第二章-水和废水监测.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章,水和废水监测,本章主要内容,2.1,水质污染与监测,2.2,水质监测方案的制定,2.3,水样的采集、保存和预处理,2.4,物理指标的测定,2.5,金属化合物的测定,2.6,非金属无机物的测定,2.7,有机污染物的测定,2.8,底质监测,目的与要求,一、掌握监测断面设置、采样点的确定，,水样的采集、保存和预处理方法,二、掌握水质物理性质、金属化合物、非金属无机物以及有机化合物监测的项目及监测方法,一、,我国水资源状况,第一节 水质污染与监测,二.,我国水环境质量状况,七大水系、三大海域、15个大型淡水湖泊,三、,水质污染分类,四、,水质监测项目,2.,地区分布不均,长江及其以南的流域：,面积,36.5%,，水资源,81%,；,淮河及其以北：,面积,63.5%,，水资源：,19%,西北内陆河地区：,面积,35.3%,，水资源：,4.6%,1.,总量多，人均占有量少,总量居世界第,6,，人均占有量却只有,2700m,3,，约为世界人均的,1/4,，美国的,1/6,按现行国际标准，人均水资源,2000m,3,就处于严重缺水边缘,一、我国水资源状况,全国水质状况,二.我国水环境质量状况,全国,年份,水质良好,（地表水、类,海水、类）,水质较差,（地表水、类,海水类）,水质污染严重,（地表水劣类,海水IV、劣IV类）,七大水系,2005,41%,32%,27%,2006,43%,31%,26%,2007,49.9%,26.5%,23.6%,2008,55%,22%,21%,重点湖库,2005,28%,29%,43%,2006,29%,23%,48%,2007,28.5%,32.2%,39.3%,近岸海域,2005,67.2%,8.9%,23.9%,2006,67.7%,8.0%,24.3%,2007,62.8%,11.8%,25.4%,湖北省水质状况,湖北省,年份,水质良好,（,、类,）,水质较差,（,、类）,水质污染严重,（劣,类,）,河流,2005,72.6%,15.7%,11.7%,2006,73.7%,18.2%,8.1%,2007,84.4%,7.8%,7.8%,2008,82.9%,9.5%,7.6%,湖泊、水库,2005,45.5%,36.3%,18.2%,2006,45.5%,40.9%,13.6%,2007,50%,36.4%,13.6%,2008,54.5,31.8,13.6%,武汉市水质状况,武汉市,年份,水质良好,（,、类,）,水质较差,（,、类）,水质污染严重（劣,类,）,河流,2005,6,4,1,2006,6,3,2,2007,8,1,1,2008,8,2,1,湖泊,2005,9,26,32,2006,9,25,32,2007,8,8,29,2008,12,29,29,pH降低，鱼类死,亡，作物受害，,硬度增加，,锅炉耗能增加,有机无毒物（需氧有机物）：,碳水化合物、蛋白质、脂肪,COD,BOD,TOC,有机有毒物：,有机氯农药，苯系物，,多环芳烃化合物，,酚类化合物，石油类污染物,无机无毒物：,氮、磷（水体富营养化）,无机有毒物：,氰化物，砷，,重金属（铬、汞、铅、镉）,病原体、,其它微生物,1、按污染物的性质分类：,三、水质污染分类,2、按排放形式分类：,点污染源：,工矿企业废水、城镇生活污水等通过管道，沟,道集中排入水体的污染源，如工厂、矿山、医,院、居民点、废渣堆、排污的船舶等,面污染源:,指在较大范围内，溶解性或固体污染物在降雨径,流等作用下，通过地表或地下径流进入受纳水体,造成的污染，如农田施用化肥、农药形成的农田,径流,线污染源：,输油管道、污水沟道、公路、铁路、航线污染源,内污染源：,湖泊、水库、河流、海湾的底部沉积物蓄积着大,量污染物，这些污染物释放出来对水体造成的污染,四、水质监测项目,地表水监测项目：,地表水环境质量标准,（,GB 3838-2002,）,生活饮用水监测项目：,生活饮用水卫生标准,（,GB 5749-2006,）,废水监测项目：,污水综合排放标准,（,GB 8979-1996,）,第一类污染物：,总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、,总砷、总铅、总镍、苯并（,a,）芘、总,铍、总银、总放射性、总放射性,第二类污染物：,第二节 水质监测方案制定,重点和难点：,地面水、水污染源监测断面和采样点,的设置,本节内容：,地面水水质监测方案的制定,水污染源监测方案的制定,监测方案制订流程,九、制订质量控制和保证措施,八、提出监测报告要求,七、选定分析测定技术,六、选定采样和保存方法,五、安排采样频率和时间,四、布设监测网点,三、确定监测项目,二、进行调查研究,一、明确监测目的,2.1 地面水水质监测方案的制订,一、,基础资料收集,二、,监测断面和采样点的设置,三、,采样时间与采样频率的确定,A、一般性了解（水文、气候、地质、地貌）；,B、水体沿岸城市分布、工业布局、污染源,及其排污情况、城市给排水情况等；,C、水体沿岸资源现状，植被及水土流失；,D、饮用水源分布和重点水源保护区；,E、历年水质监测资料。,一、基础资料收集,二、监测断面和采样点的设置,1、,监测断面的布设原则,2、监测断面设置,（1）,河流监测断面设置,（2）,湖泊（水库）监测断面设置,3、,采样点位的确定,（1）采样垂线的设置,（2）采样点的设置,监测断面,采样垂线,采样点,武汉宗关,汉江入长江,宜昌南津关,三峡水库出口,宜宾凉姜沟,岷江入长江,重庆朱沱,川渝省界,岳阳楼,洞庭湖出口,江西九江,鄂赣省界,南京林山,皖苏省界,长江、嘉陵江、乌江重庆,段水质监测断面分布图,入境（对照）断面,出境（削减）断面,长江入三峡库区控制断面,嘉陵江入长江控制断面,乌江入长江控制断面,库区控制断面,库区控制断面,无锡|苏州,苏州|嘉兴,思考题：已知河流的平均宽度和深度分别为80m和 12m。要对该河流进行监测，监测断面和 采样点如何设置？,A,A,B,C,H,I,E,F,D,B,C,D,H,I,E,F,入境断面,削减断面,出境断面,对照断面,对照断面,对照断面,控制断面,控制断面,合二为一,G,G,控制断面,合二为一,J,J,控制断面,K,K,控制断面,三、采样时间与采样频率的确定,饮用水源地：,12,次,/,年,背景断面：,1,次,/,年,一般河流：,6,次,/,年,(,丰枯平三期,),，,12,次,/,年,(,重污染,),潮汐河流：,丰枯平三期，每期采样,2,天,(,大潮期和小,潮期,),，涨、退潮时采样。,湖泊水库：,12,次,/,年,(,监测站,),，,2,次,/,年,(,枯、丰,),排污渠：,3,次,/,年,底泥：,1,次,/,年,(,枯水期,),一、调查研究和收集资料,A、收集监测区域内水文、地质、气象(地质图、,剖面图,、含水层、地下径流和流向）以及已,往的监测资料；,B、调查监测区域内城市发展、工业分布、资源,开发、土地利用情况，了解化肥、农药用量、,污水灌溉及地面水污染现状；,C、,测量或查知地下水位、水深,。,2.2 地下水水质监测方案的制定,二、采样点的设置,对照监测井,设在地下水流向的上游不受或少受监测地区,污染源影响的地方。,控制监测井,设在污染源周围不同位置，特别是地下水流,向的下游方向。,1）带状污染区：,渗井、渗坑和堆渣区的污染物，在含水层渗透性大的地区，沿河、渠排放的工业废水和生活污水，监测井设在地下水流向及其垂直方向上。,2）点状污染区：,在含水层渗透小的地区形成的，监测井设在距污染源最近的地方。,3）块状污染区：,污灌区等面状污染源易造成块状污染，宜用网格布点法设置监测井。,一般监测井在液面下0.30.5m处采样,一、污染源调查,废水和污水类型,污染物、排放去向和排放量,车间、工厂和地区排污口数量及位置,废水处理情况，是否排入江、河、湖、,海，流经区域是否有渗坑等,综合分析，确定监测项目,2.3 水污染源监测方案的制订,二、采样点设置,1、工业废水,A、,一类污染物：,车间或车间处理设施废水排放口,B、,二类污染物：,工厂废水总排放口，,C、,了解废水处理效果：,废水处理设施入口和出口,D、排污渠道上，渠道较直、水量稳定的地方,2、城市污水,A、,城市污水管网：,非居民生活排水支管接入城市污水干管,的检查井，干管的不同位置，污水进入水体的排放口。,B、,城市污水处理厂：,污水进出口,工业废水：,每年采样监测,2-4,次；,（,1,）车间排污口：,每,0.5 or 1h,取,1,次，混合测平均值,（,2,）工厂排污口：,2,次,/,月,（,3,）城市排污管道出水口：,1,次,/h,，连续采集,8h,或,24h,，混合,生活污水：,每年采样监测,2,次，春、夏季各,1,次；,医院污水：,每年采样监测,4,次，每季度,1,次。,环境监测技术规范规定：,三、采样时间和频率,第三节 水样采集、保存和预处理,1、采样前的准备,2、,采样设备,3、,采样方法,（1）地面水,（2）废水样,（3）自来水,（4）地下水,（5）自喷泉水,一、水样的采集,手持式开口采样瓶,采样设备,泵式采水器示意图,地面水样类型,瞬时水样：,某一时间和地点从水体中随机,采集的分散水样,混合水样：,同一采集点，不同时间采集的,各个瞬时样混合,综合水样：,不同采样点，同时采集各个水,样混合,废水样类型,瞬时废水样：,适应于生产工艺连续、稳定的工,厂或绘浓度,-,时间曲线,时间等比例废水样：,每隔相同时间采集等量废水,样混合（废水排放和流量稳定）,流量等比例废水样：,不同时间依流量大小按比,例采集（流量不稳定）,目的：,制止水样在存放期间的物理、化学和,生物变化，使水样成分保持稳定不变,基本要求：,（1）抑制微生物作用,（2）减缓化合物氧化还原作用,（3）减少被测组分挥发损失,（4）避免沉淀吸附或结晶物析出,二、水样保存,保存方法,1、选择适当容器：,聚乙烯、硼硅玻璃、石英、聚四氟乙烯,2、冷藏、冷冻法：,抑制微生物活动、减缓物理挥发和化学,反应速度,3、,加入化学试剂：,化学试剂保存法,（1）酸：,抑制微生物活动,防止金属离子水解、沉淀或被容器壁吸附,减少NH,3,的挥发,（2）碱：,抑制微生物代谢,防止弱酸电离、弱酸强碱盐水解,（3）生物抑制剂：,CuSO,4,、HgCl,2,（4）加入氧化剂或还原剂：,HNO,3,+K,2,Cr,2,O,7,、,抗坏血酸,保 存 剂,作 用,适 用 范 围,HgCl,2,抑制生物氧化还原作用,氨氮、硝酸盐氮、化学需氧量,H,3,PO,4,+CuSO,4,抑制苯酚菌分解活动,酚类化合物,HNO,3,防止金属离子水解沉淀,各种金属离子,H,2,SO,4,抑制微生物生长，与碱作用,含有机物水样（COD、TOC、油和油脂）、胺类,NaOH,防止化合物的挥发,氰化物、有机酸、酚类,HNO,3,+,K,2,Cr,2,O,7,使金属离子保持高价态,二价汞离子,抗坏血酸,MnSO,4,，碱性KI-NaN,3,防止被氧化，除余氯,固定溶解氧,硫化物,测定溶解氧,三、水样预处理,目的：,破坏有机物,溶解悬浮物，,将各种价态的待测元素氧化成单一高价态,或转化成易于分离的无机化合物,要求：,清澈、透明、无沉淀,1、水样消解:,干灰化法（高温分解法）,:,不适合处理易挥,发组分,Hg,As,Cd,Sn,Se,湿式消解法：,酸式消解：,HNO,3,HNO,3,-HClO,4,HNO,3,-H,2,SO,4,H,2,SO,4,-H,3,PO,4,，,H,2,SO,4,-KClO,4,多元消解法,碱式消解：,NaOH-H,2,O,2,NH,3,H,2,O-H,2,O,2,消解方法,湿式消解法,消解方法,要点,硝酸消解法,浓硝酸消解至清澈、透明、无色，蒸至近干，稍冷后加2%硝酸溶解可溶盐。,硝酸-高氯酸消解法,消解含难氧化有机物的水样。,有发生爆炸危险,。先加入硝酸，稍冷后再加高氯酸处理。,硝酸-硫酸消解法,提高消解温度和消解效果。,硝酸与硫酸比例：5+2,硝酸-磷酸消解法,磷酸与金属离子络合，消除Fe,3+,干扰,硫酸-高锰酸钾消解法,消解测定汞的水样,多元消解法,消解总铬的水样，硫酸-磷酸-高锰酸钾,2、富集与分离,提高待测组分的浓度,消除共存干扰组分,富集,或浓缩,分离,或掩蔽,目的,气提、顶空和蒸馏法,液液萃取法,固相萃取法,离子交换法,吸附法,共沉淀法,其它富集分离方法,富集与分离常用的方法,气提、顶空和蒸馏法,气提法：,利用待测组分挥发度大特性，或将欲测,组分转变成易挥发性物质，然后用惰性,气体带出而达到分离富集的目的,硫化物吹气分离装置示意图,气提法实例,冷原子荧光法（冷,AFS,法）,汞：,将,Hg,2+,、,Hg,+,用,SnCl,2,还原成原子态,Hg,，由惰性,气体将其带入仪器测定,分光光度法（,VIS,）,硫化物：,加磷酸生成,H,2,S,，再用惰性气体载入,Zn(AC),2,-,HAC,溶液吸收,分光光度法,砷：,将其转化为砷化氢（,AsH,3,），再用吸收液吸收,蒸 馏：,利用水样中各污染组分具有不同,沸点而使其彼此分离,挥发酚和氰化物蒸馏装置示意图,顶空法,原理：,先在密闭的容器中装入水样，容器上部留,存一定空间，再将容器置于恒温水浴中，,使其达到气液平衡，然后测定气相中挥发,性有机物的含量，从而计算出水样中的原,始浓度。,优点：,处理样品设备简单，耗费少。,缺点：,方法灵敏度低。,吹扫捕集技术,原理：,是一种非平衡态的连续萃取技术，在液相样品中,连续通入载气鼓泡以使挥发性有机物从基体中脱,离出来，吸附在捕集阱里，然后通过高温解吸将,有机物载入气相色谱仪进行分离测定。,优点：,几乎能将全部样品萃取出来，灵敏度大大提高。,缺点：,设备复杂，对吹洗气的纯度要求高。,美国EPA601，EPA602，EPA603，EPA624，EPA501.1和EPA524.2等标准方法均采用吹扫捕集技术。,溶剂（液-液）萃取法,原理：,利用预测组分在,不同溶剂相,(,水与有机,溶剂,),中,分配系数,（溶解程度）不同，而达到,组分的富集与分离,A,、,有机物质萃取：,根据相似相溶原理，用有机溶,剂直接萃取水中的有机物,B,、,无机物质萃取：,先加入一螯合试剂，使其与水,相中离子态组分结合，生成一种不带电，易溶,于有机溶剂的物质，该试剂与水相、有机相共,同构成萃取体系。,有机物质,的萃取,无机物质,的萃取,双硫腙-三氯甲烷-水萃取体系分光光度法,测定水中的Cd,2,、Hg,2,、Zn,2,、Pb,2,用4-氨基安替比林光度法测定水样中,的挥发酚时，用三氯甲烷进行萃取；,用紫外光度法测定水中的油和用气相,色谱法测定有机农药(666、DDT)时，,用石油醚萃取,液液萃取实例,萃取效果评价,分配系数k评价:,一般来说，k越大，萃取效果越好,分配比D评价：,即待萃取物在有机相和水相的总浓度的比值,萃取率E评价：,pH、温度，待测组分水溶性和极性、溶剂极性等影响分配系数k,萃取装置和操作,分液漏斗及其操作图,索氏提取器图,1.蒸馏烧瓶；2.样品纸筒；3.提取筒；4.虹吸管；,5.冷凝管,固相萃取法（SPE),原理：,其分离机制取决于欲测组分以及共存干,扰组分与固相萃取剂表面活性基团之间,的作用力强弱不同。,固相萃取剂：,含C18或C8、腈基、氨基等活性,基团的特殊填料。,固相萃取操作程序,柱子预处理,（固定相活化）,上样,（萃取）,淋洗,分析物,的洗脱,固相萃取装置示意图,膜片型固相萃取剂萃取装置示意图,原理：,利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换,反应进行分离的方法,。,离子交换树脂：,阳离子交换树脂，,-,SO,3,H,、,-SO,3,Na,阴离子交换树脂，,-N(CH,3,),3,+,X,-,操作程序：,交换柱制备 交换 洗脱,离子交换法,阳离子交换柱：,阴离子交换柱：,离子交换法实例,测定天然水中K,+,、Na,+,、Ca,2,+,、Mg,2+,、SO,4,2-,、Cl,-,步骤：,阳离子交换柱,阴离子交换柱,稀盐酸,洗脱阳离子,稀氨液,洗脱阴离子,富集倍数可达到数十至数百倍,吸附法,原理：,利用,多孔固体吸附剂,将水样中一,种或数种组分吸附于表面，再用,有机溶,剂或热解吸出,来，以达到分离和富集目,的。,例：活性碳、氧化铝、分子筛、多孔高分子,聚合物等。,共沉淀法,原理,表面吸附,形成混晶,包藏,有机共沉淀剂,异电荷胶态物质相互作用,类型,应用,溶液中一种难溶化合物在形成沉淀过程中，,将共存的某些痕量组分一起载带出来。,载体,（共沉淀剂）,对载体,的要求,常用,载体,Fe(OH),3,、Al(OH),3,、,MnO(OH),2,、硫化物,表面积大、吸附力强、非晶形胶体沉淀,应用,实例,测定水样中的Cr,3,时，当水样有色、浑浊、,Fe,3,含量低于200mg/L时，可于pH 8-9条,件下用 Zn(OH),2,作共沉淀剂吸附分离干扰物质,A、,利用吸附作用的共沉淀分离,B、利用生成混晶的共沉淀分离,应用,实例,PbSO,4,-SrSO,4,的混晶共沉淀,分离水样中的痕量Pb,2,以SrSO,4,作载体,富集海水中10,8,的Cd,2,特点,有相似的晶格,欲分离微量组分,沉淀剂,应用,实例,特点,选择性高，沉淀纯净，,灼烧可除去共沉淀剂,C、用有机共沉淀剂进行共沉淀分离,丁二酮肟二烷酯,作为共沉淀剂，将“丁二酮肟镍”螯合物共沉淀,其它分离富集方法,膜分离方法,泡沫浮选法,离心分离法,薄层色谱法,超临界流体萃取,亚临界水萃取,固相微萃取法,（,Solid-phase microextraction,SPME),液相微萃取法,(liquid phase microextraction,LPME),固相微萃取技术,手柄,探头,1、固,相微萃取装置,无需有机溶剂,操作简便、快速、装置小巧,样品消耗小,费用低,容易实现自动化,容易与其它分析仪器联用,2、固相微萃取优点,3、固相微萃取操作过程,1、微滴萃取,液相微萃取技术,2、中空纤维膜保护液相微萃取,以3,L甲苯萃取三嗪,富集倍数150,中空纤维的作用,：,保护和容纳有机溶剂,提高了萃取选择性,提高了萃取率,第四节 物理指标的测定,一、,温度,二、,臭和味,（感官指标）,三、,色度,、,浊度,、,透明度,（外观指标）,四、,残渣,、,电导率,温度,表层水温：,棒状温度计,深层水温：,颠倒温度计,主温表：观测水温,颠倒温度计,辅温表：观测气温,将温度计放入预定深度感温,10min,，,提出水面后立即读数，根据主、辅温表读数，用海洋常数表进行校正。,臭和味,水中的臭和味主要来源于生活污水和工业废水中污染物、天然物质的分解或与之有关的微生物活动。,饮用水和娱乐用水的重要指标,测定方法,（,1,）定性描述法,（,2,）,臭阈值（稀释倍数）法,（1）定性描述法,操作要点：,取,100ml,水样于,250ml,锥形瓶中，分别在,20,和煮沸稍冷后闻其气味。,臭味特征：,正常、芳香气味、化学药品气味（石油气味、药品气味）、泥土气、鱼腥味、霉烂气味等。,臭强度等级,等级,强度,说明,0,无,无任何气味,1,微弱,一般饮用者难于察觉，嗅觉敏感者可以察觉,2,弱,一般饮用者刚能察觉,3,明显,已能明显察觉，不加处理，不能饮用,4,强,有很明显的臭味,5,很强,有强烈的恶臭,（2）臭阈值法,臭阈值：,用无臭水稀释水样，当稀释到刚能闻,出臭味时的稀释倍数。,操作要点：,取,6,个具塞锥瓶，分别加入,0,、,2,、,8,、,12,、,50,、,100ml,水样，用无臭水稀释到,200ml,，,在水浴上加热到,60,+,1,，取下锥瓶，振荡,2-3,次，去塞，闻其味道，与无臭水比较，确定刚好闻出臭气的稀释水样，计算嗅阈值。若水样含余氯，应在脱氯前后各检验一次。,要求：,5,名以上人员检验，计算几何平均值。,色度,1,、颜色的分类,表色,未除去悬浮物的颜色,真色,除去悬浮物的颜色,应测“真色”,2,、测定方法,（,1,）,铂钴标准比色法,（,2,）,稀释倍数法,（,3,）分光光度法,铂钴标准比色法,用氯铂酸钾（重铬酸钾）和氯化钴（硫酸钴）配,成标准色列，再与水样进行目视比色确定水样的,色度。,规定每升水含,1mg,铂和,0.5mg,钴具有的颜色为1度。,适用于较清洁的、带有黄色色调的天然水和饮用水,不适用测量受工业废水严重污染的水体。,铂钴标准比色法标准色列,Color.swf,稀释倍数法,取一定量水样，用 蒸馏水稀释到刚好看不到颜色，用此时的稀释倍数表示该水样的色度。,适用于受工业废水污染的地面水和工业废水颜色的测定,水样应无树叶、枯枝等杂物，取样后应尽快测,定，否则，于,4,度保存，并在,48,小时内测定。,浊度,1,、概念,浊度表示水中悬浮物对光线透过时所发生的,阻碍程度，适用于天然水和饮用水的测定。,2,、测定方法,（,1,）,目视比浊法,（,2,）分光光度法,（,3,）浊度仪法,（1）目视比浊法,将水样与用,硅藻土（或白陶土）,配制的标准,浊度溶液进行比较，以确定水样的浊度。适,用于饮用水、水源水等低浊度水的测定。,规定,1,升水中含,1mg,一定粒度的硅藻土,所产生,浊度为一个浊度单位，简称度。,（2）分光光度法,将,硫酸肼,与,六次甲基四胺,聚合，生成一种白色高分子聚合物，以此作为浊度标准溶液，用分光光度计于,680 nm,波长处测其吸光度，与在同样条件下测定水样的吸光度比较，得知其浊度。,（3）浊度仪法,浊度仪,是通过测量水样对一定波长光的透射或散射强度而实现浊度测定的专用仪器，有透射光式浊度仪、散射光式浊度仪和透射光,散射光式浊度仪。,浊度计使用,透明度,一、定义：,透明度是指水样的澄清程度，与浊,度相反。,水中悬浮物和胶体颗粒物越多，,其透明度就越低。,湖泊、水库、海洋水等,常测定透明度。,二、测定方法：,1.,铅字法,2.,塞氏盘法,3.,十字法,铅字法,1,、铅字法：将振荡均匀的水样快速倒入透明度计筒内，检验人员从透明度计的筒口垂直向下观察，缓慢放出水样，至刚好能清楚辨认其底部铅字的水样高度为该水的透明度。,大于,30cm,为透明水,塞氏盘法,这是一种现场测定透明度的方法。塞氏盘为直径,200mm,黑白各半的圆盘，将其沉入水中，以刚好看不到它时的水深,(cm),表示透明度。,十字法,在内径为,30mm,，长为,0.5,或,1.0m,，具刻度的玻璃筒底部放一白瓷片，上有宽度为,1mm,黑色十字和四个直径为,1mm,的黑点，将混匀的水样倒入筒内，从筒下部徐徐放水，直至明显看到十字，而看不到黑点为止。,大于,1m,算透明。,残渣,一、定义：,水蒸发后，残余物质称为残渣,二、分类：,1,、总残渣（悬浮物质与溶解性物质之和,）,2,、可滤残渣（溶解性物质）,3,、不可滤残渣（悬浮物质）,三、相关因素,1,、蒸发温度,2,、蒸发时间,废水悬浮固体测定,电导率,（,1,）测定电导率的意义：用于推测水中离子的,总浓度和含盐量。,（,2,）影响电导率的因素：离子性质、浓度、温,度、粘度等,新鲜蒸馏水,超纯水,天然水,工业废水,海水,0.5-2,0.1,50-500,10000,30000,第五节 金属化合物的测定,本节重点：,熟练掌握水体中主要的有害重金属：,汞、镉、铬、铅、砷,的测定方法，特别,是分光光度法和原子吸收法等GB方法。,一、镉的测定,（骨痛病）,（一）,原子吸收分光光度法(AAS),（二）,双硫腙分光光度法,（三）示波极谱及阳极溶出伏安法,1、AAS原理：,基于样品中基态原子对,该元素的特征谱线的吸收程,度来测定待测元素的含量，,当特征辐射通过原子蒸气,时，基态原子从辐射中吸收,能量，外层电子由基态跃迁,到激发态，根据光线被吸收,后的减弱程度就可以判断样,品中待测元素的含量。,一、原子吸收光度法测定镉,原子吸收分光光度计基本部件示意图,火焰,光源,检测器,燃气,分光系统 检测系统,试液,稳压电源 助燃气 废液,单色器,放大器,原子化系统,火焰原子化系统,2、原子吸收法测镉,直接吸入火焰原子吸收法测镉（铜、铅、锌）,萃取-火焰原子吸收法测定,微量,镉（铜、铅）,石墨炉原子吸收法测定,痕量,镉（铜、铅）,（1）消解,洁净水样直接测定,浑浊地面水HNO,3,消解,悬浮物和有机质较多的水样HNO,3,-HClO,4,消解,（2）萃取,吡咯烷二硫代氨基甲酸铵（APDC）甲基,异丁酮（MIBK）法,APDC与镉、铅等金属离子形成稳定的螯合,物，用MIBK萃取,碘化钾甲基异丁酮法（KI-MIBK）,KI与镉、铅等金属离子形成稳定的离子缔,合物，被MIBK萃取。,双硫腙分光光度法测镉（汞、铅、锌）,原理：双硫腙是一典型的广谱螯合剂，在强碱性介质中，镉离子与双硫腙生成红色螯合物，用三氯甲烷萃取分离后，于518nm处测其吸光度，用标准曲线法定量。,测定金属条件,（1）控制介质酸度,（2）加入掩蔽剂,（3）萃取分离,离子,介质、酸度（pH）,掩蔽剂,测定波长（nm）,Cd,2+,NaOH,pH6.5-14,KCN,518,Hg,2+,H,2,SO,4,0.5-1mol/L,EDTA,485,Pb,2+,NH,3,.,H,2,O,pH8-9,酒石酸盐,510,Zn,2+,NaAc-HAc,pH4.0-5.5,KCN,Na,2,S,2,O,3,535,二、汞的测定,冷原子吸收法,冷原子荧光法,双硫腙分光光度法,（日本水俣病）,冷原子吸收法测汞,1、原理：,常温下汞是液态，具有很高的蒸气压，汞蒸气对253.7nm,的紫外光有选择性吸收。在一定浓度范围内，吸光度与汞浓度成正比。,水样经,H,2,SO,4,-KMnO,4,消解后，将各种形态Hg转变成Hg,2+,，再用SnCl,2,将Hg,2+,还原为Hg，产生的汞蒸气带入测汞仪吸收池测定吸光度。,N,2,或空气,还,原,瓶,分,子,筛,吸收池,汞灯,光电倍增管,放大器,指示表,记录仪,流量计,脱汞阱,抽气泵,253.7nm,冷原子吸收测汞仪工作流程,2、测定要点,1）水样预处理：,硫酸-硝酸介质中，加入高锰酸钾和过硫酸钾消解水样，,使水中汞全部转化为二价汞，过剩氧化剂用盐酸羟胺,溶液还原。,2）绘制标准曲线：,3）水样的测定：,冷原子荧光法测汞,测定原理：该方法是将水样中的汞离子用氯化亚锡还原为基态汞原子蒸气，吸收,253.7nm,的紫外光后，被激发而产生特征共振荧光，在一定的测量条件下和较低的浓度范围内，荧光强度与汞浓度成正比。,干扰因素少，适用于地面水、生活污水和工业废水的测定。,冷原子荧光测汞仪与冷原子吸收测汞仪的区别：,冷原子荧光测汞仪：,测定吸收池中的汞原子蒸气吸收特征紫外光后被激发后所发射的特征荧光（波长较紫外光长）强度，其光电倍增管必须放在与吸收池相,垂直的方向上,。,冷原子吸收测汞仪：,测定特征紫外光在吸收池中被汞蒸气吸收后的透射光强，其光电倍增管放在与激发光源,平行的方向上,。,双硫腙分光光度法,1、测定原理,加碱除过,量双硫腙,2、测定要点：,测定条件：,盐酸羟胺不能过量,双硫腙纯化,避光或半暗室操作,消除干扰：,在碱洗脱液中加入1%EDTA-2Na,盐掩蔽共存金属离子,三、铬的测定,二苯碳酰二肼分光光度法,原理：,酸性介质中，Cr,6+,与二苯碳酰二肼,（DPC）反应，生成紫红色络合物，于,540nm波长处进行比色测定。,预处理：,清洁水样,可直接测定；,浑浊、色度很深的水样,，以,Zn(OH),2,做共沉淀剂，,pH 8-9,，,Cr,3+,、,Fe,3+,、,Cu,2+,形成氢氧化物沉淀，过滤除去，与,Cr,6+,分离。,1、Cr,6+,的测定：,2、总铬的测定：,原理：,酸性溶液中，水样中,Cr,3+,用,KMnO,4,氧化成,Cr,6+,，,过量的,KMnO,4,用亚硝酸钠分解，过量的,亚硝酸钠用尿素分解，加入二苯碳酰 二肼显色，,540nm,比色。,预处理：,清洁地面水直接用,KMnO,4,氧化后测定；,含大量有机物水样，用,HNO,3,-H,2,SO,4,消解。,四、砷的测定,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。,饮水中As,0.3-1mg/l,引起人体慢性中毒,地面水中As的含量,0.01-0.08mg/l,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,KBH,4,+3H,2,O+H,+,H,3,BO,3,+K,+,+8H,H+As,3+,(As,5+,)AsH,3,AsH,3,+6AgNO,3,+2H,2,O6Ag,0,+HAsO,2,+6HNO,3,400nm吸收,黄色胶态银,砷化氢发生与吸收装置,1、反应管：生成AsH,3,2、U形管:消除锑、铋、锡的干扰,3、脱胺管：除有机胺,4、吸收管：吸收AsH,3,，吸收液为,硝酸-硝酸银-聚乙烯醇-乙醇,新银盐分光光度法,二乙氨基二硫代甲酸银（AgDDC）分光光度法,As,5+,As,3+,AsH,3,+2e,H,AgDDC,510nm,测吸光度,红色,胶体银,原理：,As,5+,+I,-,As,3+,+I,2,As,5+,+Sn,2+,As,3+,+Sn,4,+,2H,+,+ZnH,2,+Zn,+,As,3+,+H,2,AsH,3,AsH,3,+6AgDDC,6Ag+3HDDC+3As(DDC),氢化物发生-原子吸收测定装置示意图,氢化物发生-原子吸收法,检测范围：,1.0-12,g/L,检出限：,0.25,g/L,第六节 非金属无机化合物的测定,一、,溶解氧（,DO,）,二、,含氮污染物,三、,氰化物,四、,氟化物,五、,硫化物,六、,含磷化合物,一、溶解氧（DO）,1,、定义：,溶解于水中的分子态氧,2,、影响因素：,（,1,）大气压力,（,2,）水温,（,3,）离子强度,（,4,）水生生物：大量藻类繁殖，溶解氧过饱和,（,5,）污染物：水体受有机物质，无机还原物质污,染，溶解氧含量降低，厌氧菌大量繁,殖，水质恶化,标准：,4 mg/L,以上,3,、测定方法：,（,1,）,碘量法：,清洁水样,（,2,）修正碘量法：,受污染地面水和工业废水,A,、叠氮化钠修正法：除亚硝酸盐,水样中含亚硝酸盐时采用,B,、高锰酸钾修正法：除亚铁离子,适用于含大量,Fe,2+,，不含其他还原剂及有机物,的水样，,KMnO,4,氧化,Fe,2+,成,Fe,3+,，,Fe,3+,用氟化,钾掩蔽，过量,KMnO,4,用草酸钠除去。,（,3,）,氧电极法：,受污染地面水和工业废水,DO,固定,:,加入,1ml,硫酸锰，,2ml,碱性碘化钾溶液，混合均,匀,、静置,10min,。碱性条件下溶解氧将二价锰氧化成四价锰，并生成氢氧化物沉淀,MnSO,4,2NaOH,Mn(OH),2,+Na,2,SO,4,2Mn(OH),2,+O,2,=,2MnO(OH),2,或,H,2,MnO,3,棕色沉淀,1、测定原理,（1）碘量法,加酸溶解：,加入,H,2,SO,4,，絮状沉淀溶解，四价锰氧化碘离子而释放出与溶解氧量相当的游离碘,MnO(OH),2,+2H,2,SO,4,=Mn(SO,4,),2,+3H,2,O,Mn(SO,4,),2,+2KI=MnSO,4,+K,2,SO,4,+,I,2,滴定：,以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的碘，至蓝色褪去,2Na,2,S,2,O,3,+I,2,=,Na,2,S,4,O,6,+2NaI,2、计算,1/2O,2,1 MnO(OH),2,1 Mn(SO,4,),2,I,2,2 Na,2,S,2,O,3,DO(O,2,mg/L)=,MV81000,V,水,MNa,2,S,2,O,3,标液浓度(mol/L),VNa,2,S,2,O,3,体积(ml),V,水,水样体积(ml),8 氧的毫克当量,极谱型氧电极的结构示意图,1.原理：,在两电极间加上0.5-0.8V固定极化电压，水样中溶解氧扩散通过聚四氟乙烯薄膜，并在阴极上还原，产生与氧浓度成正比的扩散电流。,2.优点：,不受水样色度、浊度及化学滴定法中干扰物质的影响；,快速简便，适用于现场测定；,易于实现自动连续测量。,3.,注意事项：,水样中含藻类、硫化物、碳酸盐、油,等物质时，会使薄膜堵塞或损坏，应,及时更换。,（2）氧电极法,二、含氮污染物,1.氮的分类,总氮,无机氮：,有机氮：,氨氮,亚硝酸盐氮,硝酸盐氮,蛋白质、氨基酸,肽、核酸、尿素,2.氮的降解,有机氮被异养微生物氧化分解成氨；,蛋白质多肽肽氨基酸氨,氨在好氧自养型亚硝化细菌的作用下进一,步转化为亚硝酸盐；,氨,NO,2,-,亚硝酸盐再经好氧自养型硝化细菌作用转化,为硝酸盐。,NO,2,-,NO,3,-,水中氮化合物,卫生学意义,氨,亚硝酸盐,硝酸盐,清洁水,+,-,-,水初受污染,+,+,-,受污染后不久，分解中,+,+,+,受污染后，自净过程中,-,+,+,所受污染基本分解完毕,+,-,+,又出现新的污染,-,+,-,NO,3,-,被还原为NO,2,-,，未自净,3.水中氮、亚硝酸盐、硝酸盐氮的卫生学意义,测定各种形态的含氮化合物，有助于评价水体被污染和自净状况,思考题,1、气相分子吸收光谱法测定氨氮、亚硝酸盐氮,和硝酸盐氮的原理？,2、采用分光光度法测定凯氏氮与氨氮有什么不,同之处？,3、纳氏试剂分光光度法测定氨氮的原理？,4、N-1-萘基乙二胺光度法测亚硝酸盐氮的原理？,5、酚二磺酸分光光度法测定硝酸盐氮的原理？,水中的氨氮是指以游离氨,(,或称非离子氨,NH,3,),和离子氨（,NH,4,+,）,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,（1）氨氮,2K,2,HgI,4,+3KOH+NH,3,NH,2,Hg,2,IO+7KI+2H,2,O,黄棕色胶态化合物,410425nm,比色定量,一、纳氏试剂光度法（NH,3,）,方法检测范围为,:,0.025mg/L-2mg/L,水样有色、浑浊、含,钙、镁、铁等金属离,子及硫化物时会干扰,测定。,水样中加入次溴酸钠，将氨及铵盐氧化成,亚硝酸盐,；,再加入盐酸和乙醇溶液，则亚硝酸盐迅速分解，生成,二氧化氮,；,用空气载入气相分子吸收光谱仪的吸光管，测量该气体对锌空心阴极灯发射的,213.9nm,特征波长光的吸光度。,气相分子吸收光谱法,气相分子吸收光谱仪组成示意图,（2）亚硝酸盐氮,亚硝酸盐氮（NO,2,-,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,（转化为二氧化氮）,N(1萘基)乙二胺分光光度法,在,pH,值为,1.8,土,0.3,的酸性介质中，亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺反应生成重氮盐；,重氮盐再与,N,(1,萘基,),乙二胺偶联生成红色染料，,540nm,处进行比色测定。,方法检出限为：,0.003mg/L,0.20 mg/L,。,（3）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（NO,3,-,-N）含量较低，受污染水体和一些深层地下水中（NO,3,-,-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,（转化为一氧化氮）,紫外分光光度法,硝酸盐在无水存在情况下与,酚二磺酸,反应，生成,硝基二磺酸酚,，于碱性溶液中又生成,黄色的硝基酚二磺酸三钾盐化合物,，在,410nm,处测其吸光度。,测定范围：,0.02mg/L2.0mg/L,，,酚二磺酸分光光度法,（4）凯氏氮,凯氏氮定义:,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,。如蛋白质、氨基酸、肽、核酸、尿素等。,可用凯氏氮与氨氮的差值表示有机氮含量。,测定要点：,取适量水样于凯氏烧瓶中，加入浓硫酸和催化剂（硫酸钾）加热消解，,将有机氮转变成氨氮,，然后在碱性介