平工院環(huán)境監(jiān)測教案05水和廢水檢測

第五章水和廢水檢測回憶水質(zhì)監(jiān)測方案設(shè)計(jì)，水樣的采集、保存與運(yùn)輸，——檢測三大類指標(biāo)：物理、化學(xué)、生物水樣預(yù)處理消解：破壞有機(jī)物，溶解懸浮性固體，將各種價(jià)態(tài)的欲測元素轉(zhuǎn)化為單一高價(jià)態(tài)或易于分離的無機(jī)化合物?！宄?、透明、無沉淀。方法：濕式、干式（不適合處理測定易揮發(fā)組分）。富集濃縮與分離蒸發(fā)與揮發(fā)濃縮：揮發(fā)為收集揮發(fā)物質(zhì)，蒸發(fā)為收集剩下物質(zhì)蒸餾法：不同沸點(diǎn)時(shí)蒸發(fā)而分離，同時(shí)有消解作用——控溫溶劑萃取法：利用物質(zhì)在不同溶劑中的不同分配系數(shù)。離子交換法：離子交換樹脂，可滲透的三維網(wǎng)狀高分子聚合物，在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架上含有可電離的或可被交換的陽離子或陰離子活性基團(tuán)。共沉淀：分離富集微量組分，機(jī)理：表面吸附，形成混晶、異電核膠態(tài)物質(zhì)相互作用及包藏。吸附法：活性炭、氧化鋁、分子篩、大網(wǎng)狀樹脂等，吸附富集——解吸——萃取——脫水——檢測?；厥章实臋z測?。∥锢硇灾笜?biāo)溫度——熱污染提問：后果（溫度升高，溶解氧下降，水質(zhì)下降）2、色度——工業(yè)廢水如染料工業(yè)廢水中的有色物質(zhì)（金屬化合物，有機(jī)化合物）（檢測方法1：將有色污水用蒸餾水稀釋后與參比水樣對比，一直稀釋到二水樣色差一樣，此時(shí)的稀釋倍數(shù)就是其色度。（稀釋法）檢測方法2：1毫克/升[PtCl6]2-的顏色＝一個(gè)色度單位。原水與特配的色度標(biāo)準(zhǔn)色階比色而得。常用的標(biāo)準(zhǔn)是用氯鉑酸鉀和氯化鈷配成的標(biāo)準(zhǔn)色階。（比色法）水樣的色度應(yīng)以除去懸浮物后上清液的色度為準(zhǔn)。）3、嗅和味——異臭物質(zhì)（S2-、NH4+、揮發(fā)性有機(jī)物，氯氣等）、味（金屬鹽）臭：冷法和熱法（定性描述分5級：無、微弱、弱、明顯、強(qiáng)、很強(qiáng)）100mL水樣于250mL錐形瓶，振蕩從瓶口聞氣味。（20度和沸騰）稀釋法無臭水稀釋到剛剛聞到氣味時(shí)為臭閾濃度，稀釋倍數(shù)為臭閾值。提問：感官性指標(biāo)有哪些？4、固體物質(zhì)懸浮物組成：不溶于水的淤泥、粘土、有機(jī)物、微生物及礦物質(zhì)等的微小粒子。(TotalSolid)TS=DS(DissolvedSolid)+SS(SuspendedSolid)（測定水樣：水樣——古式坩鍋過濾——濾液＋濾渣濾液——蒸干——DS——鹽類含量濾渣——脫水烘干（105－110攝氏度）——SS——水中不溶解固體物質(zhì)的量SS——600攝氏度灼燒——VS(VolatilizedSolid)+殘?jiān)麱S(Firmed/FixedSolid)）另：濁度也可用來作為水中懸浮物含量多少的指標(biāo)。測定：濁度儀或分光光度計(jì)；單位：1升水中含有1mg白陶土（或高嶺土）所產(chǎn)生的混濁度定為1度，其中白陶土的粒度為200目。我國飲用水標(biāo)準(zhǔn)為濁度≤3度，某些地方可放寬到5度。透明度：賽氏盤法（直徑200mm，黑白各半原盤）、十字法等（白瓷片上10mm寬黑十字和四個(gè)直徑為1mm的黑點(diǎn)）礦化度：總鹽量，重量法、電導(dǎo)法等，用于天然水氧化還原電位：電化學(xué)特性電導(dǎo)率：相距1cm的兩平行電極間充以1cm3溶液所具有的電導(dǎo)，代表溶液的離子總濃度?；瘜W(xué)性指標(biāo)有機(jī)物來源：生活污水、某些工業(yè)廢水組成：碳水化合物（carbohydrate），蛋白質(zhì)（protein）、脂肪（fat）特點(diǎn)：耗氧物質(zhì)，有機(jī)物（還原物質(zhì)——O,微生物——無機(jī)物＋二氧化碳＋水衡量指標(biāo)：BOD、COD、TOC、TOD等1.1BOD：生化需氧量（mg/L）BiochemicalOxygenDemand定義：水中有機(jī)污染物被好氧微生物分解時(shí)所需的氧量。反映在有氧條件下，水中可生物降解的有機(jī)物的量。主要為第一階段：有機(jī)物——二氧化碳＋水＋含氮有機(jī)物（20天，20攝氏度）第二階段：含氮有機(jī)物——NO2-+NO3-（5－7天甚至10天后才顯著進(jìn)行：生活污水及與之性質(zhì)相近的工業(yè)廢水）BOD5約為70％BOD，測定標(biāo)準(zhǔn)為20攝氏度，5天（反饋時(shí)間太長，已有快速測定方法，有待各位提高）。稀釋法測定（查手冊）：某些工業(yè)廢水需接種再進(jìn)行測定。稀釋倍數(shù)應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算（查手冊）。提問：a、含有對微生物有抑制作用的有毒物質(zhì)時(shí)，可采取什么措施？增加稀釋倍數(shù)；使用經(jīng)馴化微生物接種的稀釋水。b、如果水樣中含有少量氯，怎么辦？少量1-2h自行消失；若不能，則可加入亞硫酸鈉除去。c、怎樣檢查測定的準(zhǔn)確性？測定人工溶液的BOD5以對照。d、如果廢水的可生化降解性很差，即含有大量難以生化降解的物質(zhì)，能否用BOD5衡量水體的有機(jī)物量？不行。BOD作用：反映水體被有機(jī)物污染程度的綜合指標(biāo)，也是研究廢水的可生化降解性和生化處理的效果，以及生化處理廢水工藝設(shè)計(jì)和動力學(xué)研究中的重要參數(shù)。1.2COD:化學(xué)需氧量（mg/L）ChemicalOxygenDemand定義：用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)污染物/還原性物質(zhì)時(shí)所消耗的氧化劑量，用耗氧量表示。*還原性物質(zhì)：有機(jī)物＋亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等無機(jī)物。CODCrCODMn（ISO建議，高錳酸鹽指數(shù)用于測定地表水、飲用水和生活污水）CODCr：大部分氧化，吡啶、芳香族不易氧化，揮發(fā)性直鏈脂肪族化合物、苯存在于蒸汽相中，氧化不明顯；氯離子能被氧化，并與硫酸銀作用生成沉淀，可加入適量硫酸汞絡(luò)合消除干擾。CODMn：酸性和堿性兩種，酸性適用于氯離子濃度不超過300mg/L的水樣，當(dāng)COD大于5mg/L時(shí)需稀釋；堿性適用于氯離子濃度較高水樣。1.3TOC,TOD總有機(jī)碳、總需氧量均為水體有機(jī)物總量的表示形式，通過燃燒反應(yīng)測定、表示方式不同（碳、氧）。思考：aBOD/TOC代表什么含義？代表污水的可生化降解性的指標(biāo)之一。＞0.6，0.25－0.6，＜0.25bBOD5／COD比值可作為廢水是否適宜生化法處理的指標(biāo)之二。比值越大，越容易被生化處理。一般認(rèn)為BOD5／COD＞0.3的廢水才適宜采用生化處理。cCOD＞BOD20＞BOD5＞CODMn。1.4油類污染物石油泄漏，動植物油脂0.01-0.1mg/L對魚類和水生生物產(chǎn)生影響，0.3-0.5mg/L，產(chǎn)生石油氣味。油膜1.5有毒有害有機(jī)污染物（優(yōu)先污染物黑名單、POPs、EDCs）如：酚phenol、苯系物benzene、PCBp(oly)c(hlorinated)b(iphenyl)、PAHpolycyclicaromatichydrocarbon、鹵代烴halohydrocarbon、測定：GC-MS、HPLC等2.無機(jī)類指標(biāo)2.1植物營養(yǎng)元素（NnitrogenPphosphorus）廢水中所含的N和P是植物和微生物的主要營養(yǎng)物質(zhì)。當(dāng)廢水排入受納水體，使水中N和P的濃度分別超過0.2和0.02mg/L時(shí)，就會引起受納水體的富營養(yǎng)化，促進(jìn)各種水生生物(主要是藻類)的活性，刺激它們的異常增殖，這樣會造成一系列的危害（哪些危害？）。藻類占據(jù)的空間越來越大，使魚類活動空間越來越小，衰死藻類將沉積水底，增加水體有機(jī)物量（耗氧物質(zhì)）；沉水植物無法進(jìn)行光合作用，減少了水體中氧濃度的回升；藻類種類逐漸減少，從以硅藻和綠藻為主轉(zhuǎn)為以迅速繁殖的藍(lán)藻為主，藍(lán)藻不是魚類的良好飼料，并且有些還會產(chǎn)生出毒素危害水體魚類乃至人類的身體健康（已有很多研究表明對肝臟有危害，肝癌的原因之一）；藻類過度生長，將造成水中溶解氧的急劇減少，使水體處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)，造成魚類死亡，水體腐敗發(fā)臭。來源：N的主要來源是氮肥廠、洗毛廠、制革廠、造紙廠、印染廠、食品廠和飼養(yǎng)廠等。P的主要來源是磷肥廠和含磷洗滌劑等。生活污水經(jīng)普通生化法處理，也會轉(zhuǎn)化出無機(jī)N和P。此外BOD、溫度、維生素類物質(zhì)也能促進(jìn)和觸發(fā)營養(yǎng)性污染。作用：P＞＞N，禁磷洗衣粉可減少富營養(yǎng)化的發(fā)生。提問：水華（WaterBlooms）、赤潮(RedTide)的差別？提示：地點(diǎn)（江河湖泊、海），引起的藻類（藍(lán)藻blue-greenalgae/cyanophyta;甲藻armous/dimoflagellate/inoflagellate裸藻e(cuò)uglenophyta）現(xiàn)狀：中國的湖泊絕大部分已經(jīng)富營養(yǎng)化甚至超營養(yǎng)化（太湖、滇池、巢湖、洪澤湖都有“水華”，就連流動的河流，如長江最大支流----漢江下游漢口江段中也出現(xiàn)“水華”）。重要課題：如滇池、巢湖等，花費(fèi)巨大，效果有待觀察主要防治方法：有興趣的話作個(gè)專題研究討論水華影響：飲用水源受到威脅，藻毒素通過食物鏈影響人類的健康，藍(lán)藻“水華”的次生代謝產(chǎn)物MCRST能損害肝臟，具有促癌效應(yīng)，直接威脅人類的健康和生存。此外，自來水廠的過濾裝置被藻類“水華”填塞，漂浮在水面上的“水華”影響景觀，并有難聞的臭昧。赤潮（redtide）是海洋中某些微?。?-20微米）的浮游藻類、原生動物或更小的細(xì)菌，在滿足一定的條件下爆發(fā)性繁殖或突然性聚集，引起水體變色的一種自然生態(tài)現(xiàn)象。

海洋中約有4000余種浮游藻類，其中約300種是可導(dǎo)致海水變色的赤潮種。在300種赤潮種中約有70種能產(chǎn)生毒素，可通過魚或貝類等食物鏈對人類造成毒害，可造成人類消化系統(tǒng)或神經(jīng)系統(tǒng)中毒，如麻痹性貝毒（PSP）、腹瀉性貝毒（DSP）、神經(jīng)性貝毒（NSP）、記憶缺失性貝毒（ASP），嚴(yán)重的還可致死。此外，還可造成大量的養(yǎng)殖貝類、蝦類、蟹類和魚類中毒死亡。保護(hù)動物，如鱒魚、海豚、海牛、海鳥、海獅、海鯨也有中毒致死的報(bào)道。在赤潮消失期，赤潮生物大量死亡和分解，耗盡了水中的溶解氧，分解物產(chǎn)生大量的有害氣體，惡臭難聞，嚴(yán)重威脅海洋養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)的發(fā)展。測定磷：分總磷和無機(jī)磷兩種。氮：氨氮，硝酸氮、亞硝酸氮、凱氏氮、總氮。凱氏氮－氨氮＝有機(jī)氮使用儀器：分光光度計(jì)，方法，消解、顯色、滴定、電極等2.2pH天然水體：6－9污染來源：工業(yè)廢水中的酸堿及酸雨作用：影響水生態(tài)平衡，影響污水處理工藝的運(yùn)行2.3重金屬（有毒無機(jī)物）無機(jī)化學(xué)毒物比重大于4.5的金屬。來源：采礦、冶煉等特點(diǎn)：點(diǎn)源污染，后果嚴(yán)重。無機(jī)化學(xué)毒物包括金屬和非金屬兩類。金屬毒物主要為汞、鉻、鎘、鉛、鋅、鎳、銅、鉆、錳、欽、釩、鉬等，特別是前幾種危害更大。如汞進(jìn)入人體后被轉(zhuǎn)化為甲基汞，在腦組織內(nèi)積累，破壞神經(jīng)功能，無法用藥物治療，嚴(yán)重時(shí)能造成死亡。鎘中毒時(shí)引起全身疼痛腰關(guān)節(jié)受損、骨節(jié)變形，有時(shí)還會引起心血管病。金屬毒物具有以下特點(diǎn)：不能被微生物降解，只能在各種形態(tài)間相互轉(zhuǎn)化、分散，如無機(jī)汞能在微生物作用下，轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基汞；其毒性以離子態(tài)存在時(shí)最嚴(yán)重，金屬離子在水中容易被帶負(fù)電荷的膠體吸附，吸附金屬離子的膠體可隨水流遷移，但大多數(shù)會迅速沉降，因此重金屬一般都富集在排污口下游一定范圍內(nèi)的底泥中；能被生物富集于體內(nèi)，既危害生物，又通過食物鏈危害人體。如淡水魚能將汞富集1000倍、鎘300倍、鉻200倍等；重金屬進(jìn)入人體后，能夠和生理高分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)和酶等發(fā)生作用而使這些生理高分子物質(zhì)失去活性，也可能在人體的某些器官積累，造成慢性中毒，其危害有時(shí)需10一20年才能顯露出來。重要的非金屬毒物有砷、硒、氰、氟、硫、亞硝酸根等。如砷中毒時(shí)能引起中樞神經(jīng)紊亂，誘發(fā)皮膚癌等。亞硝酸鹽在人體內(nèi)還能與仲胺生成亞硝胺，具有強(qiáng)烈的致癌作用。必須指出的是許多毒物元素，往往是生物體所必需的微量元素，只是在超過一定限值時(shí)才會致毒（與醫(yī)學(xué)、微量元素營養(yǎng)學(xué)等有交叉）。另：放射性物質(zhì)——核工業(yè)廢物——癌癥，遺傳性損害測定：分光光度法、原子吸收分光光度法、陽極溶出伏安法、容量法（常量金屬等。分光光度法、原子吸收分光光度法最常用。一般步驟：消解——還原過剩氧化劑——加入顯色劑——萃取——洗凈——比色生物性指標(biāo)（環(huán)境微生物學(xué)、生態(tài)毒理學(xué)）細(xì)菌總數(shù)：反映水體受細(xì)菌污染的程度。大腸桿菌：水樣被糞便污染的程度。利用生態(tài)毒理學(xué)的研究成果，利用指示生物作為監(jiān)測手段進(jìn)行某些特定指標(biāo)的監(jiān)測。提問：生物性指標(biāo)和化學(xué)性指標(biāo)那種更好？生物群落法：水生生