水質(zhì)分析方法介紹

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上水質(zhì)分析方法介紹前言水質(zhì)不佳時(shí)會(huì)造成我們用水上的困擾，要判斷出水質(zhì)的好壞，需要經(jīng)過(guò)相當(dāng)多的分析項(xiàng)目，每種項(xiàng)目測(cè)定原理及方法也都相差甚大，由本章詳細(xì)的介紹，可以幫助你了解到水質(zhì)分析的重要性及學(xué)習(xí)到各種水質(zhì)分析技術(shù)。詳細(xì)分析方法可參考附錄三。5.1 濁度5.1.1 概論當(dāng)水中含有懸浮物質(zhì)，就會(huì)造成混濁度，使光線通過(guò)時(shí)產(chǎn)生干擾。在水質(zhì)上，我們可以濁度(turbidity)來(lái)表現(xiàn)水樣得混濁程度?；旧?，濁度是一個(gè)水樣之光學(xué)性質(zhì)，水樣中有懸浮物質(zhì)存在時(shí)，可散射光線，其散射強(qiáng)度與懸浮物質(zhì)之量及性質(zhì)有關(guān)。會(huì)造成混濁度的懸浮物質(zhì)，種類相當(dāng)多，諸如黏粒、坋粒(silt)、有機(jī)物、浮游生

2、物、微生物等，其大小從小的膠狀分子，(1100奈米)到大而分散的懸浮物質(zhì)不等。在靜止?fàn)顟B(tài)下的水體，如湖泊或水澤，水中的濁度，多來(lái)自膠體粒子，但在流動(dòng)狀態(tài)下的水體，如河川，水中的濁度則主要來(lái)自較粗大的懸浮物質(zhì)。在河川上游，降雨時(shí)，許多土壤因沖蝕作用而進(jìn)入河川，土壤的礦物質(zhì)部分及有機(jī)質(zhì)部分均會(huì)導(dǎo)致水體中濁度的增加；河川中下游，常有工業(yè)廢水及都市廢水流入，廢水中的各類有機(jī)物或無(wú)機(jī)污染質(zhì)，亦均無(wú)可避免地會(huì)增加河川之濁度，尤其在有機(jī)物流入河川后，會(huì)促進(jìn)細(xì)菌與其他微生物的生長(zhǎng)，更增加了混濁度，此外，農(nóng)田施肥后之排水或養(yǎng)豬廢水流入河川中，會(huì)使河川中氮，磷成分增加，造成優(yōu)氧化(eutrophication)，

3、刺激藻類大量生長(zhǎng)，其結(jié)果是水中濁度的增加。由上述可知，引起水中濁度增加的物質(zhì)，本質(zhì)上可分為無(wú)機(jī)物及有機(jī)物兩大類，這種本質(zhì)上的差異，將影響環(huán)境工程上凈化程序是否合適，增加工程上的難度。5.1.2 5.1.2 濁度在水質(zhì)上的重要性 在公共給水上，濁度是相當(dāng)重要的指標(biāo)，濁度高的水，在外觀上即予人不潔凈的感覺，在飲用時(shí)易受到排斥。另濁度高的水，在給水工程上亦發(fā)生困難，因會(huì)使過(guò)濾過(guò)程負(fù)荷增加，砂濾也無(wú)法達(dá)到效率，且增加清洗費(fèi)用。此外，在公共用水進(jìn)行消毒時(shí)，有些細(xì)菌或其他維生誤會(huì)吸附著在造成濁度的顆粒上，而得以抗拒氯氣或臭氧等消毒劑，物濁度高的水，消毒不易完全。5.2 色度 5.2.1 概論自然界的金屬離

4、子(諸如鐵及錳離子)、泥炭土、府植質(zhì)、浮游生物、水草、微生物及工業(yè)廢水等，常使水源帶有顏色，水之色度(color)由于影響水資源之觀瞻及利用，往往需要處理。當(dāng)水樣中含有懸浮固體物時(shí)，水之色度不僅來(lái)自水溶液中的物質(zhì)，也會(huì)受懸浮固體物的影響。因此，我們可將色度分為真色(true color)與外觀色(apparent color)。真色是將水樣經(jīng)離心或過(guò)濾的程序去除懸浮固體物所得的水樣色度；外觀色則是水樣直接測(cè)得之色度，也稱為視色。由于一般水源當(dāng)pH值增加時(shí)，色度亦隨之增加，可知pH值會(huì)影響水之色度，故水樣檢驗(yàn)色度時(shí)，應(yīng)同時(shí)注名pH值。前所述及色度的來(lái)源，我們可將其分為天然及人為來(lái)源，天然的來(lái)源中

5、，有機(jī)碎屑如樹葉及木材萃取物、腐植質(zhì)、木質(zhì)素的衍生物等，常發(fā)生于地表水流經(jīng)森林地或沼澤地區(qū)時(shí)所帶出；鐵及錳則源自礦物之溶解。人為來(lái)源較常源自工業(yè)廢水，如染整工業(yè)、造紙工業(yè)及制革工業(yè)等廢水，欲經(jīng)濟(jì)有效的去除水中色度，并不是簡(jiǎn)單的工作。5.2.2 5.2.2 色度在公共用水上的應(yīng)用公共用水如果色度很高，消費(fèi)者必然質(zhì)疑水質(zhì)的純凈程度，即使水質(zhì)無(wú)礙健康，亦不易受到相信。因此，各國(guó)飲用水均定有色度的標(biāo)準(zhǔn)，在凈水工程上，水質(zhì)工程師均相當(dāng)重視色度之高低。部分水中造成色度之有機(jī)物質(zhì)，在加氯消毒后，會(huì)形成含氯有機(jī)化合物，如三鹵甲烷等，則是色度偏高水質(zhì)可能衍生的問(wèn)題。此外，工業(yè)用水諸如紡織染整用水，對(duì)色度的要求亦

6、很高，以避免水中色度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。5.3 硬度5.3.1 概論水中之多價(jià)陽(yáng)離子(multivalent cations)是導(dǎo)致水具有硬度的主要原因，多價(jià)陽(yáng)離子中，尤以鈣與鎂離子兩者為天然水中之陽(yáng)離子，其余如Fe2+、Mn2+、Sr2+、Al3+等亦可能存在天然水中，但其相對(duì)含量低，常予以忽略不計(jì)。一般而言，含石灰?guī)r地區(qū)及土壤表層較厚地區(qū)，雨水與巖石及土壤接觸溶出較多的鈣鎂離子，故硬度較高。5.3.2 硬度測(cè)定的重要性水中硬度之高低，對(duì)工業(yè)用水之管理相當(dāng)重要，這是因?yàn)榇蟛糠志欣鋮s水及鍋爐系統(tǒng)，若不予以注意控制硬度，除會(huì)降低機(jī)械效率，增加操作成本外，尚有造成鍋爐發(fā)生爆炸之危險(xiǎn)，故工業(yè)用水中

7、硬度之監(jiān)控處理相當(dāng)重要，而需經(jīng)測(cè)定硬度，表5.1為水質(zhì)依硬度之分類表。表5.1 水質(zhì)上依硬度之分類表程度硬度Meq/Lmg/Las CaCO3軟(soft)163005.4 導(dǎo)電度5.4.1 概論導(dǎo)電度(electrical conductivity , E.C)是量測(cè)水樣導(dǎo)電能力之強(qiáng)弱，為將電流通過(guò)1平方公分?jǐn)嗝娣e，長(zhǎng)1之液柱時(shí)電阻(resistance)之倒數(shù)，單位為毫姆歐/公分或微姆歐/公分表示。導(dǎo)電度的大小與水中解離之離子含量之多寡以及溫度有關(guān)。一般物質(zhì)在水中解離產(chǎn)生電流，陽(yáng)離子跑向陰極，陰離子跑向陽(yáng)極，大多數(shù)的無(wú)機(jī)酸、堿以及鹽類均是很好的導(dǎo)電體，但是某些有機(jī)分子如蔗糖及苯在水中不易解

8、離，導(dǎo)電度相當(dāng)小。導(dǎo)電度之測(cè)定，可以用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)電度溶液先行調(diào)整導(dǎo)電度計(jì)再行測(cè)定，有些導(dǎo)電度計(jì)可測(cè)定導(dǎo)電度范圍很小，或者即使很廣，其靈敏度很差，只適合用于海水或半咸水，有些又只適合于淡水，因此宜備有至少兩部導(dǎo)電度計(jì)，一部測(cè)定咸水，一部測(cè)定淡水用。新鮮的蒸餾水其導(dǎo)電度約在0.52微姆歐/公分，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后會(huì)增加，增加的原因?yàn)榭諝庵兄趸蓟虬钡扰苓M(jìn)去之緣故，美國(guó)飲用水其導(dǎo)電度在501500微姆歐/公分之間，臺(tái)灣的湖泊水為100400微姆歐/公分左右，工廠廢水導(dǎo)電度一般較高，往往超過(guò)10,000微姆歐/公分。5.4.2 導(dǎo)電度的重要性由于導(dǎo)電度之測(cè)定相當(dāng)簡(jiǎn)便，導(dǎo)電度計(jì)亦方便攜帶至現(xiàn)場(chǎng)使用，在環(huán)境監(jiān)

9、測(cè)上，水之導(dǎo)電度常被用來(lái)評(píng)估水體是否遭受污染的指標(biāo)，用途相當(dāng)廣泛。尤其因?yàn)楹Ｋ暗畬?dǎo)電度差距非常大，在海岸地區(qū)監(jiān)測(cè)是否有海水入侵現(xiàn)象時(shí)，導(dǎo)電度更屬不可或缺之指標(biāo)之一。灌溉水質(zhì)量之等級(jí)，導(dǎo)電度為重要之評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)之一，依美國(guó)鹽性研究所之分級(jí)，將水導(dǎo)電度分為六級(jí)，自C1至C2，灌溉水之導(dǎo)電度可由0250微姆歐/公分的C1級(jí)至6,000微姆歐/公分的C6級(jí)，鹽分越多愈不適合灌溉，臺(tái)灣省灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)亦有導(dǎo)電度小于750微姆歐/公分支限值，亦即C2級(jí)以內(nèi)者，才符合灌溉水標(biāo)準(zhǔn)。5.5 5.5 固體物5.5.1 概論除了純水外，一般天然水體之水或廢水均含有固形物(soild matter)。在水質(zhì)名詞中，總

10、固體物(total solid, T.S.)是指將水樣蒸發(fā)后，其殘留物質(zhì)再某一溫度之下干燥所得者?？偣腆w物包括兩部分，若將水分先經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)濾設(shè)備，則存留在過(guò)濾設(shè)備上之固形物，經(jīng)一定溫度干燥所得之部分稱為總懸浮固體物，而其濾液經(jīng)一定溫度干燥后所得之部分稱為總?cè)芙夤腆w物。過(guò)濾器形式、濾紙孔隙大小、孔隙率、面積及厚度均會(huì)影響過(guò)濾結(jié)果，不僅如此，水樣的物理性質(zhì)、固形物之粒徑大小定為2.0微米，水樣留存在此空隙大小濾紙之固形物經(jīng)特定條件測(cè)出之部分稱為懸浮固體，5.5.2 固體物測(cè)定的重要性水中懸浮固體物的測(cè)定，在污水分析上相當(dāng)重要，在事業(yè)放流水排放標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)各行業(yè)之放流水中懸浮固體物含量，均有詳細(xì)的規(guī)定

11、，這是因?yàn)樵谖廴境潭戎治錾?，它具有指?biāo)的作用。而在一般污水處理單元設(shè)計(jì)上，污水中固體物亦為移除之重點(diǎn)，故固體物測(cè)定可用于評(píng)估處理方法之效率。水中溶解固體物含量，是飲用水水其標(biāo)準(zhǔn)中之重要項(xiàng)問(wèn)之一，在臺(tái)灣省自來(lái)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中，訂有500毫克/升之限值，故在飲用水之處理程序中為考慮之指針之一。此外，沈降性固體物之測(cè)定為污泥性質(zhì)之重要項(xiàng)目，對(duì)污泥之處理方法有重要的參考價(jià)值。5.6 氫離子濃度指數(shù)(pH值) 5.6.1 概論1887年瑞典科學(xué)家Arrhenius提出游離理論，認(rèn)為水溶液中會(huì)產(chǎn)生氫離子(H+)者為酸，而會(huì)產(chǎn)生氫氧離子(OH-)者為堿。依其理論，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿在水溶液中之解離相當(dāng)大，弱酸與強(qiáng)堿的

12、解離度則相當(dāng)小。當(dāng)水分子解離時(shí)，會(huì)生成部分的氫氧離子，其反應(yīng)式如下：H2O H+(aq)+OH-(aq)當(dāng)加酸入水中時(shí)，由于H+濃度大增，為了維持Kw為定值，OH-濃度就減少；相反的，加堿于水中時(shí)，則OH-濃度大增，H+濃度及減少。不管水中H+及OH-濃度如何變化，其H+和OH-濃度的乘積Kw恒為常數(shù)，室溫時(shí)為1.010-14。為了避免使用冗長(zhǎng)的指數(shù)，來(lái)表示氫離子的濃度，1909年瑞典化學(xué)家Soreson氏建議以負(fù)對(duì)數(shù)值來(lái)取代莫耳濃度，日后廣被采用，即所謂的pH值，有時(shí)徑稱氫離子濃度指數(shù)，以下式表現(xiàn)之：pH=-logH+或pH=log1/H+同法可用pOH = -logOH-，pKw=-log

13、Kw等。pH值的范圍，一般在0到14之間，純水為中性，其pH值為7.0，當(dāng)溶液為酸性時(shí)，H+10-7M，pH值將小于7，即pH值越小酸性越強(qiáng)，反之，溶液為堿性時(shí)，H+10-7M，pH值大于7，即pH值越大堿性越強(qiáng)。天然水之pH值受碳酸鹽系統(tǒng)(carbonate system)影響很大，以降雨為例，由于雨水吸收空氣中的二氧化碳，形成碳酸，使其在正常情形下pH常低于5.65左右，若再受工業(yè)污染物之影響，則可能成為酸雨，pH值甚至可低至2.0。5.6.2 5.6.2 pH值測(cè)定的重要性大部分的水生生物，均對(duì)水環(huán)境中pH值范圍相當(dāng)敏感，因此，基于維護(hù)生態(tài)平衡的考慮，事業(yè)放流水之排放，均需控制其pH值，

14、以防止對(duì)水生生物的沖擊。在環(huán)境工程上，不論是給水或污水之處理，pH值的控制均相當(dāng)重要，這是因?yàn)閜H的高低，對(duì)于沉淀、化學(xué)混凝、消毒、氧化還原及水質(zhì)軟化等處理程序均有影響。此外，再利用微生物處理廢水時(shí)，pH值必須控制在有用的微生物有利的范圍內(nèi)。5.7 溶氧5.7.1 概論自然界的水，由于與大氣接觸，或多或少溶解氧氣，這些氧氣稱為水中溶氧(dissolved oxygen, DO)。水體中溶氧濃度經(jīng)常受到系統(tǒng)中生物，物理及化學(xué)程序之影響，隨之改變。由于幾乎所有的生物，均仰賴溶氧的維持代謝程序，并產(chǎn)生能量來(lái)生長(zhǎng)與再生細(xì)胞，水中溶氧濃度與水生生物相當(dāng)重要。氧在水中溶解度不大，在20oC及1大氣壓時(shí)約3

15、0毫升/升溶解度與溫度及大氣中氧之分壓而改變，溶解度隨溫度及大氣中氧之分壓而改變，遵循亨利定律(Henry Law)，如下式所示：O2=KhPo2式中O2為水溶液氧氣之平衡，Po2為氧氣之分壓，Kh則為亨利常數(shù)，其值隨溫度而異，當(dāng)溫度高時(shí)，Kh值較低，溫度低時(shí)，Kh值較高。因此，在夏季時(shí)溫度偏高時(shí)，水中溶氧值偏高，水中溶氧值偏低，再冬季時(shí)，水中之溶氧值就會(huì)偏高。有些魚類只能生長(zhǎng)在水中溶氧較高高冷山區(qū)，當(dāng)改變環(huán)境制溫?zé)嶂降?，就?huì)因缺乏溶氧而死亡。水中鹽分含量亦會(huì)影響氧之溶解度，一般鹽分愈高，則溶氧量愈低。以20 oC之純水為例，其飽和溶氧量為9.07毫克/升，但20 oC之海水，飽和溶氧量只有

16、7.33毫克/升。5.7.2 溶氧測(cè)定在水質(zhì)測(cè)定的重要性在各種不同水體，溶氧含量常是水質(zhì)優(yōu)劣之重要指標(biāo)。以河川為例，溶氧含量在未受污染區(qū)段通常很高，甚至可達(dá)飽溶氧量，但在遭受有機(jī)物污染時(shí)，水中微生物繁殖，會(huì)消耗氧氣，溶氧值即降低，嚴(yán)重時(shí)甚至接近0毫克/升，溶氧小于2.0毫克/升之河川水，屬戊類水質(zhì)，甚至不適于灌溉用水之用途。在評(píng)估河川水質(zhì)污染情形時(shí)，溶氧測(cè)定可謂是不可或缺之工作。在廢水處理程序中，往往需利用好氧性微生物來(lái)分解廢水中之有機(jī)污染質(zhì)，這時(shí)水中溶氧的控制就顯得很重要，為了維持適量的氧氣，不致因太多而浪費(fèi)，太少而處理效果不佳，經(jīng)常性的溶氧測(cè)定是無(wú)可避免的。工業(yè)用水中，蒸氣鍋爐之用水是相當(dāng)

17、講究水中溶氧之去除的，因氧氣會(huì)使得高溫下之鍋爐鋼管發(fā)生腐蝕的問(wèn)題，故加入除氧劑以去除溶氧，此時(shí)溶氧之測(cè)定有其必要，管理人員可由溶氧之?dāng)?shù)據(jù)控制除氧劑的用量，以達(dá)最佳操作。5.8 氯鹽 5.8.1 概論氯離子(Cl-)是水及廢水中主要的陰離子之一，他在不同的水中有不同的濃度范圍。一般在山區(qū)及河川上游的地表水中，氯鹽(chloride)之含量甚低，但河川下游或靠海的地下水中，有時(shí)含量很高，這可能與部分礦物溶出及農(nóng)工廢水中氯鹽之進(jìn)入有關(guān)，另一個(gè)原因是海水中氯鹽含量極高，平均為19,000毫克/升，沿海地區(qū)的地下水，會(huì)與海水達(dá)到流體靜力平衡，過(guò)度抽取地下水，會(huì)破壞此種平衡，而使海水易于入侵，地下水中之氯

18、鹽含量就急遽增高，這種情況，在臺(tái)灣的嘉南、高屏及宜蘭地區(qū)，已有許多報(bào)告提出。人類的排泄物，特別是屎，所含氯鹽頗多，因此，生活污水中含有相當(dāng)量的氯鹽。此外，許多工業(yè)廢水，亦含有大量之氯鹽。這是人為污染比較重要的兩個(gè)來(lái)源。水中氯鹽含量較高時(shí)，水會(huì)帶有咸味，尤其當(dāng)主要陽(yáng)離子為鈉離子時(shí)，氯鹽達(dá)250毫克/升即有咸味，然而，若主要陽(yáng)離子為鈣與鎂離子時(shí)，即使氯鹽含量高達(dá)1000毫克/升亦不覺得有咸味。氯鹽含量高的水對(duì)金屬管線及結(jié)構(gòu)有害，也不適于灌溉之用。5.8.2 氯鹽測(cè)定之重要性由于氯鹽為水及廢水主要陰離子之一，在一般環(huán)境監(jiān)測(cè)工作上，為了解主要水質(zhì)結(jié)構(gòu)，均將氯鹽列為測(cè)定項(xiàng)目。目前我國(guó)飲用水及灌溉用水之水

19、質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中，均對(duì)氯鹽濃度定有限值250毫克/升。氯鹽之來(lái)源有限，測(cè)定容易，有不易被吸附及不分解之性質(zhì)，故常作為水質(zhì)污染物追蹤之目標(biāo)，以往有許多文獻(xiàn)亦以氯鹽為追蹤劑(tracer)，研究環(huán)境中之污染物傳輸現(xiàn)象。5.9 硫酸鹽5.9.1 概論在天然水中，硫酸根離子(sulfate, SO42-)為重要的陰離子之一。其含量可由每升幾個(gè)至數(shù)千毫克，在硫化礦物氧化時(shí)進(jìn)入天然水之情況普遍。當(dāng)其含量過(guò)高時(shí)，對(duì)某些用水目標(biāo)會(huì)造成不良影響。以工業(yè)用水為例，SO42-之濃度過(guò)高，則會(huì)在鍋爐及熱交換器上形成水垢，阻礙這些設(shè)備傳熱效率。灌溉用水中，SO42-濃度過(guò)高時(shí)使土壤酸化危害作物。而在飲用水中，SO42-之濃度過(guò)

20、高，則會(huì)危及人體健康。在缺乏氧氣及硝酸鹽的環(huán)境中，硫酸鹽可作為氧的供給者，亦即電子接受者，以供厭氧細(xì)菌進(jìn)行生氧化，而SO42-本身則被還原成S2-，依系統(tǒng)中不同之pH，S2-、HS-及H2S分別成為優(yōu)勢(shì)之化學(xué)型態(tài)，當(dāng)pH在8左右，最優(yōu)勢(shì)的型態(tài)為HS-，pH值在8以上，則漸漸轉(zhuǎn)為S2-為主，pH值在8以下，則S2-不存在，漸漸由HS-為主，轉(zhuǎn)為以H2S為主，由于H2S有臭味故在缺乏氧氣的環(huán)境中，SO42-會(huì)間接引起臭味，且在酸性情況下愈形嚴(yán)重。硫化氫氣體不僅產(chǎn)生臭味，亦具有相當(dāng)強(qiáng)的腐蝕性。在下水道管路中，若氧的供應(yīng)不足，廢水中SO42-即發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生H2S，當(dāng)H2S溢出至管路之氣相中時(shí)，又會(huì)

21、發(fā)生氧化反應(yīng)，這個(gè)氧化反應(yīng)通常發(fā)生在管頂，由于為H2SO4強(qiáng)酸，會(huì)腐蝕混凝土，下水道管頂因此產(chǎn)生所謂的皇冠型腐蝕。5.9.2 5.9.2 硫酸鹽測(cè)定之重要性原來(lái)進(jìn)行SO42-的分析可了解其是否適合公共用水、工業(yè)用水及灌溉用水之用途。在河川溶氧不足的情況下，SO42-會(huì)還原成H2S、NH3及CH4等氣體同時(shí)放出，發(fā)生臭味，降低環(huán)境質(zhì)量，此外，地下水或地表水中，SO42-均為最重要的陰離子之一，可了解水質(zhì)之化學(xué)結(jié)構(gòu)，因此，水中SO42-之測(cè)定廣用于環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)。廢水與污泥在厭氧消化反應(yīng)發(fā)生時(shí)，SO42-會(huì)還原產(chǎn)生H2S，造成臭味及腐蝕的困擾，這種現(xiàn)象為環(huán)境工程師所需注意的。硫酸鹽測(cè)定數(shù)據(jù)因此可供廢

22、水與污泥處理程序中，工程師決定處理流程、處理設(shè)備及設(shè)計(jì)尺寸大小之參考依據(jù)。5.10 氮5.10.1 概論對(duì)所有生物而言，氮素(nitroqen, N)是最重要的元素之一。動(dòng)物一般無(wú)法利用大氣中的氮?dú)?N2)或無(wú)機(jī)態(tài)氮來(lái)制造所需的蛋白質(zhì)，而必須攝食植物或其他動(dòng)物來(lái)供應(yīng)之。植物則利用無(wú)機(jī)態(tài)氮來(lái)制造蛋白質(zhì)，鑒于N對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)的重要性且經(jīng)常缺乏，我們對(duì)作物施肥首重N的補(bǔ)充，N乃居肥料三要素之首。然而，N供給量太多也對(duì)植物生長(zhǎng)會(huì)造成不利影響。在環(huán)境污染上，N污染亦日益受到重視，包括造成水體優(yōu)氧化(eutrophication)、生態(tài)平衡及衛(wèi)生上的問(wèn)題等。氮素在生物界的變化相當(dāng)復(fù)雜。一般將氮化合物分為無(wú)機(jī)態(tài)

23、與有機(jī)態(tài)兩大類。無(wú)機(jī)態(tài)氮以七種不同氧化態(tài)存在著：NH3 , -3 ; N2 , 0 ; N2O , +1 ; NO , +2 ; N2O3(NO2-) , +3 ; NO2 , +4 ; N2O5(NO3-) , +5這些型態(tài)中以-3 , 0 , +3 , +5四種氧化態(tài)在生物界中最為重要。有機(jī)態(tài)氮?jiǎng)t大都以-3價(jià)存在。NH4+(或NH3)經(jīng)硝化作用(nitrification)氧化成NO2-，然后NO3-，NO3-可經(jīng)硝酸還原作用(nitrate reduction)還原變成NO2-后再還原成NH4+，也可經(jīng)脫氮作用(denitrification)成為氮?dú)?，而氮?dú)庥挚山?jīng)氮素固定作用(nitr

24、ogenfixation)形成NH4+，上述反應(yīng)都是由為生物催化進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。而有機(jī)氮經(jīng)氨化作用(ammonificaiton or deamination)成為NH4+或NH4+經(jīng)生物同化作用作用(amination or biosynthesis)轉(zhuǎn)變成為有機(jī)氮?jiǎng)t為非氧化還原反應(yīng)，但仍需藉助為生物催化進(jìn)行。環(huán)境中氮化合物存在的形態(tài)，主要不外乎前述的有機(jī)態(tài)氮、氨態(tài)氮(amonia nitrogen, NH3-N)、亞硝酸態(tài)氮(nitrite, NO2-N)及硝酸態(tài)氨(nitrate, NO3-N)。有機(jī)態(tài)氮如動(dòng)物糞尿中，含有大量尿素(urea)，尿素易受尿素分解酵素(urease)分解

25、而成為兒態(tài)氮，動(dòng)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)亦會(huì)在動(dòng)植物死亡后受細(xì)菌的作用生成氨態(tài)氨，這些氨態(tài)氨進(jìn)入環(huán)境后，在好氧條件下，亞硝酸菌群(nitrosomonas group)會(huì)將其轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽，然后又可再為硝酸菌群(nitrobacter group)氧化成硝酸鹽，水體中NH3N與NO3-N是無(wú)機(jī)態(tài)氮存在的主要形態(tài)，NO2-N較少見且濃度通常甚低。典型的污染水，其中氮化合物的化學(xué)型態(tài)與受污染的時(shí)間有關(guān)。初期主要為有機(jī)態(tài)氮及NH3N，隨著暴露于空氣中的時(shí)間增加，而慢慢氧化以NO3-N形態(tài)出現(xiàn)。5.10.2 氮素測(cè)定之重要性在自然水體中，氮素測(cè)定的結(jié)果是判定水質(zhì)好壞之重要依據(jù)。以臺(tái)灣現(xiàn)行之水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及河川污

26、染指數(shù)(river pollution index, RPI)為例，氨態(tài)氮濃度均為重要水質(zhì)參數(shù)之一。原水中氨氮濃度偏高時(shí)，自來(lái)水廠即需增加加氯消毒之量，且指示原水可能受到污染。在各國(guó)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中，一般均定有氨氮、硝酸態(tài)氮、亞硝酸態(tài)氮之限值，認(rèn)為氨氮及亞硝酸態(tài)氮為影響適飲性物質(zhì)，而硝酸態(tài)氮?jiǎng)t屬于可能影響健康之物質(zhì)。由于硝酸態(tài)氮含量過(guò)高的飲用水，已有造成嬰兒罹患藍(lán)嬰癥(methemoglocinemia)之病例，飲用水中硝酸態(tài)氨的測(cè)定相當(dāng)受重視。氮素為微生物生長(zhǎng)最重要的元素之一，因此，在廢污水生物處理程序中，氮素的控制為一重要的課題，需經(jīng)常予以測(cè)定，以決定是否須補(bǔ)充氮源。氮含量高的廢污水，如養(yǎng)

27、豬場(chǎng)廢水，若排入環(huán)境水體中，亦促進(jìn)藻類及水生植物的生長(zhǎng)繁殖，使水體優(yōu)氧化，故排放水中的氮素含量測(cè)定，亦頗受重視。5.11 磷5.11.1 5.11.1 概論天然水中之磷(phosphorus)幾乎全部以磷酸鹽(phosphate)的型式存在，磷酸鹽又可分為正磷酸鹽(orthophosphate)、縮合磷酸鹽(condensed phosphate)及有機(jī)磷酸鹽(organic phosphate)三類，前兩類亦稱為無(wú)機(jī)磷酸鹽，縮合磷酸鹽又稱聚磷酸鹽(polyphosphate)在水溶液中會(huì)逐漸水解，成為正磷酸鹽。水中磷酸鹽之存在型式，常和其來(lái)源有密切相關(guān)。正磷酸鹽化合物常被使用作為奴定之磷肥，

28、故經(jīng)降雨之徑流會(huì)將其帶到地面水中。縮合磷酸鹽則大量使用于各類之清潔劑中，少部分使用于水質(zhì)處理系統(tǒng)，如鍋爐、冷卻水塔等，均有很多機(jī)會(huì)進(jìn)入地表水中。有機(jī)磷酸鹽基本上是由生物程序所形成的，污水中之有機(jī)磷化合物常來(lái)自人體排泄物、食物殘?jiān)?、水生植物等。天然潔凈的水體中，藻類及其他水生生物繁殖不易，當(dāng)水體由于日久的沖積或人為的污染，有機(jī)物和植物養(yǎng)分大量增加，導(dǎo)致藻類的大量生長(zhǎng)，水體優(yōu)氧化，水質(zhì)漸趨劣化，在藻類本身死亡的過(guò)程中，會(huì)消耗大量溶氧，使水體處于厭氧狀態(tài)而發(fā)生臭味。在優(yōu)養(yǎng)現(xiàn)象發(fā)生的過(guò)程中，水中氮與磷的濃度極為重要，限制其濃度，即可控制藻類之生長(zhǎng)，亦即控制優(yōu)氧現(xiàn)象，在生長(zhǎng)條件下，無(wú)機(jī)磷化合物的臨界濃度

29、為0.005 毫米/克左右，高于此濃度，水體中之藻類即可繁殖。5.11.2 水中磷酸鹽測(cè)定之重要性水中磷酸鹽濃度的測(cè)定在環(huán)境質(zhì)量測(cè)定工作中相當(dāng)重要。當(dāng)水體中之磷酸鹽濃度偏高，則水體有優(yōu)氧化之虞，這在作為公共給水用途的湖泊及水庫(kù)特別需要留意。磷酸化合物，廣泛的用于鍋爐水及冷卻水塔循環(huán)水水垢抑制劑中，監(jiān)測(cè)其濃度，可供判斷水垢抑制劑之用量是否足夠，而采取必要之調(diào)整措施，以防水垢之形成，降低傳熱效率。以生物處理法處理廢水時(shí)，微生物需攝取磷來(lái)維生，并合成新細(xì)胞組織，故處理系統(tǒng)中之磷含量是否能供微生物所需是重要的課題。在許多工業(yè)廢水中，其含磷量并不足以供給微生物最適的生長(zhǎng)，故往往要加些無(wú)機(jī)磷酸鹽化合物至處

30、理系統(tǒng)中，因此，在廢水生物處理程序中，磷酸鹽含量的測(cè)定是基本的工作之一。5.12 5.12 生化需氧量 5.12.1 5.12.1 概論生化需氧量(biochemicaloxygen demand, BOD)系指水中有機(jī)物質(zhì)在某一特定的時(shí)間及溫度下，由于微生物的生物化學(xué)作用所耗用的氧量。BOD值的大小可表示生物可分解的有機(jī)物的多少，用以指示水中有機(jī)物污染的程度。在自然的條件下，許多在水中的有機(jī)物是會(huì)分解的，分解的程序以微生物進(jìn)行氧化作用為主，完全的分解可使有機(jī)物氧化成CO2與水。BOD之測(cè)定基于此原理是一種生物分析，應(yīng)提供微生物在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行期間良好的環(huán)境條件進(jìn)行生物化學(xué)作用，這些環(huán)境條件諸如：無(wú)

31、有毒物質(zhì)、存在細(xì)菌生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)成分如氮、磷、鈣、鎂、鐵及微量元素等。在某些狀況之下，水樣不含適量之微生物，則需予以植種(seeding)，這在高溫、pH過(guò)高或過(guò)低、經(jīng)消毒之水樣常發(fā)生。由于有機(jī)物完全生物氧化所需的時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，一般需20日以上，在分析上有其缺點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)法中乃規(guī)定5天培養(yǎng)時(shí)間，再這段培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)，水樣中易為生物氧化的有機(jī)物已有7080%完成反應(yīng)，大致可符合實(shí)務(wù)上的需求，故廣受采用。此外，生物氧化速率亦與培養(yǎng)之溫度息息相關(guān)，溫度較高則一般氧化速率較快，溫度較低則速率慢，標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)法中是采用20為培養(yǎng)箱之溫度。5.12.2 5.12.2 生化需氧量測(cè)定數(shù)據(jù)之重要性BOD是測(cè)量生物性可氧化有

32、機(jī)物的唯一方法，在環(huán)境科學(xué)或工程上具有廣泛用途。由于BOD可指示水中有機(jī)物污染的程度，故舉凡水體之水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分類、放六水標(biāo)準(zhǔn)擬定、河川污染程度評(píng)估及環(huán)?；樘幏值鹊确罨蚬ぷ鳎訠OD測(cè)定結(jié)果為重要依據(jù)。污水處理工作上，BOD數(shù)據(jù)之應(yīng)用亦相當(dāng)重要，諸如污染負(fù)荷之計(jì)算、設(shè)計(jì)處理單元、污水處理效率之評(píng)估等，均經(jīng)常依據(jù)BOD測(cè)定數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行。因此，BOD之測(cè)定，在環(huán)境科學(xué)或工程的領(lǐng)域中，是無(wú)可避免的工作。5.13 化學(xué)需氧量 5.13.1 概論化學(xué)需氧量(chemical oxygen demand, COD)系指水中有機(jī)物質(zhì)在酸性及高溫條件，經(jīng)由強(qiáng)氧化劑將其氧化成CO2與H2O，所用的氧量。與BOD

33、類似，COD值的大小可表示水中有機(jī)物的多少，用以指示水中有機(jī)物污染的程度。在測(cè)定COD的過(guò)程中，近中之有績(jī)物不論其是否屬微生物可氧化者，均會(huì)氧化成CO2與H2O。例如葡萄糖屬微生物易氧化之有機(jī)化合物，而木質(zhì)素就相當(dāng)不易被微生物氧化，但兩者在COD的測(cè)定過(guò)程，均會(huì)被完全氧化。因此，一般而言，COD值較BOD值高，其間之關(guān)系隨水樣性質(zhì)不同而有所不同，有些研究針對(duì)某些性質(zhì)廢水求得COD與BOD之相關(guān)式，則可由COD值估算測(cè)定耗時(shí)的BOD值。COD測(cè)定中所用的氧化劑，如重鉻酸鉀(K2Cr2O7)、高錳酸鉀(KMnO4)、碘酸鉀(KIO3)、硫酸鈰Ce(SO4)2等均曾被廣泛研究有效，但目前僅重鉻酸鉀及

34、高錳酸鉀較常被使用，尤其并者最常見。采用不同的氧化劑，COD的測(cè)定數(shù)據(jù)就不同，在作比較不同來(lái)源的數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意是否采用相同氧化劑所測(cè)定之COD值。5.13.2 COD測(cè)定之重要性在顯示水中有機(jī)污染物含量方面，總有機(jī)碳(total organic carbon, TOC)、BOD及COD三項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)最常被使用，由于TOC測(cè)定儀器設(shè)備價(jià)格高昂，BOD及COD兩項(xiàng)指標(biāo)較廣受采用。COD測(cè)定約3小時(shí)即可在一般實(shí)驗(yàn)室完成，而BOD量測(cè)則需耗時(shí)5天，因此，需要迅速得到水質(zhì)數(shù)據(jù)以供分析分析時(shí)，COD測(cè)定尤具實(shí)用價(jià)值。此外，當(dāng)同時(shí)測(cè)得BOD與COD數(shù)據(jù)后，可分析水樣中是否有毒性或抗生物分解有機(jī)物之存在。與BO

35、D數(shù)據(jù)類似，COD數(shù)據(jù)廣泛用于水體水質(zhì)分類及各事業(yè)流水稽查處分等事務(wù)中，尤其在污染取締工作上，因常具有時(shí)效性，COD之測(cè)定相當(dāng)廣泛。在污水處理工程上，COD值常被用于取代BOD值，應(yīng)用于諸如污染負(fù)荷之計(jì)算、設(shè)計(jì)各處理單元尺寸、污水處理效率之評(píng)估，尤以例行性管理維護(hù)工作為然。5.14 總有機(jī)碳5.14.1 概論天然水體之有機(jī)物含量低，但是受養(yǎng)豬廢水、家庭廢水、工業(yè)廢水、垃報(bào)滲漏水之污染后，中有機(jī)物含量卿會(huì)大量增加。水中有機(jī)物可依其親、疏水性及酸、堿性，分成腐植酸(humicacid)、黃酸(fulvicacid)、親水性酸(hydrophilicacid)及中性親水性物質(zhì)(hydrophilic

36、neutral)等四大類。前兩者屬疏水性大分子有機(jī)物，親水性酸大部分帶有較強(qiáng)羥基和羧基之聚電解質(zhì)酸，而中性親水性物環(huán)則包括碳水化合物、羧酸、氨基酸、碳?xì)浠衔锏容^小分子化合物。各類有機(jī)物在消毒程序時(shí)，原水在含大量有機(jī)物情況下，即與氯氣接觸，有生成致癌性氯化有機(jī)物之可能。水與廢水中之有機(jī)物，其碳素系以不同的氧化狀態(tài)存在，某些碳素可被生物利用氧化，我們可以生化需氧量(biochemical oxygen demand, BOD)來(lái)加以量化，而一般有更多的碳素可用化學(xué)氧化劑加以氧化，形成CO2，我們則可以用化學(xué)需氧量(chemical oxygen demand, COD)加以量化。然而，仍有部分碳

37、素?zé)o法以生物或化學(xué)方法加以量測(cè)?？傆袡C(jī)碳是比起COD或BOD較為方便且直接的碳素表現(xiàn)方法，它是指與有機(jī)物結(jié)合之碳素。理論上重復(fù)量測(cè)大量基質(zhì)成分相似樣品之TOC、BOD及COD可求出它們相關(guān)之實(shí)驗(yàn)式，我們就可以測(cè)定其中一項(xiàng)而來(lái)估算其他項(xiàng)目之值。不過(guò)，一般并不認(rèn)為TOC可取代BOD或COD之測(cè)定。水中的碳素除了TOC外，尚有有機(jī)碳(inorganic carbon, IC)的分，IC包括碳鹽、氫碳酸鹽、溶解之CO2等，TOC與IC總稱總碳(total carbon, TC)，許多分析儀器可同時(shí)測(cè)定TOC及IC。事實(shí)上，TOC尚可再分為溶解性的有機(jī)碳(nondissolved organic car

38、bon, NDOC)。溶解性的有機(jī)碳之測(cè)定，可將水樣經(jīng)過(guò)0.45微米之濾紙，濾液測(cè)其有機(jī)碳，而留存在濾紙上之顆粒性有機(jī)碳素即為NDOC之部分，一般由TOC與DOC值相減求得。5.14.2 總有機(jī)碳測(cè)定的重要性總有機(jī)碳之?dāng)?shù)據(jù)，直接顯示水樣中有機(jī)物所含的碳素之量，這是顯示水中有機(jī)物含量多寡相當(dāng)簡(jiǎn)便有效的辦法，故廣泛用于環(huán)境調(diào)查分析與監(jiān)測(cè)的工作。有機(jī)物的種類繁多，且大多定量步驟相當(dāng)復(fù)雜，因此，在進(jìn)行某些有機(jī)物處理效率之研究時(shí)，往往以總有機(jī)碳之分析結(jié)果代替?zhèn)€別有機(jī)化合物的分析結(jié)果。有機(jī)物含量低的天然水，TOC之?dāng)?shù)據(jù)通常較準(zhǔn)確，不若BOD與COD之分析數(shù)據(jù)誤差較大。在水樣中鹽分或氯鹽含量偏高的時(shí)，BOD

39、及COD之分析數(shù)均有困難，但TOC之分析則不受影響，其數(shù)據(jù)亦相對(duì)較可靠。5.15 油脂 5.15.1 概論油脂(oil and grease)系泛指可用特定溶劑自水樣中萃取的各種有機(jī)化合物。一般常用之溶劑為三氟三氯乙烷(trichlorotrifluoroethane, C2F3Cl3)烴類、醚、油、脂肪、蠟與高分子量脂肪酸等，均可于此種溶劑。年來(lái)，由于氟氯碳化合物會(huì)破壞臭氧層，引起人們的注意，部分方法已改用20 MTBE (methyl-tert-butyl ether)與80正已烷(n-hexane)混合溶劑來(lái)取代三氟三氯乙烷，其萃取效果與三氟三氯乙烷差不多。正已烷對(duì)油脂之溶解力亦佳，可單

40、獨(dú)作為萃取用溶劑，唯三氟三氯乙烷之最大容許暴露量甚高，比正已烷安全。此外，氯仿(chloroform)、乙醚(diethylether)與其他溶劑曾被使用過(guò)，但均各有缺點(diǎn)，如氯仿對(duì)醣類溶解力差，故漸不受采用。受污染水體中之油脂來(lái)源主要來(lái)自家庭污水及工業(yè)廢水。油、脂肪、蠟與脂肪酸均為家庭污水中的主要油脂物質(zhì)，其產(chǎn)生過(guò)程諸如洗衣、烹調(diào)、清洗地板等日常生活各種行為均無(wú)可避免地會(huì)把油脂帶入廢水中，導(dǎo)致家庭污水中之油魯含量偏高。工業(yè)廢游中之油脂含量依工業(yè)類別及工廠制程而不同，某些工業(yè)如石化業(yè)、油脂業(yè)、食品業(yè)、屠宰業(yè)：等，其廢油中往往含可觀之油脂濃度，若不予以移除，常會(huì)引起其他廢水處理程序的困擾。廢水中油

41、脂含量過(guò)高時(shí)，會(huì)千擾好氧或厭氧生物處理程序，導(dǎo)致處理效率降低。當(dāng)含高濃度油脂的廢水排入自然水體后，由于會(huì)導(dǎo)致水面上有一層油膜，使氧氣無(wú)法自空氣中溶解進(jìn)入水中，而造成水質(zhì)劣化。在污泥消化槽，油脂會(huì)分離并浮在液面，形成浮渣層，這是因其不溶于水且比重通常較小之故，浮渣層形成之后，將造成污泥處理之困難。5.15.2 油脂測(cè)定之重要性在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，許多法規(guī)定有水中油脂含量的標(biāo)準(zhǔn)，如工廠放流水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)即有此規(guī)故油脂測(cè)定成為例行環(huán)境監(jiān)測(cè)工作之一。在廢水處理，各處理程序前后廢水中油脂含量之變化，為評(píng)估處理效率及謀求改善之重要指標(biāo)之一。如廢水沈降前后油脂的測(cè)定，可評(píng)估各級(jí)沈降槽的效率。油脂的測(cè)定，亦廣泛應(yīng)用于

42、污泥處置。測(cè)定污泥消化作用前后樣品中的油魯含量，即可了解厭氧消化過(guò)程中油脂分解之量。當(dāng)污泥消化設(shè)備，產(chǎn)生浮渣問(wèn)題時(shí)，油脂測(cè)定可提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)。5.16 陰離子界面活性劑 5.16.1 概論清潔劑(detergents)泛指各種具清潔污物功能之省質(zhì)，在日常生活方面，如清洗衣服、碗盤時(shí)被廣泛使用。清潔劑中具有能使油與水的界面消除之成分，稱為界面活性劑(surfactants),其分子基本上具有兩端，一端為疏水性基團(tuán)(hydrophobicgroup)，易溶于水，這種分子結(jié)構(gòu)，使其在油水交界面造成起泡(foaming)、乳化(emulsification)及顆粒懸浮等作用。界面活性劑的疏水性基團(tuán)系

43、碳?xì)溟L(zhǎng)鏈分子，碳數(shù)在10至20個(gè)之間，親水性基團(tuán)則可分為兩類，一類為離子性，再細(xì)分為陽(yáng)離子及陰離子，另一類為非離子性。在美國(guó)，離子性的界面活性劑占生產(chǎn)量之三分之二，其中陰離子界面活性劑產(chǎn)量又約為陽(yáng)離子界面活性劑之10倍以上，故陰離子界面活性劑可說(shuō)是最重要的界面活性劑，廣泛使用于清潔劑中。市售清潔劑約含2030界面活性劑，另外7080的添加劑，如硫酸鈉、三聚磷酸鈉(sodium tripolyphosphate)、焦磷酸鈉(sodium pyrophosphate)、硅酸鈉(sodium silicate)等，以加強(qiáng)其活性。5.16.2 陰離子界面活性劑測(cè)定之意義在天然水中，界面活性劑之含量應(yīng)在

44、0.1毫克/升以下，但家庭污水之污泥，每克污泥(干重)即吸附陰離子界面活性劑1至20毫克，而普通家庭污水，亦可測(cè)出120毫克/升之陰離子界面活性劑。除了家庭污水外，工業(yè)廢游中亦?？蓽y(cè)出相當(dāng)可觀的陰離子界面活性劑，這通常是因其生產(chǎn)流程中有清洗程序，必須使用界面活性劑，但有時(shí)也因制程中之其他程序所需。5.17 鐵及錳5.17.1 概論鐵及錳均為巖石及土壤之成分之一，特別是鐵，它是一個(gè)存量豐富之元素，因此，鐵的含量往往高于錳。一般而言，水中不常發(fā)現(xiàn)鐵之含量超過(guò)10毫克/升或錳之含量超過(guò)2毫克/升。鐵之氧化數(shù)以+2及+3為主，而錳則包括+2，+3，+4，+6或+7，當(dāng)水中有溶氧存在時(shí)，三價(jià)鐵及四價(jià)錳是

45、唯一比較穩(wěn)定的氧化態(tài)，由于此二種化學(xué)形式具很強(qiáng)的不溶解性，顯示水中有溶氧時(shí)，鐵與錳含量將極低。在湖泊或水庫(kù)底部，厭氧狀態(tài)將可溶性低的三價(jià)鐵轉(zhuǎn)變成較與溶解的二價(jià)鐵，四價(jià)錳則轉(zhuǎn)變成較易溶解的二價(jià)錳。當(dāng)水源中含鐵時(shí)，將造成下列問(wèn)題：1. 1. 導(dǎo)致水中有金屬的味道。2. 2. 紙、纖維或皮革等工業(yè)產(chǎn)品將產(chǎn)生顏色。3. 3. 家庭用品如玻璃、碗盤等將被沾染顏色。4. 4. 衣服可能染上黃色或棕黃色。5. 5. 鐵的沉淀會(huì)阻塞管路并促使鐵細(xì)菌之繁殖生長(zhǎng)，造成紅水問(wèn)題。6. 6. 在低流量時(shí)，鐵細(xì)菌將引起味道及臭味問(wèn)題。錳的問(wèn)題相當(dāng)類似鐵，可能造成之問(wèn)題如下：1. 1. 在高濃度時(shí)，錳將產(chǎn)生味道的問(wèn)題。2

46、. 2. 類似鐵，錳亦將使工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)生顏色3. 3. 家庭用品將沾染棕色或黑色。4. 4. 衣物可能變灰暗或顯得臟。環(huán)境工程上，最常用以去除鐵及錳的方法為曝氣、然后沉淀、過(guò)濾。曝氣程序可去除CO2并提高pH值，且引入氧氣氧化二價(jià)鐵及二價(jià)錳，使成三價(jià)鐵及四價(jià)錳，雖然有很多種類的曝氣設(shè)備，但是常用者為焦炭盤(coke tray)。另有研究指出，有機(jī)鐵及錳以氧、氯或高錳酸鉀氧化之去除率低，故應(yīng)用明礬混凝，然后再進(jìn)行沉淀及過(guò)濾的程序。5.17.2 鐵及錳測(cè)定的重要性自然界之水，以地下水含鐵錳量較多，地面水相對(duì)較少，此系由于水中鐵錳大部分來(lái)自地層之故。由于地下水是主要的水資源，且常作為飲用水及工業(yè)用水之

47、用，為免造成使用上之困擾，鐵錳之測(cè)定成為環(huán)境工程上重要的分析項(xiàng)目，其數(shù)據(jù)可作為工程師決定是否需加以處理及處理方式之依據(jù)。在給水工程上，鐵與錳之去除是重要的課題，其去除效率之評(píng)估，以須依照例行性的鐵與錳測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行。此外，鐵管與鋼管的腐蝕現(xiàn)象，會(huì)使管線中的水成為紅水，鐵含量的測(cè)定，可供了解腐蝕程度，以謀求方法解決之用。5.18 重金屬及微量元素 5.18.1 概論重金屬系指密度大，且絕大部份在周期素中屬于過(guò)渡元素之重金屬化合物及其離子，如鎘(cadmium, Cd)、銅(copper, Cu)、鋅(zinc, Zn)等元素；而微量元素是指在環(huán)境中含量甚低，但往往對(duì)植物及生物體正常生長(zhǎng)卻是不可缺少

48、之元素，如鈷(cobalt, Co)、硼(boron, B)等元素。水中之重金屬及微量元素若含量太高，則通常往往會(huì)對(duì)水體中生物造成危害，或經(jīng)由食物鏈中之生物累積(bioaccumulation)現(xiàn)象，而對(duì)人體或高等動(dòng)植物產(chǎn)生毒害，因此，許多水體用水或目標(biāo)用水均定有管制標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)階段各國(guó)飲用水中重金屬與微量元素之水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，由于各國(guó)之飲用水質(zhì)背景及處理技術(shù)不同，故在標(biāo)準(zhǔn)之訂定上亦有其相異之處。水中重金屬與微量元素偏高之原因除特殊之天然環(huán)境所導(dǎo)致外，工業(yè)污染物其主因，排放各類污染物質(zhì)之工業(yè)類別列如表一所示，電鍍、制革、化工、染色、電池、農(nóng)藥等工業(yè)為重要之污染源。而雖然可能出現(xiàn)在水樣中之重金屬與微量元素

49、之種類相當(dāng)多，考慮其流布廣泛情形及毒性較高首，在環(huán)境工程中主要分析項(xiàng)目包括：鎘、鉻、銅、鋅、鎳、鉛、砷、及汞八項(xiàng)，表5.2 為排放重金屬與微量元素污染物質(zhì)之工業(yè)類別。表5.2 排放重金屬與微量元素污染物質(zhì)之工業(yè)類別污染物工業(yè)類別鉻(Cr)電鍍、鞣革、染料、化學(xué)工業(yè)、鋁極、冷卻水防蝕銅(Cu)鍍銅、金屬浸洗、銅礦、通信器材、金屬冶煉鋅(Zn)電鍍、橡膠黏膠絲、農(nóng)業(yè)殺蟲劑、煉鋅鉛(Pb)電池制造、涂料、鉛礦、汽油、油漆鎘(Cd)煉鋅、鋅礦、電鍍、礦石銀(Ag)電鍍、照相砷(As)采礦、制革、涂料、藥品、玻璃、染料、羊毛浸洗、農(nóng)藥汞(Hg)堿氯工廠(水銀電槽)、紙業(yè)、農(nóng)藥、塑料工廠、溫度計(jì)、纖維、農(nóng)

50、藥。數(shù)據(jù)源：江漢全，水質(zhì)分析。1. 鎘：鎘及其化合物廣被用于電鍍、油漆顏料及塑料工業(yè)中，另如電池、照相材料亦常使用。以塑料工業(yè)為例，在塑料加工過(guò)程中，必須加入安定劑，以抑制光和熱所引起的分解作用，特別是聚氯乙烯(PVC)為主料的軟性塑料加工業(yè)尤為重要，塑料安定劑的組成即為硬脂酸鎘及硬脂酸鉛。據(jù)近年統(tǒng)計(jì)，臺(tái)灣地區(qū)進(jìn)口之鎘大多用于硬脂酸鎘之制造，少部分用于金屬鍍鎘及其他用途，而在桃園縣造成鎘米事件的高銀及基力化工廠都是塑料安定劑的制造廠，其工廠之廢水系先排放進(jìn)入排水渠道后，而由農(nóng)民引灌農(nóng)田，造成土壤及稻米的大量累積。2. 鉻：鉻及其化合物在工業(yè)上之主要用途為合金、防蝕、耐火材料、催化劑等。另鉻酸鹽

51、用于油漆，并可制成實(shí)驗(yàn)室用之酸洗液。各類型廢水排放入水體后，鉻主要以鉻酸鹽形式存在，會(huì)引起人的鉻酸鹽中毒、皮膚粗糙、肝臟受損、致癌等。3. 銅：銅在工業(yè)上之主要用途為制造銅線、合金等。硫酸銅(CuSO4)為相當(dāng)有效的殺菌劑及殺藻劑，常被用于果樹及其他農(nóng)作物之生產(chǎn)，而得以進(jìn)入土壤、農(nóng)田排水中，亦有機(jī)會(huì)經(jīng)由施入水體控制藻類生長(zhǎng)而殘留于水體中，當(dāng)其濃度偏高，如大于1.0毫克/升時(shí)，會(huì)使魚類中毒。4. 鋅：鋅之最重要用途為鐵金屬外皮之鍍鋅、亦常用于油墨、化妝品、油漆、橡膠等，上述工業(yè)廢水或棄物、污泥等，未經(jīng)適當(dāng)處理，均有可能污染水體，所幸其毒性不高。5. 鎳：鎳在工業(yè)上最大的用述為鋼及合金之生產(chǎn)，也用

52、于油漆原料、化妝品、機(jī)械零件、電池皮電接點(diǎn)等，這些工業(yè)產(chǎn)生的廢水或廢棄物污泥等，皆為水體中鎳污染之來(lái)源。6. 鉛：鉛在工業(yè)上主要用途為汽車蓄電池、汽油抗膿劑四甲基鉛及四乙基鉛。蓄電池制造業(yè)之廢水或廢棄物如處理不當(dāng)，會(huì)污染水體，使鉛之含量偏高；而汽油中添加之鉛化合物，將于燃燒時(shí)形成含鉛之粒狀污染物逸散至空氣中，最后掉落至地表或被雨水帶下，而造成水體中鉛含量之增加。7. 砷：砷在工業(yè)上主要用途為玻璃器皿、陶瓷制造、制革、染色、農(nóng)藥及化學(xué)制品等。砷元素在水中一般以AsO43-及AsO33-等陰離子形態(tài)存在，長(zhǎng)期飲用含砷量高的井水，被疑與烏腳病之發(fā)生有關(guān)，水中砷之來(lái)源，除由地質(zhì)而來(lái)，工業(yè)廢水或廢棄物、

53、農(nóng)藥為其主要污染源。8. 汞：汞廣泛地用顧汞齊、科學(xué)儀器、電池、農(nóng)藥、燈管等工業(yè)中，在堿氯工業(yè)(生產(chǎn)氯氣及苛性鈉)以電解法進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，系以汞為陰極，而在塑料的生產(chǎn)中，汞也被用為觸媒。水體中汞之來(lái)源，主要為上述工業(yè)產(chǎn)生之廢水或廢棄物之不當(dāng)排放。5.18.2 金屬與微量元素測(cè)定之重要性在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，水中重金屬與微量元素之含量多寡是相當(dāng)重要的數(shù)據(jù)，故許多法規(guī)均定有標(biāo)準(zhǔn)，如事業(yè)放流水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等，部分有毒的重金屬如鎘、鉻、汞、鉛等尤被列為例行檢驗(yàn)項(xiàng)目之一。給水及污水工程中，重金屬與微量元素之去除亦為重要的程序之一，為評(píng)估其處理效率，凈水廠及污水處理廠常需

54、進(jìn)行水樣中重金屬與微量元素含量之測(cè)定。5.19 總菌落數(shù) 5.19.1 概論在自然界里，只要有水的地方就有細(xì)菌存在。細(xì)菌屬原核細(xì)胞之微生物，大不分細(xì)菌系大小在0.53m左右的單細(xì)胞。細(xì)菌依其形狀不同，可分為球菌(coccus)、桿菌(bacillus)及螺旋菌(spirillum)等三種；依氧氣需求程度不同，可分為好氧菌(aerobes)、兼性厭棄菌(facultative anaerobes)、厭棄菌(anaerobes)及微好氣菌(microaerophiles)等四種；依營(yíng)養(yǎng)要求性之不同，則可分為自營(yíng)菌(autotrophic bacteria)及異營(yíng)菌(heterotrophic bacteria)，前者僅需無(wú)機(jī)物就可生存，后者則需依賴有機(jī)物為碳源，而氮源為無(wú)機(jī)或有機(jī)氮化合物皆可；此外，依革蘭氏染色性之不同，可將細(xì)菌分為革蘭氏陽(yáng)性菌(gram-po