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第二章水和廢水監(jiān)測(cè)第一節(jié)概述第二節(jié)地表水和水污染源監(jiān)測(cè)技術(shù)路線第四節(jié)水樣的采集、運(yùn)輸和保存第五節(jié)
水樣的預(yù)處理第六節(jié)
水的物理指標(biāo)檢測(cè)第七節(jié)
金屬污染物的監(jiān)測(cè)第八節(jié)
無(wú)機(jī)陰離子污染物的測(cè)定第九節(jié)
營(yíng)養(yǎng)鹽及有機(jī)污染綜合指標(biāo)的監(jiān)測(cè)第十一節(jié)
底質(zhì)監(jiān)測(cè)第三節(jié)
水環(huán)境監(jiān)測(cè)方案第十節(jié)
有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)第十二節(jié)
活性污泥性質(zhì)的測(cè)定第一節(jié)概述一、水體、水體污染和水質(zhì)水是人類社會(huì)的寶貴資源全球水資源淡水資源可利用的淡水資源只有江河、淡水湖和地下水的一部分水體是地表水圈的重要組成部分,指的是以相對(duì)穩(wěn)定的陸地為邊界的天然水域,包括有一定流速的溝渠、江河和相對(duì)靜止的塘堰、水庫(kù)、湖泊、沼澤,以及受潮汐影響的三角洲與海洋。把水體當(dāng)做完整的生態(tài)系統(tǒng)或綜合自然體來(lái)看待,其中包括水中的懸浮物質(zhì)、溶解物質(zhì)、底泥和水生生物等。水體可劃分為“類型”的概念和“區(qū)域”的概念。1.按“類型”可劃分為:
(1)海洋水體:包括海和洋。
(2)陸地水體:包括地表水體——河流、湖泊、沼澤;地下水體。2.“區(qū)域”的概念:是指某一具體的被水覆蓋的地段,如太湖、洞庭湖、鄱陽(yáng)湖,按類型劃分它們同屬于陸地地表水體中的湖泊;按區(qū)域劃分它們是三個(gè)區(qū)域內(nèi)的水體。區(qū)分水質(zhì)與水體的概念十分重要。水質(zhì)主要指水相的質(zhì)量。通過(guò)水體的物理(色度、懸浮物等)、化學(xué)(有機(jī)和無(wú)機(jī)物含量)和生物(細(xì)菌、微生物、浮游生物、底棲生物)的特征及組成狀況,反映了水體環(huán)境自然演化過(guò)程和人類活動(dòng)影響的程度。水體則包含有除水相以外的固相物質(zhì),內(nèi)容廣泛得多。例如重金屬元素污染物可從水相轉(zhuǎn)移到固相底泥中,水相中重金屬含量較低,而底泥受到重金屬污染。從水體范疇已受到重金屬的污染。水資源供應(yīng)不足是世界各國(guó)所面臨的嚴(yán)重問(wèn)題。由于地理?xiàng)l件的差異引起的水資源分布不均水污染導(dǎo)致的水質(zhì)性缺水海水被蒸發(fā)后,又以大氣降水形式回歸海洋的,稱為局部的海洋水分循環(huán)。陸地水自地表蒸發(fā)到大氣中,又以降水形式回到陸地的稱為局部的內(nèi)陸水分循環(huán)。上述兩種情況融合以后,形成比較復(fù)雜的水分循環(huán),稱為全球水分循環(huán)。淡水循環(huán)的主要形式為降雨,循環(huán)分布區(qū)域?yàn)榇髿鈱拥降叵?公里,淡水儲(chǔ)藏主要為地下水(淺水層蓄水層)和地表水(河流、湖泊、沼澤、冰川等)人類能夠較好利用的只是那些循環(huán)較快的淡水(大約1100萬(wàn)km3
)目前世界各國(guó)每年所消耗的淡水約2088km3,連同可以循環(huán)使用的水,總量約為3300km3/a,約占全球全年總徑流量的90%,其余10%的淡水流到海洋中。因而從全球角度來(lái)看水資源是豐富的。但是,隨著世界人口的不斷增加和工農(nóng)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,人類對(duì)水量的需求日益增多;而水資源的利用和水量分布極不平均,可用的水源和人口分布不成比例關(guān)系。與此同時(shí),人類利用水資源時(shí),又使未經(jīng)處理的廢水和廢物排入水體造成人為的水質(zhì)污染。按人均擁有水量計(jì),我國(guó)僅有2200m3/人,約占世界平均水平的1/4。水質(zhì)污染分類:化學(xué)型污染——由酸堿、有機(jī)和無(wú)機(jī)污染造成的污染;物理型污染——色度、濁度、懸浮固體、熱污染、放射性;生物型污染——生活污水、醫(yī)院污水的排入,而引入某些病原微生物造成的污染。所謂水體污染就是指大量污染物進(jìn)入水體,其含量超過(guò)了水體的本底值或水體的自凈能力,造成水質(zhì)惡化,從而破壞了水體的正常功能?!吨腥A人民共和國(guó)水污染防治法》中的定義:水污染是指水體因某種物質(zhì)的介入而導(dǎo)致其物理、化學(xué)、生物或放射性等方面特性的改變,從而影響水的有效利用,危害人體健康或破壞生態(tài)環(huán)境,造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。水體自凈和水體環(huán)境容量
污染物進(jìn)入水體后首先被稀釋,隨后經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物轉(zhuǎn)化,使污染物濃度降低、性質(zhì)發(fā)生變化,水體自然地恢復(fù)原樣的過(guò)程,稱為水體自凈。當(dāng)污染物不斷排入超過(guò)水體自凈能力時(shí),就會(huì)造成污染物的積累,水質(zhì)污染越來(lái)越嚴(yán)重。自凈能力決定著水體的環(huán)境容量(潔凈水體所能承載的最大污染物量。水解酶
生活污水(淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等)好氧菌
氨基酸、脂肪酸、甘油、低分子糖
CO2、H2O、無(wú)機(jī)鹽二、水質(zhì)監(jiān)測(cè)的對(duì)象和目的水污染監(jiān)測(cè)的分類
環(huán)境水體監(jiān)測(cè)水污染源監(jiān)測(cè)水污染監(jiān)測(cè)的對(duì)象
環(huán)境水體:地表水(江、河、湖、庫(kù)、海水)
地下水
水污染源:工業(yè)廢水生活污水和醫(yī)院污水等水質(zhì)監(jiān)測(cè)的目的:
(1)對(duì)江、河、水庫(kù)、湖泊、海洋等地表水和地下水中的污染因子進(jìn)行經(jīng)常性的監(jiān)測(cè),以掌握水質(zhì)現(xiàn)狀及其變化趨勢(shì)。
(2)對(duì)生產(chǎn)、生活等廢(污)水排放源排放的廢(污)水進(jìn)行監(jiān)視性監(jiān)測(cè),掌握廢(污)水排放量及其污染物濃度和排放總量,評(píng)價(jià)是否符合排放標(biāo)準(zhǔn),為污染源管理提供依據(jù)。
(3)對(duì)水環(huán)境污染事故進(jìn)行應(yīng)急監(jiān)測(cè),為分析判斷事故原因、危害及制訂對(duì)策提供依據(jù)。
(4)為國(guó)家政府部門(mén)制定水環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)和規(guī)劃提供有關(guān)數(shù)據(jù)和資料。
(5)為開(kāi)展水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及進(jìn)行環(huán)境科學(xué)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)手段。三、水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和分析方法(一)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)項(xiàng)目受人力、物力、財(cái)力的限制,不可能將所有的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目都加以測(cè)定,只能是對(duì)那些優(yōu)先監(jiān)測(cè)污染物加以監(jiān)測(cè)。
優(yōu)先監(jiān)測(cè)污染物:標(biāo)準(zhǔn)中要求控制、在環(huán)境中難以降解;危害大、毒性大、影響范圍廣;出現(xiàn)頻率高,有可靠檢測(cè)方法。1、地表水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范)
水溫、pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總氮(湖、庫(kù))、總磷、銅、鋅、硒、砷、汞、鎘、鉛、鉻(六價(jià))、氟化物、氰化物、硫化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、糞大腸菌群。2、生活飲用水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目
常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目:肉眼可見(jiàn)物、色、嗅和味、渾濁度、pH、總硬度、鋁、鐵、錳、銅、鋅、揮發(fā)酚類、陰離子合成洗滌劑、硫酸鹽、氯化物、溶解性總固體、耗氧量、砷、鎘、鉻(六價(jià))、氰化物、氟化物、鉛、汞、硒、硝酸鹽、氯仿、四氯化碳、細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群、糞大腸菌群、游離余氯、總α放射性、總β放射性。飲用水源地監(jiān)測(cè)項(xiàng)目執(zhí)行《GB3838-2002-地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目潮汐河流必測(cè)項(xiàng)目增加氯化物。飲用水保護(hù)區(qū)或飲用水源的江河除監(jiān)測(cè)常規(guī)項(xiàng)目外,必須注意劇毒和“三致”有毒化學(xué)品的監(jiān)測(cè)。有的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)結(jié)果低于檢出限,并確認(rèn)該地區(qū)沒(méi)有新污染源增加時(shí)刻減少監(jiān)測(cè)頻次。選測(cè)項(xiàng)目有監(jiān)測(cè)能力的情況下每年監(jiān)測(cè)1次。3、廢(污)水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范)第一類:
是在車間或車間處理設(shè)施排放口采樣測(cè)定的污染物,包括總汞、烷基汞、總鎘、總鉻、六價(jià)鉻、總砷、總鉛、總鎳、苯并(a)芘、總鈹、總銀、總α放射性、總β放射性。第二類:
是在排污單位排放口采樣測(cè)定的污染物,包括pH、色度、懸浮物、生化需氧量、化學(xué)需氧量、石油類、動(dòng)植物油、揮發(fā)性酚、總氰化物、硫化物、氨氮、氟化物、磷酸鹽、甲醛、苯胺類、硝基苯類、陰離子表面活性劑、總銅、總鋅、總錳。生活污水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目:CODCr、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP、LAS、pH、動(dòng)植物油、礦物油類、色度、糞大腸菌群。醫(yī)院污水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目:CODCr、BOD5、SS、濁度、致病菌、細(xì)菌總數(shù)、pH、色度、大腸菌群、余氯。必測(cè)項(xiàng)目、選測(cè)項(xiàng)目的增減,由縣級(jí)以上環(huán)境保護(hù)行政主管部門(mén)認(rèn)定。選測(cè)項(xiàng)目有監(jiān)測(cè)能力的情況下每年監(jiān)測(cè)1次。污染源監(jiān)測(cè)項(xiàng)目執(zhí)行《GB8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》及有關(guān)行業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目4、底質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))必測(cè)項(xiàng)目:砷、汞、烷基汞、鉻、六價(jià)鉻、鉛、鎘、銅、鋅、硫化物和有機(jī)質(zhì)。選測(cè)項(xiàng)目:有機(jī)氯農(nóng)藥、有機(jī)磷農(nóng)藥、除草劑、PCBs、烷基汞、苯系物、多環(huán)芳烴和鄰苯二甲酸酯類。5、地下水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定地下水常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有17項(xiàng)20項(xiàng)(二)監(jiān)測(cè)分析方法A、國(guó)家或行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)分析方法
其成熟性和準(zhǔn)確度好,是評(píng)價(jià)其他監(jiān)測(cè)分析方法的基準(zhǔn)方法,也是環(huán)境污染糾紛法定的仲裁方法;《水和廢水標(biāo)準(zhǔn)分析方法》(第四版)B、統(tǒng)一分析方法
是經(jīng)研究和多個(gè)單位的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明是成熟的方法。C、試用方法是在國(guó)內(nèi)少數(shù)單位研究和應(yīng)用過(guò),或直接從發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn),供監(jiān)測(cè)科研人員試用的方法。標(biāo)準(zhǔn)分析方法和統(tǒng)一分析方法均可在環(huán)境監(jiān)測(cè)與執(zhí)法中使用。1、選擇監(jiān)測(cè)分析方法的原則選擇正確的分析方法,是獲得準(zhǔn)確結(jié)果的關(guān)鍵因素之一。選擇分析方法應(yīng)遵循的原則是靈敏度能滿足定量要求;方法成熟、準(zhǔn)確;操作簡(jiǎn)便、易于普及;抗干擾能力強(qiáng)。
2、監(jiān)測(cè)分析方法的分類(1)用于測(cè)定無(wú)機(jī)污染物的方法
原子吸收法 分光光度法 等離子發(fā)射光譜(ICP-AES)法 電化學(xué)法 離子色譜法其他方法:化學(xué)法、原子熒光法、等離子發(fā)射光譜-質(zhì)譜(ICP-MS)法、氣相分子吸收光譜法等。(2)用于有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)分析方法
氣相色譜法(GC)高效液相色譜法(HPLC)氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)其他方法:有機(jī)污染物類別測(cè)定、耗氧有機(jī)物測(cè)定污染物形態(tài)分析A、污染物形態(tài)
污染物形態(tài)是指污染物在環(huán)境中呈現(xiàn)的化學(xué)狀態(tài)、價(jià)態(tài)和異構(gòu)狀態(tài)。一定形態(tài)的污染物在環(huán)境中有其發(fā)生和演變過(guò)程,并且在不同的條件下可轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌螒B(tài),具有不同強(qiáng)度的毒性。
B、了解污染物形態(tài)的意義
深入認(rèn)識(shí)其環(huán)境行為
正確評(píng)價(jià)對(duì)環(huán)境的影響
設(shè)計(jì)污染物分析監(jiān)測(cè)方案和治理方法
C、對(duì)污染物形態(tài)進(jìn)行分析常用的方法
直接測(cè)定法:專一性的化學(xué)方法或物理化學(xué)方法,測(cè)定樣品中污染物的各種形態(tài),如用離子選擇電極法測(cè)定離子態(tài)元素。
分離測(cè)定法:是將樣品中不同形態(tài)的待測(cè)組分用物理法(離心、超濾、滲析等)或物理化學(xué)法(萃取、層析、離子交換等)先進(jìn)行分離,然后逐一測(cè)定。
干法:是用電子探針、X射線衍射儀、核磁共振波譜儀等對(duì)顆粒狀樣品或生物樣品進(jìn)行非破壞性的形態(tài)分析。
理論計(jì)算法:是利用被研究體系有關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,確定其形態(tài)的方法。
四、排污總量監(jiān)測(cè)排水量:某一時(shí)間段從排污口排放的廢水總量。排污總量:某一時(shí)段從排污口排放出污染物的總量。流量測(cè)定原則:瞬時(shí)流量、平均流量、時(shí)間積分流量流量測(cè)定方法:流速儀法、溢流堰法、量水槽法、容量法、浮標(biāo)法、電磁式流量計(jì)法、電表式明渠流量計(jì)法排污總量監(jiān)測(cè)方法:P44表2-4五、流域污染物通量監(jiān)測(cè)
流域污染物通量指的是某一特定污染物通過(guò)某一河流斷面的量。是2004年新開(kāi)展的、針對(duì)我國(guó)七大水系污染控制的一項(xiàng)新指標(biāo),主要目的是:防止跨界水污染事故的發(fā)生。河流通量計(jì)算公式:Q(kg/s)=ρ(mg/L)×q(m3/s)×10-3根據(jù)我國(guó)目前的儀器裝備情況,推薦簡(jiǎn)易的浮標(biāo)法測(cè)流量:取一段較規(guī)則、長(zhǎng)度不小于10m、無(wú)彎曲、有一定液面高度的河床,測(cè)其平均寬度及水面高度,取一漂浮物,放入流動(dòng)河水的中央,在無(wú)外力的影響下,使漂浮物流經(jīng)被測(cè)距離,記錄流過(guò)時(shí)間、重復(fù)數(shù)次,取平均值。流量按下式計(jì)算:q(m3/s)=0.7LS/t式中:L——選取河道部分長(zhǎng)度,m;
t——浮標(biāo)法通過(guò)這段距離的所需平均時(shí)間,s;
S——河流斷面面積,m2。注:河床截面積可用測(cè)量桿在選定斷面通過(guò)測(cè)量幾個(gè)點(diǎn)位的深度計(jì)算出。為避免較大誤差,至少要有5個(gè)測(cè)量點(diǎn),每個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間不能超過(guò)20m,地形較復(fù)雜的河床測(cè)量點(diǎn)應(yīng)加密。濃度測(cè)定:可采用污染物的瞬時(shí)濃度代表一定時(shí)段內(nèi)該污染物的平均濃度。平均濃度是不同采樣點(diǎn)采集樣品中污染物濃度求均值得到如何確定一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面上采樣點(diǎn)數(shù)?六、水質(zhì)監(jiān)測(cè)基本程序:P47圖2-1第二節(jié)地表水和水污染源監(jiān)測(cè)
技術(shù)路線地表水監(jiān)測(cè)采用以流域?yàn)閱卧?,?yōu)化斷面為基礎(chǔ),連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析技術(shù)為先導(dǎo);手工采樣、實(shí)驗(yàn)室分析技術(shù)為主體;移動(dòng)式現(xiàn)場(chǎng)快速應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)為輔助手段的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、常規(guī)監(jiān)測(cè)與應(yīng)急監(jiān)測(cè)相結(jié)合的技術(shù)路線。
項(xiàng)目與頻次按實(shí)際確定。一、地表水監(jiān)測(cè)技術(shù)路線
重點(diǎn)污染源采用以自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)為主導(dǎo),其他污染源采用以自動(dòng)采樣和流量監(jiān)測(cè)同步-實(shí)驗(yàn)室分析為基礎(chǔ),并以手工混合樣品-實(shí)驗(yàn)室分析為輔助手段的濃度監(jiān)測(cè)與總量監(jiān)測(cè)相結(jié)合的技術(shù)路線。項(xiàng)目與頻次按實(shí)際確定。監(jiān)測(cè)方法依據(jù)相關(guān)規(guī)范。二、水污染源監(jiān)測(cè)技術(shù)路線第三節(jié)水環(huán)境監(jiān)測(cè)方案
基礎(chǔ)資料的收集與實(shí)地調(diào)查監(jiān)測(cè)斷面和采樣點(diǎn)的設(shè)置采樣時(shí)間和采樣頻率的確定采樣及監(jiān)測(cè)技術(shù)的選擇結(jié)果表達(dá)、質(zhì)量保證及實(shí)施計(jì)劃一、地表水監(jiān)測(cè)方案主要介紹河流、湖泊及水庫(kù)監(jiān)測(cè)斷面、采樣點(diǎn)、采樣時(shí)間以及采樣頻率的確定。(一)基礎(chǔ)資料的收集與實(shí)地調(diào)查
1、水體的水文、氣候、地質(zhì)和地貌資料。如水位、水量、流速及流向的變化;降雨量、蒸發(fā)量及歷史上的水情;河流的寬度、深度、河床結(jié)構(gòu)及地質(zhì)狀況;湖泊沉積物的特性、間溫層分布、等深線等。
2、水體沿岸城市分布、工業(yè)布局、污染源及其排污情況、城市給排水情況等。
3、水體沿岸的資源現(xiàn)狀和水資源的用途;飲用水源分布和重點(diǎn)水源保護(hù)區(qū);水體流域土地功能及近期使用計(jì)劃等。
4、歷年水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料。
(二)監(jiān)測(cè)斷面和采樣點(diǎn)的布設(shè)
1、監(jiān)測(cè)斷面的布設(shè)原則:應(yīng)在水質(zhì)、水量發(fā)生變化及水體不同用途的功能區(qū)處設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面:(1)大量廢水排入河流的居民區(qū)、工業(yè)區(qū)上下游;(2)湖泊、水庫(kù)的主要出入口;(3)飲用水源區(qū)、水資源區(qū)域等功能區(qū);(4)入海河流的河口處、較大支流匯合口上游和匯合后與干流混合處;(5)國(guó)際河流出入國(guó)際線的出入口處;(6)盡可能與水文測(cè)量斷面重合。
2、河流監(jiān)測(cè)斷面的布設(shè)
為評(píng)價(jià)完整江河水系的水質(zhì),需要設(shè)置背景斷面、對(duì)照斷面、控制斷面和削減斷面;對(duì)于某一河段,只需設(shè)置對(duì)照、控制和削減(或過(guò)境)三種斷面。(1)背景斷面:設(shè)在基本上未受人類活動(dòng)影響的河段,用于評(píng)價(jià)一完整水系污染程度。(2)對(duì)照斷面:為了解流入監(jiān)測(cè)河段前的水體水質(zhì)狀況而設(shè)置。一個(gè)河段一般只設(shè)一個(gè)對(duì)照斷面。(3)控制斷面:控制斷面的數(shù)目應(yīng)根據(jù)城市的工業(yè)布局和排污口分布情況而定,設(shè)在排污區(qū)(口)下游,污水與河水基本混勻處。(4)削減斷面:是指河流受納廢水和污水后,經(jīng)稀釋擴(kuò)散和自凈作用,使污染物濃度顯著降低的斷面,通常設(shè)在城市或工業(yè)區(qū)最后一個(gè)排污口下游1500m以外的河段上。對(duì)照斷面控制斷面削減斷面500m1500m控制斷面河流監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置AA’BB’C’CDD’EE’FF’GG’河流監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置示意圖A-A’對(duì)照斷面G-G’削減斷面B-B’、C-C’、D-D’、F-F’控制斷面污染源排污口水流方向自來(lái)水取水口3、湖泊、水庫(kù)監(jiān)測(cè)垂線(或斷面)的設(shè)置對(duì)不同類型的湖、庫(kù)應(yīng)區(qū)別對(duì)待,一般原則為:(1)在入出湖、庫(kù)的河流匯合處分別設(shè)置。(2)以各功能區(qū)為中心,在其輻射線上設(shè)置弧形監(jiān)測(cè)斷面。(3)在湖、庫(kù)中心、深、淺水區(qū)、滯流區(qū),不同漁類的回游產(chǎn)卵區(qū),水生生物經(jīng)濟(jì)區(qū)設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面。
湖泊、水庫(kù)監(jiān)測(cè)垂線(或斷面)的設(shè)置示意圖△︵△為監(jiān)測(cè)斷面4、采樣點(diǎn)位的設(shè)置
設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面后,應(yīng)根據(jù)水面的寬度確定斷面上的采樣垂線,再根據(jù)采樣垂線處水深確定采樣點(diǎn)的數(shù)目和位置。<50m50~100m中泓線有明顯水流處采樣點(diǎn)位確定100~1000m有明顯水流處中泓線有明顯水流處采樣點(diǎn)位確定>1500m等間距設(shè)置采樣點(diǎn)位確定采樣點(diǎn)位確定<5m水面下0.3~0.5m處5~10m河底以上0.5m處10~50m?水深處思考:當(dāng)河道有支流匯入時(shí)應(yīng)如何設(shè)置斷面呢?500m1500m對(duì)照斷面控制斷面削減斷面斷面點(diǎn)位思考:假設(shè)斷面處河寬60米,水深7米,則采樣點(diǎn)位如何確定?A1:表溫層中;A2:間溫層下;A3:亞溫層中;A4:沉積物與水介質(zhì)交界面上約1m處;h:水深采樣斷面及點(diǎn)位的確定必須由水環(huán)境監(jiān)測(cè)主管部門(mén)審核確認(rèn),一經(jīng)確認(rèn)不得任意更改,并在地圖上表明具體位置,現(xiàn)場(chǎng)需要設(shè)置固定標(biāo)志物,并以文字說(shuō)明斷面周邊情況,并配備相片材料。確實(shí)需要更改的,要經(jīng)水環(huán)境監(jiān)測(cè)主管部門(mén)同意,重作優(yōu)化處理與審核確認(rèn)。(三)地表水采樣時(shí)間和頻次確定采樣頻次的原則依據(jù)不同的水體功能、水文要素和污染源、污染物排放等實(shí)際情況,力求以最低的采樣頻次,取得最有時(shí)間代表性的樣品,既要滿足能反映水質(zhì)狀況的要求,又要切實(shí)可行。時(shí)間及頻率引自《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》HJ/T91-2002飲用水源地、省(自治區(qū)、直轄市)交界斷面中需要重點(diǎn)控制的監(jiān)測(cè)斷面每月至少采樣一次。國(guó)控水系、河流、湖、庫(kù)上的監(jiān)測(cè)斷面,逢單月采樣一次,全年六次。水系的背景斷面每年采樣一次。受潮汐影響的監(jiān)測(cè)斷面的采樣,分別在大潮期和小潮期進(jìn)行。每次采集漲、退潮水樣分別測(cè)定。漲潮水樣應(yīng)在斷面處水面漲平時(shí)采樣,退潮水樣應(yīng)在水面退平時(shí)采樣。如某必測(cè)項(xiàng)目連續(xù)三年均未檢出,且在斷面附近確定無(wú)新增排放源,而現(xiàn)有污染源排污量未增的情況下,每年可采樣一次進(jìn)行測(cè)定。一旦檢出,或在斷面附近有新的排放源或現(xiàn)有污染源有新增排污量時(shí),即恢復(fù)正常采樣。國(guó)控監(jiān)測(cè)斷面(或垂線)每月采樣一次,在每月5日~10日內(nèi)進(jìn)行采樣。遇有特殊自然情況,或發(fā)生污染事故時(shí),要隨時(shí)增加采樣頻次。為配合局部水流域的河道整治,及時(shí)反映整治的效果,應(yīng)在一定時(shí)期內(nèi)增加采樣頻次,具體由整治工程所在地方環(huán)境保護(hù)行政主管部門(mén)制定。
(四)采樣及監(jiān)測(cè)技術(shù)的選擇要根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的性質(zhì)、含量范圍及測(cè)定要求等因素選擇適宜的采樣、監(jiān)測(cè)方法和技術(shù),其詳細(xì)內(nèi)容將在本章以下各節(jié)中分別介紹。
(五)結(jié)果表達(dá)、質(zhì)量保證及實(shí)施計(jì)劃
1、結(jié)果表達(dá)水質(zhì)監(jiān)測(cè)所測(cè)得的眾多化學(xué)、物理以及生物學(xué)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),是描述和評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量,進(jìn)行環(huán)境管理的基本依據(jù),必須進(jìn)行科學(xué)地計(jì)算和處理,并按照要求的形式在監(jiān)測(cè)報(bào)告中表達(dá)出來(lái)。
2、質(zhì)量保證質(zhì)量保證概括了保證水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正確可靠的全部活動(dòng)和措施。質(zhì)量保證貫穿監(jiān)測(cè)工作的全過(guò)程。詳細(xì)內(nèi)容參閱第九章。
3、實(shí)施計(jì)劃實(shí)施計(jì)劃是實(shí)施監(jiān)測(cè)方案的具體安排,要切實(shí)可行,使各個(gè)環(huán)節(jié)工作有序、協(xié)調(diào)地進(jìn)行。狹義指儲(chǔ)存在土壤和巖石孔隙、裂隙、溶隙中的重力水。廣義指地表以下各種形式的水。地下水埋藏在地層的不同深度,相對(duì)地面水而言,其流動(dòng)性和水質(zhì)參數(shù)的變化比較緩慢。地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)方案的制訂過(guò)程與地面水基本相同。調(diào)查研究和收集資料采樣點(diǎn)的設(shè)置采樣時(shí)間和采樣頻率的確定引自《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》HJ/T164-2004二、地下水監(jiān)測(cè)方案
(一)調(diào)查研究和收集資料
1、收集、匯總監(jiān)測(cè)區(qū)域的水文、地質(zhì)、氣象等方面的有關(guān)資料和以往的監(jiān)測(cè)資料。例如,地質(zhì)圖、剖面圖、測(cè)繪圖、水井的成套參數(shù)、含水層、地下水補(bǔ)給、徑流和流向,以及溫度、濕度、降水量等。
2、調(diào)查監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)城市發(fā)展、工業(yè)分布、資源開(kāi)發(fā)和土地利用情況,尤其是地下工程規(guī)模、應(yīng)用等;了解化肥和農(nóng)藥的施用面積和施用量;查清污水灌溉、排污、納污和地面水污染現(xiàn)狀。
3、測(cè)量或查知水位、水深,以確定采水器和泵的類型,所需費(fèi)用和采樣程序。
4、在完成以上調(diào)查的基礎(chǔ)上,確定主要污染源和污染物,并根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)與地下水的主要類型把地下水分成若干個(gè)水文地質(zhì)單元。
(二)采樣點(diǎn)的布設(shè)
對(duì)照監(jiān)測(cè)井控制監(jiān)測(cè)井
(三)采樣時(shí)間和采樣頻率的確定
采樣時(shí)間采樣頻率監(jiān)測(cè)點(diǎn)(井)布設(shè)原則選擇的監(jiān)測(cè)點(diǎn)要能反映所在區(qū)域地下水系的環(huán)境質(zhì)量狀況和地下水質(zhì)量空間變化。監(jiān)測(cè)重點(diǎn)為供水目的的含水層。監(jiān)控地下水重點(diǎn)污染區(qū)及可能產(chǎn)生污染的地區(qū)盡量以最少的監(jiān)測(cè)點(diǎn)獲取足夠的有代表性的環(huán)境信息。主要供水區(qū)密,一般地區(qū)??;城區(qū)密,農(nóng)村稀;地下水污染嚴(yán)重區(qū)密,非污染區(qū)稀盡量在經(jīng)常使用的民井、生產(chǎn)井以及泉水中布設(shè)采樣點(diǎn)點(diǎn)位一旦確定,不易輕易變動(dòng),盡量保持單井地下水監(jiān)測(cè)工作的連續(xù)性。背景值監(jiān)測(cè)井的布設(shè)為了解地下水體未受人為影響條件下的水質(zhì)狀況,在研究區(qū)域的非污染地段設(shè)置。污染區(qū)外圍地下水水流上方垂直于水流方向監(jiān)測(cè)點(diǎn)(井)布設(shè)原則污染控制監(jiān)測(cè)井布設(shè)
首要考慮因素:污染源的分布和污染物在地下水中擴(kuò)散形式。
各地可根據(jù)當(dāng)?shù)氐叵滤飨?、污染源分布狀況和污染物在地下水中擴(kuò)散形式,采取點(diǎn)面結(jié)合的方法布設(shè)污染控制監(jiān)測(cè)井,監(jiān)測(cè)重點(diǎn)是供水水源地保護(hù)區(qū)。滲坑、滲井和固體廢物堆放區(qū)的污染物在含水層滲透性較大的地區(qū)以條帶狀污染擴(kuò)散,監(jiān)測(cè)井應(yīng)沿地下水流向布設(shè),以平行及垂直的監(jiān)測(cè)線進(jìn)行控制。滲坑、滲井和固體廢物堆放區(qū)的污染物在含水層滲透性小的地區(qū)以點(diǎn)狀污染擴(kuò)散,可在污染源附近按十字形布設(shè)監(jiān)測(cè)線進(jìn)行控制。污染控制監(jiān)測(cè)井布設(shè)當(dāng)工業(yè)廢水、生活污水等污染物沿河渠排放或滲漏以帶狀污染擴(kuò)散時(shí),應(yīng)根據(jù)河渠的狀態(tài)、地下水流向和所處的地質(zhì)條件,采用網(wǎng)格布點(diǎn)法設(shè)垂直于河渠的監(jiān)測(cè)線。污灌區(qū)和缺乏衛(wèi)生設(shè)施的居民區(qū)生活污水易對(duì)周圍環(huán)境造成大面積垂直的塊狀污染,應(yīng)以平行和垂直于地下水流向的方式布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。地下水位下降的漏斗區(qū),主要形成開(kāi)采漏斗附近的側(cè)向污染擴(kuò)散,應(yīng)在漏斗中心布設(shè)監(jiān)控測(cè)點(diǎn),必要時(shí)可穿過(guò)漏斗中心按十字形或放射狀向外圍布設(shè)監(jiān)測(cè)線。透水性好的強(qiáng)擴(kuò)散區(qū)或年限已久的老污染源,污染范圍可能較大,監(jiān)測(cè)線可適當(dāng)延長(zhǎng),反之,可只在污染源附近布點(diǎn)。區(qū)域內(nèi)的代表性泉、自流井、地下長(zhǎng)河出口應(yīng)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。為了解地下水與地表水體之間的補(bǔ)(給)排(泄)關(guān)系,可根據(jù)地下水流向在已設(shè)置地表水監(jiān)測(cè)斷面的地表水體設(shè)置垂直于岸邊線的地下水監(jiān)測(cè)線。選定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)(井)應(yīng)經(jīng)環(huán)境保護(hù)行政主管部門(mén)審查確認(rèn)。一經(jīng)確認(rèn)不準(zhǔn)任意變動(dòng)。確需變動(dòng)時(shí),需征得環(huán)境保護(hù)行政主管部門(mén)同意,并重新進(jìn)行審查確認(rèn)。確定采樣時(shí)間及頻率的原則依據(jù)不同的水文地質(zhì)條件和地下水監(jiān)測(cè)井使用功能,結(jié)合當(dāng)?shù)匚廴驹?、污染物排放?shí)際情況,力求以最低的采樣頻率,取得最有時(shí)間代表性的樣品。為反映地表水與地下水的水力聯(lián)系,地下水采樣頻次與時(shí)間盡可能與地表水相一致。確定采樣時(shí)間及頻率背景值監(jiān)測(cè)井和區(qū)域性控制的孔隙承壓水井每年枯水期采樣一次。污染控制監(jiān)測(cè)井逢單月采樣一次,全年六次。作為生活飲用水集中供水的地下水監(jiān)測(cè)井,每月采樣一次。同一水文地質(zhì)單元的監(jiān)測(cè)井采樣時(shí)間盡量相對(duì)集中,日期跨度不宜過(guò)大。確定采樣時(shí)間及頻率遇到特殊的情況或發(fā)生污染事故,可能影響地下水水質(zhì)時(shí),應(yīng)隨時(shí)增加采樣頻次。污染控制監(jiān)測(cè)井的某一監(jiān)測(cè)項(xiàng)目如果連續(xù)2年均低于控制標(biāo)準(zhǔn)值的五分之一,且在監(jiān)測(cè)井附近確實(shí)無(wú)新增污染源,而現(xiàn)有污染源排污量未增的情況下,該項(xiàng)目可每年在枯水期采樣一次進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一旦監(jiān)測(cè)結(jié)果大于控制標(biāo)準(zhǔn)值的五分之一,或在監(jiān)測(cè)井附近有新的污染源或現(xiàn)有污染源新增排污量時(shí),即恢復(fù)正常采樣頻次?!兜叵滤h(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》、《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》地下水相關(guān)名詞重力水—巖土中在重力作用下能自由運(yùn)動(dòng)的地下水。含水層—能夠貯存、滲透的飽水巖土層。隔水層—結(jié)構(gòu)致密、透水性極弱的導(dǎo)水速率不足以對(duì)井或泉提供明顯水量的巖土層。包氣帶—地面以下潛水面以上與大氣相通的地帶。上層滯水
—包氣帶中局部隔水層上所積聚的具有自由水面的重力水。潛水—地表以下、第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上具有自由水面的地下水。承壓水
—充滿于上、下兩個(gè)相對(duì)隔水層之間的含水層,對(duì)頂板產(chǎn)生靜水壓力的地下水。含水介質(zhì)—賦存地下水且水流在其中運(yùn)動(dòng)的巖土物質(zhì)??紫端嬖谟趲r土體孔隙中的重力水。裂隙水—貯存于巖體裂隙中的重力水。巖溶水—貯存于可溶性巖層溶隙(穴)中的重力水。泉—地下水的天然露頭。礦泉—含有一定數(shù)量礦物質(zhì)和氣體,有時(shí)水溫超過(guò)20℃的泉。水文地質(zhì)條件—地下水埋藏、分布、補(bǔ)給、徑流和排泄條件,水質(zhì)和水量及其形成地質(zhì)條件等的總稱。水文地質(zhì)單元—具有統(tǒng)一補(bǔ)給邊界和補(bǔ)給、徑流、排泄條件的地下水系統(tǒng)。地下水埋深(地下水埋藏深度)—從地表面至地下水潛水面或承壓水面的垂直深度。水位—自由水面相對(duì)于某一基面的高程。靜水位(天然水位)—抽水前井孔中的穩(wěn)定地下水位。動(dòng)水位—抽水試驗(yàn)過(guò)程中井孔內(nèi)某一時(shí)刻的水位。水深—水體的自由水面到其床面的豎直距離。地下熱水—溫度顯著高于當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁兀蚋哂谟^測(cè)深度內(nèi)圍巖溫度的地下水。地下鹽水—總礦化度在10~50g/L之間的地下水。地下鹵水—總礦化度大于50g/L的地下水。礦水—含有某些特殊組分或氣體,或者有較高溫度、具有醫(yī)療作用的地下水。地下水位下降漏斗區(qū)—開(kāi)采某一含水層,當(dāng)開(kāi)采量持續(xù)大于補(bǔ)給量時(shí),形成地下水面向下凹陷、形似漏斗狀的水位下降區(qū)。地下水污染—污染物沿包氣帶豎向入滲,并隨地下水流擴(kuò)散和輸移導(dǎo)致地下水體污染的現(xiàn)象。自凈—水體依靠自身能力,在物理、化學(xué)或生物方面的作用下使水體中污染物無(wú)害化或污染物濃度下降的過(guò)程。地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)—為了掌握地下水環(huán)境質(zhì)量狀況和地下水體中污染物的動(dòng)態(tài)變化,對(duì)地下水的各種特性指標(biāo)取樣、測(cè)定,并進(jìn)行記錄或發(fā)生訊號(hào)的程序化過(guò)程。三、水污染源監(jiān)測(cè)方案
(地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范)(一)采樣點(diǎn)的設(shè)置:1、工業(yè)廢水(1)在車間或車間處理設(shè)施的廢水排放口設(shè)置采樣點(diǎn)監(jiān)測(cè)一類污染物;在工廠廢水總排放口布設(shè)采樣點(diǎn),監(jiān)測(cè)二類污染物。車間或工段有排污口時(shí),在排污口設(shè)采樣點(diǎn),主要監(jiān)測(cè)工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)中第一類污染物(五毒:Hg、Cr、Pb、As及其無(wú)機(jī)化合物)、含氯有機(jī)農(nóng)藥(難降解)、強(qiáng)致癌物質(zhì)(毒性大),此類物質(zhì)在排放時(shí)不準(zhǔn)稀釋。(《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-1996》)工廠的總排污口應(yīng)設(shè)采樣點(diǎn),主要監(jiān)測(cè)排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的第二類污染物(毒性小、易降解)。(2)已有廢水處理設(shè)施的工廠,在處理設(shè)施的總排放口布設(shè)采樣點(diǎn)。如需了解廢水處理效果,還要在處理設(shè)施進(jìn)口設(shè)采樣點(diǎn)。污水處理設(shè)施效率監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)的布設(shè)a.對(duì)整體污水處理設(shè)施效率監(jiān)測(cè)時(shí),在各種進(jìn)入污水處理設(shè)施污水的入口和污水設(shè)施的總排口設(shè)置采樣點(diǎn)。b.對(duì)各污水處理單元效率監(jiān)測(cè)時(shí),在各種進(jìn)入處理設(shè)施單元污水的入口和設(shè)施單元的排口設(shè)置采樣點(diǎn)。2、城市污水城市污水與市政相聯(lián)系,應(yīng)調(diào)查地下管道的鋪設(shè)、走向,一般在泵站、入河口、污水處理廠的進(jìn)出口設(shè)采樣點(diǎn)。(1)城市污水管網(wǎng)的采樣點(diǎn)設(shè)在:在一個(gè)城市的主要排污口或總排污口設(shè)點(diǎn)采樣,城市污水干管的不同位置,污水進(jìn)入水體的排放口,非居民生活排水支管接入城市污水干管的檢查井處。
(2)城市污水處理廠:在污水進(jìn)口和處理后的總排口布設(shè)采樣點(diǎn)。如需監(jiān)測(cè)各污水處理單元效率,應(yīng)在各處理設(shè)施單元的進(jìn)、出口分別設(shè)采樣點(diǎn)。另外,還需設(shè)污泥采樣點(diǎn)。
(二)采樣時(shí)間和采樣頻率
工業(yè)廢水和城市污水的排放量和污染物濃度隨工廠生產(chǎn)及居民生活情況常發(fā)生變化,采樣時(shí)間和頻率應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定。采樣時(shí)間及采樣頻率監(jiān)督性監(jiān)測(cè)國(guó)家/地方環(huán)境監(jiān)測(cè)站排污單位一般單位,至少1次/年重點(diǎn)單位,2-4次/年其他(如抽查性監(jiān)測(cè))企業(yè)自我監(jiān)測(cè):按照排污單位生產(chǎn)周期及排污量變化特點(diǎn)確定采樣時(shí)間及頻率,一般3次/天采樣時(shí)間及采樣頻率排污總量監(jiān)測(cè)(《水污染物排放總量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》)排水量<100噸,2-4次/年(上下半年各1-2次)100噸≤排水量<
500噸,至少4次/年(至少1次/季度)500噸≤排水量<
1000噸,采用等比例采樣實(shí)驗(yàn)室分析1000噸≤排水量,自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)采樣時(shí)間及采樣頻率生活污水及醫(yī)院污水生活污水:2次/年(春夏各一次)醫(yī)院廢水:4次/年(每季度一次)1、思考:當(dāng)河道有支流匯入時(shí)應(yīng)如何設(shè)置斷面呢?500m1500m對(duì)照斷面控制斷面削減斷面斷面點(diǎn)位2、思考:假設(shè)斷面處河寬60米,水深7米,則采樣點(diǎn)位如何確定?3、思考:水樣怎樣采集、運(yùn)輸、保存?第四節(jié)水樣的采集、運(yùn)輸和保存一、水樣的采集(一)水樣的類型1、環(huán)境水體水樣的類型(1)瞬時(shí)水樣——瞬時(shí)水樣是指在某一時(shí)間和地點(diǎn)從水體中
隨機(jī)采集的分散水樣。(2)(平均)混合水樣——混合水樣是指在同一采樣點(diǎn)于不
同時(shí)間所采集的瞬時(shí)水樣的混合水樣,有時(shí)稱“時(shí)間混
合水樣”或“等時(shí)混合水樣”,以與其他混合水樣相區(qū)別。(3)綜合水樣——把不同采樣點(diǎn)同時(shí)采集的各個(gè)瞬時(shí)水樣混
合后所得到的樣品稱綜合水樣。2、廢水樣的類型(1)瞬時(shí)廢水樣:
(水質(zhì)穩(wěn)定,組分不變時(shí))
隨機(jī)采集水樣,可用于調(diào)查排污規(guī)律;
對(duì)于生產(chǎn)工藝穩(wěn)定,排污穩(wěn)定的工廠,瞬
時(shí)水樣具有較好的代表性。(2)平均廢水樣:由于工業(yè)廢水的排放量和濃度隨時(shí)間起伏較大,為使監(jiān)測(cè)結(jié)果具有代表性,必須采集。A、平均混合水樣:每隔相同時(shí)間采集等量水樣混合。(在一晝夜或一個(gè)生產(chǎn)周期中,按等時(shí)間間隔采樣,混合均勻后用于測(cè)定平均濃度。)
適合于廢水排放流量比較穩(wěn)定的情況。B、平均比例混合水樣:在不同的時(shí)間依照流量的大小按比例采集的混合水樣。(根據(jù)排污量的大小,在一晝夜或一個(gè)生產(chǎn)周期中按比例采樣,即流量大時(shí)多取,流量小時(shí)少取。然后把每次所取水樣倒入清潔的大瓶中充分混合,從中取適量水樣供分析用。)適用于廢水流量不穩(wěn)定的情況。(3)峰值采樣法:間歇不均勻排放的廢水流量不連續(xù),常用峰值采樣法,即廢水排放到最大流量時(shí)采取其中一定體積的水樣。(二)地表水樣的采集
1、采樣前的準(zhǔn)備
選擇適宜材質(zhì)的盛水容器和采樣器,并清洗干凈。準(zhǔn)備好交通工具。交通工具常使用船只。
2、采樣方法和采樣器(或采水器)圖2-3、2-4簡(jiǎn)易采水器和急流采水器示意圖圖2-5泵式采水器示意圖圖2-6廢(污)水自動(dòng)采水器示意圖(三)地下水樣的采集
井水、泉水、自來(lái)水
自來(lái)水和具抽水設(shè)備的井水的采集:應(yīng)先放水?dāng)?shù)分鐘,使停留在水管中的雜質(zhì)沖洗掉再取樣。采樣器需用采集水樣洗三次。(四)廢(污)水樣的采集
1、
淺層廢(污)水
可從淺埋排水管、溝道中采樣,用采樣容器直接采集,也可用桶或瓶或聚乙烯塑料長(zhǎng)把勺直接采集。
2、
深層廢(污)水可用深層采水器或固定在負(fù)重架內(nèi)的采樣容器,沉入檢測(cè)井內(nèi)采樣。
專用的深層采樣器。
3、
自動(dòng)采樣采用自動(dòng)采水器可自動(dòng)采集瞬時(shí)水樣和混合水樣。用自動(dòng)采樣器或連續(xù)自動(dòng)采樣器采集水樣。(五)采集水樣注意事項(xiàng)
1、測(cè)定懸浮物、pH、溶解氧、生化需氧量、油類、硫化物、余氯、放射性、微生物等項(xiàng)目需要單獨(dú)采樣;其中,測(cè)定溶解氧、生化需氧量和有機(jī)污染物等項(xiàng)目的水樣必須充滿容器;pH、電導(dǎo)率、溶解氧等項(xiàng)目宜在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。另外,采樣時(shí)還需同步測(cè)量水文參數(shù)和氣象參數(shù)。
2、采樣時(shí)必須認(rèn)真填寫(xiě)采樣登記表;每個(gè)水樣瓶都應(yīng)貼上標(biāo)簽(填寫(xiě)采樣點(diǎn)編號(hào)、采樣日期和時(shí)間、測(cè)定項(xiàng)目等);要塞緊瓶塞,必要時(shí)還要密封。二、水樣的運(yùn)輸與保存
(一)水樣的運(yùn)輸
1、為避免水樣在運(yùn)輸過(guò)程中震動(dòng)、碰撞導(dǎo)致?lián)p失或沾污,將其裝箱,并用泡沫塑料或紙條擠緊,在箱頂貼上標(biāo)記。
2、需冷藏的樣品,應(yīng)采取致冷保存措施;冬季應(yīng)采取保溫措施,以免凍裂樣品瓶。(二)水樣的保存不能及時(shí)運(yùn)輸或盡快分析的水樣,應(yīng)根據(jù)不同監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的要求,采取適宜的保存方法。水樣的運(yùn)輸時(shí)間,通常以24小時(shí)作為最大允許時(shí)間。最長(zhǎng)貯放時(shí)間一般為:清潔水樣72小時(shí);輕污染水樣48小時(shí);嚴(yán)重污染水樣12小時(shí)。
保存水樣的容器:測(cè)有機(jī)物的水樣應(yīng)裝玻璃瓶中,測(cè)無(wú)機(jī)物的水樣應(yīng)塑料瓶中。某些項(xiàng)目如pH、溫度、色度、電導(dǎo)率、濁度,應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。某些監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在現(xiàn)場(chǎng)固定后再運(yùn)輸,如DO(加
Mn2+、KI、NaOH,生成MnO(OH)2沉淀),
S2-(加ZnAc2生成ZnS沉淀)水樣送回實(shí)驗(yàn)室先用0.45μm的濾膜過(guò)濾(大幅度降低藻類和細(xì)菌的活性),再加保護(hù)劑保存。1、冷藏或冷凍法冷藏或冷凍(在4℃保存)的作用是抑制微生物活性,減緩物理?yè)]發(fā)和化學(xué)反應(yīng)速度2、加入化學(xué)試劑保存法在水樣中加入一定量化學(xué)試劑作抑制劑、殺菌劑或防腐劑,可減少水樣中所發(fā)生的物理的、化學(xué)的和生物學(xué)的變化,使水樣的成分、狀態(tài)保持相對(duì)穩(wěn)定。(1)加入生物抑制劑HgCl2可抑制生物的氧化還原作用;用H3PO4調(diào)至pH為4時(shí),加入適量CuSO4,即可抑制苯酚菌的分解活動(dòng)。(2)調(diào)節(jié)pH值:測(cè)定金屬離子的水樣常用HNO3酸化至pH為1~2,既可防止重金屬離子水解沉淀,又可避免金屬被器壁吸附;測(cè)定氰化物或揮發(fā)性酚的水樣加入NaOH調(diào)至pH為12時(shí),使之生成穩(wěn)定的酚鹽等。(3)加入氧化劑或還原劑:測(cè)定汞的水樣需加入HNO3(至pH<1)和K2Cr2O7(0.05%),使汞保持高價(jià)態(tài);測(cè)定硫化物的水樣,加入抗壞血酸,可以防止被氧化;測(cè)定溶解氧的水樣則需加入少量硫酸錳和碘化鉀固定溶解氧(還原)等。3、
水樣的過(guò)濾或離心分離如欲測(cè)定水樣中某組分的含量,采樣后立即加入保存
劑,分析測(cè)定時(shí)充分搖勻后再取樣。如果測(cè)定可濾(溶解)態(tài)組分含量,所采水樣應(yīng)用
0.45μm微孔濾膜過(guò)濾,除去藻類和細(xì)菌,提高水樣
的穩(wěn)定性,有利于保存。如果測(cè)定不可過(guò)濾的金屬時(shí),應(yīng)保留過(guò)濾水樣用的濾
膜備用。對(duì)于泥沙型水樣,可用離心方法處理。對(duì)含
有機(jī)質(zhì)多的水樣,可用濾紙或砂芯漏斗過(guò)濾。用自然
沉降后取上清液測(cè)定可濾態(tài)組分是不恰當(dāng)?shù)?。第五?jié)水樣的預(yù)處理為什么要進(jìn)行預(yù)處理環(huán)境水樣所含組分復(fù)雜,并且多數(shù)污染組分含量低,存在形態(tài)各異,所以在分析測(cè)定之前,往往需要進(jìn)行預(yù)處理,以得到欲測(cè)組分適合測(cè)定方法要求的形態(tài)、濃度和消除共存組分干擾的試樣體系。預(yù)處理的目的破壞有機(jī)物溶解懸浮性固體將各種價(jià)態(tài)的欲測(cè)元素氧化成單一高價(jià)態(tài)或轉(zhuǎn)變成易于分離的無(wú)機(jī)化合物。樣品預(yù)處理的目的、意義:1、濃縮微量組分;2、消除基體干擾;3、衍生化:例如:硝基烴(響應(yīng)低)
還原
三氯乙酰衍生硝基烴
氨基烴帶負(fù)電性化合物
(電子捕獲檢測(cè)器)
4、易于保存運(yùn)輸;5、除去有害物質(zhì)。一、懸浮物的去除:
僅測(cè)定水樣中的溶解性成分時(shí),就必須把懸浮物從水中分離出去,使水溶液變清,就不會(huì)影響測(cè)定結(jié)果。分離懸浮物的方法有:1、自然沉降法(或凝絮沉降):借助不溶物自身的重
力下降。2、離心沉降法:借助離心力的作用使粒子與水分離。3、過(guò)濾法:用0.45~1.2μm的濾膜將水樣過(guò)濾。水樣預(yù)處理的原則:最大限度去除干擾物回收率高操作簡(jiǎn)便省時(shí)成本低、對(duì)人體和環(huán)境無(wú)影響二、水樣的消解(消化)消解用微波爐當(dāng)測(cè)定含有機(jī)物水樣中的無(wú)機(jī)元素時(shí),需進(jìn)行消解處理以破壞有機(jī)物,溶解懸浮性固體,將各種價(jià)態(tài)欲測(cè)元素轉(zhuǎn)化成單一高價(jià)態(tài)離子或無(wú)機(jī)物,消解后的水樣應(yīng)清澈、透明、無(wú)沉淀。(一)濕式消解法1、硝酸消解法
對(duì)于較清潔的水樣,可用硝酸消解。
2、硝酸-鹽酸(王水:硝酸:鹽酸=1:3)消解法:污染較重水樣可用此法。(取50mL水樣加王水5~8mL,加熱沸騰,蒸至約10mL,冷卻,過(guò)濾,用2%硝酸洗滌,定容。)
3、硝酸-高氯酸消解法
兩種酸都是強(qiáng)氧化性酸,聯(lián)合使用可消解含難氧化有機(jī)物的水樣。用于處理含有機(jī)物、懸浮物多的水樣。
4、硝酸-硫酸消解法
兩種酸都有較強(qiáng)的氧化能力,其中硝酸沸點(diǎn)低,而硫酸沸點(diǎn)高,二者結(jié)合使用,可提高消解溫度和消解效果。常用的硝酸與硫酸的比例為5∶2。本方法不適于處理欲測(cè)易生成難溶硫酸鹽的組分(Hg、Pb、Sr、Ba、Ca……等)的水樣。5、硫酸-磷酸消解法兩種酸的沸點(diǎn)都比較高,其中硫酸氧化性較強(qiáng),磷酸能與一些金屬離子如Fe3+等絡(luò)合,故二者結(jié)合消解水樣,有利于測(cè)定時(shí)消除Fe3+等離子的干擾。6、硫酸-高錳酸鉀消解法
該方法常用于消解測(cè)定汞的水樣。高錳酸鉀是強(qiáng)氧化劑,在中性、堿性、酸性條件下都可以氧化有機(jī)物,其氧化產(chǎn)物多為草酸根,但在酸性介質(zhì)中還可繼續(xù)氧化。
7、多元消解法
為提高消解效果,在某些情況下需要采用三元以上酸或氧化劑消解體系。例如,處理測(cè)總鉻的水樣時(shí),用硫酸、磷酸和高錳酸鉀消解。
8、堿分解法當(dāng)用酸體系消解水樣造成易揮發(fā)組分損失時(shí),可改用堿分解法,即在水樣中加入氫氧化鈉和過(guò)氧化氫溶液,或者氨水和過(guò)氧化氫溶液,加熱煮沸至近干,用水或稀堿溶液溫?zé)崛芙狻#ǘ└苫一ㄓ址Q高溫分解法。其處理過(guò)程是:取適量水樣于白瓷或石英蒸發(fā)皿中,置于水浴上或用紅外燈蒸干,移入馬福爐內(nèi),于450~550℃灼燒到殘?jiān)驶野咨?,使有機(jī)物完全分解除去。取出蒸發(fā)皿,冷卻,用適量2%HNO3(或HCl)溶解樣品灰分,過(guò)濾,濾液定容后供測(cè)定。本方法不適用于處理測(cè)定易揮發(fā)組分(如砷、汞、鎘、硒、錫等)的水樣。
(三)微波消解法(四)紫外光消解法三、樣品的富集與分離當(dāng)水樣中欲測(cè)組分含量低于分析方法的檢測(cè)限時(shí),就必需進(jìn)行富集或濃縮。當(dāng)有共存干擾組分時(shí),就必須進(jìn)行分離或掩蔽。富集與分離經(jīng)常是同時(shí)進(jìn)行。
富集
富集是分離的一種,即從大量試樣中搜集欲測(cè)定的少量物質(zhì)至一較小體積中,從而提高其濃度至其測(cè)定下限之上。分離分離是將欲測(cè)組分從試樣中單獨(dú)析出,或?qū)讉€(gè)組分一個(gè)一個(gè)地分開(kāi),或者根據(jù)各組分的共同性質(zhì)分成若干組。(一)頂空、氣提和蒸餾法1、頂空法
該方法常用于測(cè)定揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)水樣的預(yù)處理。例如,測(cè)定水樣中的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)或揮發(fā)性無(wú)機(jī)物(VICs)時(shí),先在密閉的容器中裝入水樣,容器上部留存一定空間,再將容器置于恒溫水浴中,經(jīng)一定時(shí)間,容器內(nèi)的氣液兩相達(dá)到平衡。
2、氣提法
該方法基于把惰性氣體通入調(diào)制好的水樣中,將欲測(cè)組分吹出,直接送入儀器測(cè)定,或?qū)胛找何崭患笤贉y(cè)定。圖2-7測(cè)定硫化物的吹氣分離裝置示意圖式中:K——預(yù)測(cè)組分在兩相中的分配系數(shù);
β——兩相體積比;
[X]G——平衡狀態(tài)下預(yù)測(cè)物X在氣相中的濃度;
[X]L——平衡狀態(tài)下預(yù)測(cè)物X在液相中的濃度;
VG——?dú)庀囿w積;
VL——液相體積。欲測(cè)物氣相中的平衡濃度[X]G和水樣中原始濃度[X]L0之間的關(guān)系:
3.蒸餾法
蒸餾法是利用水樣中各污染組分具有不同的沸點(diǎn)而使其彼此分離的方法,分為常壓蒸餾、減壓蒸餾、水蒸汽蒸餾、分餾法等。圖2-8揮發(fā)酚和氰化物蒸餾裝置示意圖圖2-9氟化物水蒸氣蒸餾裝置示意圖(二)萃取法1、溶劑萃取法溶劑萃取法是基于物質(zhì)在互不相溶的兩種溶劑中分配系數(shù)不同,進(jìn)行組分的分離和富集。(1)有機(jī)物質(zhì)的萃?。?/p>
“相似相溶原理”
分散在水中的有機(jī)污染物(不帶電荷)易被有機(jī)溶劑萃取。
如:用石油醚萃取礦物油,用紫外法測(cè)定。
常用的萃取劑:
CHCl3、CHCl4、MIBK(甲基異丁基甲酮)
(2)無(wú)機(jī)物質(zhì)的萃?。?/p>
水中的無(wú)機(jī)物多以離子狀態(tài)存在(帶電荷),無(wú)法用每個(gè)有機(jī)溶劑直接萃取。必須加入一種試劑,使其與無(wú)機(jī)離子結(jié)合成不帶電荷易溶于有機(jī)溶劑的物質(zhì),而被有機(jī)溶劑萃取,達(dá)到富集、分離的目的。
常用的試劑是螯合劑,與金屬離子形成有色螯合物,溶于有機(jī)溶劑中而被從水樣中分離出來(lái),而且可用分光光度法直接測(cè)定。如Cd2+、Hg2+、Zn2+、Pb2+、Ni2+與雙硫腙形成不同顏色的螯合物,溶于三氯甲烷或四氯化碳中(不溶于水)。如:Ni2+與丁二酮肟形成不溶于水的桃紅色的丁二肟酮鎳鰲合物,可溶于CHCl3或CHCl4中,所以可以用氯仿把Ni2+從廢水中萃取出來(lái),由于絡(luò)合物有顏色可用分光光度法測(cè)定。常用的螯合劑:HDDC(二硫代氨基甲酸及其鹽);NaPDC(吡咯烷二硫代氨基甲酸鈉);銅鐵試劑:8-羥基喹啉。式中:D——分配比;
V水——水相體積;
V有機(jī)——有機(jī)相體積;
E——萃取率。E%大時(shí)易萃取完全,E小則難以萃取完全。公式:圖2-10萃取率與分配比的關(guān)系分配比D萃取率E/%
被萃取組分在兩相中的分配情況可用萃取百分率表示。
2、固相萃取法(SPE)
固相萃取法的萃取劑是固體,其工作原理基于:水樣中欲測(cè)組分與共存干擾組分在固相萃取劑上作用力強(qiáng)弱不同,使它們彼此分離。固相萃取劑是含C18或C8、腈基、氨基等基團(tuán)的特殊填料。圖2-11膜片型固相萃取劑萃取裝置示意圖3、固相微萃取法(SPME)4、超臨界流體萃取法(SFE)5、微波萃取法(ME)6、超聲波輔助萃取法(UAE)P77-79
(三)吸附法
吸附法是利用多孔性的固體吸附劑將水樣中一種或數(shù)種組分吸附于表面,再用適宜溶劑(解吸劑)、加熱或吹氣等方法將欲測(cè)組分解吸,達(dá)到分離和富集的目的。
1、活性炭吸附
2、多孔高分子聚合物吸附
3、巰基棉
物理吸附化學(xué)吸附按照吸附機(jī)理分類(四)離子交換法
利用離子交換劑與水樣中待測(cè)組分有較強(qiáng)的親和力,交換劑上某些基團(tuán)能與水樣中待測(cè)組分進(jìn)行交換,使痕量組分富集在樹(shù)脂上,并與雜質(zhì)分離開(kāi)。再用淋洗液把待測(cè)組分從樹(shù)脂上洗脫下來(lái),進(jìn)行測(cè)定。這種方法可分離出一些用其它方法難以分離的元素,應(yīng)用范圍廣。離子交換劑分為無(wú)機(jī)離子交換劑和有機(jī)離子交換劑兩大類,廣泛應(yīng)用的是有機(jī)離子交換劑,即離子交換樹(shù)脂。1、離子交換樹(shù)脂的類型
(1)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂:
含有能與陽(yáng)離子交換的基團(tuán):
強(qiáng)酸型樹(shù)脂:含-SO3H基團(tuán);
弱酸型樹(shù)脂:含-COOH基團(tuán),
商品是以-SO3Na,-COONa存在。使用前先用稀酸淋洗使轉(zhuǎn)化為-SO3H、-COOH型使用。
(2)陰離子交換樹(shù)脂:
含有能與陰離子交換的基團(tuán):強(qiáng)堿型樹(shù)脂:-N(CH3)3OH、-NH(CH3)2OH;弱堿型樹(shù)脂:-NH2(CH3)OH、-NH3OH。商品是以-NHn(CH3)n+X-存在(X-為Cl-、NO3-)使用前用稀堿處理,轉(zhuǎn)化為-NHn(CH3)n+OH-,再投入使用。
2、離子交換法交換操作程序
交換柱的制備
交換
洗脫
(1)交換柱的制備用稀鹽酸浸泡陽(yáng)離子樹(shù)脂,除雜質(zhì),樹(shù)脂溶脹,逆進(jìn)行轉(zhuǎn)型,(Na型轉(zhuǎn)H型),用水沖洗至中性,用蒸餾水洗滌,裝柱。用稀堿浸泡陰離子樹(shù)脂,除雜質(zhì),樹(shù)脂溶脹,轉(zhuǎn)型(X型轉(zhuǎn)OH型),用水沖洗至中性,用蒸餾水洗滌,裝柱。裝柱時(shí),柱中應(yīng)先裝滿蒸餾水,防止氣泡進(jìn)入柱內(nèi)。
(2)交換
試液以適量流速通過(guò)交換柱,(參與交換的離子量應(yīng)為交換柱中樹(shù)脂總交換量的30%以下)。欲分離的組分從上到下一層層的發(fā)生交換,交換完畢,用一定量蒸餾水沖洗,把殘留液及交換過(guò)程產(chǎn)生的酸、堿或鹽類洗下來(lái)。
(3)洗脫交換完畢,選擇合適的洗脫液以適宜流速(與交換時(shí)流速相同),通過(guò)交換柱,洗下交換在樹(shù)脂上的離子,達(dá)到分離的目的。陽(yáng)離子一般用稀鹽酸洗脫,控制不同濃度的鹽酸可洗下不同的金屬離子。陰離子一般用NaCl或NaOH洗脫,弱樹(shù)脂還可用氨水洗脫。對(duì)于分配系數(shù)相近的離子可用含有機(jī)絡(luò)合劑的溶液,增加其選擇性。
(五)共沉淀法溶液中一種難溶化合物在形成沉淀的過(guò)程中,將共存的某些痕量組分一起載帶沉淀出來(lái)。
1、利用吸附作用的共沉淀分離共沉淀法系指溶液中一種難溶化合物(載體)表面有較強(qiáng)的吸附能力,在形成沉淀過(guò)程中,將共存共存于水溶液中的某些痕量組分吸附一起載帶沉淀出來(lái)的現(xiàn)象。常用的載體有Fe(OH)3、Al(OH)3、Mn(OH)2、硫化物等,它們是表面積大、吸附力強(qiáng)的非晶體形膠體沉淀物,吸附和富集效率高。共沉淀現(xiàn)象在常量分離和分析中是力圖避免的,但卻是一種分離富集痕量組分的手段。
2、利用生成混晶的共沉淀分離
當(dāng)欲分離微量組分及沉淀劑組分生成沉淀時(shí),如具有相似的晶格,就可能生成混晶共同析出。
在形成沉淀的過(guò)程中,微量組分的離子進(jìn)入載體沉淀晶格中,并在晶格的一些位置上發(fā)生取代反應(yīng),形成混晶而與載體共同析出。例如痕量Pb2+的富集。用SrSO4為載體。
3、用有機(jī)共沉淀劑進(jìn)行共沉淀分離
有機(jī)共沉淀劑的選擇性較無(wú)機(jī)沉淀劑高,得到的沉淀也較純凈,并且通過(guò)灼燒可除去有機(jī)共沉淀劑,留下欲測(cè)元素。例如欲測(cè)水樣中痕量Ni2+,加入丁二酮肟,形成丁二酮肟鎳,分散于溶液,加入丁二酮肟二烷脂(難溶于水)乙醇液,則丁二酮肟二烷脂載著丁二酮肟鎳一起沉淀下來(lái)。(六)冷凍濃縮法第六節(jié)
水的物理指標(biāo)檢測(cè)一、水溫
(一)水溫計(jì)法
(二)顛倒溫度計(jì)法:主溫表、輔溫表
二、色度
水顏色的分類
測(cè)定方法:(一)鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法
適用于清潔的、帶黃色色調(diào)的天然水和飲用水的色度的測(cè)定。真色表色圖2.15鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法標(biāo)準(zhǔn)色列(二)稀釋倍數(shù)法
適用于受工業(yè)廢水污染的地面水和工業(yè)廢水顏色的測(cè)定。測(cè)定時(shí),首先用文字描述水樣的顏色種類和深淺程度,然后取一定量的水樣,用蒸餾水稀釋到剛好看不到顏色,以稀釋倍數(shù)表示該水樣的色度,單位為倍(也可稱為度)。優(yōu)缺點(diǎn):用量值表示,可規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。但受人的辨色率差異的影響,同一水樣不同人測(cè)定可得不同值。色度測(cè)定所取水樣應(yīng)無(wú)樹(shù)葉、枯枝等雜物;取樣后應(yīng)盡快測(cè)定,否則應(yīng)冷藏保存。還可用CIE制定的分光光度法測(cè)定,定量描述。(科研)三、濁度
濁度是反映水中的不溶解物質(zhì)對(duì)光線透過(guò)時(shí)阻礙程度的指標(biāo),通常僅用于天然水和飲用水,而污水和廢水中不溶物質(zhì)含量高,一般要求測(cè)定懸浮物。測(cè)定濁度的方法有目視比濁法、分光光度法、濁度計(jì)法等。測(cè)定方法:(一)目視比濁法:用1升水中含有1mg一定粒度的硅藻土(或白陶土),所產(chǎn)生的濁度單位稱為1度。
(二)分光光度法:適于測(cè)定天然水體、生活飲用水。
(三)濁度儀法(濁度計(jì)測(cè)定法):其原理與分光光度法相似。它不僅考慮懸浮物對(duì)光吸收,還考慮對(duì)光的散射作用,是測(cè)混濁度的專用儀器。四、透明度透明度是指水的澄清程度。潔凈的水是透明的。透明度與濁度相反,水中懸浮物和膠體顆粒物越多,其透明度就越低。湖泊、水庫(kù)、海洋水等常測(cè)透明度。測(cè)定透明度的方法有鉛字法、塞氏盤(pán)法、十字法等。(一)鉛字法用一長(zhǎng)33cm,內(nèi)徑2.5cm,壁上具有標(biāo)高刻度的圓筒,底部有磨光玻璃片作為透明度計(jì)。水樣放在透明度計(jì)內(nèi),檢驗(yàn)人員從筒口往下看,剛好能辨認(rèn)出底部的標(biāo)準(zhǔn)鉛字印刷符號(hào)時(shí)的水柱高度,即為透明度。(二)塞氏盤(pán)法(現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定)塞氏盤(pán)為一直徑200mm,黑白各半的圓盤(pán),把它沉入水中到剛好看不到它的水的深度為透明度,以厘米為單位。(三)十字法
在內(nèi)徑30mm,長(zhǎng)0.5~1m的具刻度(標(biāo)高)玻璃筒的底部放一白瓷片,片中央有寬度為1mm的黑色十字和四個(gè)直徑為1mm的黑點(diǎn),把水樣倒入筒中,從底部緩緩放水至能明顯看到十字還看不到四個(gè)黑點(diǎn)為止。此時(shí)的水柱高度為透明度。以厘米計(jì)。
若>1m,則水質(zhì)透明.等
級(jí)強(qiáng)
度說(shuō)
明0無(wú)無(wú)任何氣味1微弱一般人難以察覺(jué),嗅覺(jué)靈敏者可以察覺(jué)2弱一般人剛能察覺(jué)3明顯已能明顯察覺(jué)4強(qiáng)有顯著的臭味5很強(qiáng)有強(qiáng)烈的惡臭或異味
五、臭與味:檢驗(yàn)原水和處理水的水質(zhì)必測(cè)項(xiàng)目之一。檢測(cè)臭也是評(píng)價(jià)水處理效果和追蹤污染源的一種手段。水中臭主要來(lái)源于生活污水和工業(yè)廢水中的污染物、天然物質(zhì)的分解或與之有關(guān)的微生物活動(dòng)造成水質(zhì)產(chǎn)生臭味的因素很多,無(wú)法一一查找。
(一)定性描述法(二)臭閾值法:臭閾濃度:最低可辨別臭氣的濃度——臭的閾限
表2-14臭強(qiáng)度等級(jí)表六、殘?jiān)驊腋∥锏臏y(cè)定定義:水樣蒸發(fā)后殘留在器皿上的物質(zhì)稱殘?jiān)?。水中的殘?jiān)譃榭倸堅(jiān)ⅲ偅┛蔀V殘?jiān)扇苄晕镔|(zhì)、溶解性固體)和(總)不可濾殘?jiān)☉腋∥?三種。它們是表征水中溶解性物質(zhì)、不溶解性物質(zhì)含量的指標(biāo)。(一)總殘?jiān)偛豢蔀V殘?jiān)涂偪蔀V殘?jiān)y溶物質(zhì),即懸浮物):水樣直接蒸發(fā)后留在器皿上的物質(zhì)。(二)總可濾殘?jiān)畼咏?jīng)濾器過(guò)濾后,進(jìn)行蒸發(fā)至干留在器皿上的物質(zhì)(溶于水的物質(zhì))。(三)總不可濾殘?jiān)磻腋∥?、SS)必測(cè)指標(biāo),包括不溶于水的泥砂、各種污染物、微生物及難溶無(wú)機(jī)物等。常用的濾器:濾紙、濾膜、石棉坩堝(常用于過(guò)濾酸或堿濃度高的水樣)。水樣經(jīng)過(guò)濾后留在過(guò)濾器上的物質(zhì)。測(cè)定方法:(殘?jiān)臄?shù)量與蒸發(fā)溫度有密切關(guān)系,低沸點(diǎn)的物質(zhì),溫度稍高便揮發(fā),分解,造成損失。有些物質(zhì)溫度稍高便與空氣中的氧反應(yīng),使重量增加,因此必須規(guī)定蒸發(fā)和烘干的溫度。)水浴蒸發(fā):<100℃;103-105℃烘干取準(zhǔn)量水樣于已知重量(已恒重)的蒸發(fā)皿內(nèi),水浴鍋上蒸發(fā)至近干。移入烘箱內(nèi)。在103℃~105℃烘干至恒重(4~8h),冷卻(干燥器內(nèi))稱重。(四)550℃灼燒損失七、水的電導(dǎo)率水的電導(dǎo)率與其所含的無(wú)機(jī)酸、堿、鹽的量有一定的關(guān)系,當(dāng)濃度不高,電導(dǎo)率隨濃度的增大而增加。所以該指標(biāo)常用于推測(cè)水中離子的總濃度或含鹽量。
電導(dǎo)儀是測(cè)定溶液電導(dǎo)或電導(dǎo)率的專用儀器。
圖2-12電阻分壓式電導(dǎo)儀原理示意圖式中:
Q——電極常數(shù)或電導(dǎo)池常數(shù);
Q=l/A
式中:
l——兩平行板極間距;
A——板極面積。電導(dǎo)率與電極和電極幾何尺寸間的關(guān)系
K=LQ第七節(jié)金屬污染物的監(jiān)測(cè)人體中有些金屬是人體需要的常量元素,有些需要的微量元素超過(guò)其限量,會(huì)對(duì)人體造成危害,而受“三廢”污染的水體或工業(yè)廢水中則存在大量對(duì)人體有害的重金屬,如汞、鉛、鎘……等,因此對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)是很有必要。金屬測(cè)定中常用儀器分析方法:分子吸收(紫外可見(jiàn))分光光度法原子吸收分光光度法電位分析法極譜分析法(陽(yáng)極溶出伏安法)一、幾種重金屬對(duì)人體可能產(chǎn)生的危害(一)汞汞是一種銀白色液體(水銀),易揮發(fā),元素及化合物都是極毒物質(zhì),在人體中轉(zhuǎn)化為Hg2+能與硫基、二硫基、氨基、羥基、羧基、磷酰基牢固結(jié)合,從而使酶系統(tǒng)失去活性,影響正常的細(xì)胞代謝。從而引起各種疾病。有機(jī)汞化合物毒性更大,尤其是烷基汞,鏈越短毒性越大,甲基汞最毒,日本水俁病是典型離子。(二)鎘鎘可在人體的肝、腎中積蓄,造成器官損壞,還可使骨質(zhì)疏松軟化,有致癌作用。(三)鉛鉛毒性大,可通過(guò)呼吸道,消化道進(jìn)入體內(nèi),在體內(nèi)積蓄,引起全身中毒,最突出是損害造血和心血管系統(tǒng),神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟,引起貧血、神經(jīng)機(jī)能失調(diào)和腎損傷。(四)鉻鉻是人體和生物必需的微量元素之一,缺少它會(huì)導(dǎo)致糖和脂肪代謝紊亂,但量大又有毒害作用,而且對(duì)于人類,Cr6+比Cr3+毒性大100倍,對(duì)于魚(yú)類Cr3+比Cr6+毒性大,可通過(guò)消化道、呼吸道、皮膚進(jìn)入人體,可在體內(nèi)積累。(五)銅銅是人體必需的微量元素,缺銅會(huì)發(fā)生貧血,腹瀉等病癥,但過(guò)量也有毒害作用,銅離子對(duì)水生生物的毒害作用更大,養(yǎng)魚(yú)用水銅離子<0.01mg/L。(六)鋅鋅是人體需要的微量元素,對(duì)人和溫血?jiǎng)游餆o(wú)害,對(duì)水生生物有害。對(duì)水體的自凈有抑制作用。(七)砷單質(zhì)砷毒性低,但化合物極毒,三價(jià)化合物最毒。易在人體內(nèi)積累,造成極慢性中毒。二、水樣的預(yù)處理汞用硫酸-硝酸-高錳酸鉀消解,過(guò)量高錳酸鉀用鹽酸羥胺(不能過(guò)量)還原。鎘、鉛、鉻、銅、鋅、砷可用硝酸-高氯酸、硫酸-硝酸消解,把各種形態(tài)的元素轉(zhuǎn)化為高價(jià)易于測(cè)定的簡(jiǎn)單離子。三、最常用的幾種測(cè)定方法分光光度法簡(jiǎn)介:
建立在分子吸收光譜基礎(chǔ)上的分析方法。定性:吸收峰峰值處波長(zhǎng)、吸收峰數(shù)目及形狀與物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。定量:吸收峰峰值波長(zhǎng)處的吸光度與被測(cè)物質(zhì)的濃度之間的關(guān)系符合朗伯-比爾定律,即在一定的實(shí)驗(yàn)條件下二者呈線性關(guān)系。A=kbc紫外光區(qū):10~400nm;可見(jiàn)光區(qū):400~780nm;紅外光區(qū):780nm~300μm互補(bǔ)色
分光光度計(jì)(一)分光光度法
(72型分光光度計(jì))(重點(diǎn))雙硫腙分光光度法的應(yīng)用:(1)應(yīng)用原理雙硫腙能與多種金屬形成絡(luò)合物,在不同的pH條件下其穩(wěn)定性不同,且顯示不同的顏色,在不同的波長(zhǎng)處有最大的吸收峰。
雙硫腙溶于堿性水溶液中,在四氯化碳中溶解度小一些,而金屬與雙硫腙所形成的絡(luò)合物,不溶于堿性水溶液,難溶于水,而易溶于四氯化碳中,利用此性質(zhì),可用四氯化碳把金屬離子與雙硫腙形成的絡(luò)合物從水相中萃取出來(lái),并用稀氨水洗滌萃取液,除去四氯化碳層中的雙硫腙,用四氯化碳進(jìn)行比色定量。(2)雙硫腙絡(luò)合萃取的條件:a、調(diào)節(jié)水溶液的pH值分別測(cè)定不同金屬與雙硫腙形成的絡(luò)合物其穩(wěn)定常數(shù)不同,穩(wěn)定常數(shù)大的絡(luò)合物在pH值較小時(shí)便可絡(luò)合完全。b、控制雙硫腙的濃度
一般用0.001%雙硫腙氯仿液作為絡(luò)合顯色液。這是由于雙硫腙在氯仿中呈藍(lán)綠色,溶解度又大,而在其他有機(jī)溶劑中溶解度不大,如果顯色液濃度太大,會(huì)影響測(cè)定結(jié)果,顯色液在500nm處有50%的透光率即可。)c、加入掩蔽劑即加入能與干擾離子生成更穩(wěn)定的絡(luò)合物的絡(luò)合劑(形成無(wú)色絡(luò)合物)使干擾離子不再與雙硫腙絡(luò)合,便不會(huì)干擾測(cè)定結(jié)果。不同的金屬在不同的pH條件下與不同的絡(luò)合劑形成的絡(luò)合物,其穩(wěn)定性不同,利用此性質(zhì)可排除干擾離子。在堿性條件下,為防止生成氫氧化物沉淀,可加入檸檬酸鈉或酒石酸鉀鈉,保證雙硫腙能與金屬完全絡(luò)合,不致使測(cè)定結(jié)果偏低。)(3)測(cè)定實(shí)例汞的測(cè)定
步驟:用硫硝混酸-高錳酸鉀法處理水樣;用鹽酸羥胺去除過(guò)量高錳酸鉀(不要過(guò)量),調(diào)pH=2,水樣轉(zhuǎn)入分液漏斗中,加四氯化碳雙硫腙萃取水中汞離子,棄去水層;用稀氨水洗滌四氯化碳相除去多余雙硫腙,棄去水層(重復(fù)三次),四氯化碳相過(guò)濾放入容量瓶,用四氯化碳定容;用比色皿于485nm測(cè)吸光度;先繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,再測(cè)水樣。(測(cè)定時(shí)注意事項(xiàng):控制測(cè)定條件,消除干擾,避光操作。)。加EDTA溶液絡(luò)合干擾離子。鉛、鋅、鎘的測(cè)定類似。(二)原子吸收分光光度法1、儀器的簡(jiǎn)單組成(P91圖2-10):空心陰極燈、原子化系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)2、測(cè)定原理:待測(cè)元素的溶液進(jìn)入原子化系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子,當(dāng)空心陰極燈輻射出待測(cè)元素的特征波長(zhǎng)通過(guò)原子化系統(tǒng)時(shí)被基態(tài)原子吸收而減弱。在一定實(shí)驗(yàn)條件下特征波長(zhǎng)光強(qiáng)度的變化與原子化系統(tǒng)中基態(tài)原子的濃度有定量關(guān)系,從而與試樣中待測(cè)元素的濃度有定量關(guān)系,符合朗伯-貝爾定律。3、低濃度試液的富集:若溶液中待測(cè)元素的濃度低于所選用的測(cè)定方法所規(guī)定的測(cè)定下限時(shí),必須進(jìn)行富集,經(jīng)常采用下列兩種方法:(1)待測(cè)金屬離子在酸性介質(zhì)中與吡咯烷二硫代氨基甲酸銨生成絡(luò)合物,用甲基異丁基甲酮萃取后,用火焰原子化法測(cè)定。(2)用強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂,吸附富集水樣中的陽(yáng)離子,然后用稀酸將金屬離子吸脫,用火焰原子化法測(cè)定。4、定量分析方法:(1)標(biāo)準(zhǔn)曲線法(與可見(jiàn)光分光光度法一樣)先配制相同基體的含有不同濃度待測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液,分別測(cè)吸光度,以扣除空白值之后的吸光度為縱坐標(biāo),標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。在同樣操作條件下,測(cè)定試樣溶液的吸光度,從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得試樣溶液的濃度。
注意:配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度應(yīng)在吸光度與濃度成線性關(guān)系的范圍內(nèi),整個(gè)分析過(guò)程操作條件應(yīng)保持一致。(2)標(biāo)準(zhǔn)加入法取四份體積相同的試樣溶液,從第二份起按比例加入不同量的待測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液,稀釋至一定體積。此方法適用于試樣的基體組成復(fù)雜且對(duì)測(cè)定有明顯干擾的情況。為了得到較準(zhǔn)確的外推結(jié)果,應(yīng)最少用四個(gè)點(diǎn)來(lái)作外推曲線。A——吸光度;ρ——待測(cè)元素的濃度。圖2.25標(biāo)準(zhǔn)加入法工作曲線(三)單掃描極譜及陽(yáng)極溶出伏安法
1.經(jīng)典極譜分析法原理極譜分析是一種在特殊電解條件下,根據(jù)被測(cè)物質(zhì)在電極上進(jìn)行氧化還原反應(yīng)得到的電流-電壓關(guān)系曲線進(jìn)行定性、定量分析的方法,其基本裝置如下頁(yè)圖A所示。E為直流電源,AB為均勻滑線電阻,加于電解池(極化池)D兩電極上的電壓可借助移動(dòng)觸點(diǎn)C來(lái)調(diào)節(jié)。V為伏特計(jì),G為檢流計(jì)。圖A極譜分析基本裝置示意圖圖B極譜波
id=607nD1/2m2/3t1/6c式中:id——平均極限擴(kuò)散電流;
n——電極上反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移數(shù);
D——電極上起反應(yīng)的物質(zhì)在溶液
中的擴(kuò)散系數(shù);
m——汞的流速;
t——在測(cè)量id的電壓時(shí)的滴汞周期;
c——在電極上發(fā)生反應(yīng)物質(zhì)的濃度。滴汞電極上的極限擴(kuò)散電流可用尤考維奇(Ilkovic)公式表示:
2.陽(yáng)極溶
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