1、水和废水监测2第二章 水和废水监测第一节 概述第二节 水质监测方案的制订第三节 水样的采集和保存*第四节 水样的预处理第五节 物理性质的测定第六节 非金属无机物的测定第七节 有机化合物的测定第八节 金属化合物的测定第一节 概述一、水资源及其污染二、水质监测的对象和目的三、监测项目四、监测方法一、水资源及其污染1. 水资源：地球上的水：海水（97.3%）淡水（2.7%）冰盖、冰川 （77.2%）地下水、土壤水 （22.4%）湖泊、沼泽 （0.35%）大气 （0.04%）河流 （0.01%）人类应用最广泛的是淡水：淡水的应用;饮用水;生活用水 ;农业用水;工业用水;其他用水：渔业、科研、教学、景观
2、、娱乐用水等。2. 水污染水污染的种类：化学型污染：有害的无机、有机化合物排入自然水体造成。物理型污染：热、放射性污染和不溶性固体废物。生物型污染：生活污水和医院污水中含有的致病病原微生物以及水生寄生虫等。3. 水体的自净能力 自然界水体的自净能力物理：稀释、挥发、沉淀、凝聚、水流带走等。化学：水解、氧化还原、络合等生物自净：生物体对有毒物质的降解，植物对营养盐的吸收等。二、水质监测的对象和目的1.对象：1）自然水体:江河,湖库,海,地下水2）水污染源：工业污水、生活污水、医院污水等。2. 目的：1）掌握自然水体的水质现状及其发展趋势。2）掌握污染源的水质现状，为污染源的管理和收费提供依据。3
3、）对环境污染事故进行应急监测，为分析判断事故发生的原因、危害以及采取措施避免伤害的扩大提供决策依据。4）为环境保护法规、标准和规划的制定提供基础资料。5）为水环境质量评价和水环境质量的预测预报及环境科研提供数据。三、监测项目一）监测项目确定的依据有两条：1. 监测目的的需要2. 环境监测技术规范的规定1）地面水监测 （表2-2地面水监测项目）2）工业废水监测项目(表2-3 工业废水监测项目)3）生活污水监测项目4）医院污水监测项目四、监测方法1.国家标准分析方法：国家环境监测技术标准中规定的方法。经典、准确度高2.统一分析方法：有若干研究单位统一规定的对某种污染物的监测方法。3.等效分析方法：
4、与上述两种分析方法具有可比性的分析方法。第二节 水质监测方案的制订监测方案是对一项监测任务的总体构思和设计。它是监测任务顺利完成的保证。一、地面水水质监测方案的制订二、地下水水质监测方案的制订三、水污染源监测方案的制订一、地面水水质监测方案的制订（一）基础资料的收集（二）监测断面和采样点的设置（三）采样时间和采样频率的确定（四）质量保证（一）基础资料的收集1.水体的水文、气候、地质和地貌资料2.水体沿岸城市分布、工业布局、污染源及其排污情况、城市给排水情况3.水体沿岸的资源现状和水资源用途4.历年的水质资料（二）监测断面和采样点的设1.监测断面的设置原则2.河流断面的设置3.湖泊、水库断面的设
5、置4.采样点位的确定1.监测断面的设置原则1）有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游。2）湖泊、水库、河口的主要入口和出口。3）饮用水水源区、以及不同的功能区。4）支流汇合口的支流和汇合后的干流及河口等。5）国际河流出入国境线的出入口处。6）应尽可能与水文测量断面重合，并要求交 通方便，有明显岸边标志。2.河流断面的设置1. 对照断面：为了解流入监测河段前的水体的水质状况而设置。2.控制断面：为评价监测河段的污染源对水体的影响而设置。3.消减断面：为了解污染源排放的污染物经河流稀释扩散等自净作用后，河流中污染物浓度。1. 对照断面：一般应设在河流进入城市或工业区以前的河段上，避开各
6、种废水、污水流入或回流处。一个河段一般只设一个对照断面。有主要支流时可酌情增减。2.控制断面：设在主要的废水排放口的下游5001000m处。3.消减断面：一般设在城市最后一个排污口下游1500m处的河段上。3. 湖泊、水库断面的设置1）.在进出湖泊、水库的河流汇合处分别设置监测断面。2）.以每个功能区为中心，在其辐射线上设置弧形断面。3）.在湖库中心，深、浅水区，滞留区、鱼类的产卵场，水生生物经济区设置监测断面。4.采样点位的确定A.江河水系a.采样站位河宽 站位1500m 设5个等距离采样站位 。b.采样层次水深 层次50 m 酌情增加。B.湖库湖库监测断面的上站位和采样层次的设置方法与河流
7、相似，如果存在间温层（温跃层），应分别在间温层的上下界面处增设采样点。（三）采样时间和采样频率的确定一般原则：1.河流 丰水期 2次 枯水期 2次 平水期 2次2.潮汐河流丰、枯、平水期 ：大潮： 涨潮和落潮个一次。小潮： 涨潮和落潮各一次。3.排污渠:每年采样不少于3次：4.设有专门监测站的湖库:每月采样一次，全年不少于12次。5.一般湖库分别在丰水期和枯水期采样；全年采样两次。6.背景断面每年采样一次。（四）质量保证采样及监测技术的选择数据分析质量保证及实施计划二、地下水水质监测方案的制订地下水：储存在土壤和岩石空隙中的水。 特点：流动性和水质参数的变化比较缓慢。（一）调查研究和收集资料（
8、二）采样点的设置（三）采样时间和频率（一）调查研究和收集资料1.收集汇总监测区域的水文、地质、气象等方面的有关资料和以往的监测资料。2.调查监测区内城市发展，工业分布，资源开发和土地利用情况，尤其是地下工程规模、应用等；了解化肥和农药的施用面积和施用量；查清污水灌溉、排污、纳污和地面水污染现状。3.测量或查知水位、水深，以确定采水器和泵的类型，所需费用和采样程序。4.在完成以上调查的基础上，确定主要污染源和污染物，并根据地区特点与地下水的主要类型把地下水分成若干个水文地质单元。（二）采样点的设置目前地下水监测的主要对象是浅层地下水（潜水），其次是深层地下水（又称承压水）；地下水的监测一般是利用
9、各水文地质单元中原有的水井。1.背景值监测点的设置应设在污染区的外围不受或少受污染的地方。新开发区，应在引入污染源之前设背景值监测点。2.监测井（点）的布设监测井点应设在地下水流平行和垂直的方向上，以监测污染物在地下水中的扩散速度。3.采样 一般监测井在液面下，0.30.5m处采样。（三）采样时间和频率1.采样时间：a.一般每年在丰水期和枯水期分别采样。b.分别在春、夏、秋、冬采样。c. 按月采样。2.采样频率：a.一般水样，每一采样期至少采样一次。b.引用水源监测点，每一采样期采样2次。c. 对有异常的井点，适当增加采样次数。三、水污染源监测方案的制订调查弄清废水或污水的排放情况，主要污染源
10、的位置、数量；主要污染物种类、排污去向和排放量等。（一）采样点的设置1.工业废水1类污染物：在车间或车间设备废水排放口设置采样监测点。2类污染物：在工厂废水总排放口布设采样点。已有废水处理设施的工厂，在处理设施的排放口布设采样点。如果要了解废水处理厂的处理效果，可在处理厂的进出水口分别设采样点。2.生活污水和医院污水一般在污水总排放口设采样点。（二）采样时间和频率 我国环境监测技术规范中规定，对向国家直接报送数据的废水排放源的监测频率：工业废水：每年采样监测24次。生活污水：每年采样监测2次（春、夏各一次）。医院污水：每年采样监测4次（每个季度一次）。第三节 水样的采集和保存一、地面水样的采集
11、二、废水样的采集三、地下水样的采集四、流量的测量五、水样的运输和保存一、地面水样的采集（一）采样前的准备1.采样容器：洗净、编号。2.采样仪器：水桶、漏斗、采水器和采水泵等。3.交通运输工具。（二）采样方法和采样仪器1.采样仪器：表层水：采水桶、瓶等直接采取。深层水：单层采水瓶：一个装在金属框内用绳索吊起的玻璃瓶。急流采水器：双层溶解气体采样瓶：其他采水器：海水采水器、塑料手摇泵、电动采水泵等。2.采样方法A.船只采样：利用船只到指定的地点，按深度要求采集表层或深层水样。 B.利用桥面到达指定的采样点，进行采样。C.涉水采样：采样者涉水到达采样点进行采样。D.索道采样：利用索道对地形险要的河段
12、进行采样。（三）水样的类型1.瞬时水样：是指在某一时间和地点从水体中随机采集的分散水样。2.混合水样：同一采样点不同采样时间采集的瞬时水样的等量混合。也叫“时间混合水样”。反映了该点的某些指标的日平均浓度。综合水样：指不同采样点同一时刻采集的水样的等量混合。反映的是某一水域某些指标的平均值。二、废水样的采集一）采样方法1.浅水采样：2.深层水样：3.自动采样：二）废水样的类型1.瞬时水样：2.平均混合水样：平均比例混合水样：在不同时间按照流量的大小按比例采集并混合的水样。三、地下水样的采集1.用抽水机采样2.用采水器采样四、流量的测量采样时需要测量水体的水位（m）、流速、流量（m3/s）等水文
13、参数，以便计算水体污染负荷是否超过环境容量，控制污染源排放量，估价污染控制效果等。1. 流速仪法：水深0.05m,流速0.015m/s的水体。LS45型旋杯式浅水流速仪：0.0150.5m/s。XKC-3型信控流速仪：0.14.0 m/s。Q =V*S其中：Q 流量（m3/s）; V 平均流速（m/s）; S 水流平均断面面积（m2）。2.浮标法利用浮标测量流速：选择一平直河段，测出2米间距内的水流断面的面积，求出平均值。在河的上游投入浮标，测量浮标流经河段L所需时间 t (秒)流速： V=0.7 * L / t (m/s)其中：V-流速(m/s); L-距离(m);t-时间(s)。流量： Q
14、=60*V*S (m3/min)其中：Q-流量(m3/min);S-断面面积(m2)。3.堰板法用三角形或梯形堰板挡住水流，通过形成的溢流堰的参数，计算水体的流量。K=1.354+0.04/h +(0.14+0.2/ D )* (h/B-0.09)2Q=K * h5/2其中：h-过堰水头高度 (m) 。 D-水流底至堰沿高度(m), B-堰上游水流宽度(m)。注意：在一般情况下溢流堰各参数应在以下范围内：此时测量误差1.4%。0.5mB1.2m0.1mD0.75m0.07mh0.26mhB/3五、水样的运输和保存一）水样的运输贴好标签运输过程的注意事项二）水样的保存保存的目的 ：是在测定前，尽
15、量减少水样的待测指标的变化。水样常见的变化水样的保存方法 水样标签样品编号 采样端面 .采 样 点 添加保存剂种类和数量 .监测项目 采样者 登记者 .采样时间 年 月 日储的变化存过程中水样a .生化过程。主要是水体中的微生物和动、植物的生命活动对水样中各种理化指标的影响。如： 呼吸耗氧；有机物的分解；对营养盐的吸收或释放等。b .组分的挥发损失。如：石油类物质、 NH3、溶解氧等的挥发。c .化合物或络合物的水解和氧化：如：NO3、H2S的氧化等。d . 沉淀或结晶对组分的影响。e .容器对待测组分的吸附或溶出。二）水样的保存方法1.冷藏或冷冻法：通过低温抑制微生物活动、减缓物理挥发和化学
16、反应速度。2.加入化学试剂保护法加入生物抑制剂：如，在测定氨氮、硝酸盐氮、COD的水样中加入HgCl2抑制生物过程等。调节 pH：测定金属离子的水样，加入HNO3调pH为12，即可防止重金属离子水解沉淀，又可避免金属被器壁吸附。加入氧化和还原剂：测汞的水样加入HNO3调和K2Cr2O7使保持高价态；测定硫化物时加入抗坏血酸防止被氧化。3.水样的保存时间水样采集后应尽快分析，水样的运输时间通常以24小时作为最大允许时间；最长储存时间一般为：清洁水样：72h；轻污染水样：48h；严重污染水样：12h。第五节 物理性质的测定一、水温二、颜色三、臭四、残渣五、电导率六、浊度七、透明度八、氧化还原电位一
17、、水温水的许多物理化学性质同水的温度有关，另外水温还影响到生物的活动，所以水温是水质监测中经常要测定的指标1.水温计法：表层海水温度计。2.颠倒温度计法 二、颜色1.概念：真色：除去悬浮物后水的颜色。表色：没有除去悬浮物以前水的颜色。2.水样真色的测定方法1）铂钴比色法2）稀释倍数法 3）分光光度法1）铂钴比色法a. 方法原理：用氯铂酸钾和氯化钴的溶液为标准，配成标准色阶，用目视比色法确定水样的色度。规定：每升水中含1mg铂和0.5mg钴所具有的颜色为1度。除去悬浮物的方法：放置澄清、离心或孔径0.45滤膜过滤的方法。该法适用于较清洁的、带有黄色色调的天然水和饮用水的测定。b. 测定要点：1）
18、铂钴标准溶液：称取1.246g氯铂酸钾（ k2PtCl6）,1.000g氯化钴（CoCl2）,共溶于100 ml纯水中，加入100ml浓硫酸，用纯水定容到1000ml，即色度为500度的标准储备液。2）取50ml比色管11支，分别加入铂钴标准液0.00，0.50，1.00，1.50，2.00，2.50，3.00，3.50，4.00，4.50，5.00 ml，加水至50ml，摇匀，即配制成色度为0，5，10，15，20，25，30，35，40，45及50度的标准色列，密封保存可长期使用。3）水样的比色测定：取50ml 已经除去悬浮物的水样或稀释水样于比色管中，将水样与铂钴标准色列比较，找出颜色最
19、相近的标准色列，即为水样或稀释水样的色度，如果样品在测定前经过稀释，样品的色度等于相近色列的色度乘以稀释倍数。4）如果水样的色调和标准色列不一致，即为异色，可用文字描述。2）稀释倍数法测定方法：首先用文字描述水样的颜色；用一定量的蒸馏水稀释水样，到刚好看不到颜色时，水样的稀释倍数表示水样的色度。使用范围：适用于工业废水和受工业废水污染的地面水。3）分光光度法三、臭臭是指水样的异味。臭是原水和饮用水的必测项目。1.定性描述法检测要点：取100mL水样于250mL锥形瓶中，检验人员通过在20和煮沸稍冷后闻其臭，并按表2-7描述其臭特征，划分其等级强度。2.臭阈值法检测要点：用无臭纯水稀释水样，直到
20、闻出最低可辨别臭气的浓度，用其表示臭阈值：臭阈值=水样体积(mL) +无臭水体积(mL)/水样体积(mL)四、残渣概念：总残渣：水样在一定温度下蒸发烘干后剩余的物质。总可滤残渣：过滤后的水样在一定温度下蒸发烘干后剩余的物质。总不可滤残渣：水样经过过滤后，留在滤器上的物质在一定温度下蒸发烘干后剩余的量。测定方法1.总残渣：取适量振荡均匀的水样（如：50ml）于烘致恒重的蒸发皿中，在蒸汽浴或水浴上蒸干，移入103105 烘箱内烘至恒重，总残渣：总残渣(mg/L)=（A-B）*1000*1000/V其中：A- 残渣和蒸发皿重（g）； B- 蒸发皿重 （g）； V- 水样体积（mL）2. 总可滤残渣过
21、滤：将水样用孔径0.45微米的过滤。蒸干：取一定体积过滤后的水样（如：50ml）放入已经烘至恒重的蒸发皿中，先在水浴上蒸干，然后放入103105 的烘箱中烘至恒重。在干燥塔中冷却后称重，根据重量的增量和水样体积计算出水样中总可滤残渣的量。3.总不可滤残渣（悬浮物，SS）将滤纸或滤膜在103105 烘至恒重,称量W1(mg);取一定体积的水样V(ml)，用滤纸或滤膜过滤，并在103105 烘至恒重，称量W2(mg);总不可滤残渣= W2(mg)- W1(mg)*1000/V(mL)注意：在测定海水的悬浮物含量时规定：必须用孔径0.45微米的滤膜过滤 ，过滤完水样后，滤膜要过滤一定体积的蒸馏水，将
22、海水中的盐份洗去。五、电导率电阻 R=*l/A其中： -电阻率，是长1cm,截面积为1cm2导体之电阻；l-导体的长度；A-导体的面积。电导 L =1/* A/ l=K*1/Q其中：K= 1/，称为电导率； Q=A/l, 称为电极常数。对于电解质溶液，电导率系指相距 1cm的两平行电极间充以1cm3溶液所具有的电导。 电导率K = L*Q = Q/R六、浊度概念：浊度是指水中悬浮物对光线透过时的阻碍程度。1.分光光度法2.目视比色法3.浊度计法（一）分光光度法1.方法原理用一定量的硫酸肼与六次甲基四胺聚合，生成的白色高分子聚合物作为浊度标准溶液。以此标准溶液为标准，配制不同浓度的一系列浊度标准
23、溶液。分别测定它们的680nm波长吸光度，绘制标准曲线，测定样品在680nm的吸光度并根据吸光度的测定值，在标准曲线上查出样品的浊度。2.测定要点a.无浊水的制备：将蒸馏水用0.2 m的滤膜过滤，得到无浊水。b.标准溶液的配制：将5.0ml1%硫酸肼溶液与5.0ml 10%六次甲基四胺溶液在100ml容量瓶中混匀，于 25 3的条件下，反应24小时，冷却后加纯水至刻度，该聚合成的白色高分子聚合物为浊度400度的标准溶液。用此标准溶液配制一系列的浊度标准系列溶液（0、4、10、20、40、80、100度）。c.于680nm 波长处用3cm比色杯测定该标准系列的吸光度A，绘制吸光度-浊度标准曲线。
24、d.取适量的水样（如浊度太高可适当稀释），按照测定系列浊度标准溶液的方法测定其吸光度 。e.按下式计算浊度： 浊度（度）=C*V/V0其中： C-用水样的吸光度查标准曲线得的浊度值； V-水样经稀释后的体积； V0 -原水样体积。（二）目视比色法1.方法原理浑浊度是反映天然水体及饮用水的物理性状的一项指标。天然水的浊度是由于水中含有泥沙、粘土、有机物、微生物等微粒悬浮物质所致。将水样与用硅藻土配制的标准浊度溶液进行比较（目视比浊），以确定水样的浊度。规定1升纯水中含有1mg一定粒度的硅藻土所产生的浊度为一个浊度单位，简称度。2.测定要点a.浊度标准溶液的配制：标准储备液：将通过0.1mm筛孔的
25、纯净的硅藻土置于105 烘箱内2 h，冷却后称取10g，于研钵中加少许水调成糊状充分研磨（研细），移至1000ml量筒中，加水至刻度，充分搅拌后在20 室温下静置24h，用虹吸法仔细将上层800ml悬浮液移至第二个量筒中，弃去剩下的200ml溶液。向第二个 1000ml量筒中加纯水至刻度，充分搅拌后再静置24h，吸出上方800ml悬浮液弃去，将剩余的200 ml溶液加水至1000ml,充分搅拌后储于具塞玻璃瓶中，其中所含硅藻土的粒径大约在400微米左右，用下法测定其浊度。吸取此悬浊液50ml，置于已恒重的蒸发皿中，在水浴上蒸干，放入105 烘箱内烘2h，置于干燥器内冷却30分钟，称重，再烘60
26、分钟，称重，直至恒重。求出1ml悬浊液中所含硅藻土的重量（mg）。标准使用液：吸取含有250mg硅藻土的悬浊液，置于1000ml容量瓶中，加纯水至刻度，混匀，即得浊度为250度的浊度标准使用液。b.配制浊度标准系列：用250度的浊度标准使用液分别配制出浊度为0，10，20，30，40，50，60，70，80，90，100度的标准系列个250ml，放入250ml比色管中，每管中加入1g氯化汞防止细菌生长。将塞子塞紧防止水分蒸发。c.比浊：将振摇均匀的水样到入250ml比色管中，将水样和标准系列摇匀，从瓶子一侧观察同一目标（如报纸铅字），根据目视清晰程度，选出于水样产生的视觉效果相近的标准液，读的
27、水样浊度。如水样的浊度超过100度时，可将水样稀释后测定。d.如果水样的浊度小于10度。则浊度标准用以下系列：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10度，比色管用100ml.观察时采取由上往下垂直观察的方法。2.测定要点a.浊度标准储备液的配制：将通过0.1mm筛孔的硅藻土置于105 烘箱内2h，冷却后称取10g，于研钵中加少许纯水调成糊状并研细。移至1000ml量筒中，加纯水至刻度，充分搅拌后在20 室温下静止24h，用虹吸法将上层800ml悬浮液移至第二个1000ml量筒，弃去沉淀。向第二个量筒中加水到1000ml,充分搅拌后再静止24h，吸出上层含有较细颗粒的800ml悬浮液弃去。下
28、部沉淀稀释到1000ml，充分搅拌后储存于具塞玻璃瓶中。吸取此悬液b. 浊度系列标准溶液的配制c. 取与浊度标准液等体积的水样或稀释水样，对照系列浊度标准溶液观察比较，选出与水样产生视觉效果相近的标准溶液，即为水样或稀释水样的浊度。（三）浊度计法浊度计是利用浑浊液对光线的散射或透射的原理制成的测定水样浊度的专用仪器。七、透明度1.概念：透明度是指水样的澄清程度。2.测定方法铅字法塞氏盘法十字法海水透明度盘法铅字法本法适用于天然水或处理后的水。透明度计是一种长33cm，内径2.5cm的玻璃筒，上面有厘米为单位的刻度，筒底有一磨光的玻璃片。筒与玻璃片之间有一个胶皮圈，用金属夹固定。距玻璃筒底部12
29、cm处有一放水侧管。测定时将振荡均匀的水样立即到入筒内至30cm处，从筒口垂直向下观察，如不能清楚地看见印刷符号（铅字），缓慢放出水样，直到刚好能辨认出下面的铅字为止。记录此时的水柱高度，精确到0.5cm。透明度超过30 cm时为透明水。塞氏盘法塞氏盘为直径200mm的黑白各半的圆盘，将其沉入水中，以刚好看不到时水的深度（cm）表示水的透明度。十字法在内径为30mm，长为0.5或1.0m的具刻度玻璃筒的底部放一白瓷片，片上有宽1mm的黑色十字和4个直径1mm 黑点。将混合均匀的水样缓缓地到入筒内，边到边观察下面的十字，直到能看清十字，而看不清黑点时为止，此时水柱的高度为透明度，精确到cm。海水透明度盘法海水透明度盘为一直径30cm的白色圆盘。其上表面通过三个圆环连接一根带有刻度标记的绳子，下表面通过三个圆环连接一个重锤。测定时在无阳光直射的水面上，将海水透明度盘放入海水中，从上向下观察，直到刚好看到通明度盘时为止，记录此时的水深，精确到 cm。第六节 非金属无机物的测定一 . 酸度和碱度二. pH值三 . 溶解氧四. 营养盐五. 氰化物六. 硫化物一 . 酸度和碱度二. pH值三 . 溶解氧四. 营养盐测定阴离子时，分离柱为弱碱型阴离子交换树脂，用氢氧化钠或碳酸盐作洗脱液（流动相）。加入样品后，被测离子随流动相
