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環(huán)境工程監(jiān)測(cè)第一章課程導(dǎo)言一、環(huán)境分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境工程監(jiān)測(cè)二、環(huán)境監(jiān)測(cè)的任務(wù)、特點(diǎn)和分類三、教學(xué)內(nèi)容四、學(xué)習(xí)要求*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*一、環(huán)境分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*二、環(huán)境監(jiān)測(cè)的任務(wù)、特點(diǎn)和分類*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*三、教學(xué)內(nèi)容水環(huán)境的監(jiān)測(cè)--重點(diǎn)(水污染防治的重要性、各種介質(zhì)監(jiān)測(cè)的類似性、與其它專業(yè)課程的教學(xué)范圍界定)大氣環(huán)境的監(jiān)測(cè)土壤環(huán)境的監(jiān)測(cè)噪聲監(jiān)測(cè)環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制與環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)環(huán)境監(jiān)測(cè)新技術(shù)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*四、學(xué)習(xí)要求了解天然水和廢水的成分和性質(zhì)以及水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容及其制定原則掌握各項(xiàng)主要水質(zhì)指標(biāo)的環(huán)境意義和主要分析方法了解監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在水污染控制工程中的應(yīng)用及對(duì)水和廢水的物理化學(xué)性質(zhì)作出質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法了解大氣、土壤和噪聲污染的來(lái)源以及主要污染物質(zhì)的性質(zhì)和分析測(cè)定方法培養(yǎng)獨(dú)立開展環(huán)境監(jiān)測(cè)的技能*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*PCDD&PCDF比利時(shí)二惡英污染事件Polychlorinateddibenzo-p-dioxins(75)Polychlorinateddibenzofurans(135)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*我國(guó)歷年廢水排放量鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)污染占全國(guó)總污染的52%城市污水處理率小于15%工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放率小于75%*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*三分之一以上河段不能滿足灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);主要淡水湖泊富營(yíng)養(yǎng)污染嚴(yán)重;50%城市地下水水質(zhì)日趨惡化;飲用水水源水質(zhì)顯著下降;世界銀行:健康損失20億元/年國(guó)家環(huán)境污染控制的重點(diǎn):三河三湖兩區(qū)一市一海我國(guó)水污染現(xiàn)狀*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*60年代以前 3次70年代 9次80年代 74次1990年 34次1998年 22次1999年7月3日渤海赤潮面積達(dá)1500km2
我國(guó)沿海海域赤潮出現(xiàn)的頻率*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*第二章水與水污染、水質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)一、水二、水污染三、水質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)四、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*一、水1、水的重要性地球上一切生命存在的基礎(chǔ)對(duì)人的重要性人體的2/3是水;人體失去10%的水,將難以運(yùn)動(dòng);失去20%的水將導(dǎo)致死亡水是重要的資源(?花錢如流水)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*2、水的物化特性(1)相圖與三態(tài)O(三相點(diǎn))固(冰)液(水)氣(水蒸氣)單相1區(qū)兩相共存線三相點(diǎn)(0.00980C0.006026atm)溫度大氣壓*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*(2)熱容量在所有的液體和固體物質(zhì)中,水具有最大比熱4.18焦耳/克·度(1個(gè)大氣壓和15℃)(3)密度水在4℃時(shí)具有最大密度1.00000g/cm3在0-4℃時(shí)水的反常膨脹現(xiàn)象
狀態(tài) 4℃水 0℃水 0℃冰 密度(g/cm3) 1.00000 0.99987 0.91675*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*(4)表面性質(zhì)所有常溫液體中,除汞以外,水具有最大的表面張力(7.28x10-4牛頓/cm)(5)溶解與反應(yīng)能力水是一個(gè)極好的積性溶劑??梢匀芙猓?/p>
極性分子物質(zhì) 晶體化合物 部分非極性化合物(如葡萄糖等) 氣體(O2,N2,CO2,NH3)參與反應(yīng),與 活潑金屬 金屬氧化物 非金屬氧化物等*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*2、水的分布與循環(huán)(1)地球上水的分布總量14億立方千米。其中97.252%為海水,2.163%存在與冰川、冰帽,而可被人類開發(fā)利用的淡水總量?jī)H占0.3%,約400萬(wàn)立方千米中國(guó):地面水年逕流量27210億m3,在各國(guó)中排第六,但人均每年為2720m3,僅為世界平均擁有量的1/4(2)水的自然循環(huán)和社會(huì)循環(huán)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*二、水污染1、自然污染與人為污染環(huán)境容量:自然環(huán)境體系對(duì)其中的各種物質(zhì)的變化所具有的一定程度的調(diào)節(jié)和緩沖能力水的自凈能力:水體所具有的在一定程度下自然降低污染的能力*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*2、水體污染物的分類和影響化學(xué)性污染:無(wú)機(jī)污染物、有機(jī)污染物等物理性污染:熱污染、放射性污染、懸浮物質(zhì)污染生物性污染:細(xì)菌、病毒等*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*三、水質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)1、水質(zhì)和水質(zhì)指標(biāo)(1)水質(zhì)指標(biāo)的定義水質(zhì)是指水和其中所含的雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來(lái)的綜合特性水質(zhì)指標(biāo)是水質(zhì)的具體衡量標(biāo)準(zhǔn),表示出水中雜質(zhì)的種類、成分和數(shù)量*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*物理性水質(zhì)指標(biāo) 溫度 Temperature 色度 Color 濁度
Turbidity
嗅 Odor 味 Taste 電導(dǎo)率 Conductivity(2)水質(zhì)指標(biāo)類別*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)
化學(xué)需氧量 COD
生物需氧量 BOD
總有機(jī)碳 TOC H+濃度
pH 酸度 Acidity
堿度 Alkalinity
多環(huán)芳烴 PAHs
多氯聯(lián)苯 PCBs
硝酸鹽 Nitrate
汞 Mercury*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生物性水質(zhì)指標(biāo) 細(xì)菌總數(shù) Colonycounts
大腸桿菌數(shù) Totalcoliform
葉綠素a Chlorophylla*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*2、天然水的成分和性質(zhì)降水(含鹽量較低、水質(zhì)較軟;酸雨pH小于5.65)地下水(比較干凈,但含鹽量高于降水;礦泉水;地下水污染)地面水(江、河、湖、海;渾濁度高、水質(zhì)較軟、水體易被污染)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*3、廢水的成分和性質(zhì)(1)生活污水特征:渾濁、深色、惡臭的液體、pH在7-8之間;固體物含量?jī)H為0.1-0.2%需監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目:pH、懸浮固體、可沉固體、COD、BOD、氨氮、硝酸鹽氮等變化因素多,水質(zhì)不穩(wěn)定,需綜合出污水水質(zhì)的平均值*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*3、廢水的成分和性質(zhì)(2)工業(yè)廢水污染強(qiáng)度大、污染物質(zhì)多、治理難度大無(wú)機(jī)工業(yè)廢水:冶金、建筑等工業(yè)廢水有機(jī)工業(yè)廢水:食品、農(nóng)藥、石油化工等廢水混合工業(yè)廢水:焦化廢水、皮革廢水等*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*四、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系分為六類兩級(jí):六類標(biāo)準(zhǔn): 環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、 環(huán)?;A(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)保方法標(biāo)準(zhǔn)、 環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)保儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)兩級(jí)標(biāo)準(zhǔn): 國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn) 地方環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(要求低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?)我國(guó)已有環(huán)境國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)300多項(xiàng)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*1、飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(1)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)制定的原則流行病學(xué)上安全可靠,不含各種病源細(xì)菌和寄生蟲卵,防治傳染病的傳播化學(xué)組成上對(duì)人體無(wú)害,所含的有毒有害物質(zhì)的濃度對(duì)人體健康不產(chǎn)生毒害或不良影響感官性狀良好,對(duì)感官無(wú)不良刺激(2)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(中國(guó)、WHO、美國(guó))*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*2、工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)技術(shù)用水——原料用水、生產(chǎn)工藝用水和生產(chǎn)過程用水鍋爐用水——懸浮固體、硬度、溶解氧指標(biāo)冷卻用水——盡可能低的水溫、無(wú)水垢或泥渣沉積、對(duì)金屬腐蝕小、避免微生物或其它生物的繁殖*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*3、農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)灌溉用水水質(zhì)指標(biāo)中,總含鹽量是一個(gè)重要指標(biāo)。用總含鹽量小于500mg/L的水灌溉農(nóng)田不會(huì)引起鹽堿化問題,我國(guó)規(guī)定灌溉用水的總含鹽量不得超過1500mg/L4、漁業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)考慮魚類的生存和繁殖以及毒物通過食物鏈在魚體內(nèi)的富集*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*5、水體污染控制標(biāo)準(zhǔn)(1)地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-88)將水體劃分為五類(pH、DO、CODMn)同一水體兼有多種功能的,以高功能分類;有季節(jié)性功能的,可按季節(jié)分類。*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*(2)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的I類和II類水域,不得新建排污口排入III類水域的污水,執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)排入IV類和V類水域的污水,執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)排入城鎮(zhèn)下水道并進(jìn)入二級(jí)污水處理廠進(jìn)行生物處理的污水執(zhí)行三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*兩類污染物:第一類污染物是指能在環(huán)境和動(dòng)物、植物中蓄積,對(duì)人體健康產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)不良影響的污染物質(zhì)(13種)第二類污染物是指其長(zhǎng)遠(yuǎn)影響小于第一類的污染物質(zhì)(pH、SS、BOD5、COD) GB8978-1996(1) GB8978-1996(2) GB8978-1996(3)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)**環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*第三章:水質(zhì)分析概論一、水質(zhì)分析二、污染調(diào)查三、水樣的采集、保存和預(yù)處理四、水質(zhì)分析的基本方法五、水質(zhì)分析結(jié)果的表示方法*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水質(zhì)分析目的一般方法*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*污染調(diào)查(一)1、工業(yè)污染源調(diào)查企業(yè)自然背景和社會(huì)背景企業(yè)的基本情況和廠區(qū)布局生產(chǎn)和排污工藝能源、水源和原材料操作情況和管理水平污染危害污染物治理現(xiàn)狀和規(guī)劃生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)措施*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*污染調(diào)查(二)2、水體污染調(diào)查*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水樣的采集、保存和預(yù)處理*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水質(zhì)分析的基本方法*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水質(zhì)分析結(jié)果的表示方法MolarconcentrationMolar(M,mole/L)=molesperliterMassConcentrationMass/Volume=Massofsubstancepervolumeofsolutionmg/L,ug/L,ug/mLWeight/Weight=Massofsubstancepermassofsolutionppm:partspermillion,10-6ppb:partsperbillion,10-9Percent(%)W/V(%)V/VNormal(N)=Equivalentsperliter*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*第四章水的感官物理性狀一、溫度(Temperature)二、嗅和味(OdorandTaste)三、色度(Color)四、渾濁度(Turbinity)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*溫度水中的反應(yīng)速率(化學(xué)反應(yīng)、生物反應(yīng))水中的溶解氧(9.17mg/Lat20℃and1atm)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定、溫度計(jì)、深水溫度計(jì)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*嗅和味嗅、嗅氣強(qiáng)度的六級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(見右表)嗅閾值:水樣用無(wú)嗅水稀釋至剛能察覺的稀釋倍數(shù)。=(水樣體積+無(wú)嗅稀釋水體積)/水樣體積我國(guó)規(guī)定飲用水的嗅閾值必須小于2味:也可用類似嗅的六級(jí)表示*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*色度真色:由水中的溶解物質(zhì)和或膠體物質(zhì)產(chǎn)生的顏色。水質(zhì)分析中一般指真色表色:由水中的溶解物質(zhì)和膠體物質(zhì)以及懸浮物質(zhì)綜合產(chǎn)生的顏色測(cè)定方法:鈷比色法——規(guī)定一升水中含有相當(dāng)于1mg鉑時(shí)所產(chǎn)生的顏色為一度稀釋倍數(shù)法分光光度法——三激勵(lì)值法(Tristimulusvalue)飲用水規(guī)定小于15度*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*渾濁度測(cè)定:目視法:濁光,比濁法測(cè)定范圍:0-1000(燭光濁度計(jì)25-1000,比濁法:0-100)散射法:NTU(Ref1989pp2-11to2-16)測(cè)定范圍:0-40飲用水規(guī)定濁度小于3*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*第五章水中的固體物質(zhì)一、水中的固體二、污泥中的固體三、含鹽量與電導(dǎo)率*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的固體總固體(TS)——在105-110℃下將水樣蒸發(fā)至干時(shí)所殘余的固體物質(zhì)總量溶解固體和懸浮固體揮發(fā)性固體和固定性固體——水樣中的固體物質(zhì)在600℃灼燒時(shí)所失去的重量為揮發(fā)性固體,殘余物的重量為固定性固體可沉固體——1升水樣在可沉固體錐形筒內(nèi)靜置1小時(shí)后所沉下的懸浮物質(zhì)重量飲用水中的TS應(yīng)小于500mg/L*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*污泥中的固體初沉泥、活性污泥、生污泥、孰污泥污泥濃度(MLSS)、污泥沉降比(SV)、污泥體積系數(shù)(SVI)或污泥指數(shù)(SI)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*含鹽量與電導(dǎo)率總含鹽量=溶解固體+1/2HCO3-溶解固體(TDS)=(0.55~0.70)電導(dǎo)率*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*第六章水中的酸堿物質(zhì)一、酸堿質(zhì)子理論二、水的pH三、水的酸度(Acidity)四、水的堿度(Alkalinity)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*酸堿質(zhì)子理論(一)1、傳統(tǒng)的酸堿理論--釋放出H+、OH-2、酸堿質(zhì)子理論--給出和接受質(zhì)子H+HA+B=A-+HB共軛酸堿對(duì)水溶液中物質(zhì)的酸堿強(qiáng)弱取決于它對(duì)水分子給予和奪取質(zhì)子的強(qiáng)弱酸堿可以是分子、離子等形式酸堿可以相互轉(zhuǎn)化、酸堿實(shí)質(zhì)上是同時(shí)存在的酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是質(zhì)子在化合物之間的轉(zhuǎn)移過程質(zhì)子——水合質(zhì)子、H+——H3O+——H9O4+*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*酸堿質(zhì)子理論(二)3、水的酸堿性質(zhì)指標(biāo)--pH、酸度、堿度酸度和堿度可以同時(shí)存在*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水的pH(一)1、pH值的概念(1)pH值是溶液中氫離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)pH=-log{H+}活度與濃度:考慮離子強(qiáng)度影響(2)水的離子積Kw=[H+][OH-]=1x10(E-14)(25℃時(shí))(3)天然水的pH二氧化碳、重碳酸鹽、碳酸鹽平衡系統(tǒng)4.5~8.5*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水的pH(二)2、pH值測(cè)定的意義(1)供水和給水處理飲用水:6.5-8.5鍋爐用水:7-8.5影響水的混凝、消毒、軟化、脫鹽、腐蝕控制等處理過程(2)排水和廢水處理生活污水:7.2-7.6工業(yè)廢水進(jìn)入下水道:6-9影響生物處理工藝(3)影響有毒物質(zhì)的毒性*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水的pH(三)3、pH值的測(cè)定方法(1)電位測(cè)定法——pH計(jì)構(gòu)成:r溶液中的指示電極(玻璃電極)和參比電極(飽和甘汞電極)構(gòu)成電池原理:能斯特方程E=E0+0.059log{H+}=E0-0.059pH標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)——磷酸二氫鉀+磷酸氫二鈉溫度補(bǔ)償精度:0.1pH單位(2)比色測(cè)定法利用常用pH指示劑pH試紙*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水的酸度(一)水的酸度是水中所有能與強(qiáng)堿相互作用的物質(zhì)的總量,包括強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)酸弱堿鹽等1、水中酸度來(lái)源(1)主要的弱酸碳酸來(lái)源于二氧化碳在水中的平衡溶于水中的二氧化碳決大多數(shù)為游離二氧化碳水中的二氧化碳來(lái)源于大氣中的二氧化碳和有機(jī)物的分解(2)強(qiáng)酸來(lái)源于冶金、化工等工業(yè)廢水(3)味精等含硫廢水在硫酸鹽菌作用下產(chǎn)生硫酸*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水的酸度(二)2、酸度的分類*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水的酸度(三)3、酸度的測(cè)定(1)酸堿滴定法(2)計(jì)算法求水中游離二氧化碳含量[CO2]=[H+][HCO3-]/K1諾模圖p258圖13-54、測(cè)定意義防止酸性腐蝕--水中二氧化碳高于15mg/L時(shí),混凝土腐蝕酸性廢水和其它廢水反應(yīng)形成有害物質(zhì)廢水處理的適宜酸度影響水生生物的生長(zhǎng)繁殖*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水的堿度(一)水的堿度是水中所有能與強(qiáng)酸相互作用的物質(zhì)的總量,包括強(qiáng)堿、弱堿、強(qiáng)堿弱酸鹽等1、水中堿度來(lái)源天然水:重碳酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物等藻類吸收水中游離和化合的二氧化碳廢水中的洗滌劑、農(nóng)藥、化肥等含有磷酸鹽造紙、印染、化工、電鍍等工業(yè)廢水含有堿度*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水的堿度(二)2、堿度的分類氫氧化物堿度、碳酸鹽堿度、重碳酸鹽堿度——
p260圖13-6*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水的堿度(三)3、堿度的測(cè)定和計(jì)算(1)酸堿滴定法(2)三種堿度的計(jì)算法由總堿度、酚酞堿度測(cè)定值計(jì)算T——總堿度P——酚酞堿度M——由酚酞堿度滴定至總堿度時(shí)消耗的酸量T=P+M根據(jù)堿度和pH值的測(cè)定計(jì)算(p262)根據(jù)平衡方程式的計(jì)算(p263)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水的堿度(四)水的混凝處理——酸化后影響效果水的軟化處理——石灰蘇打法水質(zhì)穩(wěn)定和管道腐蝕控制堿性工業(yè)廢水的中和處理生物處理的適宜酸堿度*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*第七章水中的硬度一、硬度及其分類二、硬度測(cè)定的意義三、硬度的測(cè)定四、(非)碳酸鹽硬度的計(jì)算*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*硬度及其分類(一)1、水的硬度:是由于能與肥皂作用生成沉淀和與水中某些陰離子化合生成水垢的兩價(jià)金屬離子的存在而產(chǎn)生的。致硬金屬離子:鈣、鎂和鐵、錳、鍶與致硬金屬離子有關(guān)的陰離子:HCO3-,CO32-,SO42-,Cl-,NO3-,SiO3-*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*硬度及其分類(二)2、硬度的分類總硬度=鈣硬度+鎂硬度總硬度=碳酸鹽硬度(暫時(shí)硬度)+非碳酸鹽硬度(永久硬度)碳酸鹽硬度(暫時(shí)硬度):鈣鎂的碳酸鹽和重碳酸鹽,可經(jīng)煮沸除去非碳酸鹽硬度(永久硬度):鈣鎂的硫酸鹽、氯化物等,不受加熱影響3、硬度單位mg/LCaO計(jì)mg/LCaCO3計(jì)度:1升水中含10mg/LCaO時(shí)所引起的硬度(我國(guó)的定義同德國(guó)度)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*硬度測(cè)定的意義1、雨水的硬度極低,地面水稍高(長(zhǎng)江水4-7度),地下水更高2、水質(zhì)軟硬的分類(見下表)3、日常生活:消耗肥皂、產(chǎn)生水垢、口感不好4、工業(yè):鍋爐內(nèi)結(jié)垢、冷卻水管路堵塞、產(chǎn)品質(zhì)量*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*硬度的測(cè)定總硬度測(cè)定:絡(luò)合滴定法滴定劑:EDTA(乙二胺四乙酸或其鈉鹽)的標(biāo)準(zhǔn)溶液指示劑:EBT(鉻黑T)終點(diǎn)現(xiàn)象:由酒紅色變?yōu)樗{(lán)色注意事項(xiàng):控制溶液的pH在10左右*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*(非)碳酸鹽硬度的計(jì)算1、S=碳酸鹽堿度+重碳酸鹽堿度(見下表)2、陽(yáng)離子、陰離子的假想化合順序表3、圖解法*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*第八章水中的氯離子一、水中氯化物的來(lái)源二、水中氯化物的測(cè)定意義三、水中氯化物的測(cè)定方法*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中氯化物的來(lái)源(一)1、來(lái)源水源流經(jīng)含有氯化物的地層水源受工業(yè)廢水或生活污水的污染近海水源受海水影響地面水:海水倒灌(潮汐、枯水期)地下水:海水滲透補(bǔ)給--過分開采海面上吹過來(lái)的海水夾帶氯離子*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中氯化物的來(lái)源(二)2、含量幾乎所有天然水中都含有不同數(shù)量的氯化物一般來(lái)說(shuō):總含鹽量高的水,氯離子濃度也高*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中氯化物的測(cè)定意義1、飲用水影響:少量對(duì)人體無(wú)害多了有咸味(鈉離子多時(shí)易感覺)太多超過4000mg/L影響健康水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn):(mg/L)中國(guó):不大于250美國(guó):不大于250日本:不大于200缺水國(guó)家常高達(dá)2000,將苦咸水作生活用水,未影響健康2、工業(yè):對(duì)鍋爐、金屬管道、建筑物有腐蝕作用3、農(nóng)業(yè)灌溉:不大于300mg/L,影響作物生長(zhǎng)4、在環(huán)境工程、水文、水利等工程實(shí)踐中作示蹤劑--研究地下水動(dòng)力學(xué)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中氯化物的測(cè)定方法(一)1、Mohr法--最常用方法滴定劑:硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液指示劑:鉻酸鉀終點(diǎn)現(xiàn)象:白色變成磚紅色注意事項(xiàng):水樣pH在6.3~10,最佳7-8。過高pH:產(chǎn)生氫氧化銀沉淀過低pH:鉻酸根變成重鉻酸根。無(wú)終點(diǎn)現(xiàn)象適量指示劑*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中氯化物的測(cè)定方法(二)2、其它方法硝酸汞法電位滴定法——離子選擇性電極,銀-氯化銀電極離子色譜法分析方法:EPA標(biāo)準(zhǔn)方法采樣——前處理——分析(GC,HPLC,GC/MS等)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*第九章水中的余氯和需氯量一、水的氯化和消毒(ChlorinationandDisinfection)二、余氯及其分類(ChlirineResidual)三、需氯量(ChlorineDemand)四、余氯的測(cè)定*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水的氯化和消毒(一)1、水中的細(xì)菌和病毒病原微生物傳播疾病:傷寒、痢疾、上海甲肝2、消毒:殺滅水中的病原菌及其它有害微生物不是殺滅一切,與滅菌不同即使病原病微生物,也不能絕對(duì)殺滅。如芽孢病毒方法:煮沸、氯、紫外線、臭氧、ClO2*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水的氯化和消毒(二)3、水的氯化氯消毒起源于1850年,1904年英國(guó)正式用于給水消毒氯藥劑:液氯(壓縮氯氣)漂白粉(Ca(OCl)Cl,有效氯25-35%液氯)漂粉精(次氯酸鈣)Ca(OCl)2,60~70%液氯水處理中的水的氯化是指水的消毒或處理(作氧化劑脫出氮和色度等)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水的氯化和消毒(三)4、氯的性質(zhì)與水作用Cl2+H2O=HOCl+HClCl2,HOCl,OCl-的比例與H+有關(guān)。殺菌作用:僅HOCl有,或認(rèn)為Cl2,HOCl,OCl+均有。與氨作用:生成氯胺。氯胺水解可變成HOCl,能殺菌。作用較慢,但穩(wěn)定,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。與雜質(zhì)作用:還原性物質(zhì)Fe2+,Mn2+,S2-,SO32-,有機(jī)物等。*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*余氯及其分類(一)1、余氯水經(jīng)過氯消毒,接觸一定時(shí)間后(30分鐘)還應(yīng)有適量的剩余氯留在水中以保證持續(xù)的殺菌作用,這中剩余的氯稱為余氯為了保證水中所有的病原細(xì)菌都能受到氯的作用而加入的過量的氯保證飲用水安全:接觸量和接觸時(shí)間*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*余氯及其分類(二)2、余氯的分類總余氯=自由性余氯(FreeCR)+化合性余氯(CombinedCR)自由性余氯:Cl2,HOCl,OCl-化合性余氯:氯胺化合物NH2Cl,NHCl2,NCl33、飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)接觸30分鐘后:FCR不小于0.3mg/LCl2,管網(wǎng)末端的FCR不小于0.05mg/LCl2加入過多的氯產(chǎn)生氯嗅味和副產(chǎn)物,特別是與酚時(shí),2,5-氯酚最有嗅味。*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*需氯量(一)1、定義需氯量=加氯量-余氯量(單位體積水中,在一定條件下(T,t,pH))需氯量代表了水中那些能被氯氧化的雜質(zhì)的量,如細(xì)菌、還原性有機(jī)物等2、用途自來(lái)水廠的投氯量污水廠出水消毒的投氯量粗略反映水體受污染的程度*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*需氯量(二)3、需氯量試驗(yàn)同一水樣,加入不同量的氯,經(jīng)過一定時(shí)間接觸后測(cè)余氯,以余氯對(duì)加氯量作圖。(p285Figure16-4)45度斜線:加氯=余氯,需氯量=0折線:代表需氯量不為零的情況a--余氯量b--需氯量*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*需氯量(三)根據(jù)上表分成四個(gè)區(qū)折點(diǎn)加氯法:按大于出現(xiàn)折點(diǎn)的量來(lái)投加。更安全*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*余氯的測(cè)定(一)1、淀粉碘量法(容量法,氧化還原法)滴定劑:NA2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液,碘指示劑:淀粉終點(diǎn)現(xiàn)象:藍(lán)色消失注意:酸性條件,pH3~4,用HAC調(diào)pH,不能用HCl,H2SO4*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*余氯的測(cè)定(二)2、聯(lián)鄰甲苯胺法酸性條件下聯(lián)鄰甲苯胺與氯、氯胺生成黃色化合物,用比色分析測(cè)定3、聯(lián)鄰甲苯胺、亞砷酸鹽法可分別測(cè)總余氯、自由性余氯、化合性余氯兩份水樣:加聯(lián)鄰甲苯胺,5~10分鐘后測(cè)定為總余氯加聯(lián)鄰甲苯胺,混合5秒后加亞砷酸鹽以抑制化合性余氯繼續(xù)與聯(lián)鄰甲苯胺作用,測(cè)定得到自由性余氯。*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*第十章水中的溶解氣體和溶解氧一、水中溶解氣體的來(lái)源二、影響氣體在水中溶解度的因素三、水中溶解氧的來(lái)源四、水中溶解氧的測(cè)定五、水中的氨六、水中的硫化氫和甲烷*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中溶解氣體的來(lái)源1、空氣的溶入空氣中的氮?dú)?8%、氧氣21%在水中都有一定的溶解度2、水中有機(jī)物質(zhì)的分解二氧化碳--主要分解產(chǎn)物,一部分以氣態(tài)溶于水中,一部分變成碳酸鹽和重碳酸鹽氨--含氮物質(zhì)的分解產(chǎn)物。pH升高時(shí)有氣態(tài)氨硫化氫和甲烷--厭氧分解產(chǎn)物3、水生生物的新陳代謝--藻類呼吸作用:氧氣和二氧化碳*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*影響氣體在水中溶解度的因素(一)1、氣體性質(zhì)與水反應(yīng)的程度約大,溶解度越大溶解度增大:氧氣、氮?dú)狻錃狻趸?、二氧化硫、硫化氫→?環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*影響氣體在水中溶解度的因素(二)2、氣體的分壓Herry定律:溫度不變時(shí),氣體在溶液中的溶解度正比于該氣體在液體上方的分壓C1=αP1Herry常數(shù):其值等于當(dāng)該氣體分壓為1個(gè)大氣壓時(shí)在溶液中的溶解度常見氣體的Herry常數(shù)值Dalton's分壓定律:混合氣體的總壓力等于各分壓力之和分壓正比于該氣體在混合氣體中所占的體積百分?jǐn)?shù)或摩爾百分?jǐn)?shù)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*影響氣體在水中溶解度的因素(三)3、溫度溫度升高,溶解度下降4、其它雜質(zhì),如對(duì)氧:清水100%,生活污水95%,海水82%*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中溶解氧的來(lái)源1、水中的溶解氧是指水中的分子氧2、來(lái)源大氣中21%氧在水中的溶解,水生生物的新陳代謝等3、影響其含量的因素(見下表)諾模圖由溫度、大氣壓、溶解氧得出氧飽和度*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中溶解氧的測(cè)定(一)1、測(cè)定意義衡量地面水體污染的一個(gè)重要指標(biāo)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中溶解氧的測(cè)定(二)在廢水生化處理過程中控制曝氣速度:既保持好氧條件,又避免過多DO,浪費(fèi)能源DO對(duì)活性污泥和生物膜的生長(zhǎng)及活性影響很大DO是BOD測(cè)定的基礎(chǔ)給水水源中,DO過高加速水處理設(shè)備(泵、管道等金屬)的腐蝕鍋爐給水:DO不大于0.05mg/L(高壓)0.1mg/L(中壓),除氧處理使供水帶有鐵味造成玷污Reason:Fe2+
氧化成Fe3+,從而生成Fe(OH)3沉淀,造成水中的Fe2+濃度下降,平衡被破壞,使新的鐵溶解*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中溶解氧的測(cè)定(三)2、測(cè)溶解氧水樣的采集避免和空氣接觸、避免攪動(dòng)用溶解氧瓶(BOD瓶),磨口塞、裝滿,不留氣泡河、湖、水池取水,專用取樣器最好現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定,避免生物活動(dòng)引起DO變化保存樣品于暗處,在6小時(shí)內(nèi)測(cè)定*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中溶解氧的測(cè)定(四)3、Wenkler測(cè)定法實(shí)質(zhì):容量法、氧化還原法、碘量法基本原理:氧在堿性溶液中使二價(jià)錳氧化成四價(jià)錳,而四價(jià)錳在酸溶液中使碘離子氧化成碘分子,釋放出來(lái)的碘量=水中的溶解氧量,碘用硫代硫酸鈉溶液測(cè)定普通法適用于比較清潔的水疊氮化鈉修正法用于消除亞硝酸鹽的干擾高錳酸鹽修正法用于消除亞硝酸鹽、鐵及有機(jī)物的干擾*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中溶解氧的測(cè)定(五)4、溶解氧電極法原理:將兩個(gè)金屬電極浸沒在一個(gè)電解質(zhì)溶液中,電極和電解質(zhì)溶液裝在一個(gè)用氧半透膜(僅氧和其它一些氣體可以通過)包圍的容器內(nèi)。當(dāng)外加電壓時(shí),產(chǎn)生電極反應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)擴(kuò)散電流。該擴(kuò)散電流在一定溫度下與水中氧的濃度成正比優(yōu)點(diǎn):干擾少易于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定和深水測(cè)定易于自動(dòng)連續(xù)測(cè)定*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的氨*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的硫化氫和甲烷*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*第十一章水中的有機(jī)物質(zhì)一、水中的有機(jī)物質(zhì)的來(lái)源二、水中有機(jī)物質(zhì)的測(cè)定方法三、化學(xué)需氧量和好氧量(CODand
OC)四、生化需氧量(BOD)五、總有機(jī)碳(TOC)六、水中有機(jī)物質(zhì)的其他測(cè)定方法*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的有機(jī)物質(zhì)的來(lái)源(一)1、自然界的碳循環(huán)碳是構(gòu)成有機(jī)物的核心元素。是地殼、巖石及礦物燃料的主要成分環(huán)境中的碳循環(huán)主要通過二氧化碳來(lái)進(jìn)行動(dòng)物植物呼吸和礦物燃燒→CO2進(jìn)入氣圈→通過光合作用進(jìn)入生物圈的植物中6CO2+6H2O+能(日光)=C6H12O6+6O2↑糖:為植物消耗,提供能量,反應(yīng)向左,二氧化碳進(jìn)入氣圈被動(dòng)物消耗,食物氧化,產(chǎn)生二氧化碳,進(jìn)入氣圈動(dòng)物植物死亡后:被微生物分解,碳變成二氧化碳,進(jìn)入氣圈沉積,億萬(wàn)年,變成礦物燃料*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的有機(jī)物質(zhì)的來(lái)源(二)環(huán)境中碳的小循環(huán)(見下表)整體構(gòu)成一個(gè)大循環(huán)水圈中除了無(wú)機(jī)碳外,還有有機(jī)碳。盡管其數(shù)量相對(duì)于整個(gè)碳循環(huán)很小,但在環(huán)境工程中有著十分重要的作用*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的有機(jī)物質(zhì)的來(lái)源(三)2、水中有機(jī)物的來(lái)源3、水中有機(jī)物的分類*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中有機(jī)物質(zhì)的測(cè)定方法(一)綜合指標(biāo)測(cè)定環(huán)境工程中常用綜合指標(biāo)來(lái)間接測(cè)定水中的有機(jī)物。因?yàn)樗械挠袡C(jī)物質(zhì)分別測(cè)定比較困難種類繁多組成復(fù)雜分子量范圍大環(huán)境中的含量較低*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中有機(jī)物質(zhì)的測(cè)定方法(二)常用的綜合指標(biāo)(見上表)在環(huán)境工程中最普遍適用和最有重要意義的指標(biāo)帶★的指標(biāo)測(cè)定的要點(diǎn)是:在一定的條件下,水樣中的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過微生物或強(qiáng)氧化劑的作用被氧(水中的溶解氧或外加強(qiáng)氧化劑的化合氧)氧化,根據(jù)所消耗的氧量來(lái)間接表示水樣中有機(jī)物質(zhì)含量的多少。*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*化學(xué)需氧量和好氧量(一)在一定的條件下,水中的各種有機(jī)物質(zhì)與外加的強(qiáng)氧化劑(如K2Cr2O7、KMnO4等)作用時(shí)所消耗的的氧量(強(qiáng)氧化劑的化合氧,而不是溶解氧)。結(jié)果一般用mg/L表示根據(jù)所用的強(qiáng)氧化劑的不同,可分成:重鉻酸鉀好氧量——習(xí)慣上稱化學(xué)好氧量,COD高錳酸鉀好氧量——習(xí)慣上稱好氧量,OC,又稱高錳酸鉀指數(shù)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*化學(xué)需氧量和好氧量(二)1、化學(xué)需氧量COD(1)、標(biāo)準(zhǔn)法的測(cè)定原理在水樣中加入一定量的K2Cr2O7,在一定條件(強(qiáng)酸性、加熱回流2小時(shí)、Ag2SO4作催化劑)與水中的有機(jī)物相互作用,剩余的K2Cr2O7
用硫酸亞鐵銨Fe(NH4)2(SO4)2滴定。指示劑:試亞鐵靈(硫酸亞鐵和1,10-phenanthroline)終點(diǎn)現(xiàn)象:溶液顏色由黃經(jīng)綠、灰蘭到最后的棕紅色*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*化學(xué)需氧量和好氧量(三)(2)、主要反應(yīng)式CnHaOb+cCr2O72-+8cH+→nCO2+(a+8c)/2H2O+2cCr3+c=2n/3+a/6-b/36Fe2++Cr2O72-+14H+→6Fe3++3Cr3++H2O(3)、注意事項(xiàng)可將水中的大部分有機(jī)物氧化,但不能氧化芳香烴實(shí)際上代表的是水中還原性污染物:有機(jī)物、無(wú)機(jī)物NO2-、Fe2+、S2-、Cl-
*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*化學(xué)需氧量和好氧量(四)通常污水中的有機(jī)物含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水中的無(wú)機(jī)還原物,因此可認(rèn)為COD是有機(jī)污染物的指標(biāo)如果水中無(wú)機(jī)還原物的含量太大,就要設(shè)法消除干擾。如:氨基磺酸除NO2-
干擾,硫酸汞消除Cl-干擾(生成難離解的HgCl2)測(cè)定范圍:用0.25mol/LK2Cr2O7
可測(cè)定大于50mg/L的COD值,用0.025mol/L的K2Cr2O7
可測(cè)定5~50mg/L的COD值應(yīng)進(jìn)行空白試驗(yàn),扣除試劑和溶液中帶入的誤差*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*化學(xué)需氧量和好氧量(五)硫酸亞鐵銨易氧化,應(yīng)經(jīng)常標(biāo)定該標(biāo)準(zhǔn)溶液一些改進(jìn)的快速方法可以大大縮短測(cè)定時(shí)間,但必須做對(duì)照試驗(yàn),且注意其適用性可用鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液檢查試劑質(zhì)量和操作技術(shù)。1克鄰苯二甲酸氫鉀的理論COD為1176mg/L。溶解0.4251g鄰苯二甲酸氫鉀于1L蒸餾水中,其COD值為500mg/L*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*化學(xué)需氧量和好氧量(六)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*化學(xué)需氧量和好氧量(七)(4)、庫(kù)侖法--COD儀方法原理:水樣以K2Cr2O7
為氧化劑,在10.2mol/L硫酸介質(zhì)中回流氧化后,過量的K2Cr2O7
用電解產(chǎn)生的亞鐵離子作為庫(kù)侖滴定劑,進(jìn)行庫(kù)侖滴定。根據(jù)電解產(chǎn)生亞鐵離子所消耗的電量、按照法拉第定律進(jìn)行計(jì)算。COD=(Qs-Qm)/96478*8000/VQs,Qm分別為標(biāo)定K2Cr2O7和過量K2Cr2O7
所消耗的電量,V為水樣的體積(mL)特點(diǎn):簡(jiǎn)便、快速、試劑用量少可制作成儀器,注意儀器的使用說(shuō)明書適用范圍:可測(cè)定2-3mg/L*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*化學(xué)需氧量和好氧量(八)2、好氧量OC的測(cè)定(1)、測(cè)定原理在水中加入一定量的高錳酸鉀,煮沸十分鐘,使水中有機(jī)物氧化(紅色)加入草酸,使過量的高錳酸鉀與草酸作用(無(wú)色)最后用高錳酸鉀反滴定多余的草酸(紅色出現(xiàn)時(shí)為終點(diǎn),自身指示劑)根據(jù)用去的高錳酸鉀量計(jì)算出好氧量。以mg/L計(jì)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*化學(xué)需氧量和好氧量(九)(2)、測(cè)定OC的意義污水處理廠的運(yùn)轉(zhuǎn)效率廢水處理科學(xué)研究天然水水質(zhì)估算BOD我國(guó)《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-88)規(guī)定*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*化學(xué)需氧量和好氧量(十)(3)、注意事項(xiàng)此法只能將一部分不含氮的有機(jī)物(含碳的有機(jī)物)氧化,而含氮的有機(jī)物較難在此條件下氧化。因此,此法一般用于天然水、輕污染的水、一般生活污水只是相對(duì)結(jié)果,因此一定要按照規(guī)定的條件進(jìn)行(所用試劑、加入順序、煮沸)英國(guó)、德國(guó)、東歐、前蘇聯(lián)、以色列等國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)方法用在沸水浴上加熱30分鐘我國(guó)和日本用直接煮沸10分鐘美國(guó)在1971年的第13版Standardmethodfortheexaminationofwaterandwastewater就不用此法。*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*化學(xué)需氧量和好氧量(十一)但測(cè)定OC仍有其優(yōu)點(diǎn):速度較快,20~30分鐘(COD3小時(shí),BOD5需5天)水中如存在還原性無(wú)機(jī)物,如NO2-、Fe2+、SO32-、S2-等,也要消耗高錳酸鉀。消除干擾的方法:在不加熱煮沸的情況下,用高錳酸鉀滴定至粉紅色,測(cè)定時(shí)扣除此部分水中的氯離子大于300mg/L采用堿性條件,避免氯離子與硫酸加熱時(shí)生成鹽酸,而鹽酸消耗高錳酸鉀。酸性條件下,E0(MnO4-/Mn2+)=1.51V,而:
E0(Cr2O72-/Cr3+)=1.36V表明:高錳酸鉀比重鉻酸鉀的氧化能力更強(qiáng)。但實(shí)際上:COD>OC*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*化學(xué)需氧量和好氧量(十二)氧化條件的不同:*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(一)1、生化需氧量的定義:在有氧的條件下,水中可分解的有機(jī)物由于好氣微生物(主要是細(xì)菌)的作用而被氧化分解,變成穩(wěn)定的物質(zhì),完成該過程所需要的氧量稱為生化需氧量。結(jié)果用氧的mg/L表示可分解的有機(jī)物--指可以作為細(xì)菌食料的有機(jī)物微生物把這些有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)來(lái)源的食料,通過自身的生命活動(dòng)(氧化、呼吸、合成),“吃掉”有機(jī)物,也就是分解了這些有機(jī)物。但有些有機(jī)物是不能被有機(jī)物分解的,如不溶性有機(jī)物、洗衣粉等必須在好氧的條件下(水中的溶解氧,不是化合氧)在好氣微生物的作用下*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(二)氧化分解:微生物將有機(jī)物氧化分解成簡(jiǎn)單的化合物和能量微生物又利用簡(jiǎn)單化合物和能量合成細(xì)胞,生長(zhǎng)繁殖。微生物體內(nèi)的細(xì)胞質(zhì)也要進(jìn)行呼吸氧化,也會(huì)分解一些有機(jī)物質(zhì)、釋放能量。這種呼吸氧化稱為內(nèi)源呼吸。在有機(jī)物充足時(shí)不顯著,但食料不足時(shí)靠此供給能量穩(wěn)定的物質(zhì)--分解的最終產(chǎn)物,無(wú)機(jī)化,二氧化碳、水等*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(三)消耗的氧量:氧化“吃”進(jìn)體內(nèi)的有機(jī)物所需要的氧Qa細(xì)胞質(zhì)自身氧化(內(nèi)源呼吸)所需要的氧Qb生化需氧量=Qa+Qb但生化需氧量不包括:不可分解的有機(jī)物用于合成細(xì)胞質(zhì)的那部分有機(jī)物因此生化需氧量不代表有機(jī)物的全部,低于有機(jī)物完全氧化的理論值*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(四)2、生化需氧量的測(cè)定(1)、BOD測(cè)定的條件基本條件足夠的氧氣(溶解氧)--加稀釋水微生物(不能有毒物抑制它)--接種(seed)必要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(K,Na,Ca,Mg,Fe,S,P,N)測(cè)定溫度微生物活動(dòng)與溫度有關(guān)盡可能和天然條件下有機(jī)物的生物氧化分解情況相似統(tǒng)一規(guī)定,測(cè)定時(shí)的溫度應(yīng)保持在20±1℃(這是溫帶地區(qū)緩慢流動(dòng)的河水的平均溫度)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(五)測(cè)定時(shí)間生物氧化過程是一個(gè)緩慢的過程理論上講要無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間才終結(jié)至少大約100天左右才基本完成實(shí)驗(yàn)證明:20天大約完成95~99%,BOD20各國(guó)規(guī)定:5天,約完成70~80%,BOD5標(biāo)準(zhǔn)條件:5天,20℃。BOD5(20℃)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(六)(2)、直接法測(cè)定BOD培養(yǎng)前測(cè)溶解氧另一水樣在20±1℃的恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)5天后再測(cè)溶解氧兩次溶解氧的差值即為BOD5適用范圍:BOD5小于7mg/L的較清潔水不能用于一般生活污水、工業(yè)廢水、處理廠出水*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(七)(3)、稀釋法測(cè)定BOD用特別的稀釋水將原水稀釋后再測(cè)定。稀釋水幾乎飽和的溶解氧8~9mg/L豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(FeCl3,MgSO4,CaCl2,NH4Cl,磷酸鹽等)適宜的pH6.5~8.5必要時(shí),投加種子微生物稀釋水本身5天培養(yǎng)后的DO降低不大于0.5mg/L*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(八)稀釋比稀釋試樣的要求應(yīng)使稀釋水樣的BOD5在2~7mg/L左右培養(yǎng)后的DO不小于0.5mg/L(最好3~4)培養(yǎng)前DO的降低不小于2mg/L,應(yīng)占原DO的40~70%稀釋比的確定:(教材p305頁(yè)表18-1)稀釋比的個(gè)數(shù):3-4個(gè)如估計(jì)BOD5為150mg/L,查表可知稀釋比為2.0%,則配成1%、2%、5%、10%BOD5可用OC來(lái)估算(或根據(jù)其它資料)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(九)一般生活污水的BOD5約為OC的2~4倍,或根據(jù)下表考慮稀釋倍數(shù)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(十)稀釋技術(shù)1%以上--直接在BOD瓶中充滿水不留氣泡,虹吸、勿攪拌加水封,5天中每天檢查1%以下--在1升量筒中,然后轉(zhuǎn)移到BOD瓶中*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(十一)BOD5計(jì)算D=AP1+CP2BOD5=(D-B)/P2P1——稀釋水用量的百分?jǐn)?shù)(小數(shù)表示)P2——原水樣用量的百分?jǐn)?shù)(小數(shù)表示)D——稀釋水樣中的有效溶解氧(mg/LO2)A——稀釋水培養(yǎng)5天后的溶解氧(mg/LO2)B——稀釋水樣培養(yǎng)5天后的溶解氧(mg/LO2)C——原水樣的溶解氧(mg/LO2)BOD5測(cè)定的允許誤差一般為±5%*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(十二)(4)、儀器測(cè)定法利用的原理:壓差計(jì)法:測(cè)量密閉系統(tǒng)中由于氧量的減少而引起的氣壓變化,由此來(lái)測(cè)定BOD電解法:在密封系統(tǒng)中氧氣量的減少用電解來(lái)補(bǔ)給,從電解所需要的電量來(lái)求得氧的消耗量用薄膜式溶解氧電極來(lái)求得生化過程中氧的消耗量*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(十三)3、生化需氧量反應(yīng)動(dòng)力學(xué)(1)、有機(jī)物質(zhì)好氧分解的兩個(gè)階段第一階段:CHO有機(jī)物→CO2+H2O+能量CHONPS有機(jī)物→CO2+H2O+NH3+H2S+能量主要是C→CO2
因此又稱碳化過程這時(shí)消耗的氧量叫碳化生化需氧量總的碳化生化需氧量叫第一階段生化需氧量,或完全生化需氧量*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(十四)第二階段
亞硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌NH3----→NO2-----→NO3-
H2S-→SO42-……我們通常所說(shuō)的生化需氧量是指“碳化生化需氧量”,即第一階段生化需氧量,不包括硝化過程所消耗的氧量。WHY?有機(jī)物質(zhì)的無(wú)機(jī)化,使碳變成二氧化碳、氮變成氨已經(jīng)無(wú)機(jī)化廢水處理的要求是無(wú)機(jī)化,并不要求硝化*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(十五)測(cè)定BOD時(shí)要盡量避免硝化作用的發(fā)生硝化作用一般在第七天時(shí)才開始硝化細(xì)菌多時(shí)導(dǎo)致硝化提前,可用硫脲、亞甲基蘭等抑制劑總之,BOD5不包括:不可分解的有機(jī)物用于合成細(xì)胞質(zhì)的那部分有機(jī)物硝化過程所消耗的氧*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(十六)(2)、生物氧化動(dòng)力學(xué)公式有機(jī)物的生物氧化過程接近于單分子一級(jí)化學(xué)反應(yīng)
O2
有機(jī)物--→CO2+H2O+能量微生物反應(yīng)速度與瞬時(shí)的有機(jī)物濃度成正比d(La-L)/dt=K’dtLa——有機(jī)物初始濃度L——t時(shí)有機(jī)物的剩余濃度K’——耗氧速率常數(shù)(1/日)積分可得:Xt=La(1-10-kt)(公式1)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(十七)(3)、耗氧速度常數(shù)耗氧速度是廢水生物處理、河流水體自凈過程中的一個(gè)重要參數(shù)k值隨溫度而變化。由Arrhenius公式可推出:k(T)=k(20)θT-20(公式2)θ=e(E/RT1T2)可見θ是一個(gè)溫度系數(shù),在10~30℃時(shí)可用1.047p311圖18-7和圖18-8說(shuō)明k對(duì)BOD的影響*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(十八)不同的污水水質(zhì)有不同的k(k')值,一般在0.1~0.3/日*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(十九)(4)、完全生化需氧量,即第一階段生化需氧量,La(BODu)不同的水質(zhì)有不同的LaLa也隨溫度而變化La(T)=La(20)(0.02T+0.6)(公式3)根據(jù)公式1-3可以計(jì)算在不同溫度下不同天數(shù)的BOD*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*生化需氧量(二十)(5)、k值和La值的確定可以通過最小二乘法、矩陣法、日差法、快速法、Thomas圖解法等確定。Thomas圖解法:適于x不大于0.9La時(shí)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定T溫度時(shí),水樣不同時(shí)日的BOD1,BOD2,BOD3……t(Days):1234……x(t)(BOD):x1x2x3x4
……以[t/x(t)]1/3對(duì)t作圖,得到一直線,其斜率為B,截距為A則:k=2.61B/A,La=1/(2.3kA3)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*總有機(jī)碳(一)1、總碳(TC)=總有機(jī)碳(TOC)+總無(wú)機(jī)碳(IC)2、測(cè)定原理將水樣注入高溫爐,在900℃溫度下,以鉑為催化劑,使水樣燃燒氣化,碳變化二氧化碳,然后一紅外分析儀測(cè)定氣體中二氧化碳的量,得到總碳值??鄢裏o(wú)機(jī)碳,可得到TOC,以mg/L表示水樣預(yù)先加入鹽酸酸化,曝氣除去無(wú)機(jī)碳在160℃下的燃燒管中燃燒,測(cè)得總無(wú)機(jī)碳*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*總有機(jī)碳(二)3、優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):測(cè)定迅速,可連續(xù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè),但儀器成本貴缺點(diǎn):個(gè)別相當(dāng)耐久的有機(jī)物不易被燃燒氧化,造成測(cè)定值<實(shí)際值*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中有機(jī)物質(zhì)的其他測(cè)定方法(一)1、總需氧量(TOD)原理:使水樣通過特殊的燃燒器,在900℃溫度下,以鉑為催化劑,使水樣中的有機(jī)物燃燒,通過測(cè)定載氣(通常用氮?dú)猓┲醒醯臏p少量來(lái)表示有機(jī)物完全氧化時(shí)所需要的氧量。能表示幾乎全部的有機(jī)物燃燒時(shí)所需要的氧量以mg/LO2計(jì)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中有機(jī)物質(zhì)的其他測(cè)定方法(二)2、理論需氧量ThOD(TheoreticalOxygenDemand)根據(jù)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式,可按化學(xué)反應(yīng)式來(lái)計(jì)算出完全氧化時(shí)所需的理論氧量如甘氨酸CH2(NH2)COOH第一步:CH2(NH2)COOH+3/2O2→NH2+2CO2+H2O第二步:NH3+3/2O2→HNO2+H2O,HNO2+1/2O2→HNO3因此:ThOD=(3/2+3/2+1/2)molO2/mol甘氨酸=112gO2/mol甘氨酸*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中有機(jī)物質(zhì)的其他測(cè)定方法(三)3、活性碳-氯仿抽出物CCE(CarbonChloroformExtract)原理:讓水樣通過活性碳吸附器,取出含有吸附物的碳,干燥后用氯仿-乙醇提取,再蒸餾除去提取物中的氯仿和乙醇,所得殘?jiān)亓考礊镃CE只是有機(jī)物的相對(duì)含量,因?yàn)榛钚蕴疾荒芪剿杏袡C(jī)物氯仿也不能抽取全部有機(jī)物*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中有機(jī)物質(zhì)的其他測(cè)定方法(四)4、重要有機(jī)物的分析意義:地下水、飲用水等環(huán)境樣品中有機(jī)物濃度低,用綜合性指標(biāo)難以反應(yīng)出,但這些微量污染物大多具有三致特性(致癌、致突變、致畸),在水處理中必須監(jiān)測(cè)單個(gè)有機(jī)物*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中有機(jī)物質(zhì)的其他測(cè)定方法(五)美國(guó)根據(jù)有毒物質(zhì)的生產(chǎn)規(guī)模、降解能力和毒性大小篩選出129中優(yōu)先污染物(見下表)分析方法:EPA標(biāo)準(zhǔn)方法采樣--前處理--分析(GC,HPLC,GC/MS等)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中有機(jī)物質(zhì)的其他測(cè)定方法(六)5、BOD,COD,OC等指標(biāo)的比較p315表18-3p318圖18-12*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*第十二章水中的氮磷硫一、水中的含氮化合物二、水中的含磷化合物三、水中的含硫化合物*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(一)1、環(huán)境中的氮循環(huán)2、水中含氮化合物的來(lái)源3、水中含氮化合物測(cè)定的環(huán)境意義4、水中含氮化合物的形態(tài)和測(cè)定方法5、不同測(cè)定結(jié)果的環(huán)境意義*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(二)1、環(huán)境中的氮循環(huán)(1)、含氮化合物在環(huán)境中的重要性大氣組成:79%氮?dú)獾切纬傻鞍踪|(zhì)的重要元素,對(duì)所有動(dòng)植物的生命過程中有重要意義,是僅次于C、H、O的生物元素*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(三)氮在環(huán)境中的存在形態(tài)復(fù)雜──七種氧化態(tài)其中I、II、VI三種價(jià)態(tài)的氧化物在大氣污染中占有重要位置而-III、0、III、V在生物過程中和環(huán)境氮循環(huán)中更為重要*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(四)含氮化合物的污染性強(qiáng)大氣中的氮氧化物──NOx,酸雨水中含氮有機(jī)物難以去除*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(五)氮循環(huán)循環(huán)圖──p322,圖19-1大氣是一個(gè)氮源氮?dú)馔ㄟ^雷電→N2O5→HNO3植物蛋白氮?dú)馔ㄟ^固氮細(xì)菌、藍(lán)藻→植物蛋白動(dòng)物和人類不能直接從氮和無(wú)機(jī)物取得蛋白(反芻動(dòng)物例外),只能從植物和其它動(dòng)物得到蛋白*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(六)動(dòng)物排泄物經(jīng)細(xì)菌分解以及尸體腐爛→NH3或NH4+蛋白質(zhì)有機(jī)氮在好氧條件下→氨基酸→NH3→經(jīng)硝化作用→NO3-蛋白質(zhì)有機(jī)氮在厭氧條件下→氨基酸→NH3硝化作用──NH3在好氧條件下經(jīng)亞硝化細(xì)菌作用→NO2-,再經(jīng)硝化細(xì)菌作用生成→NO3-反硝化作用──NO3-在厭氧條件下經(jīng)反硝化細(xì)菌作用→NO2-,進(jìn)一步作用生成氮?dú)?,進(jìn)入大氣*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(七)2、水中含氮化合物的來(lái)源雷電大氣污染的氮氧化物(酸雨、汽車尾氣、燃燒生成)降雨→水體過剩植物肥料經(jīng)土壤→水體動(dòng)植物尸體腐爛分解→水體生活污水、工業(yè)污水排放礦物溶解*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(八)3、水中含氮化合物測(cè)定的環(huán)境意義是一項(xiàng)重要的衛(wèi)生質(zhì)量指標(biāo),用于判斷水體的污染程度*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(九)氮是營(yíng)養(yǎng)元素。含量太高,藻類大量繁殖,產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化。如何有效利用污水中的肥源?生化處理過程的控制:設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)微生物正常生長(zhǎng)的條件BOD5:N:P=100:5:1*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(十)4、水中含氮化合物的形態(tài)和測(cè)定方法根據(jù)水中含氮化合物的不同氧化階段,可將它們分為有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮各種氮均可用不同方法測(cè)定,結(jié)果表示成Nmg/L計(jì)有機(jī)氮(OrganicNitrogen)是以有機(jī)形態(tài)存在的氮,如蛋白質(zhì)、氨基酸、肽、核酸、尿素、有機(jī)胺、硝基物等*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(十一)測(cè)定方法(凱氏法)要點(diǎn)水樣在凱氏瓶中調(diào)節(jié)pH到7;蒸餾除去原有的氨;有機(jī)氮硝化(硫酸、硫酸汞、硫酸鉀)生成硫酸氫銨;加堿和硫代硫酸鈉生成氨;蒸餾法測(cè)生成的氨凱氏氮=氨氮+有機(jī)氮(測(cè)定前不除氨所得結(jié)果)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(十二)氨氮(AmmoniaNitrogen)指以NH3和NH4+形式存在的氮,是有機(jī)氮氧化分解的第一步產(chǎn)物存在形式取決于pH*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(十三)納氏試劑光度法(Nesslerreagent)納氏試劑:碘化鉀與碘化汞的強(qiáng)堿溶液原理:納氏試劑與氨作用生成淡紅棕色膠態(tài)化合物,該化合物在410-425nm內(nèi)有強(qiáng)的吸收,用目視比色、或比色計(jì)或分光光度計(jì)測(cè)定適用范圍:0.025-2mg/L注意脂肪胺、芳香胺、醛、酮、醇以及鐵錳、鎂的干擾(產(chǎn)生并色或渾濁),用絮凝過濾、蒸餾去除。水楊酸-次氯酸鹽光度法原理:在亞硝基鐵氰化鈉存在下,銨與水楊酸鹽和次氯酸鹽反應(yīng)生成藍(lán)色化合物,在697nm下有最大吸收。適于0.01-1mg/L*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(十四)亞硝酸鹽氮(Nitritenitrogen)以NO2-
形式存在的氮,是氮循環(huán)的中間產(chǎn)物,不穩(wěn)定,易轉(zhuǎn)化成NO3-,或與仲胺反應(yīng)生成亞硝酸胺?。≈掳┪镔|(zhì)對(duì)氨基苯磺酸-α-奈胺法原理:在磷酸介質(zhì)中,pH為1.8±0.3時(shí),NO2-
與對(duì)氨基苯慌酰胺反應(yīng)生成重氮鹽,再與α-奈胺偶聯(lián)生成紅色偶氮染料,在520nm下有最大吸收。適用范圍:0.003mg/L-0.20mg/L注意事項(xiàng):α-奈胺有致癌性*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(十五)硝酸鹽氮(Nitratenitrogen)以NO3-形式存在的氮是消化氧化的最終產(chǎn)物,是各種形態(tài)的含氮化合物中最穩(wěn)定的化合物。水中的含量從幾十μg/L到數(shù)十mg/L我國(guó)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn):硝酸鹽氮不大于20mg/L疑易轉(zhuǎn)化成亞硝胺――致癌物酚二磺酸光度法原理:硝酸鹽與無(wú)水酚二磺酸作用生成硝基酚二磺酸,在堿性溶液中生成黃色化合物,在410nm下比色測(cè)定。適用范圍:0.02-2.0mg/L*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(十六)總氮(TotalNitrogen)總氮=氨氮+有機(jī)氮+亞硝酸鹽氮+硝酸鹽氮?jiǎng)P氏氮=氨氮+有機(jī)氮總氧化氮=亞硝酸鹽氮+硝酸鹽氮過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法原理:將有機(jī)氮和無(wú)機(jī)氮在一定條件下(堿性介質(zhì)、過硫酸鉀、120-140度)氧化成硝酸鹽,在220nm下比色測(cè)定。*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*水中的含氮化合物(十七)不同測(cè)定結(jié)果的環(huán)境意義*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*第十五章大氣污染監(jiān)測(cè)一、大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二、大氣監(jiān)測(cè)方法三、大氣污染監(jiān)測(cè)主要項(xiàng)目*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(一)1、大氣組成與結(jié)構(gòu)2、大氣污染的來(lái)源3、大氣污染物對(duì)人類的影響4、大氣污染物的存在狀態(tài)5、大氣污染物濃度的表示方法6、大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(二)1、大氣組成與結(jié)構(gòu)大氣圈:圍繞地球表面厚度1000-1400公里的大氣層大氣組成大氣層結(jié)構(gòu)均質(zhì)大氣層與非均質(zhì)大氣層*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(三)均質(zhì)層結(jié)構(gòu)對(duì)流層(0-20km)、平流層(20-50km)和中層(50-80km)對(duì)流層平均厚:12km,極地厚6-10km,赤道厚16-18km對(duì)流層的空氣量占大氣圈總量的95%左右,與人類關(guān)系密切*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(四)大氣污染的來(lái)源大氣污染:大氣中一些物質(zhì)的含量超過正常本底,對(duì)人體、生物、物體產(chǎn)生不良影響的大氣狀況污染來(lái)源*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(五)一次污染物→大氣作用→二次污染物一次污染物:煙囪排放的SO2、NO2,汽車排放的二氧化碳、烴等大氣作用:光化學(xué)反應(yīng)等污染物之間的反應(yīng)二次污染物:SO3、H2SO4、O3等*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(六)3、大氣污染物對(duì)人類的影響*一個(gè)人每次呼吸約需0.5升空氣,每天呼吸空氣總量約為6-12立方米,停止呼吸幾分鐘就可能死亡影響人類健康的途徑通過皮膚、眼睛粘膜的表面直接接觸通過消化道系統(tǒng)食入含大氣污染物的水、食物通過呼吸道系統(tǒng)吸入被污染的空氣產(chǎn)生的危害取決于:污染物的性質(zhì)、成分、濃度、持續(xù)作用時(shí)間、作用部位人體的敏感性(性別、年齡、健康狀況等)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(七)危害類型直接危害引起急性中毒。如1952年倫敦?zé)熿F事件,比歷年同期多死亡3000多人誘發(fā)疾患或慢性中毒刺激作用產(chǎn)生三致效應(yīng):致癌、致畸變、致突變。如云南宣威縣,民用煤煙中PAH污染,居民肺癌死亡率居全國(guó)之首間接危害飄塵降低大氣透明度,減弱陽(yáng)光照度影響生物生長(zhǎng)、天氣、氣候影響建筑物、名勝古跡、設(shè)備器材、腐蝕玷污一定條件下,粉塵引起爆炸*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(八)4、大氣污染物的存在狀態(tài)種類繁多、形態(tài)多樣、分子大小不一,性質(zhì)復(fù)雜?,F(xiàn)已知有100多種。按存在狀態(tài)分有氣態(tài)狀污染物和顆粒狀污染物*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(九)氣態(tài)狀污染物常溫下以氣體和蒸汽的形態(tài)存在于大氣中碳?xì)浠衔顲H4,C2H4碳氧化合物CO,CO2硫化物:SO2,SO3,H2SO4,H2S氮化物:NO,NO2,NH3氧化劑:O3苯、苯酚等揮發(fā)性大、熔點(diǎn)低的化合物――蒸汽狀特點(diǎn)以分子狀態(tài)分散于大氣中,能與空氣任意混合擴(kuò)散速度受氣流和溫度影響,通常與氣流速度基本相同擴(kuò)散速度與它們的比重有關(guān),比重小的上浮,如CH4,比重大的下沉,如Hg*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(十)顆粒狀污染物常以多分子“集合體”存在于大氣中,運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性大氣溶膠以膠體狀態(tài)懸浮于空氣中的固體或液體微粒,是一種分散體系,其中分散介質(zhì)是空氣,分散相是固體或液體煙:固體氣溶膠。高溫下物質(zhì)通過蒸發(fā)或升華以蒸汽狀進(jìn)入大氣,冷凝后以極微細(xì)的固體質(zhì)點(diǎn)散布于空氣中,即固體氣溶膠(煙)。如鉛煙、氧化鋅煙等霧:液體氣溶膠。如硫酸霧*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(十一)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(十二)灰塵(煤塵、粉塵等)受重力作用以不同速度沉降至地面煤塵:燒煤時(shí)的煤灰分或未燃燒煤粒。飄塵:小于10微米,不易降落降塵:大于10微米,很快降落粉塵:煤、礦石等固體物料在裝卸、運(yùn)輸、篩分、碾磨、加工、投料等機(jī)械加工過程中產(chǎn)生,一般大于10微米,易沉降煤和石油燃燒排放:85-90%氣態(tài)狀污染物10-15%顆粒狀污染物*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(十三)5、大氣污染物濃度的表示方法單位空氣體積中某種污染物質(zhì)的含量。重量濃度:mg/m3,ug/m3體積濃度體積百分?jǐn)?shù):78.1%氮?dú)猓?1%氧氣體積百萬(wàn)分率:ppm,mL/m3體積十億分率:ppb,uL/m3只適用于氣態(tài)狀污染物,不能用于顆粒狀污染物應(yīng)將不同溫度和壓力下的體積換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積——?dú)怏w狀態(tài)方程*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(十四)大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是指居住區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度。在該濃度的污染物作用下,不引起人們的急性和慢性中毒,故又稱大氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是大氣污染物與人和生物相互關(guān)系的數(shù)量指標(biāo)科學(xué)地管理環(huán)境、進(jìn)行大氣質(zhì)量評(píng)價(jià)、制定污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和控制污染措施的依據(jù)國(guó)家環(huán)保方針、政策的具體體現(xiàn)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(十五)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”(GB-3095-82)1982年頒布(p357表22-8)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(十六)三類區(qū)(見下表)般一類區(qū)由國(guó)家確定,二、三類區(qū)由當(dāng)?shù)卣畡澏ㄒ活悈^(qū)執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),二類區(qū)執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),三類區(qū)執(zhí)行三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染與大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(十七)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)1973年制定“工業(yè)三廢排放試行標(biāo)準(zhǔn)”,規(guī)定了13種大氣有害污染物——p358表22-101983年制定了鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)GB3841-83汽油車怠速污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB3842-83柴油車自由加速煙度排放標(biāo)準(zhǔn)GB3843-83汽車柴油機(jī)全負(fù)荷煙度排放標(biāo)準(zhǔn)GB3844-83*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣監(jiān)測(cè)方法(一)1、大氣監(jiān)測(cè)方法概述化學(xué)監(jiān)測(cè)——以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ),設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、易行,有一定可靠性。國(guó)內(nèi)外普遍采用物理或物理化學(xué)監(jiān)測(cè)——建立在儀器分析的基礎(chǔ)上,靈敏度高,操作簡(jiǎn)便、速度快,易于自動(dòng)化,氮儀器較貴。生物監(jiān)測(cè)——利用生物(動(dòng)物、植物)對(duì)污染物的反應(yīng)來(lái)監(jiān)測(cè)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣監(jiān)測(cè)方法(二)對(duì)植物影響直接影響:污染物通過葉子背部氣孔進(jìn)入植物體,破壞葉綠素,使組織壞死;或干擾酶的作用,破壞新陳代謝間接影響:大氣-水-土壤-吸收*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣監(jiān)測(cè)方法(三)選擇毒氣信號(hào)植物作為大氣污染監(jiān)測(cè)的指示生物(見下表)車間、煤礦養(yǎng)鳥等人群的流行病學(xué)調(diào)查*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣監(jiān)測(cè)方法(四)2、大氣監(jiān)測(cè)布點(diǎn)布點(diǎn)原則應(yīng)包括整個(gè)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)高、中、低三種濃度區(qū)下風(fēng)向?yàn)橹饕O(jiān)測(cè)區(qū),應(yīng)多布點(diǎn),上風(fēng)向少設(shè),作為對(duì)照點(diǎn)城市、工礦區(qū)多設(shè),郊區(qū)農(nóng)村少設(shè)人口密度大多設(shè)經(jīng)常超標(biāo)地方多設(shè)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣監(jiān)測(cè)方法(五)污染調(diào)查工業(yè)布局污染源分布?xì)庀?、地形人口分布布點(diǎn)方法環(huán)境大氣布點(diǎn)法網(wǎng)格狀布點(diǎn)法確定調(diào)查區(qū)域范圍按地理坐標(biāo)進(jìn)行網(wǎng)格分割(等密度或非等密度)在特定位置布設(shè)一定的控制點(diǎn)適用于面源或線源*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣監(jiān)測(cè)方法(六)同心園軸線布點(diǎn)法(適于點(diǎn)源)以排放污染源為圓心同心圓半徑――排放物性質(zhì)、氣象條件等主導(dǎo)風(fēng)向主軸、放射線圓周與放射線交點(diǎn)阿基米德螺線布點(diǎn)法(適于點(diǎn)源)易于繪制污染圖形和研究污染模式*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣監(jiān)測(cè)方法(七)作業(yè)場(chǎng)所采樣布點(diǎn)場(chǎng)所不大時(shí),在工人操作、休息場(chǎng)所場(chǎng)所大時(shí),采用網(wǎng)格狀布點(diǎn)(3mx3m)大氣采樣高度距地面0.50-1.80米(通常1.5米),人的呼吸帶*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣監(jiān)測(cè)方法(八)3、大氣監(jiān)測(cè)采樣直接采樣法(適于濃度高、測(cè)定方法靈敏)真空采氣瓶先抽真空、到采樣點(diǎn)再開塞采樣采樣體積不等于瓶體積采氣管(先抽6-10倍采氣管體積的氣)塑料袋CO等不活潑氣體聚四氟乙烯、聚乙烯等材料注射器(用于少量氣體采集)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣監(jiān)測(cè)方法(九)濃縮采樣法適于濃度低、毒性大、方法靈敏度低溶液吸收法——采氣態(tài)狀污染物吸收液——水、水溶液、有機(jī)溶劑三個(gè)條件:大的吸收率(溶解或反應(yīng));反應(yīng)產(chǎn)物穩(wěn)定;不干擾后續(xù)分析氣泡小、上升速度慢、液柱高,采樣效率高常用吸收管――氣泡吸收管、沖擊式吸收管、多孔玻板吸收固體阻流法吸附型固體填充劑:硅膠、分子篩、活性炭分配型固體填充劑:分配系數(shù)大的組分阻留在填充劑外涂的固定液上反應(yīng)型固體填充劑:發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而阻留*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣監(jiān)測(cè)方法(十)濾紙濾膜法——采集顆粒狀污染物低溫冷凝法——低沸點(diǎn)氣態(tài)污染物(有機(jī)物)電離沉淀法——電離后沉積在電極上,適于顆粒狀污染物*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣監(jiān)測(cè)方法(十一)采樣效率一般要求采樣效率大于90%用標(biāo)準(zhǔn)氣測(cè)采樣效率提高采樣效率的措施——采樣管串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)氣標(biāo)準(zhǔn)氣是與試樣組成近似、組成穩(wěn)定均勻、濃度確知的標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)用途:評(píng)價(jià)采樣儀器、采樣方法、采樣效率制備利用揮發(fā)性強(qiáng)的液體用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)來(lái)制備配氣――靜態(tài)配氣法和動(dòng)態(tài)配氣法*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染監(jiān)測(cè)主要項(xiàng)目(一)1、總懸浮微粒、飄塵和降塵總懸浮微粒(TSP)d小于100微米的所有顆粒物大流量濾膜采樣、重量法飄塵(SPM)d在0.1-10微米之間的微粒濾膜重量法,但在采樣前需用粒子分離器石英壓電晶體法――似微量天平,重量與諧振頻率降塵d大于10微米的微粒用集塵器、重量法*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染監(jiān)測(cè)主要項(xiàng)目(二)2、二氧化硫大氣中的含硫化合物SO2,SO3,H2SO4,H2S,有機(jī)硫氣溶膠等來(lái)源礦物燃燒(煤含硫0.5-6%)有機(jī)物分解(沼澤地、稻田等)海水浪花(SO42-進(jìn)入大氣)火山爆發(fā)*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染監(jiān)測(cè)主要項(xiàng)目(三)分析方法鹽酸副玫瑰苯胺比色法二氧化硫與四氯汞鈉生成配合物,再與甲醛、鹽酸副玫瑰苯胺生成紫色配合物,在548nm有最大吸收碘量法用氨基磺酸銨、硫酸銨混合吸收,用標(biāo)準(zhǔn)碘溶液在淀粉指示劑下滴定至藍(lán)色庫(kù)侖滴定法(二氧化硫儀)二氧化硫在電極上發(fā)生的電極反應(yīng)引起電流變化,根據(jù)法拉第定律由電流測(cè)定濃度脈沖熒光法――脈沖紫外光激發(fā)二氧化硫*環(huán)境工程監(jiān)測(cè)*大氣污染監(jiān)測(cè)主要項(xiàng)目(四)3、氮氧化物包括N2O,NO,NO2,N2O3,N2O4,N2O5等通常測(cè)總量,結(jié)果以NO2計(jì)鹽酸奈乙二胺比色法將所有氮氧化物轉(zhuǎn)化成亞硝酸,經(jīng)重氮化后與鹽酸奈乙二胺生成玫瑰紅色偶氮染料,在540nm下比色測(cè)定二磺酸法將所有氮氧化物轉(zhuǎn)化成硝酸根,再與二磺酸酚偶合經(jīng)分子重排后生產(chǎn)黃色化合物,在410nm下比色化
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