环境分析系列：物理指标的测定

环境分析系列：物理指标的测定
物理指标的测定
水质的物理指标诸如温度、颜色、气味、浊度、残渣、盐度、电导率等属于感官性状指标。

这些指标对饮用水、风景旅游区的水体来说都至关重要。

因此，对它们的测定与测定化学物质同样受到重视。

1. 温度
温度是水质的一项重要的物理指标，水的物理化学性质与温度有密切关系。

水中溶解性气体(如氧、二氧化碳等)的溶解度、微生物的活动，甚至pH和盐度都与温度变化有关。

水温的测定，在测定其他一些项目时是一项必要的参数，例如溶解氧的饱和率，要求准确测定水温。

温度的测定需在现场进行。

常用的水温测量仪器有水温计、深水温度计和颠倒温度计，见图。

水温计适用于测量水的表层温度。

水温计由水银温度计与感水筒组成。

测量时将水温计插入水中，感温5min后，迅速上提并立即读数。

深水温度计适用于水深40m以内的水温测量。

其结构与水温计相似，只是感水筒较大，并有上、下活门，利用其放入水中和提升时的自动开启和关闭，使筒内装满需测温度的水样。

测量时将深水温度计放人水中至一定深度，以下步骤与表层水温测定相同。

颠倒温度计适用于水深在40m以上水温的测定。

颠倒温度计的主温表是双端式水银温度计，一端为贮泡，另一端为接受泡。

感温时，贮泡向下，感温10min后，使温度计连同采水器完成颠倒动作，当温度计颠倒时，水银在断点断开。

这时水银分成两部分，进人接受泡一端的水银指示度，即为所测温度。

辅温表是普通水银温度计，显示读数时的环境温度，用于校正因环境温度改变而引起的主温表读数的变化。

2.颜色
水是无色透明的液体，水中存在某些物质时会出现颜色。

这里所谓的“颜色”是指已除去浊度的水的颜色，也称“真色”。

未经过滤或离心处理水样的颜色称为“表色”。

水样的色度是指真色而言。

颜色测定的方法分目视法和光度计法。

目视法的标准方法是铂钻法，对饮用水和由于存在天然物质而使水产生颜色的都可应用。

但是对于大多数高色度的工业废水并不适用，这类废水颜色的测定可采用分光光度法进行测定，或者直接用文字描述其颜色。

(1)铂钴比色法以氯铂酸钾和氯化钴溶液具有的颜色为标准，与被测水样的颜色进行比较，并规定1mg/L以氯铂酸离子形式存在的铂产生的颜色为1度。

(2)稀释倍数法此法是将污染水用蒸馏水逐级稀释，直至两比色管中水样与蒸馏水相比较不能辨别有差异为止。

这个刚觉察有颜色的最大水样稀释倍数，即为水样稀释倍数，用来表示色度。

水的颜色可用恰当的文字予以描述，如用无色、微黄、浅黄、棕色等来表示颜色的种类和深浅程度。

3.气味
臭是人的嗅觉器官对水中含有挥发性物质的不良的感官反应，提供危险可能性的最初警告，对饮用水或娱乐用水来说是一项重要水质指标。

天然水略带一些气味，人们习以为常。

污染水中由于含有大量的挥发性污染物(如石油、酚等)以及有机物腐败分解的各种气体(如硫化氢、氨等)而产生强烈臭味，因此，水的臭味总与受污染程度有关。

有关感官特性的化学分析虽有所进展，但是目前对气味的主要实验手段还是靠人的鼻子。

臭实验的结果很难用物理量表示，因而只能用文字对臭的性质做定性描述，臭的强度采用稀释法进行测定。

(1)臭的定性描述水的臭味与温度有关，加热时臭味更为强烈，所以臭的实验有冷法和热法之分。

冷法实验，取100mL水样于250mL锥形瓶中，调节水温至20°C左右，振荡后从瓶中闻
其气味。

热法实验，取100mL水样于250mL锥形瓶中，加一表面皿在电炉.上加热至沸腾，立即
取下锥形瓶，闻其气味。

实验结果以臭的强度按表规定的等级表示。

气味的性质和种类用文字做补充描述，
例如:
正常——不具有任何气味;
芳香气味——花香、水果气味等;
化学药品气味可分为氯气味、石油气味(汽油、煤油、煤焦油等气味)等;药气味(酚、碘仿等);
硫化物气味(硫化氢气味);
不愉快气味鱼腥气、泥土气、霉烂气味等。

(2) 稀释法用无臭水将水样稀释，直至分析人员刚刚闻到气味为止。

此时的浓度叫臭阈浓度。

水样稀释到臭阈浓度时的稀释倍数叫臭阈值。

此法既适用于几乎无臭的天然水的测定，也可用于测定臭阈值大到数千的工业废水。

4.浊度
浊度是表示水中悬浮物对光线透过时所产生的阻碍程度。

水中含有泥土、粉砂、有机物、无机物、浮游生物和其他微生物等悬浮物和胶体物质都可使水体呈现浑浊。

水的浊度的大小不仅与水中存在悬浮物的含量有关，而且与其粒径大小、形状及物质表面对光的散射特性等密切相关。

水体浊度增加不仅影响表观，而且妨碍阳光透射，影响水生植物正常的光合作用。

浊度是自来水厂水质的一个重要指标。

测定水样浊度可用分光光度法、目视比浊法和浊度计法。

样品收集于具塞玻璃瓶内，应在取样后尽快测定。

如需保存，可在4℃冷暗处保存24h,测试前要激烈振摇水样并恢复到室温。

(1) 分光光度法以硫酸肼与六次甲基四胺形成白色高分子聚合物的原理配制标准浊度溶液，规定每升水含0. 125mg硫酸肼和1. 25mg六次甲基四胺时，水的浊度为1度。

在680nm波长下，测定标准浊度溶液的吸光度值，绘制吸光度浊度标准曲线。

然后测定水样的吸光度，并从标准曲线上查出相应的浊度。

(2) 目视比浊法以硅藻土(或白陶土)配制标准浊度溶液，规定每升水含有1mg150目的硅藻土(或白陶土)时，水的浊度为1度。

根据水样混浊程度，取不同量标准浊度液配制标准系列，然后将同体积水样与标准溶液在黑色底板上进行目视比较，确定水样浊度。

(3) 浊度计法浊度计是依据浑浊液对光的散射原理制成的测定水独度的专用仪器，可通过测定散射光或透射光进行测定。

浊度计常用于水质的自动连续测定。

5.透明度
透明度是指水样的澄清程度。

洁净的水是透明的，水中存在悬浮物和胶体时，透明度便降低。

通常地下水的透明度较高，由于供水和环境条件不同，其透明度可能不断变化。

透明度与浊度相反，水中悬浮物越多，其透明度就越低。

测定透明度有铅字法、塞氏盘法和十字法，下面介绍塞氏盘法。

这是一种现场测定透明度的方法，将一个圆盘沉入水中后，观察到不能看见它时的深度。

透明度盘(又称塞氏圆盘)，以较厚的白铁片剪成直径200mm的圆板，在板的一面从中心平分为四个部分，以黑白漆相间涂布，正中心开小孔，穿一铅丝，下面加一铅锤，上面系小绳，绳上每10cm处用有色丝线或漆做上一一个标记即成，如图2-5所示。

测定时将盘在船的背光处平放入水中，逐渐下沉，至恰恰不能看见盘面的白色时，记取其尺度，就是透明度数(以cm为单位)。

观察时需反复2~3次。

如果透明度盘使用较长时间后，白漆的颜色会逐渐变黄，必须重新涂漆。

6.残渣
水样中含有的物质可分为溶解性物质和不溶性物质两类。

前者如可溶性无机盐类和有机物，后者如可沉降的物质和悬浮物
等。

这种水样蒸发后就会留下残渣。

残渣可分为总残渣、过滤性残渣、非过滤性残渣三种。

经常测定的总溶解固体(TDS)即过滤性残渣，悬浮物(SS)即非过滤性残渣。

(1) 总残渣总残渣代表在-定温度下将溶液蒸发并烘干后剩下来的残留物，是水样中分散均匀的悬浮物和溶解物之和。

残渣的质量与烘干的温度有密切关系。

因为烘干时可因有机物挥发、吸着水或结晶水的变化及物质的分解而发生质量变化，也可因氧化而使质量变化。

因此，应该选定适当的烘干温度，通常选用103~105°C为各种残渣测定时烘干温度。

在这一温度下，结晶水不损失，有机物不破坏(挥发性有机物受到损失)，重碳酸盐可变为碳酸盐，吸着水可能保留一些，烘干至恒重所需时间较长。

(2)过滤性残渣过滤性残渣系指能通过0.45μm滤膜并于
103~105℃烘干至恒重的固体。

其主要成分应是可溶性无机盐。

(3)非过滤性残渣非过滤性残渣系指不能通过0.45μm滤膜的并于103~105℃烘干至恒重的固体。

直接测定法是将一定体积水样过滤，将固体残留物及滤纸烘干并称重，减去滤纸质量，即为非过滤性残渣。

此外，也可由总残渣减去过滤性残渣，得出非过滤性残渣的质量。

7电导率
导体的导电能力常用电阻的倒数电导来表示，它的单位原为0-1，在法定计量单位中是S (Siemens)， S=A/V (A为安培，V为伏特)。

水溶液的电阻随着所含离子数量的增加而减小。

电阻减小，则电导增加。

将截面积为(1X1)cm2的两个平行电极置于电解质溶液中，电极间相距1cm时的电导称为溶液的电导率，用K表示，单位为S/cm。

电导率的大小可反映水中离解物质浓度的高低。

天然水的电导率在50~500μS/cm之间，新蒸馏水的电导率为
0.5~2.0pS/cm，存放几周后，上升到2~4μS/cm。

由于电导率与溶液中离子含量大致成比例关系，因此，通过电导率的测定可以间接地推测离解物质的总浓度。

电导率的测定常用电导仪，其基本原理是用惠斯顿电桥测定溶液的电阻，然后按下式计算电导率:
电导池常数C，对于给定的电导池为一常数，可由一种电导率已知的标准溶液，利用该电导池测定其电阻求得。

常用的标准溶液为氯化钾溶液。

电导率的测定要求以25℃为标准，若温度不是25℃，必须进行温度校正。