水质监测与评价.ppt
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1、水质监测与评价 水质分析基础,主要水环境监测项目的分析测定,水体监测方案的制定,水样的采集与预处理,水质评价与预测,水质监测报告,综合实践,实验实训等内容。1.水质分析基础1.1 水质分析方法 1.1.1 化学分析法 1.1.2 仪器分析法 1.2 数据处理 1.2.1 监测过程质量保证和质量控制 1.2.2 数据处理和常用方法 补充:水质监测相关知识补充:水质监测相关知识1、水质监测的对象水质监测的对象 环境水体:地表水(江、河、湖、库、环境水体:地表水(江、河、湖、库、海水海水)地下水地下水 水污染源:工业废水水污染源:工业废水 生活污水和医院污水等生活污水和医院污水等2、水质监测的目的:
2、、水质监测的目的:(1)对江、河、水库、湖泊等地表水和地下水中的污对江、河、水库、湖泊等地表水和地下水中的污染因子进行染因子进行经常性的监测经常性的监测,以掌握水质现状及其变化趋势。,以掌握水质现状及其变化趋势。(2)对生产、生活等废(污)水排放源排放的废(污)对生产、生活等废(污)水排放源排放的废(污)水进行水进行监视性监测监视性监测,掌握废(污)水排放量及其污染物浓,掌握废(污)水排放量及其污染物浓度和排放总量,评价是否符合排放标准,为污染源管理提度和排放总量,评价是否符合排放标准,为污染源管理提供依据。供依据。(3)对水环境污染事故进行对水环境污染事故进行应急监测应急监测,为分析判断事,
3、为分析判断事故原因、危害及制订对策提供依据。故原因、危害及制订对策提供依据。(4)为国家政府部门制定水环境保护标准、法规和规为国家政府部门制定水环境保护标准、法规和规划提供有关数据和资料。划提供有关数据和资料。(5)为开展水环境质量评价和预测预报及进行环境科为开展水环境质量评价和预测预报及进行环境科学研究提供基础数据和技术手段。学研究提供基础数据和技术手段。3、监测项目、监测项目 监测项目受人力、物力、财力的限制,不可能将监测项目受人力、物力、财力的限制,不可能将所有的监测项目都加以测定,只能是对那些优先监测所有的监测项目都加以测定,只能是对那些优先监测污染物加以监测。污染物加以监测。优先监测
4、污染物:优先监测污染物:n标准中要求控制、在环境中难以降解;标准中要求控制、在环境中难以降解;n危害大、毒性大、影响范围广;危害大、毒性大、影响范围广;n出现频率高出现频率高n有可靠检测方法。有可靠检测方法。(一)地表水监测项目(一)地表水监测项目基本项目基本项目:水温、水温、pH值、溶解氧、氟化物、氰化物、硫化值、溶解氧、氟化物、氰化物、硫化物、氨氮、总氮(湖、库)、总磷、高锰酸盐指数、物、氨氮、总氮(湖、库)、总磷、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、挥发酚、石油类、化学需氧量、五日生化需氧量、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、铜、锌、硒、砷、汞、镉、铅、阴离子表面活性剂、铜、锌、硒
5、、砷、汞、镉、铅、铬(六价)、粪大肠菌群。铬(六价)、粪大肠菌群。集中式生活饮用水水源地集中式生活饮用水水源地补充项目补充项目:硫酸盐、氯化:硫酸盐、氯化物、硝酸盐、铁、锰物、硝酸盐、铁、锰集中式生活饮用水水源地集中式生活饮用水水源地特定项目特定项目:三氯甲烷、四:三氯甲烷、四氯化碳等氯化碳等 (二)生活饮用水监测项目(二)生活饮用水监测项目 常规检验项目常规检验项目 肉眼可见物、色、嗅和味、浑浊度、肉眼可见物、色、嗅和味、浑浊度、pH、总硬度、铝、铁、锰、铜、锌、挥发酚类、阴总硬度、铝、铁、锰、铜、锌、挥发酚类、阴离子合成洗涤剂、硫酸盐、氯化物、溶解性总离子合成洗涤剂、硫酸盐、氯化物、溶解性
6、总固体、耗氧量、砷、镉、铬(六价)、氰化物、固体、耗氧量、砷、镉、铬(六价)、氰化物、氟化物、铅、汞、硒、硝酸盐、氯仿、四氯化氟化物、铅、汞、硒、硝酸盐、氯仿、四氯化碳、细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群、游碳、细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群、游离余氯、总离余氯、总放射性、总放射性、总放射性。放射性。(三)废(污)水(三)废(污)水 监测项目监测项目第一类第一类:是在车间或车间处理设施排放口采样测定的污染是在车间或车间处理设施排放口采样测定的污染物,包括总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、物,包括总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍、苯并(总铅、总镍、苯并(a)芘、总铍、总银
7、、总)芘、总铍、总银、总放射性、放射性、总总放射性。放射性。第二类第二类:是在排污单位排放口采样测定的污染物,包括是在排污单位排放口采样测定的污染物,包括pH、色度、悬浮物、生化需氧量、化学需氧量、石油类、色度、悬浮物、生化需氧量、化学需氧量、石油类、动植物油、挥发性酚、总氰化物、硫化物、氨氮、氟动植物油、挥发性酚、总氰化物、硫化物、氨氮、氟化物、磷酸盐、甲醛、苯胺类、硝基苯类、阴离子表化物、磷酸盐、甲醛、苯胺类、硝基苯类、阴离子表面活性剂、总铜、总锌、总锰面活性剂、总铜、总锌、总锰。酸碱滴定酸碱滴定配位滴定配位滴定氧化还原滴定氧化还原滴定电化学分析电化学分析光化学分析光化学分析色谱分析色谱分
8、析波谱分析波谱分析重量分析重量分析滴定滴定分析分析电导、电位、电解、库仑电导、电位、电解、库仑极谱、伏安极谱、伏安光度光度、发射、吸收,荧光发射、吸收,荧光气相、液相、离子、超临气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳界、薄层、毛细管电泳红外、核磁、质谱红外、核磁、质谱沉淀滴定沉淀滴定 滴定滴定分析分析法法 2.化学计量点化学计量点(理论终点理论终点):1.标准溶液标准溶液(滴定剂滴定剂):0.1000 mol/L 3.指示剂指示剂 4.滴定终点与滴定误差滴定终点与滴定误差 5.对滴定反应的要求对滴定反应的要求 6.标准溶液的配制与基准物质标准溶液的配制与基准物质标准溶液的浓度通过基准物质来
9、确定。标准溶液的浓度通过基准物质来确定。反应完全反应完全(99.9%);反应速度快;反应速度快;无副反应;无副反应;有适当的方法有适当的方法确定化学计量点确定化学计量点 重量重量分析分析法法 采用适当的方法,使被测组分与试样其他组分分采用适当的方法,使被测组分与试样其他组分分离后,转化为另一种称量形式,再通过称量其质量,离后,转化为另一种称量形式,再通过称量其质量,可计算出被测组分的含量。可计算出被测组分的含量。测SO42-Vs(ml)加过量BaCl2BaSO4过滤洗涤灼烧冷却称量 BaSO4BaSO4SO42-m(g)x(g)一一.误差的概念误差的概念二二.有效数字及其运算规则有效数字及其运
10、算规则1.1.2 2数据处理数据处理一一.误差的概念误差的概念 相相对对真真值值:认认定定精精度度高高一一个个数数量量级级的的测测定定值值作作为为低低一一级级的的测测量量值值的的真真值值。例例如如科科研研中中使使用用的的标标准准样样品品及及管理样品中组分的含量等。管理样品中组分的含量等。1 准确度和误差准确度和误差l l 真值真值(xT):某一物理量本身具有的客观存在的真某一物理量本身具有的客观存在的真实数值,即为该量的真值。实数值,即为该量的真值。理论真值理论真值:如某化合物的理论组成等。计量学约定:如某化合物的理论组成等。计量学约定真值:国际计量大会上确定的长度、质量、物质的量真值:国际计
11、量大会上确定的长度、质量、物质的量单位等。单位等。l 平均值平均值:n 次测量值的算术平均值虽不是真值,但比单次次测量值的算术平均值虽不是真值,但比单次测量结果更接近真值,它表示一组测定数据的集中趋势。测量结果更接近真值,它表示一组测定数据的集中趋势。l 中位数中位数(xM):一组测量数据按大小顺序排列,中间一个一组测量数据按大小顺序排列,中间一个数据即为中位数数据即为中位数x,当测量值的个数位偶数时,中位数为,当测量值的个数位偶数时,中位数为中间相临两个测量值的平均值。中间相临两个测量值的平均值。优点优点:能简单直观说明一组能简单直观说明一组测量数据的结果,且不受两端具有过大误差数据的影响;
12、测量数据的结果,且不受两端具有过大误差数据的影响;缺点缺点:不能充分利用数据,因而不如平均值准确。不能充分利用数据,因而不如平均值准确。续前续前l l 准确度准确度:指测量值与真值之间接近的程度,其好坏用指测量值与真值之间接近的程度,其好坏用误差来衡量。误差来衡量。误差误差:测量值测量值(x)与真值与真值(xT)之间的差值之间的差值(E)绝对误差绝对误差:测量值与真值测量值与真值(xT)之差。之差。在实际分析中,待测组分含量越高,相对误差要求在实际分析中,待测组分含量越高,相对误差要求越小;待测组分含量越低,相对误差要求较大。越小;待测组分含量越低,相对误差要求较大。相对误差相对误差:续前续前
13、Er=100%xE=xxE例例:用用分分析析天天平平称称样样,一一份份0.2034克克,一一份份0.0020克克,称称量的绝对误差均为量的绝对误差均为+0.0002克,问两次称量的克,问两次称量的Er%?解:解:第一份试样第一份试样:第二份试样第二份试样:续前续前2 精密度和偏差精密度和偏差 精密度:精密度:用用相相同同的的方方法法对对同同一一个个试试样样平平行行测测定定多多次次,得得到到结结果果的相互接近程度。以的相互接近程度。以偏差偏差来衡量其好坏。来衡量其好坏。重重复复性性:同同一一分分析析人人员员在在同同一一条条件件下下所所得得分分析析结结果果的的精密度。精密度。再再现现性性:不不同同
14、分分析析人人员员或或不不同同实实验验室室之之间间各各自自的的条条件件下所得分析结果得精密度。下所得分析结果得精密度。偏差:偏差:一组数据中个别测量值与平均值之间的差值,一组数一组数据中个别测量值与平均值之间的差值,一组数据分析结果的精密度可以用据分析结果的精密度可以用平均偏差平均偏差和和标准偏差标准偏差来表示。来表示。续前续前 平均偏差平均偏差:绝对偏差绝对偏差:相对平均偏差相对平均偏差续前续前 标准偏差标准偏差 相对标准偏差相对标准偏差RSD(又称变异系数又称变异系数CV)偏差和标准偏差关系偏差和标准偏差关系第一组第一组 10.02,10.02,9.98,9.98第二组第二组 10.01,1
15、0.01,10.02,9.96第三组第三组 10.02,10.02,9.98,9.98,10.02,10.02,9.98,9.98平均值平均值=10.00=0.02 s=0.02 RSD=0.2%RSD=0.27%RSD=0.21%平均值平均值=10.00=0.02 s=0.027平均值平均值=10.00=0.02 s=0.021例如:求下列三组数据的例如:求下列三组数据的 和和s3 准确度和精密度的关系准确度和精密度的关系关系:关系:精精密密度度是是保保证证准准确确度度的的先先决决条条件件。精精密密度度差差,所所测测结果不可靠,就失去了衡量准确度的前提。结果不可靠,就失去了衡量准确度的前提。
16、高的精密度不一定能保证高的准确度。高的精密度不一定能保证高的准确度。续前续前4 误差的来源误差的来源(系统误差、偶然误差系统误差、偶然误差)系系统统误误差差:由由固固定定的的原原因因造造成成的的,使使测测定定结结果果系系统统偏偏高高或或偏偏低低,重重复复出出现现,其其大大小小可可测测,具具有有“单单向向性性”。可可用用校正法消除。根据其产生的原因分为以下校正法消除。根据其产生的原因分为以下4种种。方法误差方法误差:分析方法本身不完善而引起的。分析方法本身不完善而引起的。仪器和试剂误差仪器和试剂误差:仪器本身不够精确,试剂不纯引起误差。仪器本身不够精确,试剂不纯引起误差。随随机机误误差差:由由一
17、一些些随随机机偶偶然然原原因因造造成成的的、可可变变的的、无无法法避免,符合避免,符合“正态分布正态分布”。过过失失误误差差(显显著著误误差差):由由于于不不小小心心引引起起,例例如如运运算算和和记记录错误。录错误。续前续前操作误差操作误差:分析人员操作与正确操作差别引起的。分析人员操作与正确操作差别引起的。续前续前 在报告分析结果时,要报出该组数在报告分析结果时,要报出该组数据的集中趋势和精密度:据的集中趋势和精密度:*平均值平均值x (数据集中趋势)数据集中趋势)*测量次数测量次数n (3至至4次)次)*RSD(RD)(精密度)精密度)5 系统误差的检查方法系统误差的检查方法 标标准准样样
18、品品对对照照试试验验法法:选选用用其其组组成成与与试试样样相相近近的的标标准准试试样样,或或用用纯纯物物质质配配成成的的试试液液按按同同样样的的方方法法进进行行分分析析对对照照。如如验验证证新新的的分分析析方方法法有有无无系系统统误误差差。若若分分析析结结果果总总是偏高或偏低,则表示方法有系统误差。是偏高或偏低,则表示方法有系统误差。标准方法对照试验法:标准方法对照试验法:选用国家规定的标准方法或公认选用国家规定的标准方法或公认的可靠分析方法对同一试样进行对照试验,如结果与所的可靠分析方法对同一试样进行对照试验,如结果与所用的新方法结果比较一致,则新方法无系统误差。用的新方法结果比较一致,则新
19、方法无系统误差。续前续前 标准加入法标准加入法(加入标准回收法加入标准回收法):取两份等量试样,在其:取两份等量试样,在其中一份中加入已知量的待测组分并同时进行测定,由加入中一份中加入已知量的待测组分并同时进行测定,由加入待测组分的量是否定量回收来待测组分的量是否定量回收来判断有无系统误差判断有无系统误差。如下表。如下表所示。所示。内检法:内检法:在生产单位,为定期检查分析人员是否存在在生产单位,为定期检查分析人员是否存在操作误差或主观误差,在试样分析时,将一些已经准确操作误差或主观误差,在试样分析时,将一些已经准确浓度的试样(内部管理样)重复安排在分析任务中进行浓度的试样(内部管理样)重复安
20、排在分析任务中进行对照分析,以检查分析人员有无操作误差。对照分析,以检查分析人员有无操作误差。次数次数 加标前加标前/(mg/L)加标量加标量/(mg/L)加标后加标后/(mg/L)回收率回收率/%1 0.00 0.20 0.195 2 0.10 0.20 0.305 3 0.20 0.20 0.410 4 0.20 0.40 0.595 5 0.15 0.30 0.450 6 0.30 0.15 0.440 平均加标回收率平均加标回收率/%:95.5 续前续前Fe光度法加标回收实验结果光度法加标回收实验结果97.5102.5105.098.8100.093.3 6 平均值的置信区间平均值的置
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