環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)講義

1、/*環(huán)境監(jiān)測(cè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)課程編號(hào):撰寫(xiě)人：羅衛(wèi)玲、許銀審核人：葛飛湘潭大學(xué)化工學(xué)院二00七年十二月二十日一、實(shí)驗(yàn)總體目標(biāo)環(huán)境監(jiān)測(cè)課程是一門(mén)測(cè)定影響環(huán)境質(zhì)量因素代表值，從而確定環(huán)境質(zhì)量或污染程度及其變化趨勢(shì)的環(huán)境工程類基礎(chǔ)課。在環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中，它是主要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。本課程在教學(xué)內(nèi)容方面著重環(huán)境監(jiān)測(cè)基本原理、基本方法的學(xué)習(xí)， 并力求反映國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。在培養(yǎng)實(shí)踐技能方面著重水、氣、土壤等方面基本監(jiān)測(cè)能力的訓(xùn)練與 培養(yǎng)，該課程開(kāi)設(shè) 6個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)。二、適用專業(yè)年級(jí)環(huán)境工程三、先修課程有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)等。四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及課時(shí)分配實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)類型每組人數(shù)

2、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)一水中溶解氧的測(cè)定-碘量法必修驗(yàn)證型42實(shí)驗(yàn)二化學(xué)需氧量的測(cè)定-重鉻酸鉀法必修驗(yàn)證型44實(shí)驗(yàn)三空氣中二氧化硫的測(cè)定-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法必修驗(yàn)證型44實(shí)驗(yàn)四空氣氣中氮氧化物的測(cè)定 -鹽酸萘乙二胺分光光度法必修驗(yàn)證型46實(shí)驗(yàn)五土壤中銅的測(cè)定-原子吸收分光光度法必修驗(yàn)證型46五、實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求有通風(fēng)櫥及廢氣排除裝置。六、實(shí)驗(yàn)總體要求本課程每個(gè)實(shí)驗(yàn)都要求學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行實(shí)際操作。要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)的環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)技 術(shù)，提高學(xué)生在環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)方面的動(dòng)手能力，為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及參加科研實(shí)踐打下基礎(chǔ)。七、本課程實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)及教學(xué)方法建議本課程實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)：環(huán)境監(jiān)測(cè)基本操作。本課程實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)：水樣的加

3、熱回流，氣體樣品的采集，土壤樣品的消解，原子吸收分光 光度計(jì)的使用。教學(xué)方法建議：教師詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)原理和儀器、設(shè)備的用法。實(shí)驗(yàn)一 水中溶解氧的測(cè)定碘量法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆盏饬糠y(cè)定溶解氧的原理與方法。二、實(shí)驗(yàn)原理水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀， 水中溶解氧將低價(jià)錳氧化成高價(jià)錳， 生成四價(jià)錳的氫 氧化物棕色沉淀。加酸后，氫氧化物沉淀溶解，并與碘離子反應(yīng)而釋放出游離碘。以淀粉為指示劑，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋放出的碘，據(jù)滴定溶液消耗量計(jì)算溶解氧含量。三、實(shí)驗(yàn)材料藥品和儀器清單硫酸錳，堿性碘化鉀，1+5硫酸溶液，1%（ m/V ）淀粉溶液，0.0250 mol/L（ Ci/eacrQ） 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶

4、液，硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（需標(biāo)定）四、測(cè)定步驟1. 溶解氧的固定：用 250 mL的溶解氧采集水樣（留 2 mL左右不裝滿）用吸液管插入 溶解氧瓶的液面下，加入 1 mL硫酸錳溶液，1 mL堿性碘化鉀溶液，蓋好瓶塞，顛倒混合數(shù) 次，靜置。2. 打開(kāi)瓶塞，立即用吸管插入液面下加入1.0 mL硫酸。蓋好瓶塞，顛倒混合搖勻，至沉淀物全部溶解，放置暗處5 min。3. 吸取上述100 mL溶液于250 mL三角瓶中，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈淡 黃色，加入1mL淀粉溶液，繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好褪去，記錄硫代硫酸鈉的用量。計(jì)算溶解 氧的濃度。4. 結(jié)果計(jì)算。水中溶解氧按照下式計(jì)算：DO (O2,mg/L

5、) M V 8 1000V水樣式中：M 硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/LV 滴定消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mLV水羊水樣體積，mL五、復(fù)習(xí)思考題1. 什么叫溶解氧？簡(jiǎn)述溶解氧測(cè)定的原理。2. 加入MnSO4的目的是什么？加入堿性KI的目的是什么？為什么要加入濃硫酸?3. 沉淀物溶解后為什么要在暗處放置5分鐘？4. 用Na2S2O3溶液滴定時(shí)為什么要在溶液呈淡黃色后才加入淀粉指示劑藍(lán)色剛好褪去, 為什么標(biāo)志終點(diǎn)的到達(dá)？六、注意事項(xiàng)1. 加試劑（順序）應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程。2. 仔細(xì)觀察和思考操作過(guò)程中的各種變化。3. 滴定時(shí)間和放置時(shí)間長(zhǎng)，結(jié)果偏高即引起正誤差。實(shí)驗(yàn)二 化學(xué)需氧量的測(cè)定-重鉻

6、酸鉀法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆罩劂t酸鉀法測(cè)定化學(xué)需氧量的原理與實(shí)驗(yàn)技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理在廢水水樣中加入已知量的重鉻酸鉀溶液，并在強(qiáng)酸介質(zhì)下以銀鹽作催化劑，經(jīng)沸騰回 流后，以試亞鐵靈為指示劑，用硫酸亞鐵銨滴定水樣中未被還原的重鉻酸鉀，由消耗的硫酸亞鐵銨的量換算成消耗氧的質(zhì)量濃度。在酸性重鉻酸鉀條件下，芳烴級(jí)吡啶難以被氧化，其氧化率較低。在硫酸銀催化作用下，直鏈脂肪族化合物可有效地被氧化。三、實(shí)驗(yàn)試劑藥品與儀器重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(C1/6KBrO3 = 0.2500 mol/L)，試亞鐵靈指示劑，硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶 液(C(NH4)2Fe(SO4)2?6H2O疋0.10 mo1/L需標(biāo)定)，硫酸-硫酸銀溶液，玻

7、璃珠。250 mL全玻璃回流裝置，加熱電爐，50 mL酸式滴定管，錐形瓶，移液管，容量瓶等。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 水樣的回流：錐形瓶中取適量試料加水至10.0 mL ,加入15.0 mL重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液和幾顆防爆沸玻璃珠，搖勻。2. 在錐形瓶中25mL硫酸銀-硫磷混酸。 將錐形瓶接到回流裝置冷凝管下端，接通冷 凝水。自溶液開(kāi)始沸騰起回流 10min。冷卻后，用25 mL蒸餾水自冷凝管上端沖洗冷凝管后， 取下錐形瓶，再 60加入mL蒸餾水。3. 溶液冷卻至室溫后，加入2-3滴試亞鐵靈指示劑溶液，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定，溶液的顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色變?yōu)榧t褐色即為終點(diǎn)。記下硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的消耗

8、毫升數(shù)V1。4. 測(cè)定水樣的同時(shí)，取 10 mL蒸餾水，按照同樣操作步驟作空白實(shí)驗(yàn)，記錄滴定空白 時(shí)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量。5計(jì)算：(V0 V1) C 8 1000V式中，C 硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，mo1 / L;Vi -空白試驗(yàn)所消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，8 氧(1/20)摩爾質(zhì)量(g/L)V0-水樣的體積，mL ;五、思考題1. 加入玻璃珠的目的是什么？2. 加入硫酸銀的目的是什么？3. 解釋在滴定過(guò)程中溶液顏色由黃7黃綠7亮綠7棕褐色(終點(diǎn))變化的原因。4. 空白值的意義和作用是什么？六、注意事項(xiàng)1.2.mL;CODcr(O2,mg/L)=每次實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)對(duì)硫酸亞鐵銨溶液

9、進(jìn)行標(biāo)定，室溫高時(shí)尤其注意顏色的變化。 水樣加熱回流后，溶液中重鉻酸鉀剩余量應(yīng)為加入量的1/5-4/5為宜。3.用 0.01對(duì)化學(xué)需氧量小于 50 mg/L的水樣，應(yīng)改用0.0250 mol/L的重鉻酸鉀溶液，回滴時(shí) mol/L的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液。4 .滴定后的廢液回收在大玻璃瓶里。實(shí)驗(yàn)三 空氣中二氧化硫的測(cè)定-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握空氣中二氧化硫的采集方法。2 .掌握鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法測(cè)定二氧化硫的原理與方法。二、實(shí)驗(yàn)原理空氣中的二氧化硫被四氯汞鉀溶液吸收后，生成穩(wěn)定的二氯亞硫酸鹽絡(luò)合物， 此絡(luò)合物再與甲醛及鹽酸副玫瑰苯胺發(fā)生反應(yīng)，生成紫紅色的絡(luò)合物， 據(jù)其顏色深

10、淺，用分光光度法測(cè)定。三、實(shí)驗(yàn)材料、藥品和儀器碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（C1/6KIO3 =0.1000 mol/L ），鹽酸溶液（Chci =1.2 mol/L ），硫代硫酸 鈉貯備液（CNa2SO3沁0.1 mol/L）,硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，亞硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（需標(biāo)定），0.2%鹽酸副玫瑰苯胺（PRA,即對(duì)品紅）貯備液，磷酸溶液（Ch3po4=3 mol/L） , 0.016%鹽酸副玫瑰 苯胺使用液0.04 mol/L四氯汞鉀吸收液，2.0 g/L甲醛溶液，6.0g/L氨基磺酸銨溶液，碘貯備液（C1/2I2=0.10 mol/L），碘使用液（C1/2I2 =0.01mol/L） , 2g/L 淀粉指示

11、劑。多孔玻板吸收管（用于短時(shí)間采樣），多孔玻板吸收瓶（用于24h采樣），空氣采樣器：流量 0-1 L/min，分光光度計(jì)。四、測(cè)定步驟1. 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：取 8支10mL具塞比色管，按下表所列參數(shù)配置標(biāo)準(zhǔn)色列。試齊比色管列編號(hào)01234562.0ug/mL亞硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶（mL）00.501.001.502.002.503.00四氯汞鉀吸收液（mL）5.004.504.003.503.002.502.00二氧化硫含量（卩001.02.03.04.05.06.0在以上各管中加入 6.0g/L氨基磺酸銨溶液 0.50 mL ,搖勻。再加2.0 g/L甲醛溶液0.50 mL及0.016%鹽酸副玫瑰苯

12、胺使用液 1.5 mL,搖勻。當(dāng)室溫為 15-20 C時(shí)，顯色30 min ; 室溫為20-25C時(shí)，顯色20 min ;室溫為25-30 C時(shí)，顯色15 min。用1 cm比色皿，于575 nm波長(zhǎng)處，以水為參比，測(cè)定吸光度。以吸光度對(duì)二氧化硫含量（卩繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。2 .樣品測(cè)定：取待測(cè)樣品2 mL，用3 mL四氯汞鉀吸收液，其余與上述操作相同。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果二氧化硫（SO2，mg/L） =W/Vaw測(cè)定時(shí)所取樣品溶液中二氧化硫含量（ug由標(biāo)準(zhǔn)曲線查得）Va所取樣品溶液體積（mL ）六、實(shí)驗(yàn)思考題1. 簡(jiǎn)述鹽酸副玫瑰苯胺法測(cè)定二氧化硫的原理。2. 四氯汞鉀和鹽酸副玫瑰苯胺在實(shí)驗(yàn)中各起什么作用？

13、3. 影響顯色實(shí)驗(yàn)的因素有哪些？七、注意事項(xiàng)1. 溫度對(duì)顯色影響較大，溫度越高，空白值越大。溫度高時(shí)顯色快，褪色也快，最好用 恒溫水浴控制顯色溫度。2. 對(duì)品紅試劑必須提純后方可使用，否則，其中所含雜質(zhì)會(huì)引起試劑空白值增高，使方 法靈敏度降低。3. 六價(jià)鉻能使紫紅色絡(luò)合物褪色，產(chǎn)生干擾，故應(yīng)避免使用硫酸-鉻酸系液洗滌使用玻璃器皿，若以用此液洗過(guò)，則需用（1+1）鹽酸溶液浸洗，再用水充分洗滌。4. 用過(guò)的具塞比色管和比色皿應(yīng)及時(shí)用酸洗滌。5. 四氯汞鉀為劇毒試劑，使用時(shí)應(yīng)小心，如濺到皮膚上立即用水沖洗，用過(guò)的廢液要集 中回收處理，以免污染環(huán)境。實(shí)驗(yàn)四 空氣中氮氧化物的測(cè)定-鹽酸萘乙二胺分光光度法

14、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握空氣中氮氧化物的采集方法。2 .掌握鹽酸萘乙二胺分光光度法測(cè)定氮氧化物的原理與技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理在測(cè)定氮氧化物濃度時(shí)，應(yīng)先用三氧化二 二氧化氮被吸收后，主要生成亞硝酸和硝酸，其中亞硝酸與 再與鹽酸萘乙二胺偶合， 生成玫瑰紅色偶氮染料，按其顏色N02氣轉(zhuǎn)為N02啲轉(zhuǎn)換系數(shù)為0.88，故在計(jì)算結(jié)果時(shí)應(yīng)除大氣中氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮。鉻將一氧化氮氧化成二氧化氮。 對(duì)氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)， 深淺，用分光光度法測(cè)量。因?yàn)橐?0.88。對(duì)氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺貯備液和冰乙酸，吸收液： 份水的比例混合配成采樣吸收液，亞硝酸鈉貯備液（100三、實(shí)驗(yàn)材料藥品和儀器鹽酸萘乙二

15、胺貯備液，顯色液： 采樣時(shí)，按 4份顯色液與 1/mLN0 2-）,亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，不含亞硝酸根的重蒸餾水。多孔玻板吸收管，雙球玻璃管（內(nèi)裝三氧化鉻-砂子）,空氣采樣器：流量范圍0-1 L/min , 分光光度計(jì)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：取 8支25 mL容量瓶，按下表數(shù)據(jù)配制標(biāo)準(zhǔn)色列。試齊y比色管列編號(hào)01234567亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（mL ）00.501.001.502.002.503.003.50吸收原液（mL）20.020.020.020.020.020.020.020.0NO2-含量（）02.55.07.51012.51517.5在上述各容量瓶中加蒸餾水至刻度， 搖勻，避開(kāi)

16、陽(yáng)光直射放置15 min，在540 nm波長(zhǎng)處，用1 cm比色皿，以水做參比，測(cè)定吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溶液中NO2-為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。2 .采樣將一支20.00 mL吸收液的多孔玻板吸收管進(jìn)氣口接三氧化二鉻 -砂子氧化管，并 使管口略微傾斜，以免當(dāng)濕空氣將三氧化鉻弄濕時(shí)污染后面的吸收液。將吸收管的出氣口與空氣采樣器相連接。以0.2-0.3 L/min的流量避光采樣至吸收液呈微紅色為止， 記下采樣時(shí)間， 在采樣的同時(shí)，應(yīng)測(cè)定采樣現(xiàn)場(chǎng)的溫度和采樣儀表壓力，并作好記錄。3. 樣品測(cè)定：采樣后，將樣品溶液移入25 mL容量瓶中，用蒸餾水定容，避光放置15 min ,將樣品溶液移于

17、1 cm比色皿中，按繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的方法和條件測(cè)定試劑空白溶液和樣品溶 液的吸光度。若樣品溶液的吸光度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定上限，可用吸收液稀釋后測(cè)定吸光度。計(jì)算結(jié)果時(shí)應(yīng)乘以稀釋倍數(shù)。4. 計(jì)算：（A A）氮氧化物（NO2, mg/m3） = X式中：乂 0.76A樣品溶液的吸光度A 0試劑空白溶液的吸光度0.76 NO2 （氣）轉(zhuǎn)化為 NO2-（液）的系數(shù)V0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的采樣體積（L ）五. 實(shí)驗(yàn)思考題1. 簡(jiǎn)述鹽酸萘乙二胺法測(cè)定NOx的原理。2. 什么物質(zhì)會(huì)對(duì)氮氧化物的測(cè)定產(chǎn)生干擾？如何消除干擾？六. 注意事項(xiàng)1. 吸收液必須無(wú)色，如呈微紅色可能被污染。2. 日光照射可能引起吸收液呈色，所以在采

18、樣、運(yùn)送和存放過(guò)程中都應(yīng)采取避光措施。3. 在采樣過(guò)程中如果吸收液體積減小，要用水補(bǔ)充到原來(lái)的體積（預(yù)先做好標(biāo)記）實(shí)驗(yàn)五土壤中銅的測(cè)定-原子吸收分光光度法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握消解預(yù)處理土壤樣品的方法。2. 掌握原子吸收分光光度計(jì)的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理土壤樣品用H2SO4-H3 P04混酸體系消解后，將消解液直接噴入空氣 -乙炔火焰。在火焰 中形成的銅的基態(tài)原子蒸氣對(duì)銅空心陰極燈光源發(fā)射的特征電磁輻射產(chǎn)生吸收。測(cè)得試液吸光度扣除全程序空白吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得銅的含量。計(jì)算土壤中銅的含量。1 mg/mL ），銅標(biāo)準(zhǔn)使用液（5（g/mL ）。冷凝管，滴液管, -乙炔火焰原子化器，銅空心陰極燈。三、實(shí)驗(yàn)材料藥品和儀器磷酸，硫酸，銅標(biāo)準(zhǔn)貯備液（ 燒瓶，原子吸收分光光度計(jì)，空氣四、實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)1.0 g 土樣于磨口燒瓶中，用少許水潤(rùn)濕，然后將冷凝管、1. 土樣試液的制備：稱取約