《环境监测实验》教学大纲

《环境监测实验》教学大纲一、基本信息课程代码：260360实验课程名称:环境监测实验英文名称:ExperimentsofEnvironmentMonitoring课程总学时:环境科学专业45学时，学分1.5；环境工程专业36学时，学分1.0适用对象：环境科学，环境工程二、实验课程的性质与任务《环境监测实验》是环境科学专业一门重要专业必修课，其任务是使学生进一步掌握环境监测原理、技术及常见环境污染物的测定，学习环境监测的基本技能，包括样品处理、分析测试、数据处理等。提高学生的实践技能以及分析问题、解决问题能力。三、实验教学目的与要求目的：经过本课程学习，学生能够熟练、准确地进行常见环境污染物监测分析。要求：1.掌握水、气、土壤及生物体中常见污染物和噪声的监测。2.进一步加强学生基本实验技能的训练。3.进一步熟悉和掌握紫外可见分光光度计、原子吸收分光光度计、冷原子吸收测汞仪、离子色谱和气相色谱等仪器的原理和操作。四、考核办法和成绩评定标准课程考核办法：实际操作抽查（20%），平时实验技能（20%），考勤（20%），实验报告（40%，每个实验3-4%）。五、实验指导书曲东主编，《环境监测》.北京：中国农业出版社，2007.8六、实验项目、内容与要求实验一水样物理指标的测定#实验类型：基本操作实验学时：3每组人数：2实验目的：1．了解悬浮固体物的含义，掌握水中悬浮固体物测定的原理和基本操作。2.了解浊度的含义，掌握分光光度法测定浊度的基本原理和操作。3.了解真色、表色、色度的含义，掌握稀释倍数法测定水的色度的原理和基本操作。教学要求：1.掌握悬浮固体物（SS），浊度、色度等物理指标的含义。2.掌握上述3个物理指标的测定原理及实际操作。3.学会电子天平、恒温干燥箱、分光光度计使用，学习抽滤的基本操作。教学方法：教师讲解操作要点和注意事项，学生自已动手操作，教师现场指导。实验内容提要：1.水样中悬浮物的测定：水样中悬浮固体物简称悬浮物（suspendedsubstance）又称总不可过滤残渣，常用SS表示，水样中的悬浮物是指水样通过孔径为0.45μm的滤膜，截留在滤膜上并于103～105℃烘干至恒重的固体物质。测定方法是将一定体积的水样通过已知重量（事先烘干至恒重）的滤料，然后将滤料及固体残留物于103～105℃烘干至恒重，滤料及固体残留物的总重量减去滤料的重量再除以水样的体积，即得水样中悬浮物含量，以mg/L表示。2.分光光度法测定水样的浊度：在适当的温度下，硫酸肼与六次甲基四胺发生聚合反应，生成白色高分子聚合物，以此作为浊度标准液，在一定条件下（680nm波长）与水样浊度比较，先测定系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲线（吸光度与浊度的关系曲线），在相同条件下测得水样的吸光度，在标准曲线上查得相应的浊度值。或以浊度值为y，吸光度值为x，用最小二乘法计算回归方程（y=ax+b），将水样的吸光度代入回归方程计算水样的浊度。3.稀释倍数法测定水样色度：将样品用光学纯水稀释。用目视法与光学纯水相比，刚好看不出颜色（即与光学纯水看不出区别）时的稀释倍数，为该样品的颜色强度，单位为倍。并用文字描述样品颜色的性质：颜色的深浅（如无色，浅色或深色），色调（如红、橙、黄、绿、蓝、紫等），样品的透明状况（如透明、混浊、不透明等）。实验二水的电导率的测定#实验类型：基本操作实验学时：2每组人数：2实验目的：1.了解电导率的含义2.掌握电导率的测定方法教学要求：1.掌握电导、电导率的概念及其与水中所含污染物的类型、含量的关系。2.学会FELLOWDDS－12型电导率仪的使用，包括电导电极的选择。学会用电导率仪检验蒸馏水、去离子水等纯水的质量。测定地表水、自来水、蒸馏水、工业废水的电导率，并进行分析评价。教学方法：实验教师讲解要点－操作演示－学生实验－教师指导。实验内容提要：电导率是表示溶液导电能力的物理量。水的电导率与其所含的无机酸、碱、盐的量有一定关系。当它们的浓度较低时。电导率随浓度的增大而增加，因此该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。水溶液的电导率与溶液中离子的浓度、性质和溶液的温度、粘度有关。不同类型的水有不同的电导率：超纯的电导率小于0.1µS/cm，新鲜蒸馏水的电导率为0.5～2µS/cm，放置一段时间后，因吸收空气中的CO2，其电导率可增加2~4µS/cm，因此可用测电导率的方法检查蒸馏水、去子水的质量；天然水的电导率一般在50～500µS/cm之间，矿化水可达500～1000µS/cm；含酸、碱、盐的工业废水电导率可超过10000µS/cm；海水的电导率可达30000µS/cm。电导率仪接通电源，预热，调节零点，根据水样电导率的范围选择电极，调节电极常数和温度补偿，电容补偿，选择测量量程，测定水样电导率。测定实验室纯水、自来水、珠江水、生活污水、电镀废水的电导率。实验三水样氟化物含量的测定（氟离子选择电极－标准曲线法）#实验类型：基本操作实验学时：2每组人数：4实验目的：掌握离子选择电极法测定氟化物的基本原理和操作。教学要求：1.了解水中氟化物的环境效应。2.了解氟离子选择电极的结构。3.掌握利用pH-离子计，离子选择电极、参比电极测定离子浓度的原理及操作方法。教学方法：实验教师讲解要点－操作演示－学生实验－教师指导。实验内容提要：当氟电极与含氟的试液接触时，电极的电极电位（E）随溶液中氟离子活度变化而改变，并遵从Nernst方程。当采用离子强度调节剂后，溶液的总离子强度为定值，可将溶液的活度用活度系数与浓度的乘积表示，且活度系数为恒定。此时的电极电位服从以下关系式：式中：E－电极电位F－法拉第常数R－气体常数T－测定温度（K）CF-－待测溶液氟离子浓度（mol/L）在电位分析法中，用氟电极作为指示电极，以饱和甘汞电极（SCE）为参比电极组成电池，用电位计测定电池的电动势（Emf），则电动势与氟离子浓度（CF-）*ClgFRT303.2F常数－E的关系可由下式表示：Emf（mV）=ER－EF-=K+SlgCF-即电池的电动势（Emf）与溶液中lgCF-呈线性关系，可通过测定电动势判断溶液中的CF-。水样中的氟化物通过蒸馏法处理，吸收液中的氟离子可用离子选择性电极法测定。配制标准系列溶液，分别测定电动势，计算回归方程（标准曲线），测定自来水、地表水（珠江水）中的电动势。代入回归方程计算氟离子浓度。实验四水样高锰酸盐指数的测定*实验类型：基本操作实验学时：3每组人数：2实验目的：1.掌握高锰酸盐指数的含义。2.掌握高锰酸盐指数的测定方法。教学要求：掌握高锰酸盐指数的含义与意义，掌握高锰酸盐指数的测定方法原理及有关注意事项。熟悉恒温水浴锅的使用，进一步熟练滴定操作。教学方法：实验教师讲解要点－学生实验－教师指导。实验内容提要：在水中加入一定量的过量的高锰酸钾和硫酸，在沸水浴中加热30分钟，使水中有机物氧化（保持红色），加入过量草酸钠，使未反应的高锰酸钾与草酸钠作用（变成无色），最后用高锰酸钾反滴定多余的草酸钠（红色出现时为终点，自身指示剂），根据用去的高锰酸钾量计算出耗氧量。（以O2，mg/L计）实验五水样化学需氧量（COD）的测定#（快速法）实验类型：基本操作实验学时：3每组人数：4实验目的：1.掌握化学需氧量的含义。2.掌握化学需氧量的测定方法。教学要求：掌握化学需氧量的含义与意义，掌握化学需氧量的测定方法原理及有关注意事项。进一步熟悉加热回流操作和滴定操作。VVVCLmgOCOD10008)()/,(102了解快速法与国家标准方法的异同点。教学方法：实验教师讲解要点－学生实验－教师指导。实验内容提要：取20.00mL混合均匀的水样（或适当稀释后的水样），置于250mL锥形瓶中，准确加入15.00mL重铬酸钾溶液及40mL硫酸银－硫酸溶液5－6粒玻璃珠。装上回流冷凝管，接通冷凝水,接通电源加热，自溶液沸腾起计时，准确回流10分钟。稍冷却后，自冷凝管上端加入150mL蒸馏水，取下锥形瓶，冷却至室温。加入3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液颜色由黄色经蓝绿到绿色，最后变成红褐色为终点，记录消耗的硫酸亚铁铵溶液体积V1（mL）。同时以20.00蒸馏水代替水样，按步骤（1）～（3）操作，做空白试验。记录消耗的硫酸亚铁铵溶液体积V0（mL）。以下式计算稀释后水样（未经稀释则为原水样）的化学需氧量COD（O2，mg/L）：如果测定的是稀释后的水样，则原水样的化学需氧量应在上述计算结果基础上再乘以稀释倍数。测定水样：校园生活污水。实验六水样五日生化需氧量（BOD5）的测定#实验类型：基本操作实验学时：4每组人数：4实验目的：1．了解五日生化需氧量的含义。2．掌握BOD5的测定原理和测定步骤。3．掌握溶解氧的测定方法。4．学习恒温培养箱的使用。教学要求：掌握稀释培养法测定BOD5的原理、操作过程及其计算，掌握碘量法测定水中溶解氧的方法。教学方法：实验教师讲解要点及注意事项－学生分组实验－教师指导。实验内容提要：生化需氧量（BOD）是指水中有机物和部分无机物经生物化学氧化所消耗的溶解氧的量，以O2的mg/L表示。五日生化需氧量（BOD5）是指水样在20±1℃的恒温培养箱中培养5天，微生物氧化水样中有机物和部分无机物时所消耗的溶解氧的量。将均匀水样注满两培养瓶，塞好后应不透气，其中一瓶立即测定溶解氧含量，另一瓶放在20±1℃的恒温培养箱中培养5天后，测定剩余溶解氧含量，由两者的差值可计算出每升水样消耗掉氧的量，即BOD5值。由于许多水样中含有的需氧物质较多，培养过程中水样中的溶解氧不够消耗，因此测量前，应用溶解氧接近饱和的稀释水将水样进行适当稀释。稀释后应保证在培养过程中消耗的溶解氧大于2mg/L,剩余的溶解氧大于1mg/L。有些废水经过高温处理，其中微生物含量很少，在测定BOD5时要进行接种，引入能分解废水中有机物的微生物。有些废水有含有难被一般生活污水中的微生物降解的有机物或含有毒物质时，应对微生物进行驯化后再进行接种。实验七水样中氨态氮的测定*实验类型：基本操作实验学时：3每组人数：2实验目的：1．了解氨氮的含义。2．掌握纳氏试剂比色法测定氨氮的基本原理和操作方法教学要求：了解水中氨氮的来源及其环境效应，掌握纳氏试剂比色法测定氨氮的基本原理和操作方法，熟悉氨氮的蒸馏操作，分光光度计的使用。了解氨的其他测定方法。教学方法：实验教师讲解要点及注意事项－学生分组实验－教师指导实验内容提要：氨氮是指以游离的氨和铵离子等形式存在的氮。游离态的氨和铵离子与纳氏试剂（碘化汞钾）反应生成黄棕色配合物，其色度与氨氮的含量成正比，可用分光光度法测定。水样蒸馏、标准系列配制及显色，水样蒸馏液显色，测定吸光度，以标准系列溶液中氨氮的含量为y,吸光度为x,计算回归方程。将试样的吸光度代入回归方程，计算其氨氮的含量。实验八废水中挥发酚的测定#实验类型：基本操作实验学时：3每组人数：2实验目的：1．熟悉预蒸馏法消除水样中干扰物的操作方法。2．掌握4-氨基安替比林比色法测定挥发酚的原理和操作方法方法。教学要求：1.了解酚的污染特点及其环境效应。了解挥发配酚的测定方法，掌握4-氨基安替比林比色法测定挥发酚的原理，了解酚标液的标定方法。2.掌握挥发酚的蒸馏操作。3.进一步熟悉分光光度计的使用。教学方法：实验教师讲解要点及注意事项－学生实验－教师指导。实验内容提要：天然水中的酚类化合物主要来自于炼油、炼焦、煤气洗涤和某些化工厂排放的废水和废物。酚可分为挥发酚与不挥发酚，用蒸馏法使挥发性酚类化合物蒸馏出，并与干扰物质和固定剂分离，由于酚类化合物的挥发速度是随馏出液的体积变化的，因此，馏出液的体积必须与试样的体积相等。被蒸馏出的酚类化合物，在pH值为10.0±0.2的介质中，在铁氰化钾存在时，与4-氨基安替比林反应，生成橙红色的安替比林染料。当挥发酚的浓度低于0.5mg/L时，可先用氯仿将此染料从不溶液中萃取出来，然后在460nm波长处进行比色测定；如果挥发酚的浓度较大于0.5mg/L时，在水溶液中生成的橙红色安替比林染料可直接在510nm处进行比色测定