资源描述
第五节 物理指标检验 等 级 强 度 说 明 0 无 无任何气味 1 微弱 一般人难以察觉，嗅觉灵敏 者可以察觉 2 弱 一般人刚能察觉 3 明显 已能明显察觉 4 强 有显著的嗅味 5 很强 有强烈的恶嗅或异味 一 、 水温 (一 ) 水温计法 (二 ) 颠倒温度计法 二、嗅和味 (一 ) 定性描述法 (二 ) 嗅阈值法 表 2.1 嗅强度等级表 三、色度 水颜色的分类 测定方法 （一）铂钴标准比色法 （二）稀释倍数法 真色 假色 图 2.15 铂钴标准比色法标准色列 四 、 浊度 浊度是反映水中的不溶解物质对光线透过时阻 碍程度的指标，通常仅用于天然水和饮用水，而污 水和废水中不溶物质含量高，一般要求测定悬浮物。 测定浊度的方法有目视比浊法、分光光度法、浊度 计法等。 测定方法 (一 ) 目视比浊法 (二 ) 分光光度法 (三 ) 浊度仪法 五 、 透明度 (一 ) 铅字法 (二 ) 塞氏盘法 六 、 残渣 水中的残渣分为总残渣、可滤残渣和不可滤残渣 三种。它们是表征水中溶解性物质、不溶解性物质含 量的指标。 七 、 矿化度 矿化度是水化学成分测定的重要指标，用于评价 水中总含盐量，是农田灌溉用水适用性评价的主要指 标之一。该指标一般只用于天然水。 矿化度的测定方法有重量法、电导法、阴、阳离 子加和法、离子交换法、比重计法等。重量法含意明 确，是较简单、通用的方法。 八、电导率 电导仪是测定溶液电导或电导率的专用仪器。 图 2.16 电阻分压式电导仪原理示意图 式中： Q 电极常数或电导池常数； Q=l/A 式中： l 两平行板极间距； A 板极面积。 电导率与电极和电极几何尺寸间的关系 K=LQ 九、氧化还原电位 En = Eind + Eref 式中： En 被测水样的氧化还原电位， mV； Eind 实测水样的氧化还原电位， mV； Eref 测定温度下饱和甘汞电极的电极电位， mV。 图 2.17 氧化还原电位测定装置 1.温度计 ,2.铂电极 , 3.饱和甘汞电极 ,4.玻璃管 ,5.广口瓶 第六节 金属化合物的测定 金属测定中常用仪器分析方法 分子吸收（紫外可见）分光光度法 原子吸收分光光度法 电位分析法 极谱分析法（阳极溶出伏安法） 一、铝 铝是自然界中的常量元素，毒性不大，但过量摄入人 体，能干扰磷的代谢，对胃蛋白酶的活性有抑制作用。 我国饮用水限值为 0.2 mg/L。 1. 电感耦合等离子体原子发射光谱法（ ICP-AES） 2. 间接火焰原子吸收法 3. 分光光度法 图 2.19 电感耦合等离子体焰炬示意图 1.感应圈； 2.冷却器； 3.辅助气； 4.炬管； 5.试样载气 图 2.18 电感等离子体发射光谱仪示意图 1.进样器； 2.ICP焰炬； 3.分光器； 4.光电转换及测量部件； 5.微型计算机； 6.记录仪； 7.打印机； 8.高频电源； 9.功率探测器； 10.高频整流器 （二）冷原子吸收法 图 2.21 冷原子吸收汞仪工作原理示意 图 （三）冷原子荧光法 图 2.22 冷原子荧光测汞仪示意图 三、镉 镉属剧毒金属，可在人体的肝、肾等组织中蓄积， 造成脏器组织损伤，尤以对肾脏损害最为明显。还 会导致骨质疏松，诱发癌症。我国生活饮用水卫生 标准规定镉的浓度不能超过 0.005mg/L。 （一）原子吸收分光光度法 火焰原子吸收法 石墨炉原子吸收法测定镉、铜、铅 图 2.23 原子吸收分析过程示意图 图 2.24 双光束原子吸收分光光度计工作原理 A 吸光度； 待测元素的浓度。 图 2.25 标准加入法工作曲线 图 2.26 流动注射 -原子吸收法原理示意图 （二）双硫腙分光光度法 （三）阳极溶出伏安法 1. 经典极谱分析法原理 极谱分析是一种在特殊电解条件下，根据被测物 质在电极上进行氧化还原反应得到的电流 -电压关系曲 线进行定性、定量分析的方法，其基本装置如图 2.27 所示。 E为直流电源， AB为均匀滑线电阻，加于电解 池（极化池） D两电极上的电压可借助移动触点 C来调 节。 V为伏特计， G为检流计（见下页图 2.27） 。 图 2.27 极谱分析基本装置示意图 图 2.28 极谱波 id=607nD1/2m2/3t1/6c 式中： id 平均极限扩散电流； n 电极上反应中电子的转移数； D 电极上起反应的物质在溶液 中的扩散系数； m 汞的流速； t 在测量 id的电压时的滴汞周期； c 在电极上发生反应物质的浓度。 滴汞电极上的极限扩散电流可用尤考维奇 （ Ilkovic）公式表示： 2.阳极溶出伏安法 阳极溶出伏安法测定要点： （ 1）水样预处理 （ 2）标准曲线的绘制 （ 3）样品测定 图 2.29 阳极溶出伏安曲线 四、铅 铅是可在人体和动植物中蓄积的有毒金属， 其主要毒性效应是导致贫血、神经机能失调 和肾损伤等。铅对水生生物的安全浓度为 0.16mg/L。 原子吸收分光光度法 双硫腙分光光度法 阳极溶出伏安法 示波极谱法 电感耦合等离子体发射光谱法（ ICP-AES） 五、铜 铜是人体所必需的微量元素，缺铜会发生贫血、 腹泄等病症，但过量摄入铜亦会产生危害。铜对水生 生物的危害较大，有人认为铜对鱼类的毒性浓度始于 0.002mg/L，但一般认为水体含铜 0.01 mg/L对鱼类是 安全的。 原子吸收分光光度法 二乙氨基二硫代甲酸钠萃取分光光度法 新亚铜灵萃取分光光度法 阳极溶出伏安法 示波极谱法 ICP-AES法 六、锌 锌也是人体必不可少的有益元素，每升水含数毫 克锌对人体和温血动物无害，但对鱼类和其他水生生 物影响较大。锌对鱼类的安全浓度约为 0.1mg/L。 原子吸收分光光度法 双硫腙分光光度法 阳极溶出伏安法 示波极谱法 ICP-AES法 七、铬 铬是生物体所必需的微量元素之一。铬的毒性与 其存在价态有关，六价铬具有强毒性，为致癌物质， 并易被人体吸收而在体内蓄积。 二苯碳酰二肼分光光度法 六价铬、总铬 火焰原子吸收法测定总铬 硫酸亚铁铵滴定法 八、砷 元素砷毒性极低，而砷的化合物均有剧毒，三价 砷化合物比其他砷化物毒性更强。砷化物容易在人体 内积累，造成急性或慢性中毒。 新银盐分光光度法 二乙氨基二硫代甲酸银分光光度法 氢化物发生 -原子吸收法 原子荧光法测定砷、硒、锑、铋 九、其他金属化合物 详细内容可查阅 水和废水监测分析方法 和 其他水质监测资料。 第七节 非金属无机物的测定 1.M=0（ P=T）； 2.PM（或 P0.5T）； 3.P=M ； 4.PM（或 P0.5T）； 5.P=0（或 M=T）。 图 2.32 水中碱度组成示意图 测定水的总碱度时，可 能出现下列 5种情况： 二、 pH pH和酸度、碱度的区别和联系 pH表示水的酸碱性的强弱，而酸度或碱度是水 中所含酸或碱物质的含量。同样酸度的溶液，如 0.1 mol盐酸和 0.1 mol乙酸，二者的酸度都是 100 mmol/L，但其 pH却大不相同。 测定水的 pH的方法 比色法 玻璃电极法 图 2.33 pH测定示意图 三、溶解氧（ DO） 溶解氧：溶解于水中的分子态氧称为溶解氧。 大气压力下降、水温升高、含盐量增加，都会导 致溶解氧含量降低。 测定水中溶解氧的方法 碘量法 修正的碘量法 氧电极法 图 2.34 极谱型氧电极的 结构示意图 图 2.35 溶解氧测定仪 原理示意图 四、氰化物 氰化物包括简单氰化物、络合氰化物和有机氰化 物（腈）。简单氰化物易溶于水、毒性大；络合 氰化物在水体中受 pH值、水温和光照等影响离解 为毒性强的简单氰化物。 测定方法 硝酸银滴定法 分光光度法 五、氟化物 氟化物广泛存在于天然水中。有色冶金、钢铁和铝 加工、玻璃、磷肥、电镀、陶瓷、农药等行业排放 的废水和含氟矿物废水是氟化物的人为污染源。 测定水中氟化物的方法 离子色谱法 离子选择电极法 氟试剂分光光度法 六、含氮化合物 （一）氨氮 水中的氨氮是指以游离氨 (或称非离子氨 ,NH3)和离 子氨（ NH4+）形式存在的氮。 测定水中氨氮的方法 纳氏试剂分光光度法 水杨酸次氯酸盐分光光度法 气相分子吸收光谱法 滴定法 （二）亚硝酸盐氮 亚硝酸盐氮（ NO2 -N）是氮循环的中间产物。在 氧和微生物的作用下，可被氧化成硝酸盐；在缺 氧条件下也可被还原为氨。 水中亚硝酸盐氮常用的测定方法 N-（ 1-萘基） -乙二胺分光光度法 离子色谱法 气相分子吸收光谱法 （三）硝酸盐氮 硝酸盐是在有氧环境中最稳定的含氮化合物，也 是含氮有机化合物经无机化作用最终阶段的分解 产物。清洁的地面水硝酸盐氮（ NO3-N）含量较低， 受污染水体和一些深层地下水中（ NO3-N）含量较 高。 水中硝酸盐氮的测定方法 酚二磺酸分光光度法 气相分子吸收光谱法 紫外分光光度法 （四）凯氏氮 凯氏氮是指以基耶达（ Kjeldahl）法测得的含氮 量。它包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐而被 测定的有机氮化合物。 可用凯氏氮与氨氮的差值表示有机氮含量。 将有机氮转变成氨氮，然后在碱性介质中蒸馏出 氨，用硼酸溶液吸收，以分光光度法或滴定法测 定氨氮含量，即为水样中的凯氏氮含量。 （五）总氮 水中的总氮含量是衡量水质的重要指标之一。 其测定方法通常采用过硫酸钾氧化，使有机氮和无 机氮化合物转变为硝酸盐，用紫外分光光度法或离 子色谱法、气相分子吸收光谱法测定。 七、硫化物 地下水（特别是温泉水）及生活污水常含有硫化 物，其中一部分是在厌氧条件下，由于微生物的 作用，使硫酸盐还原或含硫有机物分解而产生的。 焦化、造气、选矿、造纸、印染、制革等工业废 水中亦含有硫化物。 测定水中硫化物的主要方法 对氨基二甲基苯胺分光光度法 碘量法 间接火焰原子吸收法 气相分子吸收光谱法 八、磷 (总磷、溶解性磷酸盐和溶解性总磷 ) 在天然水和废（污）水中，磷主要以各种磷酸 盐和有机磷（如磷脂等）形式存在，也存在于 腐殖质粒子和水生生物中。磷是生物生长必需 元素之一，但水体中磷含量过高，会导致富营 养化，使水质恶化。 预处理 测定水中磷的主要方法 钼锑抗分光光度法 孔雀绿 -磷钼杂多酸分光光度法 图 2.41 测定磷预处理方法示意图 第八节 有机污染物的测定 一、综合指标和类别指标 化学需氧量 (COD) 高锰酸盐指数 生化需氧量（ BOD） 总有机碳（ TOC） 挥发酚 硝基苯类 石油类 （一）化学需氧量 (COD) 化学需氧量是指在一定条件下，氧化 1 L水样中 还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的 mg/L表示。 测定方法： 1、重铬酸钾法（最经典） 2、库仑滴定法 3、快速密闭消解滴定法或光度法 4、氯气校正法 GB/T 11914-1989 水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法 标准编号 GB/T 11914-1989 标准名称（中 文） 水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法 标准名称（英 文） Water quality-Determination of the chemical ozygen demand- Dichromatc ethod 发布日期 1989-12-25 实施日 期： 1990-7-1 介质属性 水 /Water 标准类别 监测方法与规范 是否强制 推荐性 是否现行 现行标准 标准层次 国家标准 1. 重铬酸钾法 滴定过程 滴定前 接近终点 终点 COD测定实验的结果： 终 点 接近终点 滴定前 2. 库仑滴定法 式中： W 电极反应物的质量； I 电解电流； t 电解时间； 96500 法拉第常数； M 电极反应物的摩尔质量； n 每摩尔电极反应物的电子转移数。 公式： n MtIW 9 65 00 图 2.43 库仑滴定式 COD测定仪工作原理示意图 3. 快速密闭消解滴定法或光度法 4. 氯气校正法 （二）高锰酸盐指数 以高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学需氧量，称高 锰酸盐指数，以氧的 mg/L表示。 该指数常被作为反映地表水受有机物和还原性无机 物污染程度的综合指标。 化学需氧量（ CODCr）和高锰酸盐指数是采用不同 的氧化剂在各自的氧化条件下测定的，难以找出明 显的相关关系。一般来说，重铬酸钾法的氧化率可 达 90%，而高锰酸钾法的氧化率为 50%左右，两者均 未完全氧化，因而都只是一个相对参考数据。 （三）生化需氧量 (BOD) 生化需氧量是指在有溶解氧的条件下，好氧微生 物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消 耗的溶解氧量。 BOD是反映水体被有机物污染程度的综合指标，也 是研究废水的可生化降解性和生化处理效果，以 及生化处理废水工艺设计和动力学研究中的重要 参数。 测定方法 五天培养法（最经典） 微生物电极法 其他方法 有机物好氧分解的两个阶段 第一阶段称为含碳物质氧化阶段，主要是含碳有机 物氧化为二氧化碳和水。 第二阶段称为硝化阶段 ， 主要是含氮有机化合物在 硝化菌的作用下分解为亚硝酸盐和硝酸盐 。 对生 活污水及性质与其接近的工业废水 ， 硝化阶段大 约在 5 7日以后才显著进行 ， 故 BOD5方法测定 BOD 值一般不包括硝化阶段的 。 1. 五天培养法 也称标准稀释法。其测定原理是水样经稀释后，在 20 1 条件下培养 5天，求出培养前后水样中溶解氧含 量，二者的差值为 BOD5。如果水样五日生化需氧量未超 过 7mg/L，则不必进行稀释，可直接测定。很多较清洁的 河水就属于这一类水。 对于不含或少含微生物的工业废水，如酸性废水、碱 性废水、高温废水或经过氯化处理的废水，在测定 BOD5 时应进行接种，以引入能降解废水中有机物的微生物。 当废水中存在着难被一般生活污水中的微生物以正常速 度降解的有机物或有剧毒物质时，应将驯化后的微生物 引入水样中进行接种。 稀释水 对于污染的地面水和大多数工业废水，因含较多的有机物，需要稀释后再培 养测定，以保证在培养过程中有充足的溶解氧。其稀释程度应使培养中所消 耗的溶解氧大于 2mg/L，而剩余溶解氧在 1mg/L以上。 稀释水一般用蒸馏水配制，先通入经活性炭吸附及水洗处理的空气，曝气 2 8h，使水中溶解氧接近饱和，然后再在 20 下放置数小时。临用前加入 少量氯化钙、氯化铁、硫酸镁等营养盐溶液及磷酸盐缓冲溶液，混匀备用。 稀释水的 pH值应为 7.2， BOD5应小于 0.2mg/L。 如水样中无微生物，则应于稀释水中接种微生物，即在每升稀释水中加入生 活污水上层清液 1 10mL，或表层土壤浸出液 20 30mL，或河水、湖水 10 100mL。这种水称为接种稀释水。 为检查稀释水和接种液的质量，以及化验人员的操作水平，将每升含葡萄糖 和谷氨酸各 150mg的标准溶液以 1 50稀释比稀释后，与水样同步测定 BOD5，测得值应在 180 230mg/L之间，否则，应检查原因，予以纠正。 2. 微生物电极法 图 2.44 微生物电极 BOD测定仪工作原理示意图 图 2.45 微生物电极结构示意图 其他方法 图 2.46 库仑法 BOD测定仪工作原理示意图 （四）总有机碳（ TOC） 有机碳是以碳的含量表示水体中有机物质总量 的综合指标。由于 TOC的测定采用燃烧法，因此 能将有机物全部氧化，它比 BOD5或 COD更能反映 有机物的总量。 目前广泛应用的测定 TOC的方法是燃烧氧化 - 非色散红外吸收法。 其测定原理是：将一定量水样注入高温炉内的石英管，在 900-950 温度下，以铂和三氧化钴或三氧化二铬为催化剂， 使有机物燃烧裂解转化为二氧化碳，然后用红外线气体分 析仪测定 CO2含量，从而确定水样中碳的含量。 因为在高温 下，水样中的碳酸盐也分解产生二氧化碳，故上面测得的 为水样中的总碳 (TC)。 有机碳的测定 为获得有机碳含量，可采用两种方法： 一是将水样预先酸化，通入氮气曝气，驱除各种碳酸盐分 解生成的二氧化碳后再注入仪器测定。 另一种方法是使用高温炉和低温炉皆有的 TOC测定仪。将 同一等量水样分别注入高温炉 (900 )和低温炉 (150 )， 则水样中的有机碳和无机碳均转化为 CO2，而低温炉的石 英管中装有磷酸浸渍的玻璃棉，能使无机碳酸盐在 150 分解为 C02，有机物却不能被分解氧化。将高、低温炉中 生成的 CO2依次导入非色散红外气体分析仪，分别测得总 碳 (TC)和无机碳 (IC)，二者之差即为总有机碳 TOC)。 该方法最低检出浓度为 0.5mg L。 （五）挥发酚 根据酚类物质能否与水蒸气一起蒸出，分为挥发酚 与不挥发酚。通常认为沸点在 230 以下的为挥发 酚（属一元酚），而沸点在 230 以上的为不挥发 酚。 酚的主要分析方法 4-氨基安替吡林分光光度法 溴化滴定法 （六）硝基苯类 常见的硝基苯类化合物有硝基苯、二硝基苯、二硝 基甲苯、三硝基甲苯、二硝基氯苯等。它们难溶于 水。 废水中一硝基和二硝基苯类化合物常采用还原 -偶 氮分光光度法。 三硝基苯类化合物采用氯代十六烷基吡啶分光光度 法。 （七）石油类 石油类化合物漂浮在水体表面，影响空气与水体界 面间的氧交换；分散于水中的油可被微生物氧化分 解，消耗水中的溶解氧，使水质恶化。 测定水中石油类物质的方法 重量法 红外分光光度法 非色散红外吸收法 二、特定有机污染物 (一 )苯系物 苯系物通常包括苯，甲苯，乙苯，邻、间、对位的 二甲苯，异丙苯，苯乙烯八种化合物。已查明苯是 致癌物质，其他七种化合物对人体和生物均有不同 程度的毒害作用。 气相色谱法原理和仪器 检测器： 热导检测器 (TCD)和火焰离子化检测器 (FID) 电子捕获检测器 (ECD)和火焰光度检测器 (FPD) 顶空气相色谱法 （二）挥发性卤代烃 挥发性卤代烃主要指三卤代烃、四氯化碳 等。各种卤代烃均有特殊气味和毒性，可 通过皮肤接触、呼吸或饮水进入人体。 测定水样中卤代烃的方法 顶空气相色谱法 （ HS-GC） 吹脱捕集气相色谱法（ P&T-GC） 顶空气相色谱 -质谱法（ HSGC-MS） （ 三 ） 氯苯类化合物 氯苯类化合物有 12种异构体 ， 其化学性质稳定 ， 在 水中溶解度小 ， 具有强烈气味 ,对人体的皮肤和呼 吸器官产生刺激 ， 进入人体后 ， 可在脂肪和某些器 官中蓄积 ， 抑制神经中枢 ， 损害肝脏和肾脏 。 氯苯类化合物主要来源于染料 、 制药 、 农药 、 油漆 和有机合成等工业废水 。 采用气相色谱法可对水样中各种氯苯化合物分别进 行定性和定量分析 。 1.氯苯的测定 2.氯苯类化合物的测定 （四）挥发性有机污染物 凡在标准状态（ 273K， 101.325kPa）下，蒸气压 大于 0.13 kPa的有机物（不包括有机金属化合物 和有机酸类）为挥发性有机化合物。 测定方法 气相色谱法 气相色谱 -质谱法（ GC-MS） 第九节 底质监测 一、底质监测的意义和目的 了解水环境污染现状，追溯水环境污染历史，研 究污染物的沉积、迁移转化规律和对水生生物， 特别是底栖生物的影响； 对评价水体质量，预测水质变化趋势和沉积污染 物对水体的潜在危险提供依据。 二、样品的采集 底质监测断面的位置应与水质监测断面重合，采样 点在水质采样点垂线的正下方。 湖（库）底质采样点一般应设在主要河流与污染源 水进入后与湖（库）水混合均匀处。 三、样品的制备、分解和提取 制备 脱水 筛分 分解或浸取 硝酸 -氢氟酸 -高氯酸或王水 -氢氟酸 -高氯酸分 解法 硝酸分解法 水浸取法 有机污染物的提取 索氏提取器提取法 、 超声波提取法 、 超临界流体 提取法 、 微波辅助提取法 （ MAE） 四、污染物质的测定 底质中的污染物也分为金属化合物、非金属化合物 和有机化合物，其具体测定项目应与相应水质监测 项目相对应。 通常测定镉、铅、锌、铜、铬、砷、无机汞、有机 汞、硫化物、氰化物、氟化物等金属、非金属无机 污染物和酚、多氯联苯、有机氯农药、有机磷农药 等有机污染物。 第十节 活性污泥性质的测定 一、活性污泥中的微生物 细菌 ： 菌胶团 、 球衣细菌 、 其他细菌 原生动物 藻类 其他细菌及原生动物 二、活性污泥性质的测定 污泥沉降比 将混匀的曝气池活性污泥混合液迅速倒进 1000 mL量筒中至满刻度，静置 30 min，则沉降污泥 与所取混合液之体积比为污泥沉降比（ %），又称污 泥沉降体积（ SV30），以 mL/L表示。 污泥浓度 1 L曝气池污泥混合液所含干污泥的重量称为污 泥浓度。 污泥体积指数（ SVI） 污泥体积指数简称污泥指数（ SI），系指曝气池 污泥混合液经 30 min沉降后， 1 g干污泥所占的体积 （以 mL计）。 本章作业 第 14、 17、 20、 30题 学习委员下周三前交化工楼 203 本作业作为平时成绩之重要依据
展开阅读全文