《环境监测》课程教学资源（教案讲义）第五章水和废水检测.doc_大学文库

第五章水和废水检测回忆水质监测方案设计,水样的采集、保存与运输,一一检测三大类指标:物理、化学、生物水样预处理消解:破坏有机物,溶解悬浮性固体,将各种价态的欲测元素转化为单一高价态或易于分离的无机化合物。一—清澈、透明、无沉淀。方法:湿式、干式(不适合处理测定易挥发组分)。富集浓缩与分离蒸发与择发浓缩:挥发为收集挥发物质,蒸发为收集剩下物质燕馏法:不同沸点时蒸发而分离,同时有消解作用—一控温溶剂萃取法:利用物质在不同溶剂中的不同分配系数高子交换法:离子交换树脂,可渗透的三维网状高分子聚合物,在网状结构的骨架上含有可电离的或可被交换的阳离子或阴离子活性基团。共沉淀:分离富集微量组分,机理:表面吸附,形成混晶、异电核胶态物质相互作用及包藏吸附法:活性炭、氧化铝、分子筛、大网状树脂等,吸附富集—一解吸—一萃取一一脱水一一检测。回收率的检测! 物理性指标 l、温度一一热污染提问:后果(温度升高,溶解氧下降,水质下降) 2、色度一一工业废水如染料工业废水中的有色物质(金属化合物,有机化合物) (检测方法1:将有色污水用蒸馏水稀释后与参比水样对比,一直稀释到二水样色差一样, 此时的稀释倍数就是其色度。(稀释法检测方法2:1毫克/升[PCl2的颜色=一个色度单位。原水与特配的色度标准色阶比色而得。常用的标准是用氯铂酸钾和氯化钴配成的标准色阶。(比色法) 水样的色度应以除去悬浮物后上清液的色度为准。 3、嗅和味——异臭物质(S、NH4、挥发性有机物,氯气等)、味(金属盐臭:冷法和热法(定性描述分5级:无、微弱、弱、明显、强、很强) l0omL水样于250mL锥形瓶,振荡从瓶口闻气味。(20度和沸腾) 稀释法无臭水稀释到刚刚闻到气味时为臭阈浓度,稀释倍数为臭阈值。提问:感官性指标有哪些? 4、固体物质

第五章水和废水检测回忆水质监测方案设计，水样的采集、保存与运输，——检测三大类指标：物理、化学、生物水样预处理消解：破坏有机物，溶解悬浮性固体，将各种价态的欲测元素转化为单一高价态或易于分离的无机化合物。——清澈、透明、无沉淀。方法：湿式、干式（不适合处理测定易挥发组分）。富集浓缩与分离 ➢ 蒸发与挥发浓缩：挥发为收集挥发物质，蒸发为收集剩下物质 ➢ 蒸馏法：不同沸点时蒸发而分离，同时有消解作用——控温 ➢ 溶剂萃取法：利用物质在不同溶剂中的不同分配系数。 ➢ 离子交换法：离子交换树脂，可渗透的三维网状高分子聚合物，在网状结构的骨架上含有可电离的或可被交换的阳离子或阴离子活性基团。 ➢ 共沉淀：分离富集微量组分，机理：表面吸附，形成混晶、异电核胶态物质相互作用及包藏。 ➢ 吸附法：活性炭、氧化铝、分子筛、大网状树脂等，吸附富集——解吸——萃取——脱水——检测。回收率的检测！！一、物理性指标 1、温度——热污染提问：后果（温度升高，溶解氧下降，水质下降） 2、色度——工业废水如染料工业废水中的有色物质（金属化合物，有机化合物）（检测方法 1：将有色污水用蒸馏水稀释后与参比水样对比，一直稀释到二水样色差一样，此时的稀释倍数就是其色度。（稀释法）检测方法 2：1 毫克/升[PtCl6] 2-的颜色＝一个色度单位。原水与特配的色度标准色阶比色而得。常用的标准是用氯铂酸钾和氯化钴配成的标准色阶。（比色法） ⚫ 水样的色度应以除去悬浮物后上清液的色度为准。） 3、嗅和味——异臭物质（S 2-、NH4 +、挥发性有机物，氯气等）、味（金属盐）臭：冷法和热法（定性描述分 5 级：无、微弱、弱、明显、强、很强） 100mL 水样于 250mL 锥形瓶，振荡从瓶口闻气味。（20 度和沸腾）稀释法无臭水稀释到刚刚闻到气味时为臭阈浓度，稀释倍数为臭阈值。提问：感官性指标有哪些？ 4、固体物质

悬浮物组成：不溶于水的淤泥、粘土、有机物、微生物及矿物质等的微小粒子。 (Total Solid)TS=DS(Dissolved Solid)+SS(Suspended Solid) （测定水样：水样——古式坩锅过滤——滤液＋滤渣滤液——蒸干——DS——盐类含量滤渣——脱水烘干（105－110 摄氏度）——SS——水中不溶解固体物质的量 SS——600 摄氏度灼烧——VS(Volatilized Solid)+残渣 FS(Firmed/Fixed Solid)）另：浊度也可用来作为水中悬浮物含量多少的指标。测定：浊度仪或分光光度计；单位：1 升水中含有 1mg 白陶土（或高岭土）所产生的混浊度定为 1 度，其中白陶土的粒度为 200 目。我国饮用水标准为浊度≤3 度，某些地方可放宽到 5 度。透明度：赛氏盘法（直径 200mm，黑白各半原盘）、十字法等（白瓷片上 10mm 宽黑十字和四个直径为 1mm 的黑点）矿化度：总盐量，重量法、电导法等，用于天然水氧化还原电位：电化学特性电导率：相距 1cm 的两平行电极间充以 1cm3 溶液所具有的电导，代表溶液的离子总浓度。二、化学性指标 1、有机物来源：生活污水、某些工业废水组成：碳水化合物（carbohydrate），蛋白质（protein）、脂肪（fat）特点：耗氧物质，有机物（还原物质——O, 微生物——无机物＋二氧化碳＋水衡量指标：BOD、COD、TOC、TOD 等 1.1 BOD：生化需氧量（mg/L） Biochemical Oxygen Demand 定义：水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量。反映在有氧条件下，水中可生物降解的有机物的量。主要为第一阶段：有机物——二氧化碳＋水＋含氮有机物（20 天，20 摄氏度）第二阶段：含氮有机物——NO2 -+NO3 -（5－7 天甚至 10 天后才显著进行：生活污水及与之性质相近的工业废水） BOD5 约为 70％BOD，测定标准为 20 摄氏度，5 天（反馈时间太长，已有快速测定方法，有待各位提高）。稀释法测定（查手册）：某些工业废水需接种再进行测定。稀释倍数应根据经验进行估算（查手册）

14油类污染物石油泄漏,动植物油脂0.01-0.lmg/L对鱼类和水生生物产生影响,0.3-0.5mgL,产生石油气味油膜 15有毒有害有机污染物(优先污染物黑名单、POPs、EDCs) 如:酚 phenol、苯系物 benzene、PCBp(oly)c( chlorinated)b( ipheny)、 PAH polycyclic aromatic hydrocarbon、卤代烃 halohydrocarbon 测定:GCMS、HPLC等 2.无机类指标 21植物营养元素( N nitrogen P phosphorus) 废水中所含的N和P是植物和微生物的主要营养物质。当废水排入受纳水体,使水中 N和P的浓度分别超过0.2和0.02mgL时,就会引起受纳水体的富营养化,促进各种水生生物(主要是藻类)的活性,刺激它们的异常增殖,这样会造成一系列的危窨(哪些危謇?) ①藻类占据的空间越来越大,使鱼类活动空间越来越小,衰死藻类将沉积水底,增加水体有机物量(耗氧物质) 沉水植物无法进行光合作用,减少了水体中氧浓度的回升藻类种类逐渐减少,从以硅藻和绿藻为主转为以迅速繁殖的蓝藻为主,蓝藻不是鱼类的良好饲料,并且有些还会产生出毒素危害水体鱼类乃至人类的身体健康(已有很多研究表明对所班有危害,肝癌的原因之一 ④藻类过度生长,将造成水中溶解氧的急剧减少,使水体处于严重缺氧状态,造成鱼类死亡,水体腐败发臭来源:N的主要来源是氮肥厂、洗毛厂、制革厂、造纸厂、印染厂、食品厂和饲养厂等。 P的主要来源是磷肥厂和含磷洗涤剂等。生活污水经普通生化法处理,也会转化出无机N和 P。此外BOD、温度、维生素类物质也能促进和触发营养性污染作用:P>>N,禁磷洗衣粉可减少富营养化的发生提闷:水华( ter blooms)、赤激 Red tide)的差别? 提示:地点(江河湖泊、海),引起的藻类(蓝藻blue- green algae./ cyanophyta;甲藻 armous/dinoflagellate/inoflagellate ERiK euglenophyta) 现状:中国的湖泊绝大部分已经富营养化甚至超营养化(太湖、滇池、巢湖、洪泽湖都有“水华”,就连流动的河流,如长江最大支流—汉江下游汉口江段中也出现“水华”)。重要课题:如滇池、巢湖等,花费巨大,效果有待观察主要防治方法:有兴趣的话作个专题研究讨论

1.4 油类污染物石油泄漏，动植物油脂 0.01-0.1mg/L 对鱼类和水生生物产生影响，0.3-0.5mg/L，产生石油气味。油膜 1.5 有毒有害有机污染物（优先污染物黑名单、POPs、EDCs）如：酚 phenol、苯系物 benzene 、PCB p(oly)c(hlorinated) b(iphenyl)、PAH polycyclic aromatic hydrocarbon、卤代烃 halohydrocarbon、测定：GC-MS、HPLC 等 2. 无机类指标 2.1 植物营养元素（N nitrogen P phosphorus）废水中所含的 N 和 P 是植物和微生物的主要营养物质。当废水排入受纳水体，使水中 N 和 P 的浓度分别超过 0.2 和 0.02mg/L 时，就会引起受纳水体的富营养化，促进各种水生生物(主要是藻类)的活性，刺激它们的异常增殖，这样会造成一系列的危害（哪些危害？）。 ① 藻类占据的空间越来越大，使鱼类活动空间越来越小，衰死藻类将沉积水底，增加水体有机物量（耗氧物质）； ② 沉水植物无法进行光合作用，减少了水体中氧浓度的回升； ③ 藻类种类逐渐减少，从以硅藻和绿藻为主转为以迅速繁殖的蓝藻为主，蓝藻不是鱼类的良好饲料，并且有些还会产生出毒素危害水体鱼类乃至人类的身体健康（已有很多研究表明对肝脏有危害，肝癌的原因之一）； ④ 藻类过度生长，将造成水中溶解氧的急剧减少，使水体处于严重缺氧状态，造成鱼类死亡，水体腐败发臭。来源：N 的主要来源是氮肥厂、洗毛厂、制革厂、造纸厂、印染厂、食品厂和饲养厂等。 P 的主要来源是磷肥厂和含磷洗涤剂等。生活污水经普通生化法处理，也会转化出无机 N 和 P。此外 BOD、温度、维生素类物质也能促进和触发营养性污染。作用：P＞＞N，禁磷洗衣粉可减少富营养化的发生。提问：水华（Water Blooms）、赤潮(Red Tide)的差别？提示：地点（江河湖泊、海），引起的藻类（蓝藻 blue-green algae/cyanophyta; 甲藻 armous/dimoflagellate/inoflagellate 裸藻 euglenophyta）现状：中国的湖泊绝大部分已经富营养化甚至超营养化（太湖、滇池、巢湖、洪泽湖都有“水华”，就连流动的河流，如长江最大支流----汉江下游汉口江段中也出现“水华”）。重要课题：如滇池、巢湖等，花费巨大，效果有待观察主要防治方法：有兴趣的话作个专题研究讨论

水华影响:饮用水源受到威胁,藻毒素通过食物链影响人类的健康,蓝藻“水华”的次生代谢产物 MCRST能损害肝脏,具有促癌效应,直接威胁人类的健康和生存。此外,自来水厂的过滤装置被藻类“水华”填塞,漂浮在水面上的“水华”影响景观,并有难闻的臭昧赤潮( red tide)是海洋中某些微小(2-20微米)的浮游藻类、原生动物或更小的细菌, 在满足一定的条件下爆发性繁殖或突然性聚集,引起水体变色的一种自然生态现象。海洋中约有4000余种浮游藻类,其中约300种是可导致海水变色的赤潮种。在300 种赤潮种中约有70种能产生毒素,可通过鱼或贝类等食物链对人类造成毒害,可造成人类消化系统或神经系统中毒,如麻痹性贝毒(PSP)、腹泻性贝毒(DSP)、神经性贝毒(NSP) 记忆缺失性贝毒(ASP),严重的还可致死。此外,还可造成大量的养殖贝类、虾类、蟹类和鱼类中毒死亡。保护动物,如鳟鱼、海豚、海牛、海鸟、海狮、海鲸也有中毒致死的报道。在赤潮消失期,赤潮生物大量死亡和分解,耗尽了水中的溶解氧,分解物产生大量的有害气体,恶臭难闻,严重威胁海洋养殖业和旅游业的发展。测定磷:分总磷和无机磷两种氮:氨氮,硝酸氮、亚硝酸氮、凯氏氮、总氮。凯氏氮一氨氮=有机氮使用仪器:分光光度计,方法,消解、显色、滴定、电极等 2.2pH 天然水体:6-9 污染来源:工业废水中的酸碱及酸雨作用:影响水生态平衡,影响污水处理工艺的运行 2.3重金属(有无机物)无机化学毒物比重大于4.5的金属。来源:采矿、冶炼等特点:点源污染,后果严重。无机化学毒物包括金属和非金属两类。金属毒物主要为汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、钻、锰、钦、钒、钼等,特别是前几种危害更大。如汞进入人体后被转化为甲基汞,在脑组织内积累,破坏神经功能,无法用药物治疗,严重时能造成死亡。镉中毒时引起全身疼痛腰关节受损、骨节变形,有时还会引起心血管病。金属毒物具有以下特点 ⑤不能被微生物降解,只能在各种形态间相互转化、分散,如无机汞能在微生物作用下,转化为毒性更大的甲基汞

水华影响：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物 MCRST 能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。此外，自来水厂的过滤装置被藻类“水华”填塞，漂浮在水面上的“水华”影响景观，并有难闻的臭昧。赤潮（red tide）是海洋中某些微小（2-20 微米）的浮游藻类、原生动物或更小的细菌，在满足一定的条件下爆发性繁殖或突然性聚集，引起水体变色的一种自然生态现象。海洋中约有 4000 余种浮游藻类，其中约 300 种是可导致海水变色的赤潮种。在 300 种赤潮种中约有 70 种能产生毒素，可通过鱼或贝类等食物链对人类造成毒害，可造成人类消化系统或神经系统中毒，如麻痹性贝毒（PSP）、腹泻性贝毒（DSP）、神经性贝毒（NSP）、记忆缺失性贝毒（ASP），严重的还可致死。此外，还可造成大量的养殖贝类、虾类、蟹类和鱼类中毒死亡。保护动物，如鳟鱼、海豚、海牛、海鸟、海狮、海鲸也有中毒致死的报道。在赤潮消失期，赤潮生物大量死亡和分解，耗尽了水中的溶解氧，分解物产生大量的有害气体，恶臭难闻，严重威胁海洋养殖业和旅游业的发展。测定磷：分总磷和无机磷两种。氮：氨氮，硝酸氮、亚硝酸氮、凯氏氮、总氮。凯氏氮－氨氮＝有机氮使用仪器：分光光度计，方法，消解、显色、滴定、电极等 2.2 pH 天然水体：6－9 污染来源：工业废水中的酸碱及酸雨作用：影响水生态平衡，影响污水处理工艺的运行 2.3 重金属（有毒无机物）无机化学毒物比重大于 4.5 的金属。来源：采矿、冶炼等特点：点源污染，后果严重。无机化学毒物包括金属和非金属两类。金属毒物主要为汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、钻、锰、钦、钒、钼等，特别是前几种危害更大。如汞进入人体后被转化为甲基汞，在脑组织内积累，破坏神经功能，无法用药物治疗，严重时能造成死亡。镉中毒时引起全身疼痛腰关节受损、骨节变形，有时还会引起心血管病。金属毒物具有以下特点： ⑤ 不能被微生物降解，只能在各种形态间相互转化、分散，如无机汞能在微生物作用下，转化为毒性更大的甲基汞；

⑥其毒性以离子态存在时最严重,金属离子在水中容易被带负电荷的胶体吸附,吸附金属离子的胶体可随水流迁移,但大多数会迅速沉降,因此重金属一般都富集在排污口下游一定范围内的底泥中; ⑦能被生物富集于体内,既危害生物,又通过食物链危害人体。如淡水鱼能将汞富集 1000倍、镉300倍、铬200倍等 ⑧重金属进入人体后,能够和生理高分子物质,如蛋白质和酶等发生作用而使这些生理高分子物质失去活性,也可能在人体的某些器官积累,造成慢性中毒,其危害有时需10一20年才能显露出来。重要的非金属毒物有砷、硒、氰、氟、硫、亚硝酸根等。如砷中毒时能引起中枢神经紊乱,诱发皮肤癌等。亚硝酸盐在人体内还能与仲胺生成亚硝胺,具有强烈的致癌作用。必须指出的是许多毒物元素,往往是生物体所必需的微量元素,只是在超过一定限值时才会致毒(与医学、微量元素营养学等有交叉)。另:放射性物质——核工业废物—癌症,遗传性损害测定:分光光度法、原子吸收分光光度法、阳极溶出伏安法、容量法(常量金属等。分光光度法、原子吸收分光光度法最常用。般步骤:消解一一还原过剩氧化剂—一加入显色剂—一萃取一一洗净一一比色三、生物性指标(环境微生物学、生态毒理学) 1、细菌总数:反映水体受细菌污染的程度 2、大肠杆菌:水样被粪便污染的程度。 3、利用生态毒理学的研究成果,利用指示生物作为监测手段进行某些特定指标的监测。提问:生物性指标和化学性指标那种更好? 生物群落法: 水生生物:浮游生物(~植物十动物),着生生物,底栖动物,鱼类、细菌等污水生物系统法( saprobien system)(种群变化);生物指数法( biotic index)(大型无脊椎动物、硅藻) 水生生物毒性试验:藻类法、大型滏、鱼类作为毒性试验对象急性( acute)、慢性毒性( chronic); 静水式、流水式(中、长期慢性试验) 底质监测:沉积在水体底部堆积物质统称。一般不包括工厂废水沉积物和废水处理场污泥脱水(自然凤干、真空冷冻干燥等)—一筛分—一分解(氧化剂等)或提取(水、有机溶剂等) 含水率校正

⑥ 其毒性以离子态存在时最严重，金属离子在水中容易被带负电荷的胶体吸附，吸附金属离子的胶体可随水流迁移，但大多数会迅速沉降，因此重金属一般都富集在排污口下游一定范围内的底泥中； ⑦ 能被生物富集于体内，既危害生物，又通过食物链危害人体。如淡水鱼能将汞富集 1000 倍、镉 300 倍、铬 200 倍等； ⑧ 重金属进入人体后，能够和生理高分子物质，如蛋白质和酶等发生作用而使这些生理高分子物质失去活性，也可能在人体的某些器官积累，造成慢性中毒，其危害有时需 10 一 20 年才能显露出来。重要的非金属毒物有砷、硒、氰、氟、硫、亚硝酸根等。如砷中毒时能引起中枢神经紊乱，诱发皮肤癌等。亚硝酸盐在人体内还能与仲胺生成亚硝胺，具有强烈的致癌作用。必须指出的是许多毒物元素，往往是生物体所必需的微量元素，只是在超过一定限值时才会致毒（与医学、微量元素营养学等有交叉）。另：放射性物质——核工业废物——癌症，遗传性损害测定：分光光度法、原子吸收分光光度法、阳极溶出伏安法、容量法（常量金属等。分光光度法、原子吸收分光光度法最常用。一般步骤：消解——还原过剩氧化剂——加入显色剂——萃取——洗净——比色三、生物性指标（环境微生物学、生态毒理学） 1、细菌总数：反映水体受细菌污染的程度。 2、大肠杆菌：水样被粪便污染的程度。 3、利用生态毒理学的研究成果，利用指示生物作为监测手段进行某些特定指标的监测。提问：生物性指标和化学性指标那种更好？生物群落法：水生生物：浮游生物（～植物＋动物），着生生物，底栖动物，鱼类、细菌等污水生物系统法（saprobien system）（种群变化）；生物指数法（biotic index）（大型无脊椎动物、硅藻）水生生物毒性试验：藻类法、大型溞、鱼类作为毒性试验对象。急性(acute)、慢性毒性(chronic)；静水式、流水式（中、长期慢性试验）底质监测：沉积在水体底部堆积物质统称。一般不包括工厂废水沉积物和废水处理场污泥。脱水（自然风干、真空冷冻干燥等）——筛分——分解（氧化剂等）或提取（水、有机溶剂等）含水率校正

《环境监测》课程教学资源（教案讲义）第五章 水和废水检测

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