高中阶段开展水质检测可行性研究

在高中阶段开展水质检测可行性研究

北京师范大学南湖附属学校化学组：尹求元

摘要：水是地球的生命之源，水的保护是人类义不容辞的责任。所以进行水质的检测极其重要。本文结合水质常见指标的检测方法和高中阶段现有的条件作出分析，认为在高中阶段开展较粗略的水质检测是可行的，也是符合新课程下形成学生科学素养的一种途径。

关键词：水质检测指标高中可行性

1.问题的提出：

水是一种普遍存在又极为宝贵的自然资源，是人类和一切生物赖以生存的物质基础。社会经济的迅速发展，加速了对水资源的消耗，同时使水环境普遍受到破坏。水资源的日益减少和水污染的加剧，在许多地区已成为当地社会经济持续发展道路上的一大障碍。因此，保护水环境、控制水环境污染是当今环境保护的重要组成部分。水污染的监测和水处理技术是环境污染控制的支撑技术，并成为环境科学的重要分支。[1]

在高中新课程中，明确提出了以提高学生科学素养为宗旨。实验是提高学生科学素养的一种极其重要的途径。在中华人民共和国教育部制订的2003年《普通高中化学课程标准》实验版中有以下几条：要认识化学实验是学习化学知识、解决生产和生活中实际问题的重要途径和方法；要树立绿色化学思想，形成环境保护意识；要初步掌握天平、酸度计等仪器的使用方法，认识定量分析在化学研究中的重要性。在化学实验探究中，要求学生能发现学习和生产、生活中有意义的化学问题，并能进行实验探究；在活动与探究建议中，要求学生用氧化还原滴定法或电化学分析法测定污水中的化学耗氧量。[2]

由此可见，对于水质的检测已不再仅仅是专家们的工作，对于一名高中生，同样可以进行水质检测工作，这也符合新课程的要求。但在水质检测中，要涉及许多精确定量分析的知识与实验操作，还有部分是仪器分析的内容。限于高中生已有的知识和实验技能，再由于对于一般高中实验室所具有的实验条件，我们又不能进行非常精确而系统的检测。本文对水质常见指标的检测作出较为系统的归纳，结合高中生的现有的知识水平做出分析，认为在高中阶段开展较为粗略的水质检测是可行的。

2.水中的杂质

要进行水质的分析，应该对水中的杂质有所了解。根据水的类别，水中所含的杂质也是不同的。

2.1天然水中的杂质

天然水的杂质按照性质可分为无机物、有机物和微生物三类，按其颗粒大小可分为三类：颗粒直径大于100nm的是悬浮物，介于1—100nm是胶体，小于1nm的是离子和分子物，即溶解物质。[3]

悬浮物一般悬浮于水流中。当水静止时，比重较小的物质，如腐殖质、浮游的原生动物、难溶于水的有机物等会浮于水面；比重教大的物质，如泥砂和粘土类无机物等则沉于水中。水发生浑浊现象，主要是悬浮物造成的。悬浮物由于颗粒直径大，在水中又不稳定，是容易出去的。

胶体物质是由许多分子和离子组成的集合体。胶体由于表面积大，表面吸附力强，能够吸引附过剩离子而带电，结果同类胶体因带有同性电荷而相互排斥，在水中不能互相聚结在一起，而以微小的胶体颗粒状态稳定地存在于水中。天然水中的有机物胶体主要成分是腐殖质，无机物胶体主要是铁、铝和硅的化合物。这些胶体常使水呈黄绿色或褐色，或产生浑浊现象。

天然水中的溶解物质，大都为离子和分子状态，对天然水的水质起重要作用的通常有下

列七种离子：Na+、K+、 Ca2+、 Mg2+、 HCO3-、SO42-、 Cl-等。

天然水中常见的溶解气体有O2CO2.溶解于水中的氧气称为溶解氧.此外H2S、 SO2、 NH3亦能溶解,他们常使水体具有腐蚀性和臭味.

天然水中的微生物,属于植物界的有细菌类、藻类和真菌类。属于动物界的有鞭毛虫、病毒等原生物。另外还有属于高等植物的苔类和属于后生动物的轮虫、条虫、蜗牛、蟹和虾等。

2.2生活污水和工业废水中的杂质

生活污水中含有各种生活废物，如食物残渣、人、畜排泄物、病菌等各种有机物和微生物。这些物质使生活污水外观浑浊、有色，且带有腐臭气味。工业废水中含有各类工业生产的废料、残渣及部分原料。常见的污染物有Hg、Pb、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Hg22+、Hg2+、Cr6+、F-、CN-等金属和离子，以及酚、有机氯、有机磷农药、苯基烷烃类有机物等。这些物质也使工业废水呈现出浑浊、有色、臭、味、酸碱性等。[4]

3.水质指标

水质指标分为物理指标、化学指标、微生物指标和放射性指标四类。有些指标可直接用某一种杂质的浓度来表示，有些指标则是利用某一类杂质的共同特性来间接反映的，如有机物杂质可用化学需氧量（COD）、生物化学需氧量（BOD）、总需氧量作为综合指标（也被称为非专一性指标）。[3]

3.1物理指标

温度：影响水的其他物理性质和生物、化学过程

臭味：感官性指标，可借以判断某些杂质或有害μ成分存在与否

颜色：感官性指标，水中悬浮物、胶体或溶解类物质均可生色。

浊度：由于水中悬浮物或胶状颗粒物质引起。

透明度：与浊度意义相反，但二者同是反映水中杂质对透明的阻碍程度。

悬浮物：反映水中受固体污染物污染的程度。

3.2化学指标

按照水中杂质的成分和特性规定的各种指标。

3.2.1非专一性指标

电导率：表示水样中可溶性电解质总量。

pH：水样的酸碱性。

酸度：由可溶性钙盐和镁盐组成，引起用水管路中发生沉淀和结垢。

碱度：一般来源于水样的OH-、CO32-、HCO3-。关系到水中许多化学反应过程。

无机酸度：来源于工业酸性废水和矿井排水，有腐蚀作用。

3.2.2专一指标

铁：在不同条件下可呈Fe2+或胶粒Fe（OH）3状态，造成水有铁锈味和浑浊，形成水垢、繁生铁细菌。

锰：常以Mn2+形态存在，其很多化学行为与铁相似。

铜：影响水的可饮性，对金属管道有侵蚀作用。

锌：很多化学行为与铜相似。

钠：天然水中主要易溶组分，对水质不发生重要影响。

硅：多以H4SiO4形态存在于天然水中，含量变化幅度大。

有毒金属：常见的有砷、镉、汞、铅、铬等，一般来源于工业废水。

氯化物：影响可饮用性，副食金属表面。

氟化物：饮水浓度控制在1μg/g可防止龋齿，高浓度时有腐蚀性。

硝酸盐氮：通过饮用水过量摄入婴幼儿体内时，可引起变性血红蛋白症。