的發(fā)射在空間干涉而產(chǎn)生衍射和散射，衍射和散射的光能的空間（角度）分布與光波波長和隙孔或顆粒的尺度有關。用激光做光源，光為波長一定的單色光后，衍射和散射的光能的空間（角度）分布就只與粒徑有關。對顆粒群的衍射，各顆粒級的多少決定著對應各特定角處獲得的光能量的大小，各特定角光能量在總光能量中的比例，應反映著各顆粒級的分布豐度。按照這一思路可建立表征粒度級豐度與各特定角處獲取的光能量的數(shù)學物理模型，進而研制儀器，測量光能，由特定角度測得的光能與總光能的

45、比較推出顆粒群相應粒徑級的豐度比例量。 激光粒度分析儀 采用濕法分散技術，機械攪拌使樣品均勻散開，超聲高頻震蕩使團聚的顆粒充分分散，電磁循環(huán)泵使大小顆粒在整個循環(huán)系統(tǒng)中均勻分布，從而在根本上保證了寬分布樣品測試的準確重復。 測試操作簡便快捷：放入分散介質和被測樣品，啟動超生發(fā)生器使樣品充分分散，然后啟動循環(huán)泵，實際的測試過程只有幾秒鐘。測試結果以粒度分布數(shù)據(jù)表、分布曲線、比表面積、D10、D50、D90等方式顯示、打印和記錄. 輸出數(shù)據(jù)豐富直觀：本儀器的軟件可以在各種計算機視窗平臺上運行，具有操作簡單直觀的特點，不僅對樣品進行動態(tài)檢測，而且具有強大的數(shù)據(jù)處理與輸出功能,用戶可以選擇和設計最理想

46、的表格和圖形輸出。 激光粒度分析儀分類 激光粒度分析儀依據(jù)分散系統(tǒng)分為濕法測試儀器，干法測試儀器，干濕一體測試儀器，另有專用型儀器，例如噴霧激光粒度儀、在線激光粒度儀等； 激光粒度分析儀國內技術發(fā)展 自1982年國家立項國家七五科技攻關項目“水泥顆粒級配在線分析儀”1項目開始，我國研究此項技術的時間已近30年，目前以濟南微納顆粒技術有限公司2的技術研究為全國之最，目前其研究的干濕一體激光粒度分析儀為國內唯一，達到世界先進水平；其研究的采用動態(tài)光散射原理的納米激光粒度分析儀為國內目前唯一，填補了國內技術空白；其研究的在線激光粒度分析儀也是國內目前唯一一家可以做此項目的企業(yè)，并被國家認證為國際90年代先進技術水平。 激光粒度分析儀的主要指標： 測試范圍、準確性、重復性、激光器、分散系統(tǒng)、光路系統(tǒng)等。五、原子吸收光譜儀原子吸收光譜儀可測定多種元素，火焰原子吸收光譜法可測到10-9g/mL數(shù)量級，石墨爐原子吸收法可測到10-13g/mL數(shù)量級。其氫化物發(fā)生器可對8種揮發(fā)性元素汞、砷、鉛、硒、錫、碲、銻、鍺等進行微痕量測定。（一）基本原理儀器從光源輻射出具有待測元素特征譜線的光，通過試樣蒸氣時被蒸氣中待測元素基態(tài)原子所吸收，由輻射特征譜