Chapter2水和废水监测 教学目的 ①认识水资源和水质污染、水质监测对象和目的、监测项目 ②掌握水质监测方案的制定、水污染监测方案的制定 ③掌握水样的采集和保存基本方法 ④水样的预处理 ⑤物理性质的检验 ⑥金属化合物的测定 ⑦非金属无机物的测定 ⑧有机化合物的测定; ⑨水质污染生物监测 ⑩0底质监测及活性污泥性质的监测 教学重点 ①掌握水质监测方案的制定、水污染监测方案的制定; ②掌握水样的采集和保存基本方法; ③水样的预处理及分析方法 ④汞、镉、铅、铬金属化合物的测定; ⑤DO值、含氮化合物的测定 ⑥COD、高锰酸钾指数的测定 教学方法 课内安排10个学时,习题课与讨论1个学时 必读教材和参考书页码 教材:37-41:42-59:67-81:;83-85;89-97;101-108:109-140;多媒体课件:
1 Chapter2 水和废水监测 教学目的 ① 认识水资源和水质污染、水质监测对象和目的、监测项目； ② 掌握水质监测方案的制定、 水污染监测方案的制定； ③ 掌握水样的采集和保存基本方法； ④ 水样的预处理； ⑤ 物理性质的检验； ⑥ 金属化合物的测定； ⑦ 非金属无机物的测定； ⑧ 有机化合物的测定； ⑨ 水质污染生物监测； ⑩ 底质监测及活性污泥性质的监测； 教学重点 ①掌握水质监测方案的制定、 水污染监测方案的制定； ②掌握水样的采集和保存基本方法； ③水样的预处理及分析方法； ④ 汞、镉、铅、铬金属化合物的测定； ⑤ DO 值、含氮化合物的测定； ⑥ COD、高锰酸钾指数的测定 教学方法 课内安排 10 个学时，习题课与讨论 1 个学时。 必读教材和参考书页码 教材：37-41；42-59；67-81；83-85；89-97；101-108；109-140； 多媒体课件：
讲授提纲 2.1水质污染与监测 211水资源及其水质污染 211.1水和水体 水是人类维系生命的基本物质,是工农业生产和城市发展不可缺少的重要资源,是人类 环境的重要组成部分 水体是河流、湖泊、沼泽、冰川、海洋及地下水的总称。从自然地理的角度看,水体是 指地表被水覆盖的自然综合体。 2112水体污染 当进入水体中的污染物含量超过了水体的自净能力,就会导致水体的物理、化学及生物 特性的改变和水质的恶化,从而影响水的有效利用,危害人类健康,这种现象称为水体污染。 按排放形式不同:点污染源、面污染源 根据污染物质及其形成污染的性质:化学性污染、物理性污染、生物性污染 212水质监测的对象和目的 水质监测的目的 1)对地表水体的污染物质及渗透到地下水中的污染物质进行经常性的监测,以掌握水 质现状及其发展规律 (2)对排放的各类废水进行监视性监测,为污染源管理和排污收费提供依据。 (3)对水环境污染事故进行应急监测,为分析判断事故原因、危害及采取对策提供依据。 (4)为国家政府部门制定环境保护法规、标准和规划,全面开展环境保护管理工作提供 有关数据和资料 (5)为开展水环境质量评价、预测预报及进行环境科学研究提供基础数据和手段。 213监测项目 由于各种条件的限制,不可能也没必要对各监测项目一一监测,应根据实际情况,选择 那些排放量大、危害严重、影响范围广、有可靠的分析方法保证获得准确的数据,并能对数 据作出解释和判断的项目。根据该原则,我国环境监测总站提出了68种水环境优先监测污 染物“黑名单”。 我国《环境监测技术规范》分别规定的监测项目如下 生活污水:化学需氧量、生化需氧量、悬浮物、氨氮、总氮、总磷、阴离子洗涤剂、细 菌总数、大肠菌群等 医院污水:pH、色度、浊度、悬浮物、余氯、化学需氧量、生化需氧量、致病菌、细 菌总数、大肠菌群等。 地表水监测项目 工业废水监测项目 214水质监测分析方法 选择分析方法应遵循的原则:灵敏度能满足定量要求:方法成熟、准确:操作简单,易 于普及;抗干扰能力好 根据上述原则,为使监测数据具有可比性,各国在大量实践的基础上,对各类水体中的 不同污染物质都编制了相应的分析方法。 水质监测分析方法体系 (1)国家标准分析方法 比较经典、准确度较高的方法,是环境污染纠纷法定的仲裁方法,也是用于评价其他分 2
2 讲授提纲 2.1 水质污染与监测 2.1.1 水资源及其水质污染 2.1.1.1 水和水体 水是人类维系生命的基本物质，是工农业生产和城市发展不可缺少的重要资源，是人类 环境的重要组成部分。 水体是河流、湖泊、沼泽、冰川、海洋及地下水的总称。从自然地理的角度看，水体是 指地表被水覆盖的自然综合体。 2.1.1.2 水体污染 当进入水体中的污染物含量超过了水体的自净能力，就会导致水体的物理、化学及生物 特性的改变和水质的恶化，从而影响水的有效利用，危害人类健康，这种现象称为水体污染。 按排放形式不同：点污染源、面污染源 根据污染物质及其形成污染的性质：化学性污染、物理性污染、生物性污染 2.1.2 水质监测的对象和目的 水质监测的目的 （1）对地表水体的污染物质及渗透到地下水中的污染物质进行经常性的监测，以掌握水 质现状及其发展规律。 （2）对排放的各类废水进行监视性监测，为污染源管理和排污收费提供依据。 （3）对水环境污染事故进行应急监测，为分析判断事故原因、危害及采取对策提供依据。 （4）为国家政府部门制定环境保护法规、标准和规划，全面开展环境保护管理工作提供 有关数据和资料。 （5）为开展水环境质量评价、预测预报及进行环境科学研究提供基础数据和手段。 2.1.3 监测项目 由于各种条件的限制，不可能也没必要对各监测项目一一监测，应根据实际情况，选择 那些排放量大、危害严重、影响范围广、有可靠的分析方法保证获得准确的数据，并能对数 据作出解释和判断的项目。根据该原则，我国环境监测总站提出了 68 种水环境优先监测污 染物“黑名单”。 我国《环境监测技术规范》分别规定的监测项目如下： 生活污水：化学需氧量、生化需氧量、悬浮物、氨氮、总氮、总磷、阴离子洗涤剂、细 菌总数、大肠菌群等。 医院污水：pH、色度、浊度、悬浮物、余氯、化学需氧量、生化需氧量、致病菌、细 菌总数、大肠菌群等。 地表水监测项目 工业废水监测项目 2.1.4 水质监测分析方法 选择分析方法应遵循的原则：灵敏度能满足定量要求；方法成熟、准确；操作简单，易 于普及；抗干扰能力好。 根据上述原则，为使监测数据具有可比性，各国在大量实践的基础上，对各类水体中的 不同污染物质都编制了相应的分析方法。 水质监测分析方法体系 （1）国家标准分析方法 比较经典、准确度较高的方法，是环境污染纠纷法定的仲裁方法，也是用于评价其他分
析方法的基准方法 (2)统一分析方法 些项目的监测方法尚不够成熟,但这些项目又急需测定,经过研究作为统一方法予以 推广,在使用中积累经验,不断完善,为上升为国家标准方法创造条件 (3)等效方法 与前两类方法灵敏度、准确度具有可比性的分析方法称为等效方法。采用新技术,有条 件的先用,以推动监测技术进步。但是,新方法必须经过方法验证和对比实验,证明其与标 准方法或统一方法是等效的才能使用。 22水质监测方案的制定 监测方案的内容如下: (1)明确地、具体地规定监测目的 (2)确定监测介质和监测项目,以此选择分析方法,前后统一,使监测数据具有可比性 (3)规定采样地点、方法、时间和频次,并具体责任到人 (4)明确排放特点、自然环境条件、居民分布情况等,据此确定采样设备、交通工具及运 行路线 (5)对监测结果尽可能提出定量要求,如监测项目结果的表示方法、有效数字的位数及可 疑数据的取舍等 按照不同水体的水质监测方案的制订 地面水质监测方案的制订 流过或汇集在地球表面上的水,如海洋、河流、湖泊、水库、沟渠中的水,统称为地表 水 (1)基础资料收集 ①水体的水文、气候、地质、地貌特征 ②水体沿岸城市分布和工业布局、污染源分布与排污情况、城市的给排水情况等: ③水体沿岸的资源现状,特别是植被破坏和水土流失情况 ④水资源的用途、饮用水源分布和重点水源保护区; ⑤实地勘察现场的交通情况、河宽、河床结构、岸边标志等。对于湖泊,还需了解生物、沉 积物特点,间温层分布、容积、平均深度、等深线和水更新时间等 ⑥收集原有的水质分析资料或在需要设置断面的河段上设若干调查断面进行采样分析。 (2)监测断面和采样点的设置 ①监测断面设置原则 a有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游 b.湖泊、水库、河口的主要入口和出口; c饮用水源区、水资源集中的水域、主要风景游览区、水上娱乐区及重大水力设施所在地等 功能区 d较大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处:入海河流的河口处;受潮汐影响的河段 和严重水土流失区 e.国际河流出入国境线的出入口处 f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河流监测断面的设置 三断面法 对于江、河水系或某一河段,要求设置三种断面: a对照断面、b控制断面、c削减断面
3 析方法的基准方法。 （2）统一分析方法 一些项目的监测方法尚不够成熟，但这些项目又急需测定，经过研究作为统一方法予以 推广，在使用中积累经验，不断完善，为上升为国家标准方法创造条件。 （3）等效方法 与前两类方法灵敏度、准确度具有可比性的分析方法称为等效方法。采用新技术，有条 件的先用，以推动监测技术进步。但是，新方法必须经过方法验证和对比实验，证明其与标 准方法或统一方法是等效的才能使用。 2.2 水质监测方案的制定 监测方案的内容如下： （1）明确地、具体地规定监测目的； （2）确定监测介质和监测项目，以此选择分析方法，前后统一，使监测数据具有可比性； （3）规定采样地点、方法、时间和频次，并具体责任到人； （4）明确排放特点、自然环境条件、居民分布情况等，据此确定采样设备、交通工具及运 行路线； （5）对监测结果尽可能提出定量要求，如监测项目结果的表示方法、有效数字的位数及可 疑数据的取舍等。 按照不同水体的水质监测方案的制订 2.2.1 地面水质监测方案的制订 流过或汇集在地球表面上的水，如海洋、河流、湖泊、水库、沟渠中的水，统称为地表 水。 （1）基础资料收集 ①水体的水文、气候、地质、地貌特征； ②水体沿岸城市分布和工业布局、污染源分布与排污情况、城市的给排水情况等； ③水体沿岸的资源现状，特别是植被破坏和水土流失情况； ④水资源的用途、饮用水源分布和重点水源保护区； ⑤实地勘察现场的交通情况、河宽、河床结构、岸边标志等。对于湖泊，还需了解生物、沉 积物特点，间温层分布、容积、平均深度、等深线和水更新时间等； ⑥收集原有的水质分析资料或在需要设置断面的河段上设若干调查断面进行采样分析。 （2）监测断面和采样点的设置 ①监测断面设置原则 a.有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游； b.湖泊、水库、河口的主要入口和出口； c.饮用水源区、水资源集中的水域、主要风景游览区、水上娱乐区及重大水力设施所在地等 功能区； d.较大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处；入海河流的河口处；受潮汐影响的河段 和严重水土流失区； e.国际河流出入国境线的出入口处； f.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 河流监测断面的设置 三断面法 对于江、河水系或某一河段，要求设置三种断面： a 对照断面、b 控制断面、c 削减断面
对照断面 设置目的:了解流入某一区域(监测段)前的水质状况,提供这一水系区域本底值 设置方法:(位于该区域所有污染源上游处排污口上游100~500m处) a.设在河流进入城市或工业区以前的地方 b.避开各种废水、污水流入或回流处 断面数目:一个河段区域一个对照断面。(有主要支流时可酌情增加。) 控制断面 设置目的:监测污染源对水质影响。 设置方法:(主要排污口下游较充分混合的断面下游)根据主要污染物的迁移、转化规律 河水流量和河道水力学特征确定,在排污口下游500-1000m处。因为在排污口下游500m 横断面上的1/2宽度处重金属浓度一般出现高峰值。对特殊要求的地区,如水产资源区 风景游览区、自然保护区、与水源有关的地方病发病区、严重水土流失区及地球化学异常区 等的河段上也应设置控制断面 断面数目:多个。根据城市的工业布局和排污口分布情况而定 削减断面 设置目的:了解经稀释扩散和自净后,河流水质情况。 设置方法:最后一个排污口下游1500m处。(左中右浓度差较小的断面。小河流视具体情况) 断面数目:1个。 背景断面 ③湖泊、水库监测断面的设置 首先,判断是单一水体还是复杂水体:考虑汇入的河流数量,水体的径流量、季节变化及动 态变化,沿岸污染源分布及污染物扩散与自净规律、生态环境特点等。然后,按照监测断面 的设置原则确定监测断面的位置: a在进出湖泊、水库的河流汇合处分别设置监测断面 b.以各功能区为中心,在其辐射线上设置弧形监测断面 c.在湖库中心,深、浅水区,滞流区,不同鱼类的洄游产卵区,水生生物经济区等设置监测 断面 湖、库监测断面设置示意图 ④采样点位的确定 小结:三断面法采样部位的确定 河流上 一选取采样断面 采样断面上 选取采样垂线 采样垂线上 一选取采样点。 (3)采样时间和采样频率的确定 所采水样要具代表性,能反映出水质在时间和空间上的变化规律 般原则: ①对于较大水系干流和中、小河流全年采样不少于6次:采样时间为丰水期、枯水期和 平水期,每期采样两次。流经城市工业区、污染较重的河流、游览水域、饮用水源地全年采 样不少于12次:采样时间为每月一次或视具体情况而定。底泥每年在枯水期采样1次。 ②潮汐河流全年在丰、枯、平水期采样,每期采样两天,分别在大潮期和小潮期进行 每次应采集当天涨、退潮水样分别测定。 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1次,全年不少于12次。其他湖泊、水库全年 采样两次,枯、丰水期各一次。有废水排入、污染较重的湖、库,应酌情增加采样次数
4 对照断面 设置目的：了解流入某一区域（监测段）前的水质状况，提供这一水系区域本底值。 设置方法：（位于该区域所有污染源上游处,排污口上游 100～500m 处） a. 设在河流进入城市或工业区以前的地方 b. 避开各种废水、污水流入或回流处 断面数目：一个河段区域一个对照断面。（有主要支流时可酌情增加。） 控制断面 设置目的：监测污染源对水质影响。 设置方法：（主要排污口下游较充分混合的断面下游）根据主要污染物的迁移、转化规律， 河水流量和河道水力学特征确定，在排污口下游 500—1000m 处。因为在排污口下游 500m 横断面上的 1／2 宽度处重金属浓度一般出现高峰值。对特殊要求的地区，如水产资源区、 风景游览区、自然保护区、与水源有关的地方病发病区、严重水土流失区及地球化学异常区 等的河段上也应设置控制断面。 断面数目：多个。根据城市的工业布局和排污口分布情况而定 削减断面 设置目的：了解经稀释扩散和自净后，河流水质情况。 设置方法：最后一个排污口下游 1500m 处。（左中右浓度差较小的断面。小河流视具体情况） 断面数目： 1 个。 背景断面： ③ 湖泊、水库监测断面的设置 首先，判断是单一水体还是复杂水体：考虑汇入的河流数量，水体的径流量、季节变化及动 态变化，沿岸污染源分布及污染物扩散与自净规律、生态环境特点等。然后，按照监测断面 的设置原则确定监测断面的位置： a.在进出湖泊、水库的河流汇合处分别设置监测断面； b.以各功能区为中心，在其辐射线上设置弧形监测断面； c.在湖库中心，深、浅水区，滞流区，不同鱼类的洄游产卵区，水生生物经济区等设置监测 断面。 湖、库监测断面设置示意图 ④采样点位的确定 小结：三断面法采样部位的确定 河流上 ——选取采样断面； 采样断面上 ——选取采样垂线； 采样垂线上 ——选取采样点。 （3）采样时间和采样频率的确定 所采水样要具代表性，能反映出水质在时间和空间上的变化规律。 一般原则： ①对于较大水系干流和中、小河流全年采样不少于 6 次；采样时间为丰水期、枯水期和 平水期，每期采样两次。流经城市工业区、污染较重的河流、游览水域、饮用水源地全年采 样不少于 12 次；采样时间为每月一次或视具体情况而定。底泥每年在枯水期采样 1 次。 ②潮汐河流全年在丰、枯、平水期采样，每期采样两天，分别在大潮期和小潮期进行， 每次应采集当天涨、退潮水样分别测定。 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 1 次，全年不少于 12 次。其他湖泊、水库全年 采样两次，枯、丰水期各一次。有废水排入、污染较重的湖、库，应酌情增加采样次数
⑤背景断面每年采样1次 222地下水质监测方案的制订 储存在土壤和岩石空隙中的水,统称为地下水。 (1)地下水的特征 ①流动较慢,水质参数变化慢,一旦污染很难恢复,甚至无法恢复。 ②埋藏深度不同,温度变化规律也不同 ③取出后水质状况容易发生改变 ④由于采水器的吸附或沾污及某些组分的损失,水样的真实性将受到影响 (2)调查研究和收集资料 ①收集和汇总有关监测资料。 ②收集区域内基本气象资料。 ③搞清区域内各含水层和地质阶梯,地下水补给,径流和排泄方向 ④调查城市发展、工业分布、资源开发和土地利用等情况;了解化肥和农药的施用面积和施 用量:查清污水灌溉、排污、纳污和地表水污染现状。 ⑤要对水位及水深进行实际测量 ⑥在完成以上调査硏究的基础上,确定主要污染源和污染物,根据地区特点和地下水的主要 类型,把地下水分成若干个水文地质单元 (3)采样点的设置 ①背景监测点应设在污染区的外围不受或少受污染的地方。 ②监测井(点)的布设 监测井布点时,应考虑环境水文地质条件、地下水开采情况、污染物的分布和扩散形式, 以及区域水化学特征等因素。对于工业区和重点污染源所在地的监测井(点)布设,主要 据污染物在地下水中的扩散形式确定。 一般监测井在液面下03-0.5m处采样,若有间温层或多含水层分布,可按具体情况分层 采样 (4)采样时间和采样频率的确定 ①每年应在丰水期和枯水期分别采样测定;有条件的地方按地区特点分四季采样:已建立长 期观测点的地方可按月采样监测 ②通常每一采样期至少采样监测1次;对饮用水源监测点,要求每一采样期采样监测2次, 其间隔至少10天:对有异常情况的井点,应适当增加采样监测次数。 223水污染源监测方案的制订 (1)采样点的设置 水污染源一般经管道或渠、沟排放,截面积比较小,不需设置断面,而直接确定采样点 ①工业废水 a在车间或车间设备出口处应布点采样测定一类污染物。这些污染物主要包括汞、镉、砷 铅和它们的无机化合物,六价铬的无机化合物,有机氯和强致癌物质等。 b.在工厂总排污口处应布点采样测定二类污染物。这些污染物有:悬浮物、硫化物、挥发酚、 氰化物、有机磷、石油类、酮、锌、氟和它们的无机化合物、硝基苯类、苯胺类。 ②生活污水和医院污水 采样点设在污水总排放口。对污水处理厂,应在进、出口分别设置采样点采样监测 (2)采样时间和频率 车间和工厂废水 1.可在一个生产周期内每隔0.5或Ih采样1次,混合后测定污染物的平均值
5 ⑤背景断面每年采样 1 次。 2.2.2 地下水质监测方案的制订 储存在土壤和岩石空隙中的水，统称为地下水。 （1）地下水的特征 ①流动较慢，水质参数变化慢，一旦污染很难恢复，甚至无法恢复。 ②埋藏深度不同，温度变化规律也不同。 ③取出后水质状况容易发生改变。 ④由于采水器的吸附或沾污及某些组分的损失，水样的真实性将受到影响。 （2）调查研究和收集资料 ①收集和汇总有关监测资料。 ②收集区域内基本气象资料。 ③搞清区域内各含水层和地质阶梯，地下水补给，径流和排泄方向。 ④ 调查城市发展、工业分布、资源开发和土地利用等情况;了解化肥和农药的施用面积和施 用量；查清污水灌溉、排污、纳污和地表水污染现状。 ⑤要对水位及水深进行实际测量。 ⑥在完成以上调查研究的基础上，确定主要污染源和污染物，根据地区特点和地下水的主要 类型，把地下水分成若干个水文地质单元。 （3）采样点的设置 ①背景监测点应设在污染区的外围不受或少受污染的地方。 ②监测井（点）的布设 监测井布点时，应考虑环境水文地质条件、地下水开采情况、污染物的分布和扩散形式， 以及区域水化学特征等因素。对于工业区和重点污染源所在地的监测井（点）布设，主要根 据污染物在地下水中的扩散形式确定。 一般监测井在液面下 0.3－0.5m 处采样，若有间温层或多含水层分布，可按具体情况分层 采样。 （4）采样时间和采样频率的确定 ①每年应在丰水期和枯水期分别采样测定；有条件的地方按地区特点分四季采样；已建立长 期观测点的地方可按月采样监测。 ② 通常每一采样期至少采样监测 1 次；对饮用水源监测点，要求每一采样期采样监测 2 次， 其间隔至少 10 天；对有异常情况的井点，应适当增加采样监测次数。 2.2.3 水污染源监测方案的制订 （1）采样点的设置 水污染源一般经管道或渠、沟排放，截面积比较小，不需设置断面，而直接确定采样点 位。 ①工业废水 a.在车间或车间设备出口处应布点采样测定一类污染物。 这些污染物主要包括汞、镉、砷、 铅和它们的无机化合物，六价铬的无机化合物，有机氯和强致癌物质等。 b.在工厂总排污口处应布点采样测定二类污染物。这些污染物有：悬浮物、硫化物、挥发酚、 氰化物、有机磷、石油类、酮、锌、氟和它们的无机化合物、硝基苯类、苯胺类。 ②生活污水和医院污水 采样点设在污水总排放口。对污水处理厂，应在进、出口分别设置采样点采样监测。 （2）采样时间和频率 车间和工厂废水 1. 可在一个生产周期内每隔 0.5 或 1h 采样 1 次，混合后测定污染物的平均值