《水和廢水的監(jiān)測》PPT課件.ppt

1、7.9 金屬化合物的測定,種類,水體中的金屬元素有些是人體健康必須的常量元素和微量元素，有些是有害于人體健康的，如汞、鎘、鉻、鉛、銅、鋅、鎳、鋇、釩、砷等。受“三廢”污染的地面水和工業(yè)廢水中有害金屬化合物的含量往往明顯增加。,一、汞 冷原子吸收法； 冷原子熒光法； 雙硫腙分光光度法； 二、鎘 原子吸收分光光度法； 雙硫腙分光光度法； 示波極譜及陽極溶出伏安法； 三、鉛,各種金屬的測定方法,四、銅 二乙氨基二硫代甲酸鈉萃取分光光度法； 新亞銅靈萃取分光光度法； 五、鋅 六、鉻 二苯碳酰二肼分光光度法； 硫酸亞鐵銨滴定法； 七、砷 新銀鹽分光光度法； 二乙氨基二硫代甲酸銀分光光度法； 八、其他金屬

2、化合物,汞及其化合物屬于劇毒物質(zhì)，特別是有機(jī)汞化合物。天然水中含汞極少，一般不超過0.1g/L。我國飲用水標(biāo)準(zhǔn)限值為0.001mg/L。,一、汞,1.冷原子吸收法,測定要點(diǎn) (1)水樣預(yù)處理 (2)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線 (3)水樣的測定,該方法是將水樣中的汞離子還原為基態(tài)汞原子蒸氣，吸收253.7nm的紫外光后，被激發(fā)而產(chǎn)生特征共振熒光，在一定的測量條件下和較低的濃度范圍內(nèi)，熒光強(qiáng)度與汞濃度成正比。,方法最低檢出濃度為0.05mg/L，適用于地面水、生活污水和工業(yè)廢水的測定。與冷原子吸收測汞儀相比，不同之處在于是測定吸收池中的汞原子蒸氣吸收特征紫外光后被激發(fā)后所發(fā)射的特征熒光(波長較紫外光長)強(qiáng)度。,

3、2.冷原子熒光法,方法原理水樣于95，在酸性介質(zhì)中用高錳酸鉀和過硫酸鉀消解，將無機(jī)汞和有機(jī)汞轉(zhuǎn)變?yōu)槎r汞。用鹽酸羥胺還原過剩的氧化劑，加入雙硫腙溶液，與汞離子生成橙色螯合物，用三氯甲烷或四氯化碳萃取，再用堿溶液洗去過量的雙硫腙，于485nm波長處測定吸光度，以標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量。汞的最低檢出濃度為2pg/L，測定上限為40pg/L。方法適用于工業(yè)廢水和受汞污染的地面水的監(jiān)測。,3. 雙硫腙分光光度法,鎘的毒性很強(qiáng)，可在人體的肝、腎等組織中蓄積，造成各臟器組織的損壞，尤以對腎臟損害最為明顯。還可以導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和軟化。鎘的主要污染源是電鍍、采礦、冶煉飛染料、電池和化學(xué)工業(yè)等排放的廢水。 測定鎘的方法有

4、原子吸收分光光度法、雙硫腙分光光度法、陽極溶出伏安法和示波極譜法等。,二、鎘,該方法具有測定快速、干擾少、應(yīng)用范圍廣，可在同一試樣中分別測定多種元素等特點(diǎn)?？刹捎弥苯游牖鹧嬖游辗止夤舛确?適用于廢水和受污染的水)，用萃取或離子交換法富集后吸入火焰原子吸收分光光度法(適用于清潔水)，石墨爐原子吸收分光光度法(適用于清潔水，其測定靈敏度高于前兩種方法，但基體干擾較火焰原子化法嚴(yán)重),1.原子吸收分光光度法,(1)標(biāo)準(zhǔn)曲線法：同分光光度法一樣。 (2)標(biāo)準(zhǔn)加入法：如果試樣的基體組成復(fù)雜且對測定有明顯干擾時，則在標(biāo)準(zhǔn)曲線成線性關(guān)系的濃度范圍內(nèi)，可使用這種方法測定。,2.定量分析方法,3直接吸入火

5、焰原子吸收法測定鎘(銅、鉛、鋅) 清潔水樣可不經(jīng)預(yù)處理直接測定：污染的地面水和廢水需用硝酸或硝酸-高氯酸消解，并進(jìn)行過濾、定容。將試樣溶液直接吸入噴霧于火焰中原子化，測量各元素對其特征光產(chǎn)生的吸收。,4萃取火焰原子吸收法測定微量鎘(銅、鉛) 本方法適用于含量較低，需進(jìn)行富集后測定的水樣。清潔水樣或經(jīng)消解的水樣中待測金屬離子在酸性介質(zhì)中與吡咯烷二硫代氨基甲酸銨(APDC)生成絡(luò)合物，用甲基異丁基甲酮(MIBK)萃取后吸入火焰進(jìn)行原子吸收分光光度測定。當(dāng)水樣中的鐵含量較高時，采用碘化鉀-甲基異丁基甲酮(K重-M重BK)萃取體系的效果更好。其操作條件同直接吸入原子吸收法。,6石墨爐原子吸收分光光度法

6、測定痕量鎘(銅、鉛) 將清潔水樣和標(biāo)準(zhǔn)溶液直接注入石墨爐內(nèi)進(jìn)行測定。,5離子交換火焰原子吸收法測定微量鎘(鋼、鉛) 用強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂吸附富集水樣中的鋼、鉛、鎘，再用酸洗脫后吸入火焰進(jìn)行原子吸收測定。,方法基于在強(qiáng)堿性介質(zhì)中，鎘離子與雙硫腙生成紅色整合物，用三氯甲烷萃取分離后，于518nm處測其吸光度，與標(biāo)準(zhǔn)溶液比較定量。 本方法適用于受鎘污染的天然水和廢水中鎘的測定，測定前應(yīng)對水樣進(jìn)行消解處理。,雙硫腙分光光度法,極譜分析法的原理 極譜分析是一種在特殊電解條件下的電化學(xué)分析方法，是根據(jù)電解過程中得到的電流-電壓關(guān)系曲線進(jìn)行定性、定量分析的，其基本裝置如書圖2-22所示。 示波極譜法測定鎘

7、(銅、鉛、鋅) 極譜分析法基礎(chǔ)上，欲再提高測定靈敏度和分辨率受到限制。發(fā)展了新的極譜分析方法，如示波極譜法、溶出伏安法、極譜催化波等。示波極譜法是一種用電子示波器觀察極譜電解過程中電流-電壓曲線，進(jìn)行定性、定量分析的方法。,示波極譜及陽極溶出伏安法,銅是人體所必須的微量元素，缺銅會發(fā)生貧血、腹泄等病癥，但過量攝入銅亦會產(chǎn)生危害。 測定水中鋼的方法主要有原子吸收分光光度法、二乙氨基二硫代甲酸鈉萃取分光光度法和新亞銅靈萃取分光光度法，還可以用陽極溶出伏安法或示波極譜法。,鉛是可在人體和動植物組織中蓄積的有毒金屬，其主要毒性效應(yīng)是導(dǎo)致貧血、神經(jīng)機(jī)能失調(diào)和腎損傷等。鉛對水生生物的安全濃度為0.16mg

8、/L。 測定水體中鉛的方法與測定鎘的方法相同。廣泛采用原子吸收分光光度法和雙硫腙分光光度法，也可以用陽極溶出伏安法和示波極譜法。,三、鉛,四、銅,鋅也是人體必不可少的有益元素，每升水含數(shù)毫克鋅對人體和溫血動物無害，但對魚類和其他水生生物影響較大。 原子吸收分光光度法測定鋅，靈敏度較高，干擾少，適用于各種水體。此外還可選用雙硫蹤分光光度法、陽極溶出伏安法或示波極語法。,五、鋅,鉻化合物的常見價態(tài)有三價和六價。在水體中，六價鉻一般以CrO42-、HCr2O7-、Cr2O72-三種陰離子形式存在，受水體pH值、溫度、氧化還原物質(zhì)、有機(jī)物等因素的影響，三價鉻和六價鉻化合物可以互相轉(zhuǎn)化。 鉻是生物體所必

9、須的微量元素之一。鉻的毒性與其存在價態(tài)有關(guān)，六價鉻具有強(qiáng)毒性，為致癌物質(zhì)，并易被人體吸收而在體內(nèi)蓄積。通常認(rèn)為六價鉻的毒性比三價鉻大100倍。但是，對魚類來說，三價鉻化合物的毒性比六價鉻大。,六、鉻,鉻的工業(yè)污染源主要來自鉻礦石加工、金屑表面處理、皮革鞣制、印染。照相材料等行業(yè)的廢水。镕是水質(zhì)污染控制的一項重要指標(biāo)。 水中鉻的測定方法主要有二苯碳酰二肼分光光度法、原子吸收分光光度法、硫酸亞鐵銨滴定法等。分光光度法是國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)方法；滴定法適用于含鉻量較高的水樣。,元素砷毒性極低，而砷的化合物均有劇毒，三價砷化合物比其他砷化物毒性更強(qiáng)。砷化物容易在人體內(nèi)積累，造成急性或慢性中毒。砷污染主要來源于

10、采礦、冶金、化工、化學(xué)制藥、農(nóng)藥生產(chǎn)、玻璃、制革等工業(yè)廢水。 測定水體中砷的方法有新銀鹽分光光度法、二乙氨基二硫代甲酸銀分光光度法和原子吸收分光光度法等。,七、砷,7.10 水質(zhì)污染生物監(jiān)測,水環(huán)境中各種不同的水生生物由于對環(huán)境的要求和適應(yīng)能力不同，而對水污染產(chǎn)生不同的反應(yīng)，據(jù)此了解污染對水生生物的直接危害，判斷水體污染的類型和程度。 監(jiān)測方法包括生物群落法、生產(chǎn)力測定法，殘毒測定法、急性毒性試驗、細(xì)菌學(xué)檢驗等。我國水環(huán)境生物監(jiān)測技術(shù)規(guī)范對河流、湖泊、水庫等淡水環(huán)境的生物監(jiān)測項目、頻率等要求列于下表。,一、生物群落法,河、湖、庫淡水生物監(jiān)測項目及頻率,河、湖、庫淡水生物監(jiān)測項目及頻率（續(xù)）,生

11、物群落中生活著各種水生生物，如浮游生物、著生生物、底犧動物、魚類和細(xì)菌等。由于它們的群落結(jié)構(gòu)、種類和數(shù)量的變化能反映水質(zhì)污染狀況，故稱之為指示生物。,指示生物,監(jiān)測方法,按照規(guī)定的采樣、檢驗和計數(shù)方法獲得各生物類群的種類和數(shù)量的數(shù)據(jù)后，如何評價水污染狀況，目前尚無統(tǒng)一的方法，下面介紹幾種比較有代表性的方法,該方法將受有機(jī)物污染的河流按其污染程度和自凈過程劃分為幾個互相連續(xù)的污染帶，每一帶生存著各自獨(dú)特的生物(指示生物)。 根據(jù)河流的污染程度，通常將其劃分為四個污染帶，即多污帶，-中污帶、-中污帶和寡污帶。各污染帶水體內(nèi)存在著特有的生物種群。,1.污水生物系統(tǒng)(saprobien system)

12、法,生物指數(shù)是指運(yùn)用數(shù)學(xué)公式反映生物種群或群落結(jié)構(gòu)的變化，以評價環(huán)境質(zhì)量的數(shù)值。 貝克生物指數(shù)（BI）= 2nA + nB BI=0時，屬嚴(yán)重污染區(qū)域，BI=1-6時，為中等有機(jī)物污染區(qū)域，BI=10-40時，為清潔水區(qū)。,2.生物指數(shù)（Biotic index)法,污水系統(tǒng)生物學(xué)、化學(xué)特征,污水系統(tǒng)生物學(xué)、化學(xué)特征（續(xù)）,水的細(xì)菌學(xué)檢驗，特別是腸道細(xì)菌的檢驗，在衛(wèi)生學(xué)上具有重要意義。實(shí)際工作中，常以檢驗細(xì)菌總數(shù)，特別是檢驗作為糞便污染的指示細(xì)菌，來間接判斷水的衛(wèi)生學(xué)質(zhì)量。,二、細(xì)菌學(xué)檢驗法,采集細(xì)菌學(xué)檢驗用水樣，必須嚴(yán)格按照無菌操作要求進(jìn)行，并應(yīng)迅速進(jìn)行檢驗。采樣方法如下： 1、采集自來水樣

13、，首先用酒精燈灼燒水龍頭滅菌或用70的酒精消毒，然后放水3分鐘，再采集約為采樣瓶容積的80左右的水量 2、采集江、河、湖、庫等水樣，可將采樣瓶沉入水面下，瓶口朝水流上游方向，使水樣灌入瓶內(nèi)。需要采集一定深度的水樣時，用采水器采集.,水樣的采集,細(xì)菌總數(shù)的測定 細(xì)菌總數(shù)是指lmL水樣在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基中，于37經(jīng)24小時培養(yǎng)后，所生長的細(xì)菌菌落的總數(shù)。它是判斷飲用水，水源水、地表水等污染程度的標(biāo)志。其主要測定程序如下： (1) 滅菌； (2) 制備培養(yǎng)基； (3) 培養(yǎng)； (4) 計數(shù)。,總大腸菌群的測定,總大腸菌群是指那些能在35、48小時之內(nèi)使乳糖發(fā)酵產(chǎn)酸，產(chǎn)氣、需氧及兼性厭氧的、革蘭氏陰性的

14、無芽孢桿菌以每升水樣中所含有的大腸菌群的數(shù)目表示。總大腸菌群的檢驗方法有發(fā)酵法和濾膜法。發(fā)酵法可用于各種水樣(包括底泥)，但操作較繁瑣，費(fèi)時間。濾膜法操作簡便、快速，但不適用于渾濁水祥。,1.多管發(fā)酵法 多管發(fā)酵法是根據(jù)大腸菌群細(xì)菌能發(fā)酵乳糖、產(chǎn)酸產(chǎn)氣以及具備革蘭氏染色陰性、無芽胞、呈桿狀等特性進(jìn)行檢驗的。其檢驗程序如下：1)配備平板基； 2）初步發(fā)酵試驗； 3）平板分離； 4）復(fù)發(fā)酵試驗； 5）大腸菌群計數(shù)。 2.濾膜法 水樣抽濾，濾膜培養(yǎng)，由濾膜上生長的大腸苗群菌落總數(shù)和所取過濾水樣量計算： 總大腸菌群數(shù)/L所計數(shù)的大腸桿菌群數(shù)*1000/過濾水樣量（ml）,1、糞大腸菌群。糞大腸菌群也用

15、多管發(fā)酵法或濾膜法測定。 2、沙門氏菌屑。是常常存在于污水中的病源微生物，也是引起水傳播疾病的重要來源。測定時需先用濾膜法濃縮水樣，進(jìn)行培養(yǎng)和平板分離，再進(jìn)行生物化學(xué)和血清學(xué)鑒定。 3、鏈球菌(通稱糞鏈球菌)。也是糞便污染的指示菌。糞鏈球菌敷的測定采用多管發(fā)酵法或濾膜法。,其他細(xì)菌的測定,進(jìn)行水生生物毒性試驗可用魚類、藻類等，其中以魚類毒性試驗應(yīng)用較廣泛。魚類對水環(huán)境的變化反應(yīng)十分靈敏，當(dāng)水體中的污染物達(dá)到一定濃度或強(qiáng)度時，就會引起一系列中毒反應(yīng)。例如，行為異常、生理功能紊亂、組織細(xì)胞病變，直至死亡。 用生物監(jiān)測水體污染程度和毒性的方法還有水生植物生產(chǎn)力的測定、生物體內(nèi)殘毒的測定、致突變試驗等

16、。,三、水生生物毒性試驗,底質(zhì)監(jiān)測,底質(zhì) 是礦物、巖石、土壤的自然侵蝕產(chǎn)物，生物活動及降解有機(jī)質(zhì)等過程的產(chǎn)物，污水捧出物和河(湖)床母質(zhì)等髓水流遷移而沉積在水體底部的堆積物質(zhì)的統(tǒng)稱。一般不包括工廠廢水沉積物及廢水處理廠污泥。 底質(zhì)樣品的制備和分解 底質(zhì)樣品送交實(shí)驗室后，應(yīng)盡快處理和分析，如放置時間較長，應(yīng)放于2040的冷凍柜中保存。在處理過程中應(yīng)盡量避免沾污和污染物損失。,1 、脫水 底質(zhì)中含有大量水分，必須用適當(dāng)?shù)姆椒ǔ?，不可直接在日光下曝曬或高溫烘干。常用脫水方法有：在陰涼、通風(fēng)處自然風(fēng)干適于待測組分較穩(wěn)定的樣品)；離心分離(適于待測組分易揮發(fā)或易發(fā)生變化的樣品)；真空冷凍干燥(適用于各

17、種類型樣品，特別是測定對光、熱、空氣不穩(wěn)定組分的樣品)；無水硫酸鈉脫水(適于測定油類等有機(jī)污染物的樣品)。,(一)制備,2、篩分 將脫水干燥后的底質(zhì)樣品平鋪于硬質(zhì)白紙板上，用玻璃棒等壓散(勿破壞自然粒徑)。剔除礫石及動植物殘體等雜物，使其通過20目篩。篩下樣品用四分法縮分至所需量。用瑪瑙研缽(或瑪瑙碎樣機(jī))研磨至全部通過80-200目篩，裝入棕色廣口瓶中，貼上標(biāo)簽備用。但測定汞、砷等易揮發(fā)元素及低價鐵、硫化物等時，不能用碎樣機(jī)粉碎，且僅通過80目篩。測定金屬元素的試樣，使用尼龍材質(zhì)網(wǎng)篩；測定有機(jī)物的試樣，使用銅材質(zhì)網(wǎng)篩。對于用管式泥芯采樣器采集的柱狀樣品，盡量不要使分層狀態(tài)破壞，經(jīng)干燥后，用不

18、銹鋼小刀刮去樣柱表層，然后按上述表層底質(zhì)方法處理。如欲了解各沉積階段污染物質(zhì)的成分和含量變 化，可沿橫斷面截取不同部位樣品分別處理和測定。,底質(zhì)樣品的分解方法隨監(jiān)測目的和監(jiān)測項目不同而異，常用的分解方法有以下幾種： 硝酸（或王水）-氫氟酸-高氯酸分解法：也稱全量分解法，適用于測定底質(zhì)中元素含量水平及隨時間變化和空間分布的樣品分解。 硝酸分解法：可溶解出由于水解和懸浮物吸附而沉淀的大部分重金屬，適用于了解受污染的狀況。 水浸取法：適用于了解底質(zhì)中重金屬向水體釋放情況的樣品分解。 有機(jī)溶劑提取法：適用于處理測定有機(jī)污染組分的底質(zhì)樣品。,(二) 分解,底質(zhì)中需測定的污染物質(zhì)視水體污染來源而定。一般測

19、定總汞、有機(jī)汞、銅、鉛、鋅、鎘、鎳、鉻、砷化物，硫化物，有機(jī)氯農(nóng)藥，有機(jī)質(zhì)等。測定方法與水體中的污染物測定方法相似。,污染物質(zhì)的測定,活性污泥的測定,污泥法處理污水是一種好氧生物處理方法。由于這種方法具有高凈化能力，是目前工作效率最高的人工生物處理法，因而得到廣泛應(yīng)用。 處理污水效果好的活性污泥應(yīng)具有顆粒松散，易于吸附和氧化有機(jī)物的性能，且經(jīng)曝氣后澄清時，泥水能迅速分離，這就要求污泥有良好的混凝和沉降性能。在污水處理過程中，常通過控制污泥沉降比和污泥體積指數(shù)兩項指標(biāo)來獲取最佳效果。,活性污泥是微生物群體及它們所吸附的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)的總稱。微生物群體主要包括細(xì)菌、原生動物和藻類等。其中，細(xì)菌和原生動物是主要的兩大類。 (一)細(xì)菌 細(xì)菌是單細(xì)胞生物，如球菌、桿菌和螺旋菌等。它們在活性污泥中種類多、數(shù)量大、體積微小，具有強(qiáng)的吸附和分解有機(jī)物的能力，在污水處理中起著關(guān)鍵作用。 在活性污泥培養(yǎng)初期，細(xì)菌大量游離在污水中，但隨著污泥的逐步形成，逐漸集合成較大的群體，如菌膠團(tuán)、絲狀菌團(tuán)等。 1菌膠團(tuán) 2球衣細(xì)菌 3其他細(xì)菌,一、活性污泥中的微生物,(