环境分析与监测-第二章.ppt

第二章：水和废水监测第二章：水和废水监测第一节：第一节：概概 述述第二节：第二节：水质监测方案的制订水质监测方案的制订第三节：第三节：水样的采集和保存水样的采集和保存第四节：第四节：水样的预处理水样的预处理第五节：第五节：物理性质的检验物理性质的检验第六节：第六节：金属化合物的测定金属化合物的测定第七节：第七节：非金属无机物的测定非金属无机物的测定第八节：第八节：有机化合物的测定有机化合物的测定第一节第一节 概概 述述 v水资源保护的意义水资源保护的意义1.1 水资源及其水质污染水资源及其水质污染v水质污染的类别：水质污染的类别：化学型污染物理型污染生物型污染v水体自净水体自净污染物进入水体被稀释挥发、絮凝、水解、络合、氧化还原及生物降解等一系列复杂的物理、化学变化和生物转化污染物浓度降低并发生质变1.2 水质监测的对象和目的水质监测的对象和目的v对象对象环境水体监测：地表水（江、河、湖、库、海水）及地下水；水污染源监测：生活污水、医院污水及工业废水v目的目的 依水体功能和污染物的类型不同而异。1.3 监测项目监测项目v地面水监测项目v工业废水监测项目v生活污水监测项目v医院污水监测项目1.4 水质监测分析方法水质监测分析方法v分析方法选择的原则：分析方法选择的原则：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。v分析方法分三个层次：分析方法分三个层次：国家标准分析方法统一分析方法等效方法v分类分类 化学法（占50%以上）、电化学法、原子吸收分光光度法、离子色谱法、等离子体发射光谱（ICP-AES）法第二节：水质监测方案的制订第二节：水质监测方案的制订2.1 地面水监测方案的制订地面水监测方案的制订2.1.1 基础资料的收集监测方案监测方案是一项监测任务的总体构思和设计。2.1.2 监测断面和采样点的设置 监测断面设置的原则监测断面设置的原则对照断面控制断面削减断面 河流监测断面的设置河流监测断面的设置湖泊、水库监测断面的设置湖泊、水库监测断面的设置A、江河采样点位的确定采样垂线:50m,设中垂泓线50-100m,左右岸有明显水流处设垂线100-1000m,左、右、中设垂线1500m,至少设置5条等距离采样线采样点位的确定：采样点位的确定：采样点:水深5m,只在水面下处设一个采样点5-10m,水面下及河底以上各设一采样点10-50m,设三个采样点,中间,水下0.3-0.5m,水底上B、湖泊、水库采样垂线和采样点的设置（方法与河流相同）v采样时间和采样频率的设定采样时间和采样频率的设定目的：目的：使采集的水样能够反映水质在时间及空间上的变化规律原则：原则：P26、5点2.1.4 采样及监测技术的选择采样及监测技术的选择2.1.5 结果表达、质量保证及实施计划结果表达、质量保证及实施计划2.2 地下水质监测方案的制订地下水质监测方案的制订（大体上与地表水一致）2.3 水污染源监测方案的制订水污染源监测方案的制订v工业废水源v生活污水源v医院污水源 工业废水 生活废水和医院污水v采水点的设置采水点的设置v采样时间和采样频率采样时间和采样频率 工业废水的污染物含量和排放量常随工业条件及开工率的不同而有很大差异，故采样时间、周期和频率的设置较为复杂一般情况下，一个生产周期每半个小时或1个小时采样1次，混合测均值对浓度变化大的废水，5-10分钟采样1次稳定的废水，找出浓度变化的规律后，采样频率可大大降低3.1 地表水样的采集地表水样的采集v采样前的准备采样前的准备第三节：水样的采集和保存第三节：水样的采集和保存v采样方法和采样器采样方法和采样器 对采样器具的材质要求：化学性能稳定，大小与形状适宜，不吸附预测组分。v水样的类型水样的类型采地表水：用桶、瓶等，沉至水面下采深层水：用专用采样器，沉至水面下瞬时水样 混合水样 综合水样3.2 废水样品的采集废水样品的采集v采集方法采集方法浅水采样深层水采样自动采样v废水样类型废水样类型瞬时废水样平均废水样3.3 地下水的采集地下水的采集用抽水机设备采集水样3.4 底质样品的采集底质样品的采集v底质监测断面的设置原则同水质监测断面，其位置尽可与水监测断面重合v采样频率较水样低3.5 流量的测量流量的测量v流速仪法v浮标法v堰板法容器容器 ：材质要求：性能稳定，杂质含量少常用容器：玻璃、石英、聚丁烯、聚四氟乙烯3.6 水样的运输和保存水样的运输和保存v水样的运输水样的运输封口、避震、冷藏、保温v水样的保存水样的保存保存水样方法保存水样方法 冷藏或冷冻法 加入化学试剂保存法加入生物抑制剂调节PH值加入氧化剂或还原剂v水样的过滤或离心分离水样的过滤或离心分离 采用m 过滤膜；对泥砂型水样也可用离心方法处理第四节：水样的预处理第四节：水样的预处理水样预处理的目的：水样预处理的目的：v环境水样成分复杂，需消除共存组分干扰环境水样成分复杂，需消除共存组分干扰v污染物组分含量低，需富集污染物组分含量低，需富集v欲测组分存在形态各异，需进行处理以使欲测组分存在形态各异，需进行处理以使其全部转化为适于测定方法要求的形态其全部转化为适于测定方法要求的形态v湿式消解法湿式消解法4.1 水样的消解水样的消解（测定水样中的无机元素时需消解处理）v干灰化法干灰化法4.2 富集与分离富集与分离v欲测组分含量过低时，低于分析方法的检测限，须富集v有干扰组分时，须分离。挥发和蒸发浓缩挥发和蒸发浓缩v 挥发分离法：挥发分离法：将欲测组分转化为易挥发物，用惰性气体带走v 蒸发浓缩：蒸发浓缩：蒸发去水分，浓缩欲测组分 蒸馏法：蒸馏法：溶剂萃取法溶剂萃取法原理：分配系数K：K=欲测组分有机相中浓度欲测组分在水中浓度分配比D：D=A有机相A水萃取率：E%=A有机相A有机相+A水100类型类型:有机物的萃取：相似相溶有机物的萃取：相似相溶无机物的萃取：无机物的萃取：v 螯合物萃取体系v 离子缔合物萃取体系v 三元络合物萃取体系v 协同萃取体系原理：先加入一种试剂，使其与水相中的离子态组分相结合，生成一种不带电，易溶于有机溶剂的物质，试剂与有机相、水相共同构成萃取体系，可分为：离子交换法离子交换法 原理：原理：利用离子交换剂与溶液中离子相交换来进行分离。离子交换剂无机离子交换剂有机离子交换剂：离子交换树脂强酸性阳离子交换剂:-SO3H、-SO3Na强碱性阳离子交换剂:-N(CH3)3+X-操作程序：操作程序：交换柱的制备交换洗脱 应用：应用：富集和分离微量或痕量元素 共沉淀法共沉淀法原理原理：表面吸附、形成混晶、异电核胶态物质相互作用及包藏v利用吸附作用的共沉淀分离v利用生成混晶作用的共沉淀分离v利用有机共沉淀剂进行的共沉淀分离 吸附法吸附法原理：原理：利用多孔性的固体吸附剂将一种或数种组分吸附于表面的分离方法。吸附剂：吸附剂：活性炭、氧化铝、分子筛、大网状树脂解吸：解吸：用有机溶剂或加热解吸出来供测定第五节：物理性质的检验第五节：物理性质的检验5.1 水温水温5.4 残渣残渣5.2 颜色颜色5.3 臭臭5.5 电导率电导率用于推测水中离子的总浓度或含盐量5.8 矿化度矿化度用于评价水中总含盐量，一般只用于天然水5.6 浊度浊度表现水中悬浮物对光线透过时发生的阻碍程度5.7 透明度透明度5.9 氧化还原电位氧化还原电位帮助了解水体的电化学特征，分析水体的性质，是一项综合指标。第六节：金属化合物的测定第六节：金属化合物的测定测定水体中金属元素广泛采用方法有：分光光度法、原子吸收分光光度法、阳极溶出伏安法、容量法（常量金属分析）6.1 汞汞剧毒物质，特别是有机汞化和物，天然水中一般不超过g/Lv冷原子吸收法原理：原理：汞原子蒸气对的紫外光有选择性吸收。预处理预处理：各种形式的汞SnCl2水样经消解 元素汞载气吸收池蒸汽汞v冷原子荧光法冷原子荧光法原理原理：将水种汞离子还原成汞原子蒸气，吸收波长光，被激发二产生特征共振荧光。v双硫腙分光光度法双硫腙分光光度法原理原理：水样于95，在酸性介质中用高锰酸钾和过硫酸钾消解，转变为二价汞，再用双硫腙和二价汞形成橙色鳌合物，萃取后测定。6.2 镉镉v原子吸收分光光度法v双硫腙分光光度法v阳极溶出伏安法v示波极谱法性质：性质：毒性很强，可在人体的肝、肾等组织中蓄积，造成各脏器组织的损坏。污染源：污染源：电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的废水。第七节：非金属无机物的测定第七节：非金属无机物的测定7.1 酸度和碱度酸度和碱度v酸度：酸度：水中所含的能与强碱发生中和作用的物质的总量酸碱指示剂滴定法酸碱指示剂滴定法v总酸度v强酸酸度用标准氢氧化钠溶液滴定水样至一定酸度，根据其所消耗的量计算酸度。v碱度：碱度：指水中所含的能与强酸发生中和作用的物质的总量。测定方法与酸度相同。7.2 PH值值电位滴定法 PH值与酸碱度既有联系又有区别：PH值表示水的酸碱性的强弱，而酸度、碱度是水中酸或碱物质的含量。玻璃电极法比色法7.3 溶解氧（溶解氧（DO）v碘量法v修正碘量法v氧电极法第八节：有机化合物的测定第八节：有机化合物的测定8.1 化学需氧量（化学需氧量（COD）v定义：定义：是指水样在一定条件下，氧化1升水样中还原性物质（有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等）所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L表示。v测定方法：测定方法：重络酸钾法恒电流库仑滴定法8.2 生物需氧量（生物需氧量（BOD）v定义：定义：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。v测定方法：测定方法：五天培养法测压法微生物电极法8.3 总有机碳（总有机碳（TOC）v定义：定义：以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标v测定方法：测定方法：燃烧法v优点：优点：测定采用燃烧法，能将全部有机物质氧化，结果能更加准确反映水样中有机物的含量。8.4 挥发酚类挥发酚类v容量法v分光光度法（4-氨基安替比林法）v色谱法v性质：性质：高毒物质，人体摄入一定量出现急性中毒症状；长期饮用被酚污染的水，可引起头昏、骚痒、贫血及神经系统障碍。v污染源：污染源：炼油、焦化、煤气发生站，木材防腐及某些化工工业废水。v测定方法：测定方法：水是人类社会的宝贵资源，其中其中海水占97.3%，淡水仅占2.7%，而且大部分存在于南北极的冰川、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%。淡水量分布比（）淡水量分布比（）水是人类赖以生存的主要物质之一，除饮用外，更大量的用于生活和工农业生产，随着人口的增长和工农业的发展，用水量日益增加，我国是贫水国家。由于人类的生产和活动，将大量工业废水、生活污水、农业国家水及其它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。硝酸消解法硝酸消解法：适于清洁水样 硝酸硝酸-高氯酸消解法：高氯酸消解法：消解含难氧化 有机物水样（注：为防爆，先加硝酸，在加高氯酸）硝酸硝酸-硫酸消解法硫酸消解法（注：不适于处理含量生成难溶硫酸盐的水样）硫酸硫酸-磷酸消解法磷酸消解法硫酸硫酸-高锰酸钾法高锰酸钾法多元消解法多元消解法：用两种以上酸式氧化剂减分解法减分解法：使用于用酸体系消化时易损失组分的水样