第六章 水化学调查

第二节 调查范围与水化学监测网设计 调查范围 （一）从区域入手 1、区域上包括地下水的补给、径流、排泄的水文地质学 单元上的区域化学普查； 2、确定地下水中污染各组分的背景值及异常值. 、确定地下水中污染各组分的背景值及异常值. （二）从局部入手 1、局部调查针对上述各种污染源进行，对重点污染区进 行大比例尺的水化学调查 2、目的是调查污染的程度，查明污染物的来源及污染途 径，有助于进一步分析地下水的水化学变化和发展趋势。
可供参考的地下水的分布形式监测点的布置
点状污染源监测 沿地下水流动方向，自排污点由密到疏布置， 沿地下水流动方向，自排污点由密到疏布置，以控制 污染带长度和观测污染物弥散速度。采用立体布置， 污染带长度和观测污染物弥散速度。采用立体布置，垂直 和水平方向。 和水平方向。 线状污染源监测 应垂直线状污染体布置监测断面， 应垂直线状污染体布置监测断面，监测点自排污体向 外由密到疏。监测断面也由排污体向外由密到疏。 外由密到疏。监测断面也由排污体向外由密到疏。 面状污染源监测 采用网格法均匀布点，严重区域多布置， 采用网格法均匀布点，严重区域多布置，污染较轻区 域少布置。 域少布置。 监测孔布置 可以除新建和专门建立的监测孔外， 可以除新建和专门建立的监测孔外，还可以选择常年 使用的生产井， 使用的生产井，已确定水样能真实代表含水层真实的化学 成分。 成分。
（二）干灰化法 又称高温分解法。其处理过程是： 又称高温分解法。其处理过程是：取适量水样于白瓷 或石英蒸发皿中，置于水浴上或用红外灯蒸干， 或石英蒸发皿中，置于水浴上或用红外灯蒸干，移入马福 炉内， 450～550℃灼烧到残渣呈灰白色 灼烧到残渣呈灰白色， 炉内，于450～550℃灼烧到残渣呈灰白色，使有机物完全 分解除去。取出蒸发皿，冷却，用适量2%HNO HCl） 分解除去。取出蒸发皿，冷却，用适量2%HNO3（或HCl） 溶解样品灰分，过滤，滤液定容后供测定。 溶解样品灰分，过滤，滤液定容后供测定。 本方法不适用于处理测定易挥发组分（如砷、 本方法不适用于处理测定易挥发组分（如砷、汞、镉、 锡等）的水样。 硒、锡等）的水样。
水样预处理的原则： 水样预处理的原则： 最大限度去除干扰物 回收率高 操作简便省时 成本低、对人体和环境无影响 成本低、
一、水样的消解
消解用微波炉
（一）湿式消解法 1. 硝酸消解法 对于较清洁的水样，可用硝酸消解。 对于较清洁的水样，可用硝酸消解。 硝酸2. 硝酸-高氯酸消解法 两种酸都是强氧化性酸， 两种酸都是强氧化性酸，联合使用可消解含难氧化有 机物的水样。 机物的水样。 硝酸3. 硝酸-硫酸消解法 两种酸都有较强的氧化能力，其中硝酸沸点低， 两种酸都有较强的氧化能力，其中硝酸沸点低，而硫 酸沸点高，二者结合使用，可提高消解温度和消解效果。 酸沸点高，二者结合使用，可提高消解温度和消解效果。 常用的硝酸与硫酸的比例为5∶2 5∶2。 常用的硝酸与硫酸的比例为5∶2。
对照监测井 控制监测井
（三）采样时间和采样频率的确定
采样时间 采样频率
第三节 地下水样的采集与保存
地下水水样采集与分析是地下水污染环节最 重要的一个环节， 重要的一个环节，它是获得地下水水化学特征必 要的工作。 要的工作。
一、水样的类型 （一）瞬时水样 瞬时水样是指在某一时间和地点从水体中随机 采集的分散水样。 采集的分散水样。 （二）混合水样 混合水样是指在同一采样点于不同时间所采集 的瞬时水样的混合水样，有时称“时间混合水样” 的瞬时水样的混合水样，有时称“时间混合水样”， 以与其他混合水样相区别。 以与其他混合水样相区别。 （三）综合水样 把不同采样点同时采集的各个瞬时水样混合后 所得到的样品称综合水样。 所得到的样品称综合水样。
二、地下水监测方案制订
（一）调查研究和收集资料 （1）收集、汇总监测区域的水文、地质、气象等方面的 收集、汇总监测区域的水文、地质、 有关资料和以往的监测资料。例如，地质图、剖面图、 有关资料和以往的监测资料。例如，地质图、剖面图、测绘 水井的成套参数、含水层、地下水补给、径流和流向， 图、水井的成套参数、含水层、地下水补给、径流和流向， 以及温度、湿度、降水量等。 以及温ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、湿度、降水量等。 （2）调查监测区域内城市发展、工业分布、资源开发和 调查监测区域内城市发展、工业分布、 土地利用情况，尤其是地下工程规模、应用等； 土地利用情况，尤其是地下工程规模、应用等；了解化肥和 农药的施用面积和施用量；查清污水灌溉、排污、 农药的施用面积和施用量；查清污水灌溉、排污、纳污和地 面水污染现状。 面水污染现状。
采样的基本要求
1、采样前用所采集水样涮洗采样容器2-3次； 采样前用所采集水样涮洗采样容器2 2、使水流缓慢流入采样瓶，从瓶口溢出； 使水流缓慢流入采样瓶，从瓶口溢出； 3、使采样瓶预留2-3cm层，以防温度变化时瓶塞被挤出； 使采样瓶预留2 3cm层 以防温度变化时瓶塞被挤出； 4、保证瓶口密封严实； 保证瓶口密封严实； 5、同一采样点采集多瓶样品时，采用大瓶采集后分装； 同一采样点采集多瓶样品时，采用大瓶采集后分装； 6、采集高温样品时，瓶口插一导管，待温度降至常温，再 采集高温样品时，瓶口插一导管，待温度降至常温， 拔去导管密封； 拔去导管密封； 7、标注详细的采样记录，如温度、采样点及深度等； 标注详细的采样记录，如温度、采样点及深度等； 8、尽量避免过滤样品，保证样品性质不发生改变。 尽量避免过滤样品，保证样品性质不发生改变。
（3）测量或查知水位、水深，以确定采水器和泵的类 ）测量或查知水位、水深， 所需费用和采样程序。 型，所需费用和采样程序。 （4）在完成以上调查的基础上，确定主要污染源和污 ）在完成以上调查的基础上， 染物， 染物，并根据地区特点与地下水的主要类型把地下水分成 若干个水文地质单元。 若干个水文地质单元。 （二）采样点的布设
二、富集与分离 富集 富集是分离的一种， 富集是分离的一种，即从大量试样中搜集欲测 定的少量物质至一较小体积中， 定的少量物质至一较小体积中，从而提高其浓度至 其测定下限之上。 其测定下限之上。 分离 分离是将欲测组分从试样中单独析出， 分离是将欲测组分从试样中单独析出，或将几 个组分一个一个地分开， 个组分一个一个地分开，或者根据各组分的共同性 质分成若干组。 质分成若干组。
水化学监测网设计 监测网布置原则：考虑污染源的分布和扩散形式、水文 地质条件、地下水开采情况和区域水化学特征； 监测网设置方式：采用点面结合的方式，抓住重点污染 地段，并对整个区域做适当控制； 检测对象：污染物危害性大、排放量大的污染源、重点 污染区和重点的供水水源地。 污染区监测点的布置：应当根据污染物在地下水中的扩 散形式来确定。
气提、 (一) 气提、顶空和蒸馏法 1.气提法 1.气提法 该方法基于把惰性气体通入调制好的水样中， 该方法基于把惰性气体通入调制好的水样中，将欲测组 分吹出，直接送入仪器测定， 分吹出，直接送入仪器测定，或导入吸收液吸收富集后再测 定。
测定硫化物的吹气分离装置示意图
2.顶空法 2.顶空法 该方法常用于测定挥发性有机物（VOCs）水样 该方法常用于测定挥发性有机物（VOCs） 的预处理。例如， 的预处理。例如，测定水样中的挥发性有机物 VOCs）或挥发性无机物（VICs） （VOCs）或挥发性无机物（VICs）时，先在密闭的 容器中装入水样，容器上部留存一定空间，再将容 容器中装入水样，容器上部留存一定空间， 器置于恒温水浴中，经一定时间， 器置于恒温水浴中，经一定时间，容器内的气液两 相达到平衡。 相达到平衡。
样品保存技术
第四节 水样的预处理
同位素样品采集
水样的预处理
为什么要进行预处理 环境水样所含组分复杂， 环境水样所含组分复杂，并且多数污染组分含量 存在形态各异，所以在分析测定之前， 低，存在形态各异，所以在分析测定之前，往往需要 进行预处理， 进行预处理，以得到欲测组分适合测定方法要求的形 浓度和消除共存组分干扰的试样体系。 态、浓度和消除共存组分干扰的试样体系。 预处理的目的 1、破坏有机物 2、溶解悬浮性固体 3、将各种价态的欲测元素氧化成单一高价态或转 变成易于分离的无机化合物。 变成易于分离的无机化合物。
第六章 水化学调查
第一节 污染源的调查
地下水污染的水化学调查首先应查明地下水可能的各种污染来源、途径、 地下水污染的水化学调查首先应查明地下水可能的各种污染来源、途径、 分布、种类、性质、数量、排放形式以及其对含水层可能的影响。 分布、种类、性质、数量、排放形式以及其对含水层可能的影响。 调查内容： 调查内容： 1、工业污染源调查 2、农业污染源调查 3、地表固体废物调查 4、地表水体调查 调查要求： 调查要求： 1、各种排污口、排污渗井、工业垃圾堆放点、污灌区等污染源 各种排污口、排污渗井、工业垃圾堆放点、 2、将污染源地点测绘在图上 3、记录排放量、物理化学特征；附近水文地质条件；工业开挖情况及 记录排放量、物理化学特征；附近水文地质条件； 渗透特征。 渗透特征。 4、在水文地质图上标注记录调查结果
6.多元消解法 6.多元消解法 为提高消解效果，在某些情况下需要采用三元以上酸或 为提高消解效果， 氧化剂消解体系。例如，处理测总铬的水样时，用硫酸、 氧化剂消解体系。例如，处理测总铬的水样时，用硫酸、磷 酸和高锰酸钾消解。 酸和高锰酸钾消解。 7.碱分解法 7.碱分解法 当用酸体系消解水样造成易挥发组分损失时， 当用酸体系消解水样造成易挥发组分损失时，可改用碱 分解法，即在水样中加入氢氧化钠和过氧化氢溶液， 分解法，即在水样中加入氢氧化钠和过氧化氢溶液，或者氨 水和过氧化氢溶液，加热煮沸至近干，用水或稀碱溶液温热 水和过氧化氢溶液，加热煮沸至近干， 溶解。 溶解。
采样前的准备
(一) 采样前的准备 选择适宜材质的盛水容器和采样器，并清洗干 选择适宜材质的盛水容器和采样器， 准备好交通工具。交通工具常使用船只。 净。准备好交通工具。交通工具常使用船只。 (二) 采样器的选择与洗涤 不污染样品，也不吸附样品中的成分，保证 不污染样品，也不吸附样品中的成分， 样品的稳定性。 样品的稳定性。
欲测物气相中的平衡浓度[X]G和水样中原始浓 度[X]L0之间的关系：
[ X ]G =
K +β
[X ]
0 L
[ X ]G β = VG K= [ X ]L VL
式中：K——预测组分在两相中的分配系数； 式中： 预测组分在两相中的分配系数； 预测组分在两相中的分配系数 β——两相体积比； 两相体积比； 两相体积比 [X]G——平衡状态下预测物 在气相中的浓度； 平衡状态下预测物X在气相中的浓度 平衡状态下预测物 在气相中的浓度； [X]L——平衡状态下预测物 在液相中的浓度； 平衡状态下预测物X在液相中的浓度 平衡状态下预测物 在液相中的浓度； VG——气相体积； 气相体积； 气相体积 VL——液相体积。 液相体积。 液相体积
监测项目
根据一般环境质量评价的要求，监测项目一般可以列为一下 根据一般环境质量评价的要求， 几类： 几类： 1）地下水常规组分监测 天然水中八大离子以及总溶解性盐（TDS）、总硬度、 ）、总硬度 天然水中八大离子以及总溶解性盐（TDS）、总硬度、 耗氧量等。 耗氧量等。 2）有害物质监测 应根据工业区和城市中厂矿、 应根据工业区和城市中厂矿、企业类型及主要污染物 确定监测项目，一般常见的有重金属、 确定监测项目，一般常见的有重金属、有毒有机污染物及 酚类和氰化物等。 酚类和氰化物等。 3）细菌监测 4）特殊目的监测 根据用户要求，对地下水中特殊有机污染物、 根据用户要求，对地下水中特殊有机污染物、微量 元素、放射性物质、溶解性气体等监测。 元素、放射性物质、溶解性气体等监测。
4.硫酸 4.硫酸-磷酸消解法 硫酸两种酸的沸点都比较高，其中硫酸氧化性较强，磷酸能 两种酸的沸点都比较高，其中硫酸氧化性较强， 等络合，故二者结合消解水样， 与一些金属离子如Fe3+等络合，故二者结合消解水样，有利于 等离子的干扰。 测定时消除Fe3+等离子的干扰。 5.硫酸 5.硫酸-高锰酸钾消解法 硫酸该方法常用于消解测定汞的水样。高锰酸钾是强氧化剂， 该方法常用于消解测定汞的水样。高锰酸钾是强氧化剂， 在中性、碱性、酸性条件下都可以氧化有机物， 在中性、碱性、酸性条件下都可以氧化有机物，其氧化产物 多为草酸根，但在酸性介质中还可继续氧化。 多为草酸根，但在酸性介质中还可继续氧化。