环境监测报告.docx
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环境监测报告
分析化学实验报告
地大西区荷花池水质调查及生物对水质影响调研
学院:
环境学院
班级:
042112
姓名:
赵恩民、唐志、张辉、
吴峤、邬伦涛、杨钦富、史逸如
指导老师:
鲁立强
目录
前言2
一、实验概况3
1、实验名称3
2、实验时间3
3、实验小组成员3
4、小组成员分工3
5、取样地点4
6、实验内容4
二、采样点概况5
三、实验具体内容及结果分析5
A、pH的测定5
B、硬度的测定7
C、溶解氧的测定8
D、COD的测定11
E、总磷的测定13
四、总体分析16
五、可行化建议17
六、实验感想17
七、结语21
参考文献22
前言
水是生命之源,水构成了我们活的点点滴滴。
因此,水质的好坏与我们息息相关。
作为环境学院的一份子,学会对水质各项指标的测定便显得尤为重要。
藉由此次分析化学课程学习的机会,我们便将西区荷花池池水的几项重要指标进行了系统的测定。
同时,生物往往随水而生,生物对水质是否有影响也值得我们探究。
虽然植物对水体的净化被大家广泛接受,但理论终究只是理论,要取得令人信服的结果,必须通过实验数据加以说明。
因此次难得的实验机会正是验证我们猜想的好机会。
通过本次实验,我们对分析化学课程有了更深层次的理解,对氧化还原滴定法,配位滴定法,吸光光度法等的测定方法有了从理论到实践全面而深入的掌握。
同时,通过此次试验,不仅增强了小组成员间团结协作的能力,加深了对本专业的了解,培养了同学们对科研活动的兴趣。
通过后期的数据分析与结论思考,取得了令人可喜的结果,基本验证了我们的猜想。
但由于水平不足和时间紧张,实验过程中也存在许多失误和遗憾。
希望今后有机会可以做更进一步的实验与研究。
在本次试验中,得到了鲁立强老师和实验室金老师的大力帮助。
正因为他们的帮助才使得实验得以顺利进行,再此表示由衷的感谢。
一、实验概况
1、实验名称
地大西区荷花池水质调查及生物对水质影响调研
2、实验时间
准备选题阶段:
6-8周
具体实验阶段:
9-10周
后期数据处理及结果分析阶段:
11-12周
答辩阶段:
13周
3、实验小组成员
组长:
赵恩民
副组长:
唐志
组员:
张辉、吴峤、邬伦涛、杨钦富、史逸如
4、小组成员分工
统筹安排:
赵恩民、唐志
材料查找及选题:
全体成员
资料汇总:
唐志、赵恩民
取样:
张辉
具体实验过程:
全体成员
后期实验数据处理:
全体成员
结果分析及报告执笔:
赵恩民、唐志
演示文稿制作及答辩:
赵恩民
5、取样地点
西区教二楼前荷花池,共取5个点如图所示。
6、实验内容
pH、温度、硬度、COD、DO、总磷含量。
二、采样点概况
此湖位于西区教二楼前,为一矩形(30m*15m)。
该湖平时主要补给源为大气降水,每年夏季人工补水(补水量很大),补水之前需打捞水藻。
湖的东南角有进水口,但已有很长时间断流。
水面有悬浮物,水较浑浊。
湖中只有东边的一半区域种荷花。
选取此湖作为实验对象,有以下几点理由。
首先是采样简便,作为地大学生,在此取样不需外出很远。
同时湖中有供人行走的小路,更便于湖中水样的采集。
其次,此湖贴近我们的生活,同学们每天上课下课都要经过此湖,炎炎夏季时更是喜欢到池中央小亭内避暑纳凉。
因此,此湖水质好坏直接影响地大学子的学习生活。
最后,此湖植物分布良好,只有东边一区种有荷花,为我们的实验选题提供了方便快捷的采样空间。
1-5号点水样有如下特性:
(1)2、4号点没有荷花生长。
(2)1、3、5点有较多荷花生长。
(3)1-5点水样依次浑浊,其中4、5点水样较之前水样明显浑浊,并伴有异味,猜测水体富营养化。
(4)1、3、5三点荷花密集度依次增加。
三、实验具体内容及结果分析
A、pH的测定
1、实验器材
数字PH计
2、实验步骤
将待测试剂分别放到几只不同的试管中,再将PH计调节好,直接从仪器的显示屏上读取待测试剂的PH值,如同测一种物质,为了精度更高可以多测几组,取其平均值作为待测液的PH值。
3、数据处理
4、结果分析
根据结果可以看出,从1号点到5号点pH值依次上升,由弱酸性到弱碱性。
关于以上结果,小组成员猜想如下可能。
1)荷花池水pH有明显分层现象,加之1-5点植物密集度依次增加,植物光合作用消耗水中二氧化碳,影响碳酸平衡,从而导致pH值上升。
同时由于有荷花和无荷花处取样点距离过近,对pH值无太大影响。
2)有荷花处的pH应该大于无荷花处,但由于植物旁富含细菌,在水样放置时期呼吸作用产生二氧化碳,使pH下降,最终形成图形如图所示。
B、硬度的测定
使用EDTA配合滴定法,测定标准GBT7477-87
1、实验原理
在pH为10.O±O.1的水溶液中,用铬黑T(或酸性铬蓝K)作指示剂,以EDTA标准溶液滴定蓝色为终点,根据消耗EDTA的体积,即可计算出水中的硬度值。
其反应如下:
2、实验试剂及器材:
器材:
锥形瓶(250毫升),铁台,螺丝夹,滴管,移液管(100毫升),洗耳球,碱式滴定管(50毫升),滴定管夹.
试剂:
NH3-NH4CL缓冲溶液;水样;标准EDTA溶液;铬黑指示剂(0.5%);三乙醇胺(3%).
3、实验的具体步骤:
用移液管吸取100毫升的水样,置于250毫升的锥形瓶中,首先加入5毫升的三乙醇胺溶液和5毫升的NH3-NH4CL缓冲溶液,摇匀后,加2~3滴铬黑T指示剂,摇匀。
用标准EDTA溶液滴定至溶液颜色由紫红色变为蓝色,即达到滴定终点。
4、数据处理
总硬度=1000C(EDTA)*V(EDTA)/V(H2O)
式中C(EDTA)为标准EDTA溶液的浓度,单位为摩尔每升;V(EDTA)为滴定过程中消耗的EDTA的体积,单位为毫升;V(H20)为所取待测水样的体积,单位为毫升。
5、结果分析
4号组明显可以看出滴定误差过大,故舍去。
再通过分析1、2、3、5号组数据,发现其硬度相差不大,可推断植物对水体硬度影响不大。
同时根据平均值可得,荷花池池水为中度硬水。
C、溶解氧的测定
本实验采用碘量法,测定标准为GB7489-87。
1、实验原理
碘量法测定水中溶解氧是基于溶解氧的氧化性能。
当水样中加入硫酸锰和碱性KI溶液时,立即生成Mn(OH)2沉淀。
Mn(OH)2极不稳定,迅速与水中溶解氧化合生成锰酸锰。
在加入硫酸酸化后,已化合的溶解氧(以锰酸锰的形式存在)将KI氧化并释放出与溶解氧量相当的游离碘。
然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定,换算出溶解氧的含量。
2、实验试剂及器材
器材:
溶解氧瓶(250ml)锥形瓶(250ml)酸式滴定管(25ml)移液管(50m1)洗耳球
试剂:
硫酸锰溶液 碱性碘化钾溶液 浓硫酸 淀粉溶液(1%)硫代硫酸钠溶液(0.025mol/L)
试剂配制:
(1)硫酸锰溶液。
溶解480g分析纯硫酸锰(MnS04·H20)溶于蒸馏水中,过滤后稀释成1L。
(2)碱性碘化钾溶液。
取500g分析纯氢氧化钠溶解于300—400ml蒸馏水中(如氢氧化钠溶液表面吸收二氧化碳生成了碳酸钠,此时如有沉淀生成,可过滤除去)。
另取得气150g碘化钾溶解于200ml蒸馏水中。
将上述两种溶液合并,加蒸馏水稀释至1L。
(3)硫代硫酸钠标准溶液。
溶解6.2g分析纯硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H20)于煮沸放冷的蒸馏水中,然后在加入0.2g无水碳酸钠,移入1L的溶量瓶中,加入蒸馏水至刻度(0.0250mol/L)。
3、实验步骤
(1)水样的采集与固定
用溶解氧瓶取荷花池水使水样充满250ml的磨口瓶中,用移液管吸取硫酸锰溶液1ml插入瓶内液面下,缓慢放出溶液于溶解氧瓶中。
取另一只移液管,按上述操作往水样中加入2ml碱性碘化钾溶液,盖紧瓶塞,将瓶颠倒振摇使之充分摇匀。
此时,水样中的氧被固定生成锰酸锰(MnMnO3)棕色沉淀。
将固定了溶解氧的水样带回实验室备用。
(2)酸化
往水样中加入2ml浓硫酸,盖上瓶塞,摇匀,直至沉淀物完全溶解为止(若没全溶解还可再加少量的浓酸)。
此时,溶液中有I2产生,将瓶在阴暗处放5分钟,使I2全部析出来。
(3)用标准Na2S2O3溶液滴定
a、用50ml移液管从瓶中取水样于锥形瓶中。
b、用标准Na2SN2O3溶液滴定至浅黄色。
c、向锥形瓶中加入淀粉溶液2ml。
d、继续用Na2S2O3标准溶液滴定至蓝色变成无色为止。
e、记下消耗Na2S2O3标准溶液的体积。
4、数据处理
溶解氧(mg/L)=CNa2S2O3×VNa2S2O3×32/4×1000/V水
5、结果分析
由实验数据明显可以看出1号点中A组误差过大,故舍去,不加入计算。
通过实验数据可以明显看出植物对水中溶解氧含量有影响。
但经过查阅文献资料可知,挺水植物通过光合作用产生氧气,氧气经维管束传至根部,再由其分泌出氧气,致使水体溶解氧含量增大,故实际情况应该是W型曲线。
但通过分析讨论,我们认为出现此实验结果的原因是好养细菌趋向于植物根系富氧区,取水时将这些细菌取上。
水样经过五天的放置,水体中氧被细菌消耗,从而低于无荷花区水样。
这也反过来验证了理论情况。
D、COD的测定
1、实验原理:
化学需氧量(COD)可以作为水中有机物相对含量的指标。
高锰酸钾法是测定化学耗氧量的常用方法,有酸性高锰酸钾法和碱性高锰酸钾法,本实验运用的是酸性高锰酸钾法。
在酸性(或碱性)条件下,高锰酸钾具有很高的氧化性。
水溶液中多数的有机物在酸性条件下加热至沸腾,都可以被高锰酸钾氧化,过量的KMnO4用过量的Na2C2O4还原,再用KMnO4溶液滴至微红色为终点。
通过计算求出水样所消耗高锰酸钾的量来测定COD。
反应式为:
4MnO4-+5C+12H+====4Mn2++5CO2↑+6H2O
2MnO4-+5C2O42-+16H+====2Mn2++10CO2↑+8H2O
2、实验试剂及器材
器材:
水浴加热装置、250ml锥形瓶、100ml250ml1000ml容量瓶、5ml10ml25ml50ml100ml移液管、25ml酸式滴定管
试剂:
硫酸1.84g/ml、高锰酸钾溶液0.020mol/L、草酸钠溶液0.0050mol/L
3、实验步骤
(1)吸取100.00ml经充分摇动、混合均匀的样品,置于250ml锥形瓶中,加入5ml浓硫酸,用滴定管加入10.00ml高锰酸钾溶液摇匀。
将锥形瓶置于沸水浴内30min(水浴沸腾时开始计时)。
(2)取出后用滴定管加入10.00ml草酸钠溶液至溶液变为无色。
趁热用高锰酸钾溶液滴定至刚出现粉红色,保持30s不退色。
记录消耗高锰酸钾溶液体积V1。
(3)空白试验:
用100ml水代替样品,按上述步骤测定,记录高锰酸钾溶液体积。
(4)向空白实验滴定后的溶液中加入10.00ml草酸钠溶液。
加热至80度,用高锰酸钾继续滴定至刚出现粉红色,保持30s不退色。
记录所用体积V2。
4、数据处理
CDOMn={[(10+V1)×10/V2-10]×0.0100×8×1000}/100
5、结果分析
通过参阅文献资料,植物对水体还原性污染物具有净化作用。
但通过实验数据可以看出,五个点位的COD含量并未呈现明显的规律性。
介于此结论,我们认为造成的原因可能有以下几点:
1、实验过程中存在失误。
理论上五组V2应该相同,但1和4与其他差距过大,故存在实验失误的可能。
2、植物确实对COD有一定的净化作用,但根据观察,4、5号点明显浑浊于之前水样。
而植物净水效果有限,故4、5点COD值依旧高于之前水样。
E、总磷的测定
1、实验原理:
水中的含磷化合物,在过硫酸钾的作用下,转变为正磷酸盐。
正磷酸盐在酸性介质中,可同钼酸铵和酒石酸氧锑钾反应,生成磷钼杂多酸。
磷钼酸能被抗坏血酸还原,生成深色的磷钼蓝。
在700nm波长下,测定样品的吸光度。
从用同样方法处理的校准曲线上,查出水样含磷量,计算总磷浓度,用(P,mg/L)表示。
本法最低检出浓度为0.01Pmg/L。
2、实验试剂及器材
仪器:
(1)分光光度计。
(2)100ml硬质消解瓶或其它具塞容器。
(3)电热炉。
试剂:
过硫酸钾溶液;硫酸溶液;钼酸铵-酒石酸氧锑钾溶液;抗坏血酸溶液;钼-锑-抗溶液;磷标准贮备液。
试剂配置:
(1)过硫酸钾溶液:
称取过硫酸钾(K2S2O8)4g溶于水中,加水到100ml。
(2)硫酸溶液:
在1份水中加入2份浓硫酸(体积比),混匀配成。
(3)钼酸铵-酒石酸氧锑钾溶液:
称取钼酸铵(NH4)6Mo7O244H2O6g和酒石酸氧锑钾K(SbO)C4H4O61/2H2O0.24g,溶于300ml水中,慢慢加入120ml硫酸溶液,摇匀。
然后加水到500ml,再次进行混合后,装入聚乙烯瓶内保存。
(4)抗坏血酸溶液:
称取抗坏血酸7.2g,溶于100ml水中。
该溶液在4℃下可以稳定保存一周。
(5)钼-锑-抗溶液:
将上述钼酸铵-酒石酸氧锑钾溶液和抗坏血酸溶液按5:
1的比例(体积比),混合摇匀。
此溶液可稳定4小时左右,最好使用前配制。
(6)磷标准贮备液:
称取1.0967经105.110℃干燥的磷酸二氢钾,用水溶解后,移入250ml容量瓶中,定溶;磷标准工作溶液:
10μg/ml,吸取5ml磷标准储备溶液于500ml容量瓶中定溶。
再稀释10倍。
3、实验步骤
(1)样品预处理:
①取样前,将水样摇匀。
取适量水样(含磷量不超过0.06mg)于消解瓶中,加水到50ml。
②加入过硫酸钾溶液10ml,摇匀并密封。
③取1ml浓硫酸和1ml浓硝酸加入试样中,再加10ml过硫酸钾,放在电热炉上加热至沸腾几分钟。
(注:
如加硫酸保存水样,需先将试样调至中性再消解)。
(2)校准曲线的绘制:
①分别吸取磷标准溶液0,0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,装入25ml的比色管中。
加入与式样相同的显色剂。
(3)然后,按步骤
(1)中的②和③的处理方法,进行消解处理。
②移取处理后样品的上清液25ml于试管内,加入2ml钼-锑-抗溶液,摇匀。
将试管在2540℃温度下放置15min,进行显色。
然后,用光程为1cm或5cm的吸收池,在830nm处测定吸光度,以空白作参比。
③绘制含磷量和吸光度关系的校准曲线。
水样的测定:
将经步骤1处理后的水样,按步骤
(2)中②的方法进行显色,测定水样吸光度,并从校准曲线上查出含磷量。
4、数据处理
5、结果分析
过此实验数据,可以明显看出植物对磷有清除作用。
植物生长需要消耗水体中的无机盐,从而达到对磷的清除。
藉由此实验,我们可以提出合理猜想,对于富营养化的水体,应当通过种植植物来消除其不良影响。
四、总体分析
实验所得数据与上表标准值比对可知,在所测的几个项目中,西区荷花池的水质尚可。
但由于所测项目太少,这些数据并不能客观反映西区荷花池的水质情况。
所以想要全方面为荷花池池水分类,需要在之后学习过程中进一步对其他项目进行系统的测定。
同时,根据已测量数据,水体并未富营养化,可见有时眼见并不一定为实。
同时,通过以上实验数据的处理分析可以得出。
水生植物对水体的pH、COD、DO、总磷含量都有一定影响。
其中,由于水生植物光合作用需要消耗水中二氧化碳,二氧化碳的减少引起水中碳酸平衡的变化,从而导致pH的上升。
同时,由于植物生长需要N、P等元素,所以植物对水中总氮总磷的去除有较大作用。
对于DO而言,虽然实验结果曲线呈M型,而实际情况下该曲线应呈W型,但进过分析,植物附近富集好氧细菌,经过五天消耗的氧比没有植物地区水样多,使得生物需氧量反而低,此结果反面也论证了实际情况。
五、可行化建议
通过实验,我们可以看出,植物对水体水质的净化有一定的作用。
因此,我们小组做出以下几点建议,同时呼吁大众养成良好用水习惯,提升对水资源保护的意识。
1、及时将水体中已枯萎脱落的荷花茎叶清除,避免其腐败分解释放营养盐造成水体污染。
同时还可以在湖中加入曝气装置,有效提高溶解氧的含量,使进入水体的有机物可以得到很快的分解。
2、将校内的水体与外界水体联通,这样不仅可以解决污染的问题,还可以增加观赏性。
3、对于其他已被污染的景观水体或湿地系统,应当加大植物的种植力度,从而对水体污染物进行净化。
4、学校定期举办节水、爱水主题教育活动,从而提高学生道德素质,让同学们将保护水资源,保护环境视为己任。
六、实验感想
本次试验可以说是我们在大学生活中第一次系统的进行试验活动,实验过程中有艰辛也有快乐,但同学们不畏艰苦,努力将实验做到最好。
为此,同学们都有很多感悟,在此节选三位同学的感悟与大家分享。
1、分析化学实验感悟(EDTA测水的硬度)——史逸如
本次的分析化学实验共分成若干个分析水质的项目,而我负责测量水的硬度。
首先,实验的开端是取水样,我们把目的地放在了教二楼边上的荷花池。
本以为最容易的环节一开始就让我们犯难,由于水位过低,我们取样的时候够不着水面,当我们正踌躇着办法解决时,张辉同学奋不顾身地趴在了池边,探下半个身子去取水样,这次终于够着了,我们也替他捏了一把汗。
接着我们把去的水样编号,拿到实验室开始对水样进行分析。
我负责的实验项目不是很难,况且有网上搜到的实验步骤,操作起来还是蛮顺手的。
要说期间感触比较深刻的应该是滴定那个环节了。
我需要不断地开关EDTA的阀门来控制滴定的量和进度,一开始滴了几滴,见容量瓶还是酒红色(我需要把它滴定成蓝色才行)我就耐不下心了,拧开阀门,EDTA瞬间流了许多,结果在我还没来得及关上阀门的时候,容量瓶中得溶液早就变成蓝色了。
于是我告诫自己一定要耐心,做化学实验最要不得的就是马虎,急躁。
我小心谨慎地重新做了一遍,这次大获成功了。
最后是处理实验数据,根据现有的计算公式代入运算就行了,这肯定难不住我。
总体来说,这次实验让我亲自体验了一次完整的实验过程,知道任何实验都需要一步一步按照实验步骤踏踏实实地做,只有这样才能得出准确的实验结果。
2、分析化学实验感悟—邬伦涛
通过本次分析实验,我们了解了更多关于实验的技巧和实验步骤准确的重要性。
提高了我们的实际操作能力,把书本上的知识运用到实验实践中,同时我们还知道了团体合作的重要性,一个小组就是一个不可分割的整体,相互合作,互相帮助是保证试验顺利的核心,面对实验中出现的一场情况,不应恐惧实验偏离了自己的预想,实验总是以课本相关的,要善于运用网络或书籍着手解决,盲目的实验是不可行的,在实验进行前做哈充分的实验准备,有条理的去分布实行,详细做好实验记录。
当老师把实验的信息告诉我们时,我们异常的激动,又可以去做实验,从实验中更好的学习了解分析化学对于我们专业的重要性。
我们便开始分组讨论,如何将实验完美的做好。
我们先到荷花此取水样,通过我们组张辉同学的百般努力才将水样采集到,接着我们到实验室。
每个人便分工合作,首先我们将水样编号,按照实验的操作步骤做起实验,我们告诫自己要耐心,仔细。
注意各种仪器的使用。
实践是检验真理的唯一标准,我们只有通过实验才能真正的掌握分析化学的知识。
3、分析化学实验感悟—吴峤
分析化学是关于研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法及理论的一门科学。
环境问题日益突出的今天,分析化学在防治和监测环境污染上发挥着不可或缺的作用,而这门课程又给了我们一个很好让我们在实践中了解它的机会。
在众多的实验课题中,我们选择了“荷花池水样检测”,因为我们认为这个实验题材虽然并不新颖,但具有很强的实用价值,能够为我们以后进一步发展奠定一个更好的基础。
能够进行这样有意义的实验,当然是既有荣誉感,又有压力感。
因此,我们从一确定这个实验开始,便进行了仔细的分工,并同时开始忙碌了起来。
一有空我们就跑到图书馆去查文献,把可检测项目的检测方法研讨了一下并做出比较完善的方案,不过不尽如人意的是有些药品实验室暂时没有使一些方案搁浅了。
由于实验中有很多滴定操作,对精度要求很高,所以在量取和滴定时都格外用心,再加上刚开始使用仪器不是很熟练,所以比我们预想中进度要慢得多,但幸好有老师的及时指导,使我们少走了很多弯路,有时为了测到期待的数据我们晚饭都没去吃,一直到晚上不得不去上课时才停下。
就这样,我们跌打滚爬地努力了三个下午。
最后工夫不负有心人,我们的实验取得了相当程度的成功,达到了预期的效果。
而在这三个下午的时间里,我们组的每一个同学也都真正感受到了一番实验的辛酸与苦辣,同时也真正感受到了完成这样的实验给人带来的感觉是多么的欢欣与鼓舞。
除此之外,我们还学会了如何进行合作,理解了如何才是探讨。
因此我认为,尽管只有短短的三个下午,但它对我们组的每一个同学来说都是美好的回忆,甚至还可以对我们产生潜移默化的影响,使我们在未来的学习和工作中做得更加优秀,表现更加突出!
七、结语
经过为期两周不连续的实验测定,本小组在成员共同的努力下基本完成了实验的预期要求,测定了西区荷花池中水样中的一些基本数据,通过测定的这些数据,结合所学的化学知识,并参考老一辈监测工作者的经验,从水体本身、周围环境的影响、以及水中微生物和植物对水体的影响出发,综合分析了西区荷花池中水样的水质情况,给出了比较合理的成因分析。
在这次的试验中,组内成员不仅学习了测定水体中各种指标的方法以及一个实验所要求基本的素质,更重要的是通过这次试验,让组内成员认识到作为一名环境工作者所担负的重大责任。
作为一名环境工作者,在科学工作中,我们要一丝不苟,坚持认真踏实的工作态度。
同时,科学工作也要求我们养成团队意识,如果脱离团队而想在科学领域中取得好的成绩是很困难的,只有在团队中,才能跟好的发挥自己所具有的水平,才能得到巨大的收获。
在这里,我们小组所有成员感谢老师在繁忙中抽身教导我们如何完成实验,并对我们的实验提出重要的建议。
以及实验室管理老师的大力配合和真诚指导。
最后感谢组内所有成员的努力。
谢谢!
参考文献
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