实验六 环境水的采取及水质监测

实验六: 环境水的采取及水质监测

环境是人类赖以生存和发展的基础，环境质量的好坏关系到国计民生、子孙后代，而环境水的质量尤为重要。本实验通过对环境地面水（金水河水、西流湖水）、工业废水（或生活污水）的采取，按照国家标准进行六项水质常规项目的监测，以准确、及时地报告环境水的质量。

一.目的要求

1.通过掌握环境水样的采取及水质监测的全过程。

2.牢固树立环境监测过程中依法办事的概念，即依照国家标准进行一切实验操作的概念。

二.环境水样的采取

环境水样的采取具体可见国家环保局编《水和废水监测分析方法》，简述如下：

1.地面水的采取

在河流、湖泊、水库中可用水桶直接吸水，采用具塞乙烯瓶或具塞玻璃瓶存放。

2.废水、生活污水的采取

为了采集到有代表性的废水样品，应了解污染源的排放规律和废水中污染物的变化规律，合理制定采集时间、地点和频率。一般可从废水排放口或排污管路中采取。

3.水样的保存

为了得到准确的结果，水样采集后应尽可能快地进行分析，特别是当被测组分浓度在微克/升范围时。保存措施多采用：（1）选择适当材料的容器。（2）控制溶液的pH。（3）加入化学试剂抑制氧化还原反应和生化作用。（4）冷藏或冷冻以降低细菌活性和化学反应速度。

三.物理性质的检验

1.水温

水的物理性质与水温有密切关系，水中溶鲜性气体（如氧、二氧化碳等）的溶解度、水中生物和微生物活动、盐度、pH值等都受水温变化的影响。

温度为现场观测项目之一，一般采用水银温度计直接测定，方法是将水温计插入一定深度的水中，放置5分钟后，拿出读取温度值。

2.浊度

浊度是由于水中含有泥沙、粘土、有机物、无机物、浮游生物和微生物等悬浮物质所造成的，可造成光散射或吸收。天然水经过混凝、沉淀和过滤后，可使水变得清澈。

样品收集于具塞玻璃瓶中，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。

水样浊度测定的国家标准是分光光度法和目视比色法，先介绍前者。

（1）方法原理

分光光度法测定水的浊度是基于在适当温度下，硫酸肼与六次甲基四胺聚合，可形成高分子聚合物，以此聚合物作参比浊度标准液，在一定条件下与水样相比较得出水样浊度。

对于不含碎屑及易沉颗粒的天然水和饮用水，可用此法进行浊度测定。当测定波长为680nm时，天然水的淡黄色、淡绿色不干扰测定。

（2）仪器和试剂

仪器

分光光度计1台、50mL比色管

试剂

无浊度水：将蒸馏水通过0.2nm滤膜过滤，收集于用滤过水淋洗两次的烧瓶中。

硫酸肼溶液：称取1.000g硫酸肼[(CH2)2SO4. H2SO4]溶于水中，定容至100mL。

六次甲基四胺溶液：称取10.00g六次甲基四胺[(CH2)6N4]溶于水中，定容至100mL。

聚合物标准液：吸取5.00mL硫酸肼溶液5.00mL六次甲基四胺溶液于100mL容量瓶中，混匀，于25±3℃温度下反应24h，用水稀释至标线，混匀。此储备液的浊度为400度，可保存一个月。

（3）实验步骤

标准曲线的绘制：移取浊度标准液0，0.50，1.25，2.50，5.00，10.00，12.50mL，置于50mL 比色管中，加水至刻度。摇匀后即得浊度为0，1，10，20，40，80，100的标准系列。于680nm 波长，用1cm比色皿，测定吸光度，绘制标准曲线。

水样的测定：吸取50.0mL摇匀的水样（若浊度超过100度，应稀释），于50mL比色管中，按标准曲线或步骤测定吸光度，由标准曲线上查得水样浊度。

计算：

浊度（度）= A / C ×50

式中，A为稀释过水样的浊度，C为原水样体积（mL）。

3.pH值

pH值为水中氧离子活度的负对数

pH = - log a H

pH值可间接地表示水的酸碱程度。天然水的pH值多在6-9的范围内。pH值是水化学中常用的最重要的检验项目之一。由于pH值受水温影响而变化，测定时应在规定的温度下进行，或者校正温度。pH值测定的国家标准有玻璃电极法。

（1）方法原理

以玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极组成电池。在25℃理想条件下，氢离子活度变化10倍，可使电动势偏离59.16mv。许多pH计上有温度补偿装置，以校正温度差异。为了提高测定准确度，校正仪器时选用标准缓冲溶液的pH值应与水样的pH值接近。

（2）仪器与试剂

仪器

各种型号的pH计或离子活度计2台

玻璃电极2支、甘汞电极2支、磁力搅拌器4台、50mL烧杯

试剂

用于校准仪器的标准缓冲溶液，按表1的要求配制。

表1 pH标准溶液的配制

标准物质pH（25℃）每1000mt水溶液中所含试剂

的质量（25℃）

酒石酸氢钾（25℃饱和） 3.557 6.4g 柠檬酸二氢钾 3.776

邻苯二甲酸氢钾 4.008

磷酸二氢钾+磷酸氢二钠 6.865 3.388g

磷酸二氢钾+磷氢二钠7.413 1.179g

四硼酸钠9.180 3.80g 磷酸氢钠+碳酸钠10.012 2.92g

二水合四苯草酸钾 1.679 12.61g

氢氧化钙（25℃饱和）12.454 1.5g Ca(OH)2

(3) 实验步骤

仪器校准：首先阅读仪器使用说明进行准备，然后将标准溶液准备好，应选用与水样pH 值相差不超过2个pH单位的标准溶液校正仪器。记录测定温度，将仪器温度补偿旋钮调至该温度，以标准溶液将仪器校准。

水样测定：先用水将两个电极冲洗干净，再用水样冲洗。然后将电极浸入水样中，小心搅拌或使其均匀，待读数稳定后记录pH值。

(4) 注意事项

a. 玻璃电极在使用前应在蒸馏水中浸泡24h以上，用毕，冲洗干净，浸泡在水中。

b. 测定时，玻璃电极的球泡应全部浸入溶液中，使它稍高于甘汞电极的陶瓷芯端，以免搅拌时碰破。

c. 甘汞电极的饱和氯化钾液面必须高于汞体，并应有适量氯化钾晶体存在，以保证氯化钾溶液的饱和，适用前必须拔掉上孔胶塞。

d. 注意电极的出厂日期，存放时间过长，电极性能将变劣。

四.无机物的测定—地面水及饮用水中氟化物含量的测定

1. 概述

氟化物（F-）是人体必须的微量元素之一，缺氟易患龋齿病，而氟摄入过多又会造成斑齿病和氟骨病。饮用水中氟的适宜浓度为0.5-1.0mg/L(F-)。

氟化物广泛存在于自然水体中，地面水及饮用水中氟化物含量的多少，直接影响人体健康。因此，监测地面水及饮用水中氟化物的含量是环保监测部门的例行检测项目。

为了准确、及时地预报各种水体中氟化物的含量，各部门都制定有测定标准。其中，最具法律效力的是中华人民共和国国家水质标准和国家环保局颁布的“水和废水监测分析方法”。前者称为国家标准，后者称为部颁标准。这两者都是环境监测部门例行检测时所依据的分析方法，也是环境监理、环境执法部门进行环境执法的法律依据。

本实验采用国家水质标准测定地面水及饮用水中的氟化物含量。

2. 原理

当氟电极与含氟的试液接触时，电池的电动势E随溶液中氟离子活度变化而改变(遵守Nernst方程)。当溶液的总离子强度为定值且足够大时服从关系式:

E=E0-(2.303RT/F)logC F-

E与logC F-成直线关系，2.303RT/F为该直线的斜率，亦电极的斜率。

工作电池可表示如下：

Ag︱AgCl，Cl–(0.3mol/L),F–(0.001mol/L)︱ LaF3││试液││外参比电极。

3. 试剂

3.1 盐酸(HCl):2mol/L。

3.2 硫酸(H2SO4):ρ=1.84g/mL。

3.3 总离子强度调节缓冲溶液(TISAB)

3.3.1 0.2mol/L柠檬酸钠-1mol/L硝酸钠(TISABⅠ)：称取58.8g二水柠檬酸钠和85g硝酸钠，加水溶解，用盐酸调节pH至5-6，转入1000mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。

3.3.2 氟化物标准储备液：称取0.2210g基准氟化钠(NaF)(预先于105－110℃干燥2h,或者于500－650 ℃干燥40min，干燥器内冷却),转入1000mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。储存在聚乙烯瓶中，此溶液每毫升含氟100μg。

3.3.3 氟化物标准溶液:用无分度吸管吸取氟化钠标准储备液(3.3.2)10．00mL，注入100mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。此溶液每毫升含氟（F-)10.00μg。

4. 仪器和装置

通常的实验室设备及：

4.1 氟离子选择电极2支。