第二章 水和废水监测

第二章水和废水监测本章主要内容2.1水质污染与监测2.2水质监测方案的制定2.3水样的采集、保存和预处理2.4物理指标的测定2.5金属化合物的测定2.6非金属无机物的测定2.7有机污染物的测定2.8底质监测目的与要求一、掌握监测断面设置、采样点的确定，水样的采集、保存和预处理方法二、掌握水质物理性质、金属化合物、非金属无机物以及有机化合物监测的项目及监测方法一、我国水资源状况第一节水质污染与监测二.我国水环境质量状况七大水系、三大海域、15个大型淡水湖泊三、水质污染分类四、水质监测项目2.地区分布不均长江及其以南的流域：面积36.5%，水资源81%；淮河及其以北：面积63.5%，水资源：19%西北内陆河地区：面积35.3%，水资源：4.6%1.总量多，人均占有量少总量居世界第6，人均占有量却只有2700m3，约为世界人均的1/4，美国的1/6按现行国际标准，人均水资源2000m3就处于严重缺水边缘一、我国水资源状况全国水质状况二.我国水环境质量状况全国年份水质良好（地表水Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类海水Ⅰ、Ⅱ类）水质较差（地表水Ⅳ、Ⅴ类海水Ⅲ类）水质污染严重（地表水劣Ⅴ类海水IV、劣IV类）七大水系200541%32%27%200643%31%26%200749.9%26.5%23.6%200855%22%21%重点湖库200528%29%43%200629%23%48%200728.5%32.2%39.3%近岸海域200567.2%8.9%23.9%200667.7%8.0%24.3%200762.8%11.8%25.4%湖北省水质状况湖北省年份水质良好（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类）水质较差（Ⅳ、Ⅴ类）水质污染严重（劣Ⅴ类）河流200572.6%15.7%11.7%200673.7%18.2%8.1%200784.4%7.8%7.8%200882.9%9.5%7.6%湖泊、水库200545.5%36.3%18.2%200645.5%40.9%13.6%200750%36.4%13.6%200854.5％31.8％13.6%武汉市水质状况武汉市年份水质良好（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类）水质较差（Ⅳ、Ⅴ类）水质污染严重（劣Ⅴ类）河流2005641200663220078112008821湖泊200592632200692532200788292008122929河流/水库断面名称水质类别主要超标项目长江宜宾IV粪大肠菌群三峡水库重庆寸滩劣V铅、总磷、粪大肠菌群涪陵清溪场劣V铅、总磷、粪大肠菌群万州沱口劣V铅、粪大肠菌群奉节十里铺劣V总磷、粪大肠菌群巴东官渡口Ⅲ宜昌太平溪Ⅱ长江宜昌黄陵庙Ⅳ粪大肠菌群长江宜昌水文测流断面Ⅴ粪大肠菌群长江汉口37码头Ⅲ长江黄石西塞山Ⅲ长江九江市化工厂下游Ⅲ长江安庆下渡口Ⅱ长江干流水质污染状况（2006.7）洞庭湖流域水质污染状况（2006.7）河流/水库断面名称水质类别主要超标项目马尾河油行劣Ⅴ氨氮湘江长沙市施家港劣Ⅴ溶解氧、粪大肠菌群资水邵阳Ⅳ粪大肠菌群资水益阳Ⅲ沅水常德劣Ⅴ粪大肠菌群澧水张家界劣Ⅴ粪大肠菌群澧水津市劣Ⅴ粪大肠菌群有机无毒物（需氧有机物）：碳水化合物、蛋白质、脂肪COD,BOD,TOC有机有毒物：有机氯农药，苯系物，多环芳烃化合物，酚类化合物，石油类污染物无机无毒物：氮、磷（水体富营养化）无机有毒物：氰化物，砷，重金属（铬、汞、铅、镉）病原体、其它微生物1、按污染物的性质分类：三、水质污染分类2、按排放形式分类：点污染源：工矿企业废水、城镇生活污水等通过管道，沟道集中排入水体的污染源，如工厂、矿山、医院、居民点、废渣堆、排污的船舶等面污染源:指在较大范围内，溶解性或固体污染物在降雨径流等作用下，通过地表或地下径流进入受纳水体造成的污染，如农田施用化肥、农药形成的农田径流线污染源：输油管道、污水沟道、公路、铁路、航线污染源内污染源：湖泊、水库、河流、海湾的底部沉积物蓄积着大量污染物，这些污染物释放出来对水体造成的污染四、水质监测项目地表水监测项目：《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）生活饮用水监测项目：《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）废水监测项目：《污水综合排放标准》（GB8979-1996）第一类污染物：总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍、苯并（a）芘、总铍、总银、总α放射性、总β放射性第二类污染物：第二节水质监测方案制定重点和难点：地面水、水污染源监测断面和采样点的设置本节内容：地面水水质监测方案的制定水污染源监测方案的制定监测方案制订流程九、制订质量控制和保证措施八、提出监测报告要求七、选定分析测定技术六、选定采样和保存方法五、安排采样频率和时间四、布设监测网点三、确定监测项目二、进行调查研究一、明确监测目的2.1地面水水质监测方案的制订一、基础资料收集二、监测断面和采样点的设置三、采样时间与采样频率的确定A、一般性了解（水文、气候、地质、地貌）；B、水体沿岸城市分布、工业布局、污染源及其排污情况、城市给排水情况等；C、水体沿岸资源现状，植被及水土流失；D、饮用水源分布和重点水源保护区；E、历年水质监测资料。一、基础资料收集二、监测断面和采样点的设置1、监测断面的布设原则2、监测断面设置（1）河流监测断面设置（2）湖泊（水库）监测断面设置3、采样点位的确定（1）采样垂线的设置（2）采样点的设置监测断面采样垂线采样点武汉宗关汉江入长江宜昌南津关三峡水库出口宜宾凉姜沟岷江入长江重庆朱沱川渝省界岳阳楼洞庭湖出口江西九江鄂赣省界南京林山皖苏省界长江、嘉陵江、乌江重庆段水质监测断面分布图入境（对照）断面出境（削减）断面长江入三峡库区控制断面嘉陵江入长江控制断面乌江入长江控制断面库区控制断面库区控制断面无锡|苏州苏州|嘉兴思考题：已知河流的平均宽度和深度分别为80m和12m。要对该河流进行监测，监测断面和采样点如何设置？AA'BCHIEFDB'C'D'H'I'E'F'入境断面削减断面出境断面对照断面对照断面对照断面控制断面控制断面合二为一GG'控制断面合二为一JJ'控制断面KK'控制断面三、采样时间与采样频率的确定饮用水源地：12次/年背景断面：1次/年一般河流：6次/年(丰枯平三期)，12次/年(重污染)潮汐河流：丰枯平三期，每期采样2天(大潮期和小潮期)，涨、退潮时采样。湖泊水库：12次/年(监测站)，2次/年(枯、丰)排污渠：3次/年底泥：1次/年(枯水期)一、调查研究和收集资料A、收集监测区域内水文、地质、气象(地质图、剖面图、含水层、地下径流和流向）以及已往的监测资料；B、调查监测区域内城市发展、工业分布、资源开发、土地利用情况，了解化肥、农药用量、污水灌溉及地面水污染现状；C、测量或查知地下水位、水深。2.2地下水水质监测方案的制定二、采样点的设置对照监测井设在地下水流向的上游不受或少受监测地区污染源影响的地方。控制监测井设在污染源周围不同位置，特别是地下水流向的下游方向。1）带状污染区：渗井、渗坑和堆渣区的污染物，在含水层渗透性大的地区，沿河、渠排放的工业废水和生活污水，监测井设在地下水流向及其垂直方向上。2）点状污染区：在含水层渗透小的地区形成的，监测井设在距污染源最近的地方。3）块状污染区：污灌区等面状污染源易造成块状污染，宜用网格布点法设置监测井。一般监测井在液面下0.3～0.5m处采样一、污染源调查废水和污水类型污染物、排放去向和排放量车间、工厂和地区排污口数量及位置废水处理情况，是否排入江、河、湖、海，流经区域是否有渗坑等综合分析，确定监测项目2.3水污染源监测方案的制订二、采样点设置1、工业废水A、一类污染物：车间或车间处理设施废水排放口B、二类污染物：工厂废水总排放口，C、了解废水处理效果：废水处理设施入口和出口D、排污渠道上，渠道较直、水量稳定的地方2、城市污水A、城市污水管网：非居民生活排水支管接入城市污水干管的检查井，干管的不同位置，污水进入水体的排放口。B、城市污水处理厂：污水进出口工业废水：每年采样监测2-4次；（1）车间排污口：每0.5or1h取1次，混合测平均值（2）工厂排污口：2次/月（3）城市排污管道出水口：1次/h，连续采集8h或24h，混合生活污水：每年采样监测2次，春、夏季各1次；医院污水：每年采样监测4次，每季度1次。《环境监测技术规范》规定：三、采样时间和频率第三节水样采集、保存和预处理1、采样前的准备2、采样设备3、采样方法（1）地面水（2）废水样（3）自来水（4）地下水（5）自喷泉水一、水样的采集手持式开口采样瓶采样设备泵式采水器示意图地面水样类型瞬时水样：某一时间和地点从水体中随机采集的分散水样混合水样：同一采集点，不同时间采集的各个瞬时样混合综合水样：不同采样点，同时采集各个水样混合废水样类型瞬时废水样：适应于生产工艺连续、稳定的工厂或绘浓度-时间曲线时间等比例废水样：每隔相同时间采集等量废水样混合（废水排放和流量稳定）流量等比例废水样：不同时间依流量大小按比例采集（流量不稳定）目的：制止水样在存放期间的物理、化学和生物变化，使水样成分保持稳定不变基本要求：（1）抑制微生物作用（2）减缓化合物氧化还原作用（3）减少被测组分挥发损失（4）避免沉淀吸附或结晶物析出二、水样保存保存方法1、选择适当容器：聚乙烯、硼硅玻璃、石英、聚四氟乙烯2、冷藏、冷冻法：抑制微生物活动、减缓物理挥发和化学反应速度3、加入化学试剂：化学试剂保存法（1）酸：抑制微生物活动防止金属离子水解、沉淀或被容器壁吸附减少NH3的挥发（2）碱：抑制微生物代谢防止弱酸电离、弱酸强碱盐水解（3）生物抑制剂：CuSO4、HgCl2（4）加入氧化剂或还原剂：HNO3+K2Cr2O7、抗坏血酸保存剂作用适用范围HgCl2抑制生物氧化还原作用氨氮、硝酸盐氮、化学需氧量H3PO4+CuSO4抑制苯酚菌分解活动酚类化合物HNO3防止金属离子水解沉淀各种金属离子H2SO4抑制微生物生长，与碱作用含有机物水样（COD、TOC、油和油脂）、胺类NaOH防止化合物的挥发氰化物、有机酸、酚类HNO3+K2Cr2O7使金属离子保持高价态二价汞离子抗坏血酸MnSO4，碱性KI-NaN3防止被氧化，除余氯固定溶解氧硫化物测定溶解氧三、水样预处理目的：破坏有机物溶解悬浮物，将各种价态的待测元素氧化成单一高价态或转化成易于分离的无机化合物要求：清澈、透明、无沉淀1、水样消解:干灰化法（高温分解法）:不适合处理易挥发组分Hg,As,Cd,Sn,Se湿式消解法：酸式消解：HNO3,HNO3-HClO4,HNO3-H2SO4,H2SO4-H3PO4，H2SO4-KClO4,多元消解法碱式消解：NaOH-H2O2,NH3H2O-H2O2消解方法湿式消解法消解方法要点硝酸消解法浓硝酸消解至清澈、透明、无色，蒸至近干，稍冷后加2%硝酸溶解可溶盐。硝酸-高氯酸消解法消解含难氧化有机物的水样。有发生爆炸危险。先加入硝酸，稍冷后再加高氯酸处理。硝酸-硫酸消解法提高消解温度和消解效果。硝酸与硫酸比例：5+2硝酸-磷酸消解法磷酸与金属离子络合，消除Fe3+干扰硫酸-高锰酸钾消解法消解测定汞的水样多元消解法消解总铬的水样，硫酸-磷酸-高锰酸钾2、富集与分离提高待测组分的浓度消除共存干扰组分富集或浓缩分离或掩蔽目的气提、顶空和蒸馏法液液萃取法固相萃取法离子交换法吸附法共沉淀法其它富集分离方法富集与分离常用的方法气提、顶空和蒸馏法气提法：利用待测组分挥发度大特性，或将欲测组分转变成易挥发性物质，然后用惰性气体带出而达到分离富集的目的硫化物吹气分离装置示意图气提法实例①冷原子荧光法（冷AFS法）—汞：将Hg2+、Hg+用SnCl2还原成原子态Hg，由惰性气体将其带入仪器测定②分光光度法（VIS）—硫化物：加磷酸生成H2S，再用惰性气体载入Zn(AC)2-HAC溶液吸收③分光光度法—砷：将其转化为砷化氢（AsH3），再用吸收液吸收蒸馏：利用水样中各污染组分具有不同沸点而使其彼此分离顶空法原理：先在密闭的容器中装入水