環(huán)境監(jiān)測講義：2第二章第1

1、第二章 水和廢水監(jiān)測第一節(jié) 概述 一、水資源及其污染2(2.47%7.)2% )( 0.35% )0.04% )0.01% )1. 水資源 地球上的水： 海水 97.3% 淡水 2.7% 冰蓋、冰川地下水、土壤水 湖泊、 沼澤 大氣 河流 人類應用最廣泛的是淡水： 淡水的應用;飲用水 ; 生活用水 ;農(nóng)業(yè)用水 ;工業(yè)用水 ;其他用水：漁業(yè)、科研、教學、景觀、娛樂用水等。2. 水污染 水污染的種類： 化學型污染：有害的無機、有機化合物排入自然水體造成。 物理型污染： 熱、放射性污染和不溶性固體廢物。 生物型污染：生活污水和醫(yī)院污水中含有的致病病原微生物以及水 生寄生蟲等。3. 水體的自凈能力 自

2、然界水體的自凈能力 物理：稀釋、揮發(fā)、沉淀、凝聚、水流帶走等。 化學：水 解、氧化復原、絡合等 生物自凈：生物體對有毒物質的降解，植物對營養(yǎng)鹽的吸收等。二、水質監(jiān)測的對象和目的1. 對象：1自然水體 :江河 ,湖庫 ,海,地下水2水污染源：工業(yè)污水、生活污水、醫(yī)院污水等。2. 目的：1掌握自然水體的水質現(xiàn)狀及其開展趨勢。2掌握污染源的水質現(xiàn)狀，為污染源的管理和收費提供依據(jù)。3對環(huán)境污染事故進行應急監(jiān)測，為分析判斷事故發(fā)生的原因、危害以及采取措施防止傷 害的擴大提 供決策依據(jù)。4為環(huán)境保護法規(guī)、標準和規(guī)劃的制定提供根底資料。5為水環(huán)境質量評價和水環(huán)境質量的預測預報及環(huán)境科研提供數(shù)據(jù)。三、監(jiān)測工程

3、 一監(jiān)測工程確定的依據(jù)有兩條：1. 監(jiān)測目的的需要2. ?環(huán)境監(jiān)測技術標準?的規(guī)定1地面水監(jiān)測 表 2-2 地面水監(jiān)測工程2工業(yè)廢水監(jiān)測工程 表 2-3 工業(yè)廢水監(jiān)測工程 3生活污水監(jiān)測工程4醫(yī)院污水監(jiān)測工程四、監(jiān)測方法1. 國家標準分析方法：國家環(huán)境監(jiān)測技術標準中規(guī)定的方法。經(jīng)典、準確度高2. 統(tǒng)一分析方法：有假設干研究單位統(tǒng)一規(guī)定的對某種污染物的監(jiān)測方法。3. 等效分析方法：與上述兩種分析方法具有可比性的分析方法。第二節(jié) 水質監(jiān)測方案的制訂 監(jiān)測方案是對一項監(jiān)測任務的總體構思和設計。它是監(jiān)測任務順利完成的 保證。一、地面水水質監(jiān)測方案的制訂一根底資料的收集1. 水體的水文、氣候、地質和地貌

4、資料2. 水體沿岸城市分布、工業(yè)布局、污染源及其排污情況、城市給排水情況3. 水體沿岸的資源現(xiàn)狀和水資源用途4. 歷年的水質資料二監(jiān)測斷面和采樣點的設置1. 監(jiān)測斷面的設置原那么1有大量廢水排入河流的主要居民區(qū)、工業(yè)區(qū)的上游和下游。2湖泊、水庫、河口的主要入口和出口。3飲用水水源區(qū)、以及不同的功能區(qū)。4支流集合口的支流和集合后的干流及河口等。5國際河流出入國境線的出入口處。6 應盡可能與水文測量斷面重合，并要求交通方便，有明顯岸邊標志。2. 河流斷面的設置1. 對照斷面：為了解流入監(jiān)測河段前的水體的水質狀況而設置。2. 控制斷面：為評價監(jiān)測河段的污染源對水體的影響而設置。3. 消減斷面：為了解

5、污染源排放的污染物經(jīng)河流稀釋擴散等自凈作用后，河流中污染物濃度。對照斷面一般應設在河流進入城市或工業(yè)區(qū)以前的河段上，避開各種廢水、污水流入或 回流處。一個河段一般只設一個對照斷面。有主要支流時可酌情增減。.控制斷面設在主要的廢水排放口的下游 5001000m處。？消減斷面一般設在城市最后一個排污口下游1500m處的河段上。3. 湖泊、水庫斷面的設置1?在進出湖泊、水庫的河流集合處分別設置監(jiān)測斷面。2.以每個功能區(qū)為中心，在其輻射線上設置弧形斷面。3?在湖庫中心，深、淺水區(qū)，滯留區(qū)、魚類的產(chǎn)卵場，水生生物經(jīng)濟區(qū)設置監(jiān)測斷面。4. 采樣點位確實定A.江河水系a. 米樣站位 河寬站位<50m中

6、間一個米樣站位50100m左右近岸有明顯水流處各設一個站位1001000 m在左、>1500m中、右各設一個站位。設5個等距離采樣站位b. 采樣層次 水深層次<5m表層：水面下 0.30.5m510 m表層、底層；底層：底上0.5m.1015m表層、底層、中層1/2水深>50 m酌情增加。B.湖庫,應分別在間湖庫監(jiān)測斷面的上站位和采樣層次的設置方法與河流相似，如果存在間溫層溫躍層 溫層的上下界面處增設采樣點。二米樣時間和米樣頻率確實定般原那么：1. 河流 豐水期 2 次；枯水期 2 次； 平水期 2 次。2. 潮汐河流 在豐、枯、平水期 ：大潮： 漲潮和落潮個一次。小潮： 漲

7、潮和落潮各一次。3. 排污渠 : 每年采樣不少于 3 次：4. 設有專門監(jiān)測站的湖庫 :每月采樣一次，全年不少于 12 次。5. 一般湖庫分別在豐水期和枯水期采樣；全年采樣兩次。6. 背景斷面每年采樣一次。四質量保證 采樣及監(jiān)測技術的選擇；數(shù)據(jù)分析；質量保證及實施方案。二、地下水水質監(jiān)測方案的制訂 地下水：儲存在土壤和巖石空隙中的水。 特點：流動性和水質參數(shù)的 變化比擬緩慢。一調(diào)查研究和收集資料1. 收集匯總監(jiān)測區(qū)域的水文、地質、氣象等方面的有關資料和以往的監(jiān)測資料。2. 調(diào)查監(jiān)測區(qū)內(nèi)城市開展，工業(yè)分布，資源開發(fā)和土地利用情況，尤其是地下工程規(guī)模、應 用等； 了解化肥和農(nóng)藥的施用面積和施用量；

8、 查清污水灌溉、 排污、 納污和地面水污染現(xiàn)狀。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(diào)查的根底上，確定主要污染源和污染物，并根據(jù)地區(qū)特點與地下水的主要類 型把地 下水分成假設干個水文地質單元。二采樣點的設置 目前地下水監(jiān)測的主要對象是淺層地下水 潛水，其次是深層地下水 又稱承壓水 ； 地下 水的監(jiān)測一般是利用各水文地質單元中原有的水井。1. 背景值監(jiān)測點的設置 應設在污染區(qū)的外圍不受或少受污染的地方。新 開發(fā)區(qū)，應在引入污染源之前設背景值監(jiān)測點。2. 監(jiān)測井點的布設 監(jiān)測井點應設在地下水流平行和垂直的方向上，以監(jiān)測污染物在地下水中的 擴散速度

9、。3?采樣 一般監(jiān)測井在液面下， 0.30.5m 處采樣。三采樣時間和頻率1?采樣時間：a. 般每年在豐水期和枯水期分別采樣。b. 分別在春、夏、秋、冬采樣。c. 按月采樣。2. 采樣頻率：a. 般水樣，每一采樣期至少采樣一次。b. 引用水源監(jiān)測點，每一采樣期采樣 2 次。c. 對有異常的井點，適當增加采樣次數(shù)。三、水污染源監(jiān)測方案的制訂 調(diào)查弄清廢水或污水的排放情況，主要污染源的位置、數(shù)量； 主要污染 物種類、排污去向和排放量等。一采樣點的設置1. 工業(yè)廢水1 類污染物：在車間或車間設備廢水排放口設置采樣監(jiān)測點。2 類污染物：在工廠廢水總排放口布設采樣點。 已有廢水處理設施的工廠，在處理設施

10、的排放口布設采 樣點。如果要了解廢水處理廠 的處理效果，可在處理廠的進出水口分別設采樣點。2. 生活污水和醫(yī)院污水 一般在污水總排放口設采樣點。二采樣時間和頻率 我國?環(huán)境監(jiān)測技術標準?中規(guī)定，對向國家直接報送數(shù)據(jù)的廢水排放源的監(jiān)測 頻率： 工業(yè)廢水：每年采樣監(jiān)測 24 次。 生活污水：每年采樣監(jiān)測 2 次春、夏各一次 。 醫(yī)院污水：每年采樣監(jiān)測 4 次每個季度一次 。第三節(jié) 水樣的采集和保存一、地面水樣的采集 一采樣前的準備1. 采樣容器：洗凈、編號。 2. 采樣儀器：水桶、漏斗、采水器和采水泵等。3.交通運輸工具。二采樣方法和采樣儀器1. 采樣儀器： 表層水：采水桶、瓶等直接采取。 深層水

11、： 單層采水瓶：一個裝在金屬框內(nèi)用繩索吊起的玻璃瓶。 急流采水器： 雙層溶解氣體采樣瓶： 其他采水器：海水采水器、塑料手搖泵、電動采水泵等。2. 采樣方法A. 船只采樣：利用船只到指定的地點，按深度要求采集表層或深層水樣。B. 利用橋面到達指定的采樣點，進行采樣。C ?涉水采樣：采樣者涉水到達采樣點進行采樣。D.索道采樣：利用索道對地形險要的河段進行采樣。 三水樣的類型1. 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。2. 混合水樣：同一采樣點不同采樣時間采集的瞬時水樣的等量混合。也叫“時間混合水樣反映了該點的某些指標的日平均濃度。3. 綜合水樣：指不同采樣點同一時刻采集的水樣的

12、等量混合。反映的是某一水域某些指標的平均值。二、廢水樣的采集一采樣方法 1.淺水采樣： 2.深層水樣： 3.自動采樣：二廢水樣的類型1. 瞬時水樣：2. 平均混合水樣：3. 平均比例混合水樣：在不同時間按照流量的大小按比例采集并混合的水樣。三、地下水樣的采集1. 用抽水機采樣 2.用采水器采樣四、流量的測量采樣時需要測量水體的水位m 、流速、流量m3/s 等水文參數(shù)，以便計算水體污染負荷是否超過環(huán)境容量，控制污染源排放量，估價污染控制效果等。1. 流速儀法：水深 >0.05m,流速>0.015m/s的水體。LS45型旋杯式淺水流速儀：0.0150.5m/s。XKC-3型信控流速儀：

13、0.14.0 m/s。Q =V*S其中：Q 流量m3/s; V 平均流速m/s; S 水流平均斷面面積m2 。2. 浮標法利用浮標測量流速：選擇一平直河段，測出 2米間距內(nèi)的水流斷面的面積，求出平均值。在河的上游投入浮標，測量浮標流經(jīng)河段L所需時間t 秒流速：V=0.7 * L / t m/s其中：V-流速m/s; L-距離m ;t-時間s。流量： Q=60*V*Sm3/min 其中：Q-流量m3/min ;S-斷面面積m2。3. 堰板法 用三角形或梯形堰板擋住水流，通過形成的溢流堰的參數(shù)，計算水體的流量。K=1.354+0.04/h+0.14+0.2/ D*5/2Q=K * hh/B-0.0

14、9 2其中：h-過堰水頭高度m。D-水流底至堰沿高度m , B-堰上游水流寬度 m。注意：在一般情況下溢流堰各參數(shù)應在以下范圍內(nèi)：此時測量誤差< 土 1.4%。0.5m < B< 1.2m ；0.1m< D< 0.75m ; 0.07m W h<< 0.26m ； h< B/3。五、水樣的運輸和保存一水樣的運輸二貼好標簽水樣標簽樣品編號采樣端面采樣點添加保存劑種類和數(shù)量監(jiān)測工程采樣者登記者采樣時間年 月曰運輸過程的考前須知二水樣的保存保存的目的：是在測定前，盡量減少水樣的待測指標的變化。水樣常見的變化a .生化過程。主要是水體中的微生物和動、植物

15、的生命活動對水樣中各種理化指標的影響。如：呼吸耗氧；有機物的分解；對營養(yǎng)鹽的吸收或釋放等。b .組分的揮發(fā)損失。如：石油類物質、NH3、溶解氧等的揮發(fā)。c .化合物或絡合物的水解和氧化：如：NO3、H2S的氧化等。d .沉淀或結晶對組分的影響。e .容器對待測組分的吸附或溶出。二水樣的保存方法1. 冷藏或冷凍法：通過低溫抑制微生物活動、減緩物理揮發(fā)和化學反響速度。2. 參加化學試劑保護法參加生物抑制劑：如，在測定氨氮、硝酸鹽氮、COD的水樣中參加HgCI2抑制生物過程等。調(diào)節(jié)pH :測定金屬離子的水樣，參加 HNO3調(diào)pH為12,即可防止重金屬離子水解沉淀，又可防止金屬 被器壁吸附。參加氧化和

16、復原劑：測汞的水樣參加 HNO3 調(diào)和 K2Cr2O7 使保持高價態(tài)；測定硫化物時參加抗壞血酸防止被氧化。3?水樣的保存時間水樣采集后應盡快分析，水樣的運輸時間通常以 24 小時作為最大允許時間；最長儲存時間一 般為： 清潔水樣72h ；輕污染水樣48h;嚴重污染水樣12h。第五節(jié)物理性質的測定一、水溫水的許多物理化學性質同水的溫度有關，另外水溫還影響到生物的活動， 所以水溫是水質監(jiān)測中經(jīng)常要測定的指標1?水溫計法：表層海水溫度計。2?顛倒溫度計法二、顏色1 概念： 真色：除去懸浮物后水的顏色。 表色：沒有除去懸浮物以前水的顏色。2?水樣真色的測定方法1 鉑鈷比色法a. 方法原理： 用氯鉑酸鉀

17、和氯化鈷的溶液為標準，配成標準色階，用目視比色法確定水樣的色度。 規(guī)定：每升水中含 1mg 鉑和 0.5mg 鈷所具有的顏色為 1 度。 除去懸浮物的方法：放置澄清、離心或孔徑 0.45- 1 濾膜過濾的方法。 該法適用于較清潔的、帶有黃色色調(diào)的天然水和飲用水的測定。b. 測定要點：1鉑鉆標準溶液：稱取1.246g氯鉑酸鉀kzPtCb , 1.00 °氯化鉆CoC?,共溶于100 ml純水中， 參加100ml濃硫酸，用純水定容到 1000ml，即色度為500度的標準儲藏液。2取 50ml 比色管 11 支，分別參加鉑鈷標準液 0.00, 0.50, 1.00, 1.50，2.00,

18、2.50, 3.00，3.50，4.00，4.50, 5.00 ml，加水至 50ml，搖勻，即配制成色度為 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 及 50 度的標準色列，密封保存可長期使用。3水樣的比色測定：取 50ml 已經(jīng)除去懸浮物的水樣或稀釋水樣于比色管中，將水樣與鉑鈷標準色列比擬，找出顏色最相近的標準色列，即為水樣或稀釋水樣的色度，如果樣品在測定前經(jīng)過稀釋，樣品的色度等于相近色列的色度乘以稀釋倍數(shù)。4如果水樣的色調(diào)和標準色列不一致，即為異色，只能用文字描述。2稀釋倍數(shù)法測定方法： 首先用文字描述水樣的顏色；用一定量的蒸餾水稀釋水樣，到剛好看不到顏色

19、時，水樣的稀釋倍數(shù)表示水樣的色度。使用范圍：適用于工業(yè)廢水和受工業(yè)廢水污染的地面水。三、臭 臭是指水樣的異味。臭是原水和飲用水的必測工程。1. 定性描述法檢測要點：取100mL水樣于250mL錐形瓶中，檢驗人員通過在 20C和煮沸稍冷后聞其臭， 并按 表 2-7 描述其臭特征，劃分其等級強度。2. 臭閾值法 檢測要點：用無臭純水稀釋水樣，直到聞出最低可區(qū)分臭氣的濃度，用其表示臭閾值：臭閾值 = 水樣體積 (mL) + 無臭水體積 (mL)/ 水樣體積 (mL)四、殘渣 概念： 總殘渣：水樣在一定溫度下蒸發(fā)烘干后剩余的物質。 總可濾殘渣：過濾后的水樣在 一定溫度下蒸發(fā)烘干后剩余的物質。 總不可濾

20、殘渣：水樣經(jīng)過過濾后，留在濾器上的物質在一定溫度 下蒸發(fā)烘干后剩余的量。測定方法1. 總殘渣：取適量振蕩均勻的水樣 ( 如： 50ml )于烘致恒重 的蒸發(fā)皿中，在蒸汽浴或水浴上蒸干，移入 103105 C 烘箱內(nèi)烘至恒重，總殘渣： 總殘渣 (mg/L)= ( A-B ) *1000*1000/V 其中： A- 殘渣和蒸發(fā)皿重 ( g)；B- 蒸發(fā)皿重 ( g) ；V- 水樣體積 ( mL )2. 總可濾殘渣 過濾：將水樣用孔徑 0.45 微米的過濾。蒸干：取一定體積過濾后的水樣 (如：50ml ) 放入已經(jīng)烘至恒重的蒸發(fā)皿中，先在水浴上蒸干，然后放入 103105 C 的烘箱中烘至恒重。 在

21、枯燥塔中冷卻后稱重， 根據(jù)重量的增量和 水樣體積計算出水樣中總可濾殘渣的量。3. 總不可濾殘渣 ( 懸浮物， SS)將濾紙或濾膜在 103105 C 烘至恒重 ，稱量 W1(mg); 取一定體積的水樣 V(ml) ，用濾紙或濾膜 過濾， 并在 103105 C 烘至恒重，稱量 W2(mg);總不可濾殘渣 = W2(mg)- W1(mg)*1000/V(mL) 注意：在測定海水的懸浮物含量時規(guī)定：必須用孔徑0.45 微米的濾膜過濾 ，過濾完水樣后， 濾膜要過濾一定體積的蒸餾水，將海水中的鹽份洗去。五、電導率電阻 R= p *l/A其中：p -電阻率，是長1cm,截面積為1cm2導體之電阻；I-導

22、體的長度；A-導體的面積。電導L =1/p* A/ l=K*1/Q其中： K= 1/p ，稱為電導率；Q=A/l, 稱為電極常數(shù)。對于電解質溶液，電導率系指相距1cm 的兩平行電極間充以 1cm3 溶液所具有的電導。電導率 K = L*Q = Q/R六、濁度 概念：濁度是指水中懸浮物對光線透過時的阻礙程度。1. 分光光度法2. 目視比色法3. 濁度計法( 一) 分光光度法1 .方法原理 用一定量的硫酸肼與六次甲基四胺聚合，生成的白色高分子聚合物作為濁度標準溶液。以此標準溶液為標準，配制不同濃度的一系列濁度標準溶液。分別測定它們的 680nm 波長吸 光度，繪制標準曲線，測定樣品在 680nm

23、的吸光度并根據(jù)吸光度的測定值，在標準曲線上查出樣品的濁度。2?測定要點a. 無濁水的制備：將蒸餾水用 0.2 的濾膜過濾，得到無濁水。b. 標準溶液的配制：將 5.0ml1 %硫酸肼溶液與 5.0ml 10% 六次甲基四胺溶液在 100ml 容量瓶中混勻，于25 -3 C的條件下，反響24小時，冷卻后加純水至刻度，該聚合成的白色高分子聚合物為濁度 400 度的標準溶液。用此標準溶液配制一系列的濁度標準系列溶液(0、4、10、20、40、 80、100 度。A,繪制吸光度-濁度標準曲線。c. 于 680nm 波長處用 3cm 比色杯測定該標準系列的吸光度d. 取適量的水樣如濁度太高可適當稀釋 ，

24、按照測定系列濁度標準溶液的方法測定其吸光度。e. 按下式計算濁度：濁度度 =C*V/V0其中：C-用水樣的吸光度查標準曲線得的濁度值；V-水樣經(jīng)稀釋后的體積；V0 -原水樣體積。二目視比色法1. 方法原理渾濁度是反映天然水體及飲用水的物理性狀的一項指標。天然水的濁度是由于水中含有泥 沙、粘土、有機物、微生物等微粒懸浮物質所致。將水樣與用硅藻土配制的標準濁度溶液進行比擬目視比濁，以確定水樣的濁度。規(guī)定 1 升純水中含有 1mg 一定粒度的硅藻土所產(chǎn)生的濁度為一個濁度單位，簡稱度。2. 測定要點a. 濁度標準溶液的配制：標準儲藏液：將通過0.1mm篩孔的純潔的硅藻土置于105 C烘箱內(nèi)2 h，冷卻

25、后稱取10g,于 研缽中加少許水調(diào)成糊狀充分研磨研細，移至 1000m I 量筒中，加水至刻度，充分攪拌后在 20 C 室溫下靜置 24h, 用虹吸法仔細將上層 800ml 懸浮液移至第二個量筒中，棄去剩下的 200ml 溶 液。向第二個 1000ml 量筒中加純水至刻度，充分攪拌后再靜置 24h, 吸出上方 800ml懸浮液棄去，將剩余的 200 ml 溶液加水至 1000ml, 充分攪拌后儲于具塞玻璃瓶中，其中所含 硅藻土的 粒徑大約在 400 微米左右，用下法測定其濁度。吸取此懸濁液50ml，置于已恒重的蒸發(fā)皿中，在水浴上蒸干，放入105 C烘箱內(nèi)烘2h,置于枯燥器內(nèi)冷卻 30 分鐘，稱

26、重，再烘 60 分鐘，稱重，直至恒重。求出1ml 懸濁液中所含硅藻土的重量 mg 。標準使用液：吸取含有 250mg 硅藻土的懸濁液，置于 1000ml 容量瓶中，加純水至刻度，混勻， 即得 濁度為 250 度的濁度標準使用液。b. 配制濁度標準系列：用 250 度的濁度標準使用液分別配制出濁度為 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 度的標準系列個 250ml ，放入 250ml 比色管中，每管中參加 1g 氯化汞防 止細菌生長。 將塞子塞緊防止水分蒸發(fā)。c. 比濁：將振搖均勻的水樣到入 250ml 比色管中，將水樣和標準系列搖勻，從瓶子一側觀察同一目標如報紙鉛字，根據(jù)目視清晰程度，選出于水樣產(chǎn)生的視覺效果相近的標準液，讀的水樣濁度。如水樣的濁度超過100 度時，可將水樣稀釋后測定。d. 如果水樣的濁度小于 10 度。那么濁度標準用以下系列： 0, 1