1、第二章 水和廢水監測,第一節 水質污染與監測,第二節 水質監測方案制訂,第三節 水樣的采集和保存,第四節 水樣的預處理,第五節 物理指標檢驗,第六節 金屬化合物的測定,第七節 非金屬無機物的測定,第八節 有機污染物的測定,第九節 底質監測,第十節 活性污泥性質的測定,第一節 水質污染與監測,一、水資源及其水質污染 水是人類社會的寶貴資源,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,按人均擁有水量計，我國僅有2200m3/人，約占世界平均水平的1/4。,據上海2000年的統計，上海淡水資源：,總量：595.6億m3,地表水593.5 億m3 可利用118.8億m3,地

2、下水2.1億m3,上海2000年需水量為158.5億m3,（一）水質污染分類 化學型污染由酸堿、有機和無機污染造成的污染； 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、醫院污水。,（二）水體自凈和水體環境容量 污染物進入水體后首先被稀釋，隨后經過復雜的物理、化學和生物轉化，使污染物濃度降低、性質發生變化，水體自然地恢復原樣的過程稱為自凈。 自凈能力決定著水體的環境容量（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、脂肪等） 好氧菌 氨基酸、脂肪酸、甘油、低分子糖 CO2、H2O、無機鹽,（三）污染狀況 (2002年中國海域環境質量狀況) 1. 水環

3、境質量 2. 赤潮 3. 溢油 4. 海洋生物質量,1. 水環境質量 2002年，我國海域未達到清潔海域的面積約17.4萬km2，與2001年基本持平。 其中，較清潔海域和中度污染海域面積約1.1萬km2和1.8萬km2 ，較上年分別增加近1.2萬km2和0.2萬km2 ；輕度污染海域和嚴重污染海域面積約為2.0萬km2和2.6萬km2 ，較上年分別減少近0.6萬km2和0.7萬km2 。,嚴重污染海域主要分布在長江口（杭州灣）、珠江口、遼河口等海域和少數人口集中、工業發達的大中城市沿海近岸海域 ； 2002年，全海域海水中的主要污染物是無機氮、磷酸鹽和鉛； 油類的污染程度明顯減輕； 全海域海

4、水中鉛的污染范圍顯著擴大，污染程度有所加重。,渤海 污染程度仍然較重，未達到清潔海域的面積約3.2萬km2 ，占渤海總面積的比例由上年的24.6%增加到41.3%，主要是受鉛污染的海域面積明顯增加。主要污染物是無機氮、磷酸鹽、鉛和汞。,渤海海水環境質量狀況圖,珠江口海水環境質量狀況圖,長江口（杭州灣） 海水環境質量狀況圖,2. 赤潮 2002年我國海域共發現赤潮73次，赤潮發生面積累計超過1萬km2 ； 部分海域及養殖區多次檢測出亞歷山大藻（Alexandrium）和裸甲藻（Gymnodrium）等有毒赤潮藻類，并在小范圍內監測到有毒赤潮，在某些貝類中檢測出赤潮毒素； 11月福建連江海域發生的

5、裸甲藻赤潮對當地的水產養殖業造成了近千萬元的經濟損失。,赤潮發生時的紅色波濤,船行過赤潮海域時的紅色浪花,2000年發生在渤海灣的大面積赤潮,圖2.1 2002年中國沿海各省、市、自治區赤潮發現次數,圖2.2 2002年中國沿海各省、市、自治區赤潮發生面積百分比,3. 溢油 2002年我國無重大海上溢油事件發生。 19761997年，我國海域共發生2300起溢油事故； 溢油量超過25000噸； 年平均溢油事故110起， 年重大溢油事故 5到7起； 每次重大事故直接經濟損失 ：,幾百萬至上千萬元,圖2.3 海上溢油事故發生的海域,4. 海洋生物質量 監測結果表明，與2001年相比，2002年全國

6、近岸部分海域海洋貝類體內的鉛、砷、鎘等重金屬含量較上年有所升高，石油烴含量總體水平無顯著變化，糞大腸菌群含量偏高，個別地點貝類體內檢測出赤潮毒素 。,圖2.4 海洋生物污染監測樣品魚內臟的采集,二、水質監測的對象和目的 水質監測的分類 環境水體監測 水污染源監測 水質監測的對象 環境水體：地表水（江、河、湖、庫、海水） 地下水 水污染源：工業廢水 生活污水和醫院污水等,水質監測的目的： (1) 對江、河、水庫、湖泊、海洋等地表水和地下水中的污染因子進行經常性的監測，以掌握水質現狀及其變化趨勢。 (2) 對生產、生活等廢（污）水排放源排放的廢（污）水進行監視性監測，掌握廢（污）水排放量及其污染物

7、濃度和排放總量，評價是否符合排放標準，為污染源管理提供依據。 (3) 對水環境污染事故進行應急監測，為分析判斷事故原因、危害及制訂對策提供依據。 (4) 為國家政府部門制定水環境保護標準、法規和規劃提供有關數據和資料。 (5) 為開展水環境質量評價和預測預報及進行環境科學研究提供基礎數據和技術手段。,三、監測項目 監測項目受人力、物力、財力的限制，不可能將所有的監測項目都加以測定，只能是對那些優先監測污染物加以監測。 優先監測污染物： 標準中要求控制、在環境中難以降解； 危害大、毒性大、影響范圍廣； 出現頻率高，有可靠檢測方法。,（一）地表水監測項目 水溫、pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需

8、氧量、五日生化需氧量、氨氮、總氮（湖、庫）、總磷、銅、鋅、硒、砷、汞、鎘、鉛、鉻（六價）、氟化物、氰化物、硫化物、揮發酚、石油類、陰離子表面活性劑、糞大腸菌群。,（二）生活飲用水監測項目 常規檢驗項目： 肉眼可見物、色、嗅和味、渾濁度、pH、總硬度、鋁、鐵、錳、銅、鋅、揮發酚類、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）、氰化物、氟化物、鉛、汞、硒、硝酸鹽、氯仿、四氯化碳、細菌總數、總大腸菌群、糞大腸菌群、游離余氯、總放射性、總放射性。,（三）廢（污）水 監測項目 第一類： 是在車間或車間處理設施排放口采樣測定的污染物，包括總汞、烷基汞、總鎘、總鉻、六價鉻、總砷

9、、總鉛、總鎳、苯并（a）芘、總鈹、總銀、總放射性、總放射性。 第二類： 是在排污單位排放口采樣測定的污染物，包括pH、色度、懸浮物、生化需氧量、化學需氧量、石油類、動植物油、揮發性酚、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 。,四、水質監測分析方法 1. 國家或行業的標準分析方法 其成熟性和準確度好，是評價其他監測分析方法的基準方法，也是環境污染糾紛法定的仲裁方法；水和廢水標準分析方法（第四版） 2. 統一分析方法 是經研究和多個單位的實驗驗證表明是成熟的方法。 3. 試用方法 是在國內少數單位研究和應用過，或直接從發達國家引進，供監

10、測科研人員試用的方法。 標準分析方法和統一分析方法均可在環境監測與執法中使用。,（一）選擇監測分析方法的原則 （二）監測分析方法的分類 1. 用于測定無機污染物的方法 原子吸收法 分光光度法 等離子發射光譜（ICP-AES）法 電化學法 離子色譜法 其他方法：化學法、原子熒光法、等離子發射光譜-質譜（ICP-MS）法、氣相分子吸收光譜法等。,2. 用于有機污染物的監測分析方法 氣相色譜法（GC） 高效液相色譜法（HPLC） 氣相色譜-質譜法（GC-MS） 其他方法：有機污染物類別測定、耗氧有機物測定,五、污染物形態分析 1.污染物形態 污染物形態是指污染物在環境中呈現的化學狀態、價態和異構狀態

11、。一定形態的污染物在環境中有其發生和演變過程，并且在不同的條件下可轉變為其他形態，具有不同強度的毒性。 2.了解污染物形態的意義 深入認識其環境行為 正確評價對環境的影響 設計污染物分析監測方案和治理方法,3. 對污染物形態進行分析常用的方法 直接測定法：專一性的化學方法或物理化學方法，測定樣品中污染物的各種形態，如用離子選擇電極法測定離子態元素。 分離測定法：是將樣品中不同形態的待測組分用物理法（離心、超濾、滲析等）或物理化學法（萃取、層析、離子交換等）先進行分離，然后逐一測定。 干法：是用電子探針、X射線衍射儀、核磁共振波譜儀等對顆粒狀樣品或生物樣品進行非破壞性的形態分析。 理論計算法：是

12、利用被研究體系有關熱力學數據進行計算，確定其形態的方法。,第二節 水質監測方案制訂,基礎資料的收集 監測斷面和采樣點的設置 采樣時間和采樣頻率的確定 采樣及監測技術的選擇 結果表達、質量保證及實施計劃,一、地面水水質監測方案的制訂,（一）基礎資料的收集 （1）水體的水文、氣候、地質和地貌資料。如水位、水量、流速及流向的變化；降雨量、蒸發量及歷史上的水情；河流的寬度、深度、河床結構及地質狀況；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）水體沿岸的資源現狀和水資源的用途；飲用水源分布和重點水源保護區；水體流域土地功能及近

13、期使用計劃等。 （4）歷年水質監測資料。,（二）監測斷面和采樣點的設置 1. 監測斷面的設置原則 應在水質、水量發生變化及水體不同用途的功能區處設置監測斷面 （1）大量廢水排入河流的居民區、工業區上下游； （2）湖泊、水庫的主要出入口； （3）飲用水源區、水資源區域等功能區； （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）國際河流出入國際線的出入口處； （6）盡可能與水文測量斷面重合。,2. 監測斷面和采樣點的設置 為評價完整江河水系的水質，需要設置背景斷面、對照斷面、控制斷面和削減斷面；對于某一河段，只需設置對照、控制和削減（或過境）三種斷面。 (1)背景斷面：設在

14、基本上未受人類活動影響的河段，用于評價一完整水系污染程度。 (2)對照斷面：為了解流入監測河段前的水體水質狀況而設置。一個河段一般只設一個對照斷面。 (3)控制斷面：控制斷面的數目應根據城市的工業布局和排污口分布情況而定，設在排污區（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，經稀釋擴散和自凈作用，使污染物濃度顯著降低的斷面，通常設在城市或工業區最后一個排污口下游1500m以外的河段上。,對照斷面,控制斷面,削減斷面,控制斷面,河流監測斷面設置,A,A,B,B,C,C,D,D,E,E,F,F,G,G,河流監測斷面設置示意圖,A-A對照斷面 G-G削減斷面 B-B

15、、C-C、D-D、F-F控制斷面,污染源,排污口,水流方向,自來水取水口,3. 采樣點位的設置 設置監測斷面后，應根據水面的寬度確定斷面上的采樣垂線，再根據采樣垂線處水深確定采樣點的數目和位置。,中泓線,有明顯水流處,采樣點位確定,有明顯水流處,中泓線,有明顯水流處,采樣點位確定,等間距設置,采樣點位確定,采樣點位確定,水面下0.30.5m處,河底以上0.5m處,水深處,點擊此處觀看“河流斷面監測實驗”,思考：當河道有支流匯入時應如何設置斷面呢？,對照斷面,控制斷面,削減斷面,斷面,點位,（三）采樣時間和采樣頻率的確定 （1）飲用水源地全年采樣監測12次，采樣時間根據具體情況選定。 （2）對于

16、較大水系干流和中、小河流，全年采樣監測次數不少于6次。采樣時間為豐水期、枯水期和平水期，每期采樣兩次。流經城市或工業區，污染較重的河流，游覽水域，全年采樣監測不少于12次。采樣時間為每月一次或視具體情況選定。底質每年枯水期采樣監測一次。 （3）潮汐河流全年在豐、枯、平水期采樣監測，每期采樣兩天，分別在大潮期和小潮期進行，每次應采集當天漲、退潮水樣分別測定。,（4）設有專門監測站的湖泊、水庫、每月采樣監測一次，全年不少于12次。其他湖、庫全年采樣監測兩次，枯、豐水期各1次。有廢（污）水排入，污染較重的湖、庫應酌情增加采樣次數。 （5）背景斷面每年采樣監測一次，在污染可能較重的季節進行。 （6）排

17、污渠每年采樣監測不少于3次。 （7）海水水質常規監測，每年按豐、平、枯水期或季度采樣監測24次。 （四）采樣及監測技術的選擇 要根據監測對象的性質、含量范圍及測定要求等因素選擇適宜的采樣、監測方法和技術，其詳細內容將在本章以下各節中分別介紹。,（五）結果表達、質量保證及實施計劃 1.結果表達 水質監測所測得的眾多化學、物理以及生物學的監測數據，是描述和評價水環境質量，進行環境管理的基本依據，必須進行科學地計算和處理，并按照要求的形式在監測報告中表達出來。 2.質量保證 質量保證概括了保證水質監測數據正確可靠的全部活動和措施。質量保證貫穿監測工作的全過程。詳細內容參閱第九章。 3.實施計劃 實施

18、計劃是實施監測方案的具體安排，要切實可行，使各個環節工作有序、協調地進行。,（一）調查研究和收集資料 （1）收集、匯總監測區域的水文、地質、氣象等方面的有關資料和以往的監測資料。例如，地質圖、剖面圖、測繪圖、水井的成套參數、含水層、地下水補給、徑流和流向，以及溫度、濕度、降水量等。 （2）調查監測區域內城市發展、工業分布、資源開發和土地利用情況，尤其是地下工程規模、應用等；了解化肥和農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狀。,二、地下水監測方案制訂,（3）測量或查知水位、水深，以確定采水器和泵的類型，所需費用和采樣程序。 （4）在完成以上調查的基礎上，確定主要污染源和污

19、染物，并根據地區特點與地下水的主要類型把地下水分成若干個水文地質單元。 （二）采樣點的布設 對照監測井 控制監測井 （三）采樣時間和采樣頻率的確定 采樣時間 采樣頻率,三、水污染源監測方案制訂,（一）采樣點的設置 1. 工業廢水 （1）在車間或車間處理設施的廢水排放口設置采樣點監測一類污染物；在工廠廢水總排放口布設采樣點，監測二類污染物。 （2）已有廢水處理設施的工廠，在處理設施的總排放口布設采樣點。如需了解廢水處理效果，還要在處理設施進口設采樣點。,2.城市污水 (1)城市污水管網的采樣點設在：非居民生活排水支管接入城市污水干管的檢查井；城市污水干管的不同位置；污水進入水體的排放口等。 (2

20、)城市污水處理廠：在污水進口和處理后的總排口布設采樣點。如需監測各污水處理單元效率，應在各處理設施單元的進、出口分別設采樣點。另外，還需設污泥采樣點。,(二)采樣時間和采樣頻率 工業廢水和城市污水的排放量和污染物濃度隨工廠生產及居民生活情況常發生變化，采樣時間和頻率應根據實際情況確定。,第三節 水樣的采集和保存,一、水樣的類型 （一）瞬時水樣 瞬時水樣是指在某一時間和地點從水體中隨機采集的分散水樣。 （二）混合水樣 混合水樣是指在同一采樣點于不同時間所采集的瞬時水樣的混合水樣，有時稱“時間混合水樣”，以與其他混合水樣相區別。 （三）綜合水樣 把不同采樣點同時采集的各個瞬時水樣混合后所得到的樣品

21、稱綜合水樣。,二、地表水樣的采集 (一) 采樣前的準備 選擇適宜材質的盛水容器和采樣器，并清洗干凈。準備好交通工具。交通工具常使用船只。 (二) 采樣方法和采樣器（或采水器）,圖2.5 簡易采水器和急流采水器示意圖,圖2.6 泵式采水器示意圖,圖2.7 廢（污）水自動采水器示意圖,三、地下水樣的采集 井水、泉水、自來水 四、廢（污）水樣的采集 (一) 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，也可用長把塑料勺采集。 (二) 深層廢（污）水 可用深層采水器或固定在負重架內的采樣容器，沉入檢測井內采樣。 (三) 自動采樣 采用自動采水器可自動采集瞬時水樣和混合水樣。,五、采集

22、水樣注意事項 (1)測定懸浮物、pH、溶解氧、生化需氧量、油類、硫化物、余氯、放射性、微生物等項目需要單獨采樣；其中，測定溶解氧、生化需氧量和有機污染物等項目的水樣必須充滿容器；pH、電導率、溶解氧等項目宜在現場測定。另外，采樣時還需同步測量水文參數和氣象參數。 (2)采樣時必須認真填寫采樣登記表；每個水樣瓶都應貼上標簽（填寫采樣點編號、采樣日期和時間、測定項目等）；要塞緊瓶塞，必要時還要密封。,六、流量的測量 (一) 地表水流量測量 1.流速-面積法 首先將測量斷面分成若干小塊，測出每小塊的面積和流速，計算出相應的流量，再將各小斷面的流量累加，即為斷面上的水流量。 2.浮標法 是一種粗略測量

23、小型河、渠中水流速的簡易方法。測量時，選擇一平直河段，測量該河段2m間距內起點、中點和終點三個過水橫斷面面積，求出平均橫斷面面積。在上游投入浮標，測量浮標流經確定河段（L）所需時間，重復測量幾次，求出所需時間的平均值（t），即可計算出流速（L/t）。,(二) 廢（污）水流量測量 1.流量計法 2.容積法 將污水導入已知容積的容器或污水池中，測量流滿容器或污水池的時間，然后用其除受納容器或池的容積，即可求知流量。該方法簡單易行，適用于測量污水流量較小的連續或間歇排放的污水。 3.溢流堰法 適用于不規則的污水溝、污水渠中水流量的測量。該方法是用三角形或矩形、梯形堰板攔住水流，形成溢流堰，測量堰板前

24、后水頭和水位，計算流量。如果安裝液位計，可連續自動測量液位。,式中： Q水流量； h過堰水頭高度； K流量系數； D從水流底至堰緣的高度； B堰上游水流寬度。,公式：,圖2.8 直角三角堰示意圖,七、水樣的運輸與保存 (一) 水樣的運輸 (1)為避免水樣在運輸過程中震動、碰撞導致損失或沾污，將其裝箱，并用泡沫塑料或紙條擠緊，在箱頂貼上標記。 (2)需冷藏的樣品，應采取致冷保存措施；冬季應采取保溫措施，以免凍裂樣品瓶。,(二) 水樣的保存方法 1. 冷藏或冷凍法 冷藏或冷凍的作用是抑制微生物活動，減緩物理揮發和化學反應速度。 2. 加入化學試劑保存法 （1）加入生物抑制劑 HgCl2可抑制生物的

25、氧化還原作用；用H3PO4調至pH為4時，加入適量CuSO4，即可抑制苯酚菌的分解活動。,(2) 調節pH值 測定金屬離子的水樣常用HNO3酸化至pH為12，既可防止重金屬離子水解沉淀，又可避免金屬被器壁吸附；測定氰化物或揮發性酚的水樣加入NaOH調至pH為12時， 使之生成穩定的酚鹽等。 (3) 加入氧化劑或還原劑 測定汞的水樣需加入HNO3(至pH1)和K2Cr2O7(0.05%)，使汞保持高價態；測定硫化物的水樣，加入抗壞血酸，可以防止被氧化；測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。,(三) 水樣的過濾或離心分離 如欲測定水樣中某組分的含量，采樣后立即加入保存劑，

26、分析測定時充分搖勻后再取樣。 如果測定可濾（溶解）態組分含量，所采水樣應用0.45m微孔濾膜過濾，除去藻類和細菌，提高水樣的穩定性，有利于保存。 如果測定不可過濾的金屬時，應保留過濾水樣用的濾膜備用。對于泥沙型水樣，可用離心方法處理。對含有機質多的水樣，可用濾紙或砂芯漏斗過濾。用自然沉降后取上清液測定可濾態組分是不恰當的。,第四節 水樣的預處理,為什么要進行預處理 環境水樣所含組分復雜，并且多數污染組分含量低，存在形態各異，所以在分析測定之前，往往需要進行預處理，以得到欲測組分適合測定方法要求的形態、濃度和消除共存組分干擾的試樣體系。 預處理的目的 破壞有機物 溶解懸浮性固體 將各種價態的欲測

27、元素氧化成單一高價態或轉變成易于分離的無機化合物。,水樣預處理的原則： 最大限度去除干擾物 回收率高 操作簡便省時 成本低、對人體和環境無影響,一、水樣的消解,圖2.9 消解用微波爐,（一）濕式消解法 1. 硝酸消解法 對于較清潔的水樣，可用硝酸消解。 2. 硝酸-高氯酸消解法 兩種酸都是強氧化性酸，聯合使用可消解含難氧化有機物的水樣。 3. 硝酸-硫酸消解法 兩種酸都有較強的氧化能力，其中硝酸沸點低，而硫酸沸點高，二者結合使用，可提高消解溫度和消解效果。常用的硝酸與硫酸的比例為52。,4.硫酸-磷酸消解法 兩種酸的沸點都比較高，其中硫酸氧化性較強，磷酸能與一些金屬離子如Fe3+等絡合，故二者

28、結合消解水樣，有利于測定時消除Fe3+等離子的干擾。 5.硫酸-高錳酸鉀消解法 該方法常用于消解測定汞的水樣。高錳酸鉀是強氧化劑，在中性、堿性、酸性條件下都可以氧化有機物，其氧化產物多為草酸根，但在酸性介質中還可繼續氧化。 6.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，處理測總鉻的水樣時，用硫酸、磷酸和高錳酸鉀消解。,7.堿分解法 當用酸體系消解水樣造成易揮發組分損失時，可改用堿分解法，即在水樣中加入氫氧化鈉和過氧化氫溶液，或者氨水和過氧化氫溶液，加熱煮沸至近干，用水或稀堿溶液溫熱溶解。 （二）干灰化法 又稱高溫分解法。其處理過程是：取適量水樣于白瓷或石

29、英蒸發皿中，置于水浴上或用紅外燈蒸干，移入馬福爐內，于450550灼燒到殘渣呈灰白色，使有機物完全分解除去。取出蒸發皿，冷卻，用適量2%HNO3（或HCl）溶解樣品灰分，過濾，濾液定容后供測定。 本方法不適用于處理測定易揮發組分（如砷、汞、鎘、硒、錫等）的水樣。,二、富集與分離 富集 富集是分離的一種，即從大量試樣中搜集欲測定的少量物質至一較小體積中，從而提高其濃度至其測定下限之上。 分離 分離是將欲測組分從試樣中單獨析出，或將幾個組分一個一個地分開，或者根據各組分的共同性質分成若干組。,(一) 氣提、頂空和蒸餾法 1.氣提法 該方法基于把惰性氣體通入調制好的水樣中，將欲測組分吹出，直接送入儀

30、器測定，或導入吸收液吸收富集后再測定。,圖2.10 測定硫化物的吹氣分離裝置示意圖,2.頂空法 該方法常用于測定揮發性有機物（VOCs）水樣的預處理。例如，測定水樣中的揮發性有機物（VOCs）或揮發性無機物（VICs）時，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，經一定時間，容器內的氣液兩相達到平衡。,式中：K預測組分在兩相中的分配系數； 兩相體積比； XG平衡狀態下預測物X在氣相中的濃度； XL平衡狀態下預測物X在液相中的濃度； VG氣相體積； VL液相體積。,欲測物氣相中的平衡濃度XG和水樣中原始濃度XL0之間的關系：,3.蒸餾法 蒸餾法是利用水樣中各污染組分

31、具有不同的沸點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2.11 揮發酚和氰化物蒸餾裝置示意圖,圖2.12 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在互不相溶的兩種溶劑中分配系數不同，進行組分的分離和富集。,式中：V水水相體積； D分配比； V有機有機相體積； E萃取率。,公式,圖2.13 萃取率與分配比的關系,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：水樣中欲測組分與共存干擾組分在固相萃取劑上作用力強弱不同，使它們彼此分離。固相萃取劑是含C18或C8、腈基、氨基等基團的特殊填料。,圖2.14 膜片

32、型固相萃取劑萃取裝置示意圖,（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種組分吸附于表面，再用適宜溶劑、加熱或吹氣等方法將欲測組分解吸，達到分離和富集的目的。 （四）離子交換法 該方法是利用離子交換劑與溶液中的離子發生交換反應進行分離的方法。離子交換劑分為無機離子交換劑和有機離子交換劑兩大類，廣泛應用的是有機離子交換劑，即離子交換樹脂。 操作程序,物理吸附,化學吸附,按照吸附機理分類,交換柱的制備 交換 洗脫,（五）共沉淀法 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在形成沉淀（載體）過程中，將共存的某些痕量組分一起載帶沉淀出來的現象。共沉淀現象在常量分離

33、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 當欲分離微量組分及沉淀劑組分生成沉淀時，如具有相似的晶格，就可能生成混晶共同析出。 3. 用有機共沉淀劑進行共沉淀分離 有機共沉淀劑的選擇性較無機沉淀劑高，得到的沉淀也較純凈，并且通過灼燒可除去有機共沉淀劑，留下欲測元素。,第五節 物理指標檢驗,一、水溫 (一) 水溫計法 (二) 顛倒溫度計法 二、嗅和味 (一) 定性描述法 (二) 嗅閾值法,表2.1 嗅強度等級表,三、色度 水顏色的分類 測定方法 （一）鉑鈷標準比色法 （二）稀釋倍數法,真色,假色,圖2.15 鉑鈷標準比色法標準色列,四、濁度 濁度是反

34、映水中的不溶解物質對光線透過時阻礙程度的指標，通常僅用于天然水和飲用水，而污水和廢水中不溶物質含量高，一般要求測定懸浮物。測定濁度的方法有目視比濁法、分光光度法、濁度計法等。 測定方法 (一) 目視比濁法 (二) 分光光度法 (三) 濁度儀法 五、透明度 (一) 鉛字法 (二) 塞氏盤法,六、殘渣 水中的殘渣分為總殘渣、可濾殘渣和不可濾殘渣三種。它們是表征水中溶解性物質、不溶解性物質含量的指標。 七、礦化度 礦化度是水化學成分測定的重要指標，用于評價水中總含鹽量，是農田灌溉用水適用性評價的主要指標之一。該指標一般只用于天然水。 礦化度的測定方法有重量法、電導法、陰、陽離子加和法、離子交換法、比

35、重計法等。重量法含意明確，是較簡單、通用的方法。,八、電導率 電導儀是測定溶液電導或電導率的專用儀器。,圖2.16 電阻分壓式電導儀原理示意圖,式中： Q電極常數或電導池常數； Q=l/A 式中： l兩平行板極間距； A板極面積。,電導率與電極和電極幾何尺寸間的關系 K=LQ,九、氧化還原電位,En = Eind + Eref,式中： En被測水樣的氧化還原電位，mV； Eind實測水樣的氧化還原電位，mV； Eref測定溫度下飽和甘汞電極的電極電位，mV。,圖2.17 氧化還原電位測定裝置 1.溫度計,2.鉑電極, 3.飽和甘汞電極,4.玻璃管,5.廣口瓶,第六節 金屬化合物的測定,金屬測定

36、中常用儀器分析方法 分子吸收（紫外可見）分光光度法 原子吸收分光光度法 電位分析法 極譜分析法（陽極溶出伏安法）,一、鋁,鋁是自然界中的常量元素，毒性不大，但過量攝入人體，能干擾磷的代謝，對胃蛋白酶的活性有抑制作用。我國飲用水限值為0.2 mg/L。 電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES） 間接火焰原子吸收法 分光光度法,圖2.19 電感耦合等離子體焰炬示意圖 1.感應圈；2.冷卻器；3.輔助氣； 4.炬管；5.試樣載氣,圖2.18 電感等離子體發射光譜儀示意圖 1.進樣器；2.ICP焰炬；3.分光器；4.光電轉換及測量部件； 5.微型計算機；6.記錄儀；7.打印機；8.高頻電源；

37、9.功率探測器；10.高頻整流器,二、汞,汞及其化合物屬于劇毒物質，主要來源于金屬冶煉、儀器儀表制造、顏料、塑料、食鹽電解及軍工等廢水。天然水中汞含量一般不超過0.1g/L；我國飲用水標準限值為0.001mg/L。,（一）雙硫腙分光光度法,圖2.20 分光光度計基本組成示意圖 1.光源；2.分光系統；3.比色皿架；4.光電檢測及放大裝置； 5.指示、記錄儀表；6.穩壓電源,（二）冷原子吸收法,圖2.21 冷原子吸收汞儀工作原理示意圖,（三）冷原子熒光法,圖2.22 冷原子熒光測汞儀示意圖,三、鎘,鎘屬劇毒金屬，可在人體的肝、腎等組織中蓄積，造成臟器組織損傷，尤以對腎臟損害最為明顯。還會導致骨質

38、疏松，誘發癌癥。我國生活飲用水衛生標準規定鎘的濃度不能超過0.005mg/L。 （一）原子吸收分光光度法 火焰原子吸收法 石墨爐原子吸收法測定鎘、銅、鉛,圖2.23 原子吸收分析過程示意圖,圖2.24 雙光束原子吸收分光光度計工作原理,A吸光度； 待測元素的濃度。,圖2.25 標準加入法工作曲線,圖2.26 流動注射-原子吸收法原理示意圖,（二）雙硫腙分光光度法 （三）陽極溶出伏安法 1. 經典極譜分析法原理,極譜分析是一種在特殊電解條件下，根據被測物質在電極上進行氧化還原反應得到的電流-電壓關系曲線進行定性、定量分析的方法，其基本裝置如圖2.27所示。E為直流電源，AB為均勻滑線電阻，加于電

39、解池（極化池）D兩電極上的電壓可借助移動觸點C來調節。V為伏特計，G為檢流計（見下頁圖2.27） 。,圖2.27 極譜分析基本裝置示意圖,圖2.28 極譜波,id=607nD1/2m2/3t1/6c 式中： id平均極限擴散電流； n 電極上反應中電子的轉移數； D電極上起反應的物質在溶液 中的擴散系數； m汞的流速； t 在測量id的電壓時的滴汞周期； c 在電極上發生反應物質的濃度。,滴汞電極上的極限擴散電流可用尤考維奇（Ilkovic）公式表示：,2.陽極溶出伏安法 陽極溶出伏安法測定要點： （1）水樣預處理 （2）標準曲線的繪制 （3）樣品測定,圖2.29 陽極溶出伏安曲線,四、鉛,鉛

40、是可在人體和動植物中蓄積的有毒金屬，其主要毒性效應是導致貧血、神經機能失調和腎損傷等。鉛對水生生物的安全濃度為0.16mg/L。 原子吸收分光光度法 雙硫腙分光光度法 陽極溶出伏安法 示波極譜法 電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-AES）,五、銅,銅是人體所必需的微量元素，缺銅會發生貧血、腹泄等病癥，但過量攝入銅亦會產生危害。銅對水生生物的危害較大，有人認為銅對魚類的毒性濃度始于0.002mg/L，但一般認為水體含銅0.01 mg/L對魚類是安全的。 原子吸收分光光度法 二乙氨基二硫代甲酸鈉萃取分光光度法 新亞銅靈萃取分光光度法 陽極溶出伏安法 示波極譜法 ICP-AES法,六、鋅,鋅也是人

41、體必不可少的有益元素，每升水含數毫克鋅對人體和溫血動物無害，但對魚類和其他水生生物影響較大。鋅對魚類的安全濃度約為0.1mg/L。 原子吸收分光光度法 雙硫腙分光光度法 陽極溶出伏安法 示波極譜法 ICP-AES法,七、鉻,鉻是生物體所必需的微量元素之一。鉻的毒性與其存在價態有關，六價鉻具有強毒性，為致癌物質，并易被人體吸收而在體內蓄積。 二苯碳酰二肼分光光度法 六價鉻、總鉻 火焰原子吸收法測定總鉻 硫酸亞鐵銨滴定法,八、砷,元素砷毒性極低，而砷的化合物均有劇毒，三價砷化合物比其他砷化物毒性更強。砷化物容易在人體內積累，造成急性或慢性中毒。 新銀鹽分光光度法 二乙氨基二硫代甲酸銀分光光度法 氫

42、化物發生-原子吸收法 原子熒光法測定砷、硒、銻、鉍,新銀鹽分光光度法,注： 1.反應管； 2.U形管； 3.脫胺管； 4.吸收管。,圖2.30 砷化氫發生與吸收裝置示意圖,圖2.31 氫化物發生-原子吸收測定裝置示意圖,氫化物發生-原子吸收法,九、其他金屬化合物,詳細內容可查閱水和廢水監測分析方法和其他水質監測資料。,第七節 非金屬無機物的測定,一、酸度和堿度 （一）酸度 指水中所含能與強堿發生中和作用的物質的總量。 測定方法 酸堿指示劑滴定法 電位滴定法 （二）堿度 指水中所含能與強酸發生中和作用的物質總量，包括強堿、弱堿、強堿弱酸鹽等。 測定方法 酸堿指示劑滴定法 電位滴定法,1.M=0（

43、P=T）； 2.PM（或P0.5T）； 3.P=M ； 4.PM（或P0.5T）； 5.P=0（或M=T）。,圖2.32 水中堿度組成示意圖,測定水的總堿度時，可能出現下列5種情況：,二、pH,pH和酸度、堿度的區別和聯系 pH表示水的酸堿性的強弱，而酸度或堿度是水中所含酸或堿物質的含量。同樣酸度的溶液，如 0.1 mol鹽酸和0.1 mol乙酸，二者的酸度都是 100 mmol/L，但其pH卻大不相同。 測定水的pH的方法 比色法 玻璃電極法,圖2.33 pH測定示意圖,三、溶解氧（DO）,溶解氧：溶解于水中的分子態氧稱為溶解氧。 大氣壓力下降、水溫升高、含鹽量增加，都會導致溶解氧含量降低。

44、 測定水中溶解氧的方法 碘量法 修正的碘量法 氧電極法,圖2.34 極譜型氧電極的 結構示意圖,圖2.35 溶解氧測定儀 原理示意圖,四、氰化物,氰化物包括簡單氰化物、絡合氰化物和有機氰化物（腈）。簡單氰化物易溶于水、毒性大；絡合氰化物在水體中受pH值、水溫和光照等影響離解為毒性強的簡單氰化物。 測定方法 硝酸銀滴定法 分光光度法,五、氟化物,氟化物廣泛存在于天然水中。有色冶金、鋼鐵和鋁加工、玻璃、磷肥、電鍍、陶瓷、農藥等行業排放的廢水和含氟礦物廢水是氟化物的人為污染源。 測定水中氟化物的方法 離子色譜法 離子選擇電極法 氟試劑分光光度法,圖2.36 離子色譜分析流程示意圖,圖2.37 離子色

45、譜圖,離子色譜法：,離子選擇電極法：,圖2.38 F-選擇電極原理示意圖,六、含氮化合物,（一）氨氮 水中的氨氮是指以游離氨(或稱非離子氨,NH3)和離子氨（NH4+）形式存在的氮。 測定水中氨氮的方法 納氏試劑分光光度法 水楊酸次氯酸鹽分光光度法 氣相分子吸收光譜法 滴定法,圖2.39 氣相分子吸收光譜儀組成示意圖,氣相分子吸收光譜法：,（二）亞硝酸鹽氮 亞硝酸鹽氮（NO2-N）是氮循環的中間產物。在氧和微生物的作用下，可被氧化成硝酸鹽；在缺氧條件下也可被還原為氨。 水中亞硝酸鹽氮常用的測定方法 N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法 離子色譜法 氣相分子吸收光譜法,（三）硝酸鹽氮 硝酸鹽是在有

46、氧環境中最穩定的含氮化合物，也是含氮有機化合物經無機化作用最終階段的分解產物。清潔的地面水硝酸鹽氮（NO3-N）含量較低，受污染水體和一些深層地下水中（NO3-N）含量較高。 水中硝酸鹽氮的測定方法 酚二磺酸分光光度法 氣相分子吸收光譜法 紫外分光光度法,（四）凱氏氮 凱氏氮是指以基耶達（Kjeldahl）法測得的含氮量。它包括氨氮和在此條件下能轉化為銨鹽而被測定的有機氮化合物。 可用凱氏氮與氨氮的差值表示有機氮含量。 將有機氮轉變成氨氮，然后在堿性介質中蒸餾出氨，用硼酸溶液吸收，以分光光度法或滴定法測定氨氮含量，即為水樣中的凱氏氮含量。,（五）總氮 水中的總氮含量是衡量水質的重要指標之一。

47、其測定方法通常采用過硫酸鉀氧化，使有機氮和無機氮化合物轉變為硝酸鹽，用紫外分光光度法或離子色譜法、氣相分子吸收光譜法測定。,七、硫化物,地下水（特別是溫泉水）及生活污水常含有硫化物，其中一部分是在厭氧條件下，由于微生物的作用，使硫酸鹽還原或含硫有機物分解而產生的。焦化、造氣、選礦、造紙、印染、制革等工業廢水中亦含有硫化物。 測定水中硫化物的主要方法 對氨基二甲基苯胺分光光度法 碘量法 間接火焰原子吸收法 氣相分子吸收光譜法,間接火焰原子吸收法：,圖2.40 硫化物轉化吹氣裝置示意圖,八、磷(總磷、溶解性磷酸鹽和溶解性總磷),在天然水和廢（污）水中，磷主要以各種磷酸鹽和有機磷（如磷脂等）形式存在

48、，也存在于腐殖質粒子和水生生物中。磷是生物生長必需元素之一，但水體中磷含量過高，會導致富營養化，使水質惡化。,預處理 測定水中磷的主要方法 鉬銻抗分光光度法 孔雀綠-磷鉬雜多酸分光光度法,圖2.41 測定磷預處理方法示意圖,第八節 有機污染物的測定,一、綜合指標和類別指標 化學需氧量(COD) 高錳酸鹽指數 生化需氧量（BOD） 總有機碳（TOC） 揮發酚 硝基苯類 石油類,（一）化學需氧量(COD) 化學需氧量是指在一定條件下，氧化1 L水樣中還原性物質所消耗的氧化劑的量，以氧的mg/L表示。,圖2.42 氧化回流裝置示意圖,1. 重鉻酸鉀法 滴定過程,滴定前,接近終點,終點,COD測定實驗

49、的結果：,2. 庫侖滴定法,式中： W電極反應物的質量； I電解電流； t電解時間； 96500法拉第常數； M電極反應物的摩爾質量； n每摩爾電極反應物的電子轉移數。,公式：,圖2.43 庫侖滴定式COD測定儀工作原理示意圖,3. 快速密閉消解滴定法或光度法 4. 氯氣校正法,（二）高錳酸鹽指數 以高錳酸鉀溶液為氧化劑測得的化學需氧量，稱高錳酸鹽指數，以氧的mg/L表示。 該指數常被作為反映地表水受有機物和還原性無機物污染程度的綜合指標。 化學需氧量（CODCr）和高錳酸鹽指數是采用不同的氧化劑在各自的氧化條件下測定的，難以找出明顯的相關關系。一般來說，重鉻酸鉀法的氧化率可達90%，而高錳酸

50、鉀法的氧化率為50%左右，兩者均未完全氧化，因而都只是一個相對參考數據。,（三）生化需氧量(BOD) 生化需氧量是指在有溶解氧的條件下，好氧微生物在分解水中有機物的生物化學氧化過程中所消耗的溶解氧量。 BOD是反映水體被有機物污染程度的綜合指標，也是研究廢水的可生化降解性和生化處理效果，以及生化處理廢水工藝設計和動力學研究中的重要參數。 測定方法 五天培養法 微生物電極法 其他方法,表2.2 由高錳酸鹽指數估算稀釋倍數乘以的系數,1. 五天培養法,2. 微生物電極法,圖2.44 微生物電極BOD測定儀工作原理示意圖,圖2.45 微生物電極結構示意圖,其他方法,圖2.46 庫侖法BOD測定儀工作

51、原理示意圖,（四）總有機碳（TOC） 有機碳是以碳的含量表示水體中有機物質總量的綜合指標。由于TOC的測定采用燃燒法，因此能將有機物全部氧化，它比BOD5或COD更能反映有機物的總量。,目前廣泛應用的測定TOC的方法是燃燒氧化-非色散紅外吸收法。,圖2.47 TOC分析儀流程示意圖,（五）揮發酚 根據酚類物質能否與水蒸氣一起蒸出，分為揮發酚與不揮發酚。通常認為沸點在230以下的為揮發酚（屬一元酚），而沸點在230以上的為不揮發酚。 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）硝基苯類 常見的硝基苯類化合物有硝基苯、二硝基苯、二硝基甲苯、三硝基甲苯、二硝基氯苯等。它們難溶于水。 廢水中一硝基和二硝基苯類化合物常采用還原-偶氮分光光度法。 三硝基苯類化合物采用氯代十六烷基吡啶分光光度法。,（七）石油類 石油類化合物漂浮在水體表面，影響空氣與水體界面間的氧交換；分散于水中的油可被微生物氧化分解，消耗水中的溶解