環(huán)境監(jiān)測南開大學第5-12節(jié)物理指標檢驗等課件

第五節(jié)物理指標檢驗等級強度說明0無無任何氣味1微弱一般人難以察覺，嗅覺靈敏者可以察覺2弱一般人剛能察覺3明顯已能明顯察覺4強有顯著的嗅味5很強有強烈的惡嗅或異味一、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(shù)法真色假色圖2.15鉑鈷標準比色法標準色列六、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(zhì)、不溶解性物質(zhì)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(nóng)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(shù)或電導池常數(shù)；

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第六節(jié)金屬化合物的測定金屬測定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0.2mg/L。

電感耦合等離子體原子發(fā)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(fā)射光譜儀示意圖1.進樣器；2.ICP焰炬；3.分光器；4.光電轉(zhuǎn)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；9.功率探測器；10.高頻整流器（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(zhì)疏松，誘發(fā)癌癥。我國生活飲用水衛(wèi)生標準規(guī)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2.24雙光束原子吸收分光光度計工作原理A——吸光度；ρ——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(zhuǎn)移數(shù)；

D——電極上起反應的物質(zhì)在溶液

中的擴散系數(shù)；

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(fā)生反應物質(zhì)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陽極溶出伏安曲線五、銅銅是人體所必需的微量元素，缺銅會發(fā)生貧血、腹泄等病癥，但過量攝入銅亦會產(chǎn)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0.01mg/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、鋅鋅也是人體必不可少的有益元素，每升水含數(shù)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(fā)生與吸收裝置示意圖圖2.31氫化物發(fā)生-原子吸收測定裝置示意圖氫化物發(fā)生-原子吸收法九、其他金屬化合物詳細內(nèi)容可查閱《水和廢水監(jiān)測分析方法》和其他水質(zhì)監(jiān)測資料。第七節(jié)非金屬無機物的測定1.M=0（P=T）；2.P>M（或P>0.5T）；3.P=M；4.P<M（或P<0.5T）；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(xiàn)下列5種情況：二、pHpH和酸度、堿度的區(qū)別和聯(lián)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(zhì)的含量。同樣酸度的溶液，如

0.1mol鹽酸和0.1mol乙酸，二者的酸度都是

100mmol/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2.33pH測定示意圖三、溶解氧（DO）溶解氧：溶解于水中的分子態(tài)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。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(nóng)藥等行業(yè)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離子色譜圖離子色譜法：離子選擇電極法：圖2.38F-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(huán)的中間產(chǎn)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氧環(huán)境中最穩(wěn)定的含氮化合物，也是含氮有機化合物經(jīng)無機化作用最終階段的分解產(chǎn)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(zhuǎn)化為銨鹽而被測定的有機氮化合物?？捎脛P氏氮與氨氮的差值表示有機氮含量。將有機氮轉(zhuǎn)變成氨氮，然后在堿性介質(zhì)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(zhì)的重要指標之一。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(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}，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(chǎn)生的。焦化、造氣、選礦、造紙、印染、制革等工業(yè)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(zhuǎn)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，也存在于腐殖質(zhì)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(yǎng)化，使水質(zhì)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(jié)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(shù)生化需氧量（BOD）總有機碳（TOC）揮發(fā)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1L水樣中還原性物質(zhì)所消耗的氧化劑的量，以氧的mg/L表示。測定方法：1、重鉻酸鉀法（最經(jīng)典）2、庫侖滴定法3、快速密閉消解滴定法或光度法4、氯氣校正法GB/T11914-1989

水質(zhì)化學需氧量的測定重鉻酸鹽法標準編號

GB/T11914-1989標準名稱（中文）

水質(zhì)化學需氧量的測定重鉻酸鹽法標準名稱（英文）

Waterquality-Determinationofthechemicalozygendemand-Dichromatcethod發(fā)布日期

1989-12-25實施日期：

1990-7-1介質(zhì)屬性

水/Water標準類別

監(jiān)測方法與規(guī)范是否強制

推薦性是否現(xiàn)行

現(xiàn)行標準標準層次

國家標準1.重鉻酸鉀法滴定過程滴定前接近終點終點COD測定實驗的結果：終點接近終點滴定前2.庫侖滴定法式中：

W——電極反應物的質(zhì)量；

I——電解電流；

t——電解時間；

96500——法拉第常數(shù)；

M——電極反應物的摩爾質(zhì)量；

n——每摩爾電極反應物的電子轉(zhuǎn)移數(shù)。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(shù)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(shù)，以氧的mg/L表示。該指數(shù)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?；瘜W需氧量（CODCr）和高錳酸鹽指數(shù)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(shù)據(jù)。

（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(shù)。測定方法五天培養(yǎng)法（最經(jīng)典）微生物電極法其他方法有機物好氧分解的兩個階段第一階段稱為含碳物質(zhì)氧化階段，主要是含碳有機物氧化為二氧化碳和水。第二階段稱為硝化階段，主要是含氮有機化合物在硝化菌的作用下分解為亞硝酸鹽和硝酸鹽。對生活污水及性質(zhì)與其接近的工業(yè)廢水，硝化階段大約在5～7日以后才顯著進行，故BOD5方法測定BOD值一般不包括硝化階段的。1.五天培養(yǎng)法也稱標準稀釋法。其測定原理是水樣經(jīng)稀釋后，在20±1℃條件下培養(yǎng)5天，求出培養(yǎng)前后水樣中溶解氧含量，二者的差值為BOD5。如果水樣五日生化需氧量未超過7mg/L，則不必進行稀釋，可直接測定。很多較清潔的河水就屬于這一類水。對于不含或少含微生物的工業(yè)廢水，如酸性廢水、堿性廢水、高溫廢水或經(jīng)過氯化處理的廢水，在測定BOD5時應進行接種，以引入能降解廢水中有機物的微生物。當廢水中存在著難被一般生活污水中的微生物以正常速度降解的有機物或有劇毒物質(zhì)時，應將馴化后的微生物引入水樣中進行接種。稀釋水對于污染的地面水和大多數(shù)工業(yè)廢水，因含較多的有機物，需要稀釋后再培養(yǎng)測定，以保證在培養(yǎng)過程中有充足的溶解氧。其稀釋程度應使培養(yǎng)中所消耗的溶解氧大于2mg/L，而剩余溶解氧在1mg/L以上。稀釋水一般用蒸餾水配制，先通入經(jīng)活性炭吸附及水洗處理的空氣，曝氣2—8h，使水中溶解氧接近飽和，然后再在20℃下放置數(shù)小時。臨用前加入少量氯化鈣、氯化鐵、硫酸鎂等營養(yǎng)鹽溶液及磷酸鹽緩沖溶液，混勻備用。稀釋水的pH值應為7.2，BOD5應小于0.2mg/L。如水樣中無微生物，則應于稀釋水中接種微生物，即在每升稀釋水中加入生活污水上層清液1—10mL，或表層土壤浸出液20—30mL，或河水、湖水10—100mL。這種水稱為接種稀釋水。為檢查稀釋水和接種液的質(zhì)量，以及化驗人員的操作水平，將每升含葡萄糖和谷氨酸各150mg的標準溶液以1∶50稀釋比稀釋后，與水樣同步測定BOD5，測得值應在180—230mg/L之間，否則，應檢查原因，予以糾正。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(zhì)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。其測定原理是：將一定量水樣注入高溫爐內(nèi)的石英管，在900-950℃溫度下，以鉑和三氧化鈷或三氧化二鉻為催化劑，使有機物燃燒裂解轉(zhuǎn)化為二氧化碳，然后用紅外線氣體分析儀測定CO2含量，從而確定水樣中碳的含量。因為在高溫下，水樣中的碳酸鹽也分解產(chǎn)生二氧化碳，故上面測得的為水樣中的總碳(TC)。有機碳的測定為獲得有機碳含量，可采用兩種方法：一是將水樣預先酸化，通入氮氣曝氣，驅(qū)除各種碳酸鹽分解生成的二氧化碳后再注入儀器測定。另一種方法是使用高溫爐和低溫爐皆有的TOC測定儀。將同一等量水樣分別注入高溫爐(900℃)和低溫爐(150℃)，則水樣中的有機碳和無機碳均轉(zhuǎn)化為CO2，而低溫爐的石英管中裝有磷酸浸漬的玻璃棉，能使無機碳酸鹽在150℃分解為C02，有機物卻不能被分解氧化。將高、低溫爐中生成的CO2依次導入非色散紅外氣體分析儀，分別測得總碳(TC)和無機碳(IC)，二者之差即為總有機碳TOC)。該方法最低檢出濃度為0.5mg／L。

（五）揮發(fā)酚根據(jù)酚類物質(zhì)能否與水蒸氣一起蒸出，分為揮發(fā)酚與不揮發(fā)酚。通常認為沸點在230℃以下的為揮發(fā)酚（屬一元酚），而沸點在230℃以上的為不揮發(fā)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，消耗水中的溶解氧，使水質(zhì)惡化。測定水中石油類物質(zhì)的方法重量法紅外分光光度法非色散紅外吸收法二、特定有機污染物(一)苯系物苯系物通常包括苯，甲苯，乙苯，鄰、間、對位的二甲苯，異丙苯，苯乙烯八種化合物。已查明苯是致癌物質(zhì)，其他七種化合物對人體和生物均有不同程度的毒害作用。氣相色譜法原理和儀器

檢測器：

熱導檢測器(TCD)和火焰離子化檢測器(FID)

電子捕獲檢測器(ECD)和火焰光度檢測器(FPD)頂空氣相色譜法圖2.48氣相色譜流程示意圖圖2.49色譜流出曲線示意圖圖2.50熱導檢測器測量原理示意圖熱導檢測器（TCD）氫火焰離子化檢測器（FID）圖2.51氫火焰離子化檢測器及測量原理示意圖電子捕獲檢測器（ECD）圖2.52電子捕獲檢測器及測量原理示意圖頂空氣相色譜法圖2.53苯系物的標準色譜圖

（二）揮發(fā)性鹵代烴揮發(fā)性鹵代烴主要指三鹵代烴、四氯化碳等。各種鹵代烴均有特殊氣味和毒性，可通過皮膚接觸、呼吸或飲水進入人體。測定水樣中鹵代烴的方法頂空氣相色譜法（HS-GC）吹脫捕集氣相色譜法（P&T-GC）頂空氣相色譜-質(zhì)譜法（HSGC-MS）頂空氣相色譜法圖2.54五種鹵代烴標準色譜圖

（三）氯苯類化合物氯苯類化合物有12種異構體，其化學性質(zhì)穩(wěn)定，在水中溶解度小，具有強烈氣味,對人體的皮膚和呼吸器官產(chǎn)生刺激，進入人體后，可在脂肪和某些器官中蓄積，抑制神經(jīng)中樞，損害肝臟和腎臟。氯苯類化合物主要來源于染料、制藥、農(nóng)藥、油漆和有機合成等工業(yè)廢水。采用氣相色譜法可對水樣中各種氯苯化合物分別進行定性和定量分析。

1.氯苯的測定

2.氯苯類化合物的測定圖2.55氯苯類化合物標準色譜圖氯苯類化合物的測定

（四）揮發(fā)性有機污染物凡在標準狀態(tài)（273K，101.325kPa）下，蒸氣壓大于0.13kPa的有機物（不包括有機金屬化合物和有機酸類）為揮發(fā)性有機化合物。測定方法氣相色譜法氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）圖2.57COCs2混標的氣相色譜圖圖2.56COCs1混標的氣相色譜氣相色譜-質(zhì)譜法圖2.58GC-MS聯(lián)用儀組成方塊圖圖2.59VOCs總離子流色譜圖第九節(jié)底質(zhì)監(jiān)測一、底質(zhì)監(jiān)測的意義和目的了解水