环境监测复习资料Word文档格式.docx
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1.化学分析法
(1)重量分析法
用适当方法将试样中的待测组分与其他组分分离,转化为一定称量形式,用称量的方法确定组分的含量。
缺点:
操作麻烦,低浓度污染物时误差较大。
适用范围:
大气中总悬浮颗粒物、降尘量、烟尘、粉尘、废水中总悬浮物、残渣、硫酸盐等。
(2)容量分析法
⏹将一种已知准确浓度的溶液,滴加到含有被测物质的溶液中,根据化学计量反应完全时消耗标准溶液的体积和浓度确定组分的含量。
⏹优点:
操作方便,快速,应用范围广,费用低
⏹缺点:
灵敏度不高,对测定浓度太低的物质,不能得到满意的结果。
水中酸碱度、NH3-N、CODcr、BOD5、DO、硬度、氯化物、氰化物、硫离子、酚等。
2.仪器分析法(物理化学)
灵敏度、准确度、分辨率高、选择性好、相应快速、易实现连续自动分析。
仪器价格较贵,对分析人员技术水平要求较高。
⏹适用范围:
定性和定量分析绝大多数化学物质。
⏹
(1)光谱法:
分光光度计;
原子吸收分光光度计
⏹
(2)电化学分析法:
电导分析法;
离子选择性电极法
⏹(3)色谱分析法:
气相色谱;
液相色谱
⏹(4)质谱法及大型仪器联用
用于测定无机污染物的方法:
☐
(1)原子吸收法:
分为冷原子吸收法、火焰原子吸收法和石墨炉原子吸收法。
可测定多种微量和痕量金属元素。
☐
(2)分光光度法:
包括可见、紫外和红外分光光度法,可测定多种金属和非金属离子或化合物。
在常规监测中占有较大比重。
☐(3)等离子发射光谱(ICP-AES)法:
用于各种水剂底质、生物样品中多种元素的同时测定。
一次进样,可同时测定10~30个元素。
☐(4)电化学法:
包括电位分析法;
在常规检测中占一定比重。
☐(5)离子色谱:
是一种将分离和测定结合于一体的分析技术。
☐(6)其他方法:
化学法、原子荧光法等。
用于测定有机污染物的方法
(1)气相色谱(GC)和高效液相色谱:
分离和分析有机污染物。
其中高效液相色谱法适宜测定热稳定性和挥发性差,分子量大的有机污染物。
(2)气相色谱和质谱法(GC-MS):
对复杂环境样品中微量组分进行定性和定量分析;
(3)其他方法:
在常规监测中,化学法和分光光度法也有一定运用。
四、环境优先污染和优先监测
对众多有毒污染物进行分级排队,从中筛选出潜在危害大,在环境中出现频率高的污染物作为监测和控制的对象。
经过优先选择的污染物称为环境优先污染物(PriorityPollutants),对优先污染物的监测称为优先监测。
持久性有机污染物(BP4)POPs,persistentorganicpollutants:
在环境中不易降解、存留时间长、可通过空气、水和迁徙物种做跨越国际边界的迁移并沉积在远离其排放地点的地区,通过食物链富集,最终影响到人类健康的一类有毒有机物。
我国建立的环境(保护)标准体系分为六类和三级。
⏹六类标准:
①环境质量标准②污染物排放标准③环境基础标准④环境方法标准⑤环境标准物质标准⑥环保仪器、设备标准。
⏹三级标准:
①国家环境标准②国家环境保护行业标准③地方环境标准
⏹六类中③④⑤类只设国家标准,并尽可能与国际标准接轨。
☐国家规定的指标
⏹大气污染物:
SO2、烟尘、工业粉尘;
水环境污染物:
化学需氧量、氨氮;
固体废物:
工业固体废物;
制定环境标准的原则(PrincipleofEnvironmentalStandard)
1、要有充分的科学依据;
2、既要技术先进又要经济合理;
3、与有关标准、规范、制度协调配套;
4、积极采用或等效采用国际标准。
依据地表水水域环境功能和保护目标、控制功能高低依次划分为五类:
Ⅰ类主要适用于源头水、国家自然保护区。
Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等。
Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区。
IV类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。
V类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
(二)生活饮用水卫生标准(GB5749—85)
细菌总数;
大肠杆菌群;
游离性余氯
第一类污染物是指能在环境或动植物内蓄积,对人体健康产生长远不良影响者。
第一类,在车间或车间处理设施排放口采样测定的污染物。
第二类污染物指长远影响小于第一类的污染物质。
第二类,在排污单位排放口采样测定的污染物,
2水和废水监测
水体是指地表水覆盖地段的自然综合体,其中,不仅有水,还包括水中的悬浮物、底泥、水生生物等。
Q:
是否向水体中排放污染物一定构成污染?
水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量,从而导致水体的理化特征、生物特征或放射性等发生不良变化,破坏了水中固有的生态系统,破坏了水体的功能,从而影响水的有效利用和使用价值,造成水质恶化的现象。
水体污染的分类:
按污染物类型分类,分为化学型污染、物理型污染和生物型污染。
水体自净:
污染物质进入水体后,首先被稀释,随后进行一系列复杂的物理、化学变化和生物转化,如挥发、絮凝、水解、络合、氧化还原及微生物降解等,使污染物浓度降低的过程。
由水和水中所含的杂质共同表现出来的综合特性即为水质。
水质指标:
描述水质质量的参数。
水质指标的类型:
物理指标、化学指标、生物指标。
水质监测的对象:
水环境现状监测、水污染源监测
检测的目的:
1、地表水——经常性监测,以掌握水质现状及其发展趋势。
2、生产和生活过程——监视性监测,为污染源管理和排污收费提供依据。
3、事故监测——应急监测,为分析判断事故原因、危害及采取对策提供依据。
4、为环境管理——提供数据和资料,为国家政府部门制订环境保护法规、标准和规划,全面开展环境保护管理工作提供有关数据和资料。
5、为环境科学研究——提供数据和资料,为开展水环境质量评价、预测预报及进行环境科学研究提供基础数据和手段。
水环境优先监测污染物(68种):
那些排放量大、危害严重、影响范围广、有可靠的分析方法保证获得准确的数据,并能对数据作出解释和判断的项目。
《生活饮用水水质卫生规范(2001年)》中分为常规检验项目和非常规检验项目。
选择分析方法应遵循的原则:
灵敏度能满足定量要求;
方法成熟、准确;
操作简单,易于普及;
抗干扰能力好。
地表水监测技术路线:
地表水监测采用以流域为单元,优化断面为基础,连续自动监测分析技术为先导;
以手工采样、实验室分析技术为主体;
以移动式现场快速应急监测技术为辅助手段的自动监测、常规监测与应急监测相结合的监测技术路线。
重点污染源采用以自动在线监测技术为主导,其它污染源采用以自动采样和流量监测同步-实验室分析为基础,并以手工混合采样—实验室分析为辅助手段的浓度监测与总量监测相结合的技术路线。
(《固定污染源监测技术路线》)
监测项目(5+X)
pH、化学需氧量(或TOC)、氨氮、油类、悬浮物和不同行业排放的特征污染物(X)
水质监测方案的制订:
(1)基础资料收集。
水体的水文、气候、地质和地貌资料水体沿岸城市分布、工业布局、污染源及其排污情况、城市给排水情况等;
水体沿岸水资源现状及用途;
历年水质监测资料、水文实测资料、水环境研究成果等。
(2)监测断面和采样点的设置
(3)采样时间和采样频率的确定
(4)采样及监测技术的选择
(5)结果表达、质量保证及实施计划
河流监测断面需设置背景断面、对照断面、控制断面和削减断面。
根据污染物在较大面积海域分布不均匀性和局部海域的相对均匀性的时空特征,用统计方法将监测海域分为污染区、过渡区和对照区,在三类区域分别设置适量监测断面和采样垂线。
采样点位的确定
对于江、河水系:
采样时间的确定:
①河流:
对于较大水系干流和中、小河流全年采样不少于6次;
采样时间为丰水期、枯水期和平水期,每期采样两次。
流经城市工业区、污染较重的河流、游览水域、饮用水源地全年采样不少于12次;
采样时间为每月一次或视具体情况而定。
底泥每年在枯水期采样1次。
②潮汐河流:
全年在丰、枯、平水期采样,每期采样两天,分别在大潮期和小潮期进行,每次应采集当天涨、退潮水样分别测定。
采样点设置:
1、工业废水:
(1)在车间或车间处理设备的废水排放口设置采样点,测一类污染物(汞、镉、砷、铅、六价铬、有机氯化合物、强致癌物质等)。
(2)在工厂废水总排放口布设采样点,测二类污染物(悬浮物、硫化物、挥发酚、氰化物、有机磷化合物、石油类、铜、锌、氟、硝基苯类、苯胺类等)。
工业废水:
每年采样监测,2-4次;
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。
水样的类型:
常用水样器材
P(聚乙烯塑料)
G(石英玻璃)
BG(硼硅玻璃)
注:
一般的玻璃容器吸附金属,聚乙烯等塑料吸附有机物质、磷酸盐和油类
现场测定的项目;
水温、pH、DO、氧化还原电位、电导率。
水质五参数:
水温、pH、DO、电导率、浊度。
保存水样的方法有以下几种
(1)冷藏采样后将水样立即投入冰箱或冰水浴中并置于暗处,冷藏温度一般2-5度,该法不能长期保存水样。
(2)冷冻冷冻温度为-20℃,冷冻时不能将水样充满整个容器。
(3)加入保存剂①加入生物抑制剂②调节pH值③加入氧化剂或还原剂
(4)过滤或离心分离。
测可溶态组分,应用0.45um微孔滤膜过滤,利于保存。
泥沙水样,用离心方法处理
P67重点掌握常见指标COD、BOD5、石油类、酚、DO、硫化物、重金属、氮磷营养指标的采样方法和保存措施。
水样的预处理:
主要方法:
水样消解、富集和分离。
消解:
p71
2.6水样的测定项目
物理性质的测定:
(1)水温
(2)颜色(3)浊度(4)透明度(5)臭和味(6)残渣(水中固体)
金属化合物的测定:
汞、镉、铬、铅、砷重金属的主要测定方法:
分光光度法、原子吸收法、容量法
2、主要测定方法
光化学分析法
分光光度法:
基于物质分子对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。
定性分析的基础:
物质不同,其分子结构(如价电子结构、键型、官能团等)不同,当不同波长的光照射时,产生选择性吸收,并形成独具不同最大吸收波长的吸收光谱。
(朗伯-比尔定律(Lambert-Beer),其数学表达式为:
)A=kbc
分光光度计光源、单色器、吸收池、检测器和信号指示系统。
原子吸收分光光度法(AAS)测定不同元素时需更换光源灯(空心阴极灯)。
原子吸收光谱分析的仪器包括四大部分:
光源原子化器(原子化器的功能是提供能量,使试样干燥、蒸发和原子化。
)单色器检测器
原子荧光法
电化学分析法
单扫描极谱
阳极溶出伏安法
定量分析方法
(1)标准曲线法
配制含不同浓度待测元素的系列标准溶液,分别测其吸收值,以扣除空白值后的吸收值与浓度绘制工作曲线。
在同样操作条件下测定试样的吸收值,从标准曲线查得试样溶液的浓度。
(2)标准加入法
如果试样的基体组成复杂且对测定有明显干扰时,则在标推曲线线性范围内,可使用这种方法。
取四份相同体积的试样溶液。
从第二份起按比例加入不同量的待测元素的标准溶液,稀释至一定体积。
分别侧得吸收值。
以吸光度对加入的标准溶液浓度作图,得到一条不通过原点的直线,外延此直线与横坐标交于c点,读数即为试样溶液中待测元素的浓度值。
冷原子吸收法
该方法适用于各种水体中汞的测定,其最低检测浓度为0.1-0.5ug/L汞。
方法原理:
汞原子蒸汽对波长为253.7nm的紫外光有选择性吸收,在一定浓度范围内,吸光度与汞浓度成正比。
水样经消解后,将各种形态的汞转变成二价汞,再用氯化亚锡将二价汞还原为元素汞,用载气(N2或干燥清洁的空气)将产生的汞蒸汽带入测汞仪的吸收池测定吸光度,与汞标准溶液吸光度进行比较定量。
冷原子荧光法
该方法是将水样中的汞离子用氯化亚锡还原为基态汞原子蒸气,吸收253.7nm的紫外光后,被激发而产生特征共振荧光,在一定的测量条件下和较低的浓度范围内,荧光强度与汞浓度成正比。
该方法最低检出浓度为0.05μg/L,测定上限可达1μg/L,且干扰因素少,适用于地面水、生活污水和工业废水的测定。
二苯碳酰二肼分光光度法(适用于铬含量较少时)
原理:
在酸性介质中,六价铬与二苯碳酰二肼(DPC)反应,生成紫红色络合物,于540nm处进行比色测定。
熟练掌握水体的pH值、溶解氧、氟化物、含氮化合物、含磷化合物等非金属无机物的测定方法原理、操作要点、方法适用范围等基本内容;
PH:
玻璃电极法饱和甘汞电极(mercurouschlorideelectrode)为参比,以pH玻璃电极(glasselectrode)为指示电极
DO:
水体与大气交换或经化学、生物化学反应后溶解于水中的分子态氧称为溶解氧。
测定方法:
碘量法及其修正法,氧电极法
氧在碱性溶液中能使低价锰(Mn2+)氧化为高价锰(Mn4+),而高价锰在酸性溶液中又能氧化碘离子(I-)为游离碘,释放出的游离碘量即相当于水中原有的溶解氧量,故以淀粉为指示剂,用硫代硫酸钠标准溶液滴定水样中析出的碘就可算出DO量。
设V为消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积(mL),
c为硫代硫酸钠浓度(mol/L),
V水为滴定所取水样体积(mL)
含氮化合物:
主要的几种形态的氮:
氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、有机氮
凯氏氮是指以凯氏(Kjeldahl)法测得的含氮量。
它包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐而被测定的有机氮化合物
凯氏氮的测定要点是取适量水样于凯氏烧瓶中,加浓硫酸和催化剂(K2S04),加热消解,有机氮转变成氨氮,然后在碱性介质中蒸馏出氨,用硼酸溶液吸收,以分光光度法或滴定法测定氨氮含量.
总氮=有机氮+无机氮化合物
=有机氮+氨氮+亚硝酸盐氮+硝酸盐氮
=凯氏氮+硝态氮
水中含磷化合物的测定
按存在形式,可分别测定总磷、溶解性正磷酸盐和总溶解性磷。
表示成mg/LP
化学需氧量(COD)
化学需氧量是指水样在一定条件下,氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量,以氧的mg/L表示。
化学需氧量反应了水中受还原性污染的程度。
重铬酸钾法:
测定原理:
在强酸性溶液中,用重铬酸钾将水中的还原性物质(主要是有机物)氧化,过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂,用硫酸亚铁铵溶液回滴,终点由蓝绿色变成红棕色。
根据所消耗的重铬酸钾量算出水样中的化学需氧量,以氧的mg/L表示。
CODcr=(V0-V1)×
C×
8×
1000/V(注意事项:
可将水中的大部分有机物氧化,但不能氧化芳香烃;
实际上代表的是水中还原性污染物:
有机物、无机物NO2-、Fe2+、S2-、Cl-)
通常污水中的有机物含量远远大于水中的无机还原物,因此可认为CODcr是有机污染物的指标;
如果水中无机还原物的含量太大,就要设法消除干扰。
如:
氨基磺酸除NO2-干扰,硫酸汞消除Cl-干扰(生成难离解的HgCl2;
测定范围:
用0.25mol/LK2Cr2O7可测定大于50mg/L的CODcr值,用0.025mol/L的K2Cr2O7可测定5~50mg/L的CODcr值;
应进行空白试验,扣除试剂和溶液中带入的误差;
硫酸亚铁铵易氧化,应经常标定该标准溶液.
高锰酸盐指数(OC):
1.定义:
以高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学耗氧量。
2.按测定溶液的介质不同:
酸性高锰酸钾法Cl-<300mg/L时使用
碱性高锰酸钾法Cl->300mg/L时使用
3、OC的测定原理
♉在水中加入10mL的高锰酸钾,煮沸十分钟,使水中有机物氧化(红色)
♉加入10mL草酸,使过量的高锰酸钾与草酸作用(无色)
♉最后用高锰酸钾反滴定多余的草酸(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好氧量。
以mg/L计
BOD5
☺定义:
水样经稀释后,在20±
1℃条件下培养5天,求出培养前后水样中溶解氧含量,二者的差值为BOD5。
如果水样五日生化需氧量未超过7mg/L,则不必进行稀释,可直接测定。
☺对不含或少含微生物的工业废水,在测定BOD5时应进行接种,以引入能降解废水中有机物的微生物。
当废水中存在难降解有机物或有剧毒物质时,应将驯化后的微生物引入水样中进行接种。
5、测定结果计算
1)对不经稀释直接培养的水样:
BOD5(mg/L)=D1-D2
2)对稀释后培养的水样:
BOD5(mg/L)=[(ρ1-ρ2)-(ρ3–ρ4)f1]/f2
总需氧量(TOD)
TOD值能反映几乎全部有机物质经燃烧后变成CO2、H2O、NO、SO2等所需要的氧量,它比BOD5、CODcr和高锰酸盐指数更接近于理论需氧量值。
挥发酚类:
测定方法:
容量法、分光光度法、色谱法等。
以4-氨基安替比林分光光度法应用最广,对高浓度含酚废水可采用溴化容量法。
03大气和废气监测
空气污染(atmospherepollution)
空气中有害物质浓度超过环境所能允许的极限并持续一定时间后,会改变大气特别是空气的正常组成,破坏自然的物理、化学和生态平衡体系,从而危害人们的生活、工作和健康,损害自然资源及财产、器物等,这种情况称为空气污染。
按形成过程分类:
一次污染物:
直接从各种污染源排放到大气中的有害物质。
常见的有:
SO2,CO,NOX(NO,NO2),C-H,铅(Pb)及其他重金属,颗粒物(其中包括毒重金属,3,4-苯并芘(BaP)-强致癌物,无机和有机化合物)等。
二次污染物:
进入大气的一次污染物在大气中相互作用,或与大气中正常组分发生化学反应,以及在太阳辐射参与下,引起光化学反应而产生与一次污染物的物理、化学性质不同的物质。
如:
美国洛杉矶的光化学烟雾事件:
一次污染物为:
臭氧(ozone),醛类(乙醛,丙烯醛等)
二次污染为:
反应中产生的过氧乙酰硝酸酯,(光化学氧化剂photochemicaloxidants,PAN)
分子状态污染物:
沸点低,气体分子形式存在,并以分子状态进入大气,或者常温下液体,但挥发性强,受热时易以蒸汽进入大气中。
粒子状态污染物:
是分散在大气中的液体和固体颗粒。
粒径大小在0.01-100µ
m之间,复杂的非均匀体系。
总悬浮颗粒物(TSP)是空气动力学当量直径≤100µ
m颗粒物的总称。
一次污染物因受逆温层及气温、气压等限制,清晨和黄昏浓度较高,中午较低;
二次污染物如光化学烟雾,因在阳光照射下才能形成,故中午浓度较高,清晨和夜晚浓度低。
空气污染源可分为自然源和人为源两种。
自然源:
火山爆发、森林火灾等人为污染源:
生产、生活活动
空气监测技术路线:
空气监测采用以连续自动监测技术为主导,以自动采样和被动式吸收采样—实验室分析技术为基础,以可移动自动监测技术为辅助的技术路线。
NMHC(常用气相色谱法监测):
非甲烷烃通常是指除甲烷以外的所有可挥发的碳氢化合物(其中主要是C2~C8),又称非甲烷总烃。
采样站点位的布设:
1.功能区布点法
多用于区域性的常规监测
(1)先将监测区域划分成工业区、商业区、居住区、工业和居住混合区、交通不同功能区
(2)再按功能区的地形、气象、人口密度、建筑密度等,在每个功能区设若干采样点
2.网格布点法
适用于多个污染源,且污染源分布较均匀的地区
将监测区域划分成若干均匀网状方格,采样点设在两条直线的交点处或方格中心
优点:
随机性强,能较好地反映污染物的时空分布;
得到的数据对今后的布点有效,并可为面源扩散模式提供合理的数据
3.同心圆布点法
主要用于多个污染源构成污染群,且大污染源比较集中的地区
(1)找出污染源中心,以此为圆心画同心圆
(2)从圆心列出若干条放射线,射线与圆的交叉点为采样点位置(射线至少五条)
(3)同心圆的半径分别为4,10,20,40km,每个圆上再分别设4,8,8,4个采样点(可视上风下风而灵活设定)
4.扇形布点法
孤立的高架点源,且主导风向明显
布点方法:
(1)顶点:
点源
(2)轴线:
烟云方向(3)范围:
扇形(4)夹角:
45-60°
,相邻夹角10-20°
(5)采样点:
近密远疏,每条弧线:
3-4个点
采样时间:
短期采样;
长期采样;
间歇性采样
采样方法
1.直接采样法①被测组分浓度高②分析方法灵敏度高。
(注射器采样,塑料袋采样(不活泼气体,CO),
采气管采样(6-10倍气样),真空瓶采样(瞬时浓度))
2.富集(浓缩)采样法①被测组分浓度低②分析方法灵敏度不够高。
(一)溶液吸收法
1.吸收液的选择原则:
①对被采集物质溶解度(水吸收甲醛)要大或与被采集物质的化学反应(碱溶液吸收酸性气体)速度快。
②稳定时间长。
③有利于下一步分析。
④毒性小,价格低,易购买,可回收。
使用仪器:
气泡吸收管
适用于采集气体和蒸气态物质,对气溶胶吸收不完全
原因:
气溶胶微粒表面附有一层蒸汽,气泡通过溶液时,微粒不易被完全吸收,扩散到气-液界面上的速度慢。
冲击式吸收管:
对气溶胶吸收完全,对气态或蒸汽态物质,则因抽气速度过快,分子惯性小,吸收不够完全。
多孔筛板吸收管:
气泡被分散成小气泡,增大气-液接触面和停留时间,降低气泡运动速度;
采样效率高;
适合任何气样
(二)填充柱阻留法
—1.吸附型填充柱
—2.分配型填充柱
—3.反应型填充柱
—与溶液吸收法相比,可长时间采样(日平
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