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—一古式坩锅过滤一一滤液十滤渣 滤液一一蒸干一一DS—一盐类含量 滤渣一一脱水烘干(105-110摄氏度)一SS—一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/Fiⅸ ed 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lcm的两平行电极间充以lcm3溶液所具有的电导,代表溶液的离子总浓度 、化学性指标 l、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(还原物质一—O,微生物一一无机物+二氧化碳十水 衡量指标:BOD、COD、TOC、TOD等 11BOD: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 氧化碳十水+含氮有机物(20天,20摄氏度) 第二阶段:含氮有机物一一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) BODs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(査手册):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)
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）
提问:a、含有对微生物有抑制作用的有毒物质时,可采取什么措施? 增加稀释倍数;使用经驯化微生物接种的稀释水 b、如果水样中含有少量氯,怎么办? 少量-2h自行消失;若不能,则可加入亚碗酸钠除去。 怎样检查测定的准确性? 测定人工溶液的BOD5以对照 d、如果废水的可生化降解性很差,即含有大量难以生化降解的物质,能否用BODs 衡量水体的有机物量? 不行 BOD作用:反映水体被有机物污染程度的综合指标,也是研究废水的可生化降解性和生化 处理的效果,以及生化处理废水工艺设计和动力学研究中的重要参数。 12COD:化学需氧量(mgL) Chemical Oxygen Demand 定义:用化学氧化剂氧化水中有机污染物还原性物质时所消耗的氧化剂量,用耗氧量表示。 还原性物质:有机物十亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等无机物。 CODCr COdmn(ISO建议,高锰酸盐指数用于测定地表水、饮用水和生活污水) COD:大部分氧化,吡啶、芳香族不易氧化,挥发性直链脂肪族化合物、苯存在于蒸汽 相中,氧化不明显;氯离子能被氧化,并与硫酸银作用生成沉淀,可加入适量硫酸汞络合消 除干扰。 CODm:酸性和碱性两种,酸性适用于氯离子浓度不超过300mg/L的水样,当COD大于 5mg/L时需稀释;碱性适用于氯离子浓度较高水样。 1.3 TOC. TOD 总有机碳、总需氧量 均为水体有机物总量的表示形式,通过燃烧反应测定、表示方式不同(碳、氧)。 剧孝: a BOD/toc代表什么含义? 代表污水的可生化降解性的指标之 06,0.25-06,<0.25 b BODs/COD比值可作为废水是否适宜生化法处理的指标之二 比值越大,越容易被生化处理。一般认为BODs/COD>0.3的废水才适宜采用生化 处理。 C COD>BOD20>BODs>CODMn
提问：a、含有对微生物有抑制作用的有毒物质时，可采取什么措施？ 增加稀释倍数；使用经驯化微生物接种的稀释水。 b、如果水样中含有少量氯，怎么办？ 少量 1-2h 自行消失；若不能，则可加入亚硫酸钠除去。 c、怎样检查测定的准确性？ 测定人工溶液的 BOD5 以对照。 d、如果废水的可生化降解性很差，即含有大量难以生化降解的物质，能否用 BOD5 衡量水体的有机物量？ 不行。 BOD 作用：反映水体被有机物污染程度的综合指标，也是研究废水的可生化降解性和生化 处理的效果，以及生化处理废水工艺设计和动力学研究中的重要参数。 1.2 COD: 化学需氧量（mg/L） Chemical Oxygen Demand 定义：用化学氧化剂氧化水中有机污染物/还原性物质时所消耗的氧化剂量，用耗氧量表示。 *还原性物质：有机物＋亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等无机物。 CODCr CODMn（ISO 建议，高锰酸盐指数用于测定地表水、饮用水和生活污水） CODCr ：大部分氧化，吡啶、芳香族不易氧化，挥发性直链脂肪族化合物、苯存在于蒸汽 相中，氧化不明显；氯离子能被氧化，并与硫酸银作用生成沉淀，可加入适量硫酸汞络合消 除干扰。 CODMn：酸性和碱性两种，酸性适用于氯离子浓度不超过 300mg/L 的水样，当 COD 大于 5mg/L 时需稀释；碱性适用于氯离子浓度较高水样。 1.3 TOC, TOD 总有机碳、总需氧量 均为水体有机物总量的表示形式，通过燃烧反应测定、表示方式不同（碳、氧）。 思考：a BOD/TOC 代表什么含义？ 代表污水的可生化降解性的指标之一。＞0.6，0.25－0.6，＜0.25 b BOD5／COD 比值可作为废水是否适宜生化法处理的指标之二。 比值越大，越容易被生化处理。一般认为 BOD5／COD＞0.3 的废水才适宜采用生化 处理。 c COD＞BOD20＞BOD5＞CODMn
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；