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简介
这是一个关于清华大学环境工程专业PPT课件，主要介绍了课程导言、水与水污染、水质与水质指标和水质标准、水质分析概论、水的感官物理性状、水中的固体物质、水中的硬度、水中的氯离子、水中的溶解气体和溶解氧、水中的有机物质等内容。环境工程监测主讲教师：余 刚 教授实验指导：师绍琪 副教授助 教：杨宏伟 博士生教学计划与方法教学计划(教学日历) 教学参考书成绩与考核方法网络辅助教学第一章 课程导言一、环境分析、环境监测与环境工程监测二、环境监测的任务、特点和分类三、教学内容四、学习要求一、环境分析、环境监测与环境工程监测二、环境监测的任务、特点和分类三、教学内容水环境的监测－－重点（水污染防治的重要性、各种介质监测的类似性、与其它专业课程的教学范围界定）大气环境的监测土壤环境的监测噪声监测环境监测质量控制与环境质量评价环境监测新技术四、学习要求了解天然水和废水的成分和性质以及水质标准的有关内容及其制定原则掌握各项主要水质指标的环境意义和主要分析方法了解监测数据在水污染控制工程中的应用及对水和废水的物理化学性质作出质量评价的方法了解大气、土壤和噪声污染的来源以及主要污染物质的性质和分析测定方法培养独立开展环境监测的技能，欢迎点击下载清华大学环境工程专业PPT课件哦。
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环境工程监测主讲教师：余 刚 教授实验指导：师绍琪 副教授助 教：杨宏伟 博士生教学计划与方法教学计划(教学日历) 教学参考书成绩与考核方法网络辅助教学 http://sun5000.cic.tsinghua.edu.cn:2222/ 第一章 课程导言一、环境分析、环境监测与环境工程监测二、环境监测的任务、特点和分类三、教学内容四、学习要求一、环境分析、环境监测与环境工程监测二、环境监测的任务、特点和分类三、教学内容水环境的监测－－重点（水污染防治的重要性、各种介质监测的类似性、与其它专业课程的教学范围界定）大气环境的监测土壤环境的监测噪声监测环境监测质量控制与环境质量评价环境监测新技术四、学习要求了解天然水和废水的成分和性质以及水质标准的有关内容及其制定原则掌握各项主要水质指标的环境意义和主要分析方法了解监测数据在水污染控制工程中的应用及对水和废水的物理化学性质作出质量评价的方法了解大气、土壤和噪声污染的来源以及主要污染物质的性质和分析测定方法培养独立开展环境监测的技能 PCDD & PCDF 比利时二恶英污染事件 Polychlorinated dibenzo-p-dioxins（75） Polychlorinated dibenzofurans（135） 我国水污染现状三分之一以上河段不能满足灌溉水质标准；主要淡水湖泊富营养污染严重； 50%城市地下水水质日趋恶化；饮用水水源水质显著下降；世界银行：健康损失20亿元/年国家环境污染控制的重点：三河三湖两区一市一海我国沿海海域赤潮出现的频率 60年代以前 3次 70年代 9次 80年代 74次 1990年 34次 1998年 22次 1999年7月3日渤海赤潮面积达1500km2 第二章 水与水污染、水质与水质指标和水质标准一、水二、水污染三、水质与水质指标四、水质标准一、水 1、水的重要性地球上一切生命存在的基础对人的重要性 人体的2/3是水； 人体失去10％的水，将难以运动； 失去20％的水将导致死亡水是重要的资源(？花钱如流水) 2、水的物化特性 (2) 热容量在所有的液体和固体物质中，水具有最大比热 4.18 焦耳/克·度(1个大气压和15℃) (3) 密度水在4℃时具有最大密度 1.00000 g/cm3 在0－4℃时水的反常膨胀现象 状态 4℃水 0℃水 0℃冰 密度(g/cm3) 1.00000 0.99987 0.91675 (4) 表面性质所有常温液体中，除汞以外，水具有最大的表面张力(7.28x10-4牛顿/cm) (5) 溶解与反应能力水是一个极好的积性溶剂。可以溶解： 极性分子物质 晶体化合物 部分非极性化合物 （如葡萄糖等） 气体 （O2， N2， CO2， NH3）参与反应，与 活泼金属 金属氧化物 非金属氧化物等 2、水的分布与循环二、水污染 1、自然污染与人为污染环境容量：自然环境体系对其中的各种物质的变化所具有的一定程度的调节和缓冲能力水的自净能力：水体所具有的在一定程度下自然降低污染的能力 2、水体污染物的分类和影响化学性污染：无机污染物、有机污染物等物理性污染：热污染、放射性污染、悬浮物质污染生物性污染：细菌、病毒等三、水质与水质指标 1、水质和水质指标 (1) 水质指标的定义水质是指水和其中所含的杂质共同表现出来的综合特性水质指标是水质的具体衡量标准，表示出水中杂质的种类、成分和数量 物理性水质指标 温度 Temperature 色度 Color 浊度 Turbidity 嗅 Odor 味 Taste 电导率 Conductivity 化学性水质指标 化学需氧量 COD 生物需氧量 BOD 总有机碳 TOC H+浓度 pH 酸度 Acidity 碱度 Alkalinity 多环芳烃 PAHs 多氯联苯 PCBs 硝酸盐 Nitrate 汞 Mercury 生物性水质指标 细菌总数 Colony counts 大肠杆菌数 Total coliform 叶绿素a Chlorophyll a 2、天然水的成分和性质降水 （含盐量较低、水质较软；酸雨pH小于5.65）地下水（比较干净，但含盐量高于降水；矿泉水；地下水污染）地面水 （江、河、湖、海；浑浊度高、水质较软、水体易被污染） 3、废水的成分和性质 (1) 生活污水特征：浑浊、深色、恶臭的液体、pH在7－8之间；固体物含量仅为0.1-0.2％需监测的项目：pH、悬浮固体、可沉固体、COD、BOD、氨氮、硝酸盐氮等变化因素多，水质不稳定，需综合出污水水质的平均值 3、废水的成分和性质 (2) 工业废水污染强度大、污染物质多、治理难度大无机工业废水：冶金、建筑等工业废水有机工业废水：食品、农药、石油化工等废水混合工业废水：焦化废水、皮革废水等四、水质标准我国的环境标准体系分为六类两级：六类标准： 环境质量标准、污染物排放标准、 环保基础标准、环保方法标准、 环境标准样品标准、环保仪器设备标准两级标准： 国家环境标准 地方环境标准标准(要求低于国家标准？) 我国已有环境国家标准300多项 1、饮用水水质标准 (1) 水质标准制定的原则流行病学上安全可靠，不含各种病源细菌和寄生虫卵，防治传染病的传播化学组成上对人体无害，所含的有毒有害物质的浓度对人体健康不产生毒害或不良影响感官性状良好，对感官无不良刺激 (2) 饮用水水质标准(中国、WHO、美国) 2、工业用水水质标准生产技术用水——原料用水、生产工艺用水和生产过程用水锅炉用水——悬浮固体、硬度、溶解氧指标冷却用水——尽可能低的水温、无水垢或泥渣沉积、对金属腐蚀小、避免微生物或其它生物的繁殖 3、农业用水水质标准灌溉用水水质指标中，总含盐量是一个重要指标。用总含盐量小于500mg/L的水灌溉农田不会引起盐碱化问题，我国规定灌溉用水的总含盐量不得超过1500mg/L 4、渔业用水水质标准考虑鱼类的生存和繁殖以及毒物通过食物链在鱼体内的富集 5、水体污染控制标准 (1) 地面水环境质量标准（GB3838-88） 将水体划分为五类（pH、DO、CODMn） (2) 污水综合排放标准（GB8978-1996）地面水环境质量标准中的I类和II类水域，不得新建排污口排入III类水域的污水，执行一级标准排入IV类和V类水域的污水，执行二级标准排入城镇下水道并进入二级污水处理厂进行生物处理的污水执行三级标准 两类污染物：第一类污染物是指能在环境和动物、植物中蓄积，对人体健康产生长远不良影响的污染物质(13种）第二类污染物是指其长远影响小于第一类的污染物质（pH、SS、BOD5、COD） GB8978-1996(1) GB8978-1996(2) GB8978-1996(3) 第三章：水质分析概论一、水质分析二、污染调查三、水样的采集、保存和预处理四、水质分析的基本方法五、水质分析结果的表示方法水质分析目的一般方法污染调查（一） 1、工业污染源调查企业自然背景和社会背景企业的基本情况和厂区布局生产和排污工艺能源、水源和原材料操作情况和管理水平污染危害污染物治理现状和规划生产发展规划和环境保护措施污染调查（二） 2、水体污染调查水样的采集、保存和预处理水质分析的基本方法水质分析结果的表示方法 Molar concentration Molar (M， mole/L) = moles per liter Mass Concentration Mass/Volume = Mass of substance per volume of solution mg/L， ug/L， ug/mL Weight/Weight=Mass of substance per mass of solution ppm: parts per million，10-6 ppb: parts per billion， 10-9 Percent (%) W/V (%) V/V Normal (N) = Equivalents per liter 第四章 水的感官物理性状一、温度(Temperature) 二、嗅和味(Odor and Taste) 三、色度 (Color) 四、浑浊度 (Turbinity) 温度水中的反应速率（化学反应、生物反应）水中的溶解氧（9.17 mg/L at 20 ℃ and 1 atm）现场测定、温度计、深水温度计嗅和味嗅、嗅气强度的六级标准（见右表） 嗅阈值：水样用无嗅水稀释至刚能察觉的稀释倍数。＝（水样体积＋无嗅稀释水体积）/水样体积我国规定饮用水的嗅阈值必须小于2 味：也可用类似嗅的六级表示色度 真色：由水中的溶解物质和或胶体物质产生的颜色。水质分析中一般指真色表色：由水中的溶解物质和胶体物质以及悬浮物质综合产生的颜色测定方法：钴比色法——规定一升水中含有相当于1mg铂时所产生的颜色为一度稀释倍数法分光光度法——三激励值法 (Tristimulus value) 饮用水规定小于15度浑浊度 测定：目视法：浊光，比浊法测定范围：0－1000 （烛光浊度计25－1000， 比浊法：0－100）散射法：NTU (Ref 1989 pp 2-11 to 2-16) 测定范围：0－40 饮用水规定浊度小于3 第五章 水中的固体物质一、水中的固体二、污泥中的固体三、含盐量与电导率水中的固体总固体（TS）——在105－110℃下将水样蒸发至干时所残余的固体物质总量溶解固体和悬浮固体挥发性固体和固定性固体——水样中的固体物质在600℃灼烧时所失去的重量为挥发性固体，残余物的重量为固定性固体可沉固体——1升水样在可沉固体锥形筒内静置1小时后所沉下的悬浮物质重量饮用水中的TS 应小于500 mg/L 污泥中的固体初沉泥、活性污泥、生污泥、孰污泥污泥浓度(MLSS)、污泥沉降比(SV)、污泥体积系数(SVI)或污泥指数(SI) 含盐量与电导率总含盐量＝溶解固体＋1/2 HCO3- 溶解固体（TDS）＝(0.55～0.70)电导率第六章 水中的酸碱物质一、酸碱质子理论二、水的pH 三、水的酸度(Acidity) 四、水的碱度(Alkalinity) 酸碱质子理论（一） 1、传统的酸碱理论－－释放出H+、OH- 2、酸碱质子理论－－给出和接受质子H+ HA + B = A- + HB 共轭酸碱对水溶液中物质的酸碱强弱取决于它对水分子给予和夺取质子的强弱酸碱可以是分子、离子等形式酸碱可以相互转化、酸碱实质上是同时存在的酸碱反应的实质是质子在化合物之间的转移过程质子——水合质子、H+——H3O+——H9O4+ 酸碱质子理论（二） 3、水的酸碱性质指标－－pH、酸度、碱度酸度和碱度可以同时存在水的pH（一） 1、pH值的概念（1）pH值是溶液中氢离子活度的负对数 pH＝-log{H+} 活度与浓度：考虑离子强度影响（2）水的离子积 Kw＝[H+][OH-]=1x10(E-14) (25℃时) （3）天然水的pH 二氧化碳、重碳酸盐、碳酸盐平衡系统 4.5~8.5 水的pH（二） 2、pH值测定的意义（1）供水和给水处理饮用水：6.5-8.5 锅炉用水：7-8.5 影响水的混凝、消毒、软化、脱盐、腐蚀控制等处理过程（2）排水和废水处理生活污水：7.2-7.6 工业废水进入下水道：6－9 影响生物处理工艺（3）影响有毒物质的毒性水的pH（三） 3、pH值的测定方法（1）电位测定法——pH计构成：r溶液中的指示电极（玻璃电极）和参比电极（饱和甘汞电极）构成电池原理：能斯特方程 E＝E0+0.059log{H+}＝E0-0.059pH 标准溶液校准——磷酸二氢钾＋磷酸氢二钠温度补偿精度：0.1pH单位（2）比色测定法利用常用pH指示剂 pH试纸水的酸度（一）水的酸度是水中所有能与强碱相互作用的物质的总量，包括强酸、弱酸、强酸弱碱盐等 1、水中酸度来源（1）主要的弱酸碳酸来源于二氧化碳在水中的平衡溶于水中的二氧化碳决大多数为游离二氧化碳水中的二氧化碳来源于大气中的二氧化碳和有机物的分解（2）强酸来源于冶金、化工等工业废水（3）味精等含硫废水在硫酸盐菌作用下产生硫酸水的酸度（二） 2、酸度的分类水的酸度（三） 3、酸度的测定（1）酸碱滴定法 （2）计算法求水中游离二氧化碳含量 [CO2]＝[H+][HCO3-]/K1 诺模图 p258图13-5 4、测定意义防止酸性腐蚀－－水中二氧化碳高于15mg/L时，混凝土腐蚀酸性废水和其它废水反应形成有害物质废水处理的适宜酸度影响水生生物的生长繁殖水的碱度（一）水的碱度是水中所有能与强酸相互作用的物质的总量，包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等 1、水中碱度来源天然水：重碳酸盐、碳酸盐、氢氧化物等藻类吸收水中游离和化合的二氧化碳废水中的洗涤剂、农药、化肥等含有磷酸盐造纸、印染、化工、电镀等工业废水含有碱度水的碱度（二） 2、碱度的分类氢氧化物碱度、碳酸盐碱度、重碳酸盐碱度—— p260图13-6 水的碱度（三） 3、碱度的测定和计算（1）酸碱滴定法（2）三种碱度的计算法由总碱度、酚酞碱度测定值计算 T——总碱度 P——酚酞碱度 M——由酚酞碱度滴定至总碱度时消耗的酸量 T＝P+M 根据碱度和pH值的测定计算(p262) 根据平衡方程式的计算(p263) 水的碱度（四）水的混凝处理——酸化后影响效果水的软化处理——石灰苏打法水质稳定和管道腐蚀控制碱性工业废水的中和处理生物处理的适宜酸碱度第七章 水中的硬度一、硬度及其分类二、硬度测定的意义三、硬度的测定四、（非）碳酸盐硬度的计算硬度及其分类（一） 1、水的硬度：是由于能与肥皂作用生成沉淀和与水中某些阴离子化合生成水垢的两价金属离子的存在而产生的。致硬金属离子：钙、镁和铁、锰、锶与致硬金属离子有关的阴离子：HCO3-， CO32-，SO42-， Cl-， NO3-， SiO3- 硬度及其分类（二） 2、硬度的分类总硬度＝钙硬度＋镁硬度总硬度＝碳酸盐硬度（暂时硬度）＋非碳酸盐硬度（永久硬度）碳酸盐硬度（暂时硬度）：钙镁的碳酸盐和重碳酸盐，可经煮沸除去非碳酸盐硬度（永久硬度）：钙镁的硫酸盐、氯化物等，不受加热影响 3、硬度单位 mg/L CaO计 mg/L CaCO3计度：1升水中含10mg/L CaO时所引起的硬度（我国的定义同德国度）硬度测定的意义 1、雨水的硬度极低，地面水稍高（长江水4－7度），地下水更高 2、水质软硬的分类（见下表） 3、日常生活：消耗肥皂、产生水垢、口感不好 4、工业：锅炉内结垢、冷却水管路堵塞、产品质量硬度的测定总硬度测定：络合滴定法滴定剂：EDTA（乙二胺四乙酸或其钠盐）的标准溶液指示剂：EBT（铬黑T）终点现象：由酒红色变为蓝色注意事项：控制溶液的pH在10左右（非）碳酸盐硬度的计算 1、S＝碳酸盐碱度＋重碳酸盐碱度（见下表） 2、阳离子、阴离子的假想化合顺序表 3、图解法第八章 水中的氯离子一、水中氯化物的来源二、水中氯化物的测定意义三、水中氯化物的测定方法水中氯化物的来源(一） 1、来源水源流经含有氯化物的地层水源受工业废水或生活污水的污染近海水源受海水影响地面水：海水倒灌（潮汐、枯水期）地下水：海水渗透补给－－过分开采海面上吹过来的海水夹带氯离子水中氯化物的来源(二） 2、含量几乎所有天然水中都含有不同数量的氯化物一般来说：总含盐量高的水，氯离子浓度也高水中氯化物的测定意义 1、饮用水影响：少量对人体无害多了有咸味（钠离子多时易感觉）太多超过4000mg/L影响健康水质标准：（mg/L）中国：不大于250 美国：不大于250 日本：不大于200 缺水国家常高达2000，将苦咸水作生活用水，未影响健康 2、工业：对锅炉、金属管道、建筑物有腐蚀作用 3、农业灌溉：不大于300mg/L，影响作物生长 4、在环境工程、水文、水利等工程实践中作示踪剂－－研究地下水动力学水中氯化物的测定方法（一） 1、Mohr法－－最常用方法滴定剂：硝酸银标准溶液指示剂：铬酸钾终点现象：白色变成砖红色注意事项：水样pH在6.3～10，最佳7－8。过高pH：产生氢氧化银沉淀过低pH：铬酸根变成重铬酸根。无终点现象适量指示剂水中氯化物的测定方法（二） 2、其它方法硝酸汞法电位滴定法——离子选择性电极，银－氯化银电极离子色谱法分析方法：EPA标准方法采样——前处理——分析（GC， HPLC， GC/MS等）第九章 水中的余氯和需氯量一、水的氯化和消毒（Chlorination and Disinfection）二、余氯及其分类（Chlirine Residual）三、需氯量（Chlorine Demand）四、余氯的测定水的氯化和消毒（一） 1、水中的细菌和病毒病原微生物传播疾病：伤寒、痢疾、上海甲肝 2、消毒：杀灭水中的病原菌及其它有害微生物不是杀灭一切，与灭菌不同即使病原病微生物，也不能绝对杀灭。如芽孢病毒方法：煮沸、氯、紫外线、臭氧、ClO2 水的氯化和消毒（二） 3、水的氯化氯消毒起源于1850年，1904年英国正式用于给水消毒氯药剂：液氯（压缩氯气）漂白粉（Ca(OCl)Cl，有效氯25－35％液氯）漂粉精（次氯酸钙）Ca(OCl)2，60～70％液氯水处理中的水的氯化是指水的消毒或处理（作氧化剂脱出氮和色度等）水的氯化和消毒（三） 4、氯的性质与水作用Cl2＋H2O＝HOCl＋HCl Cl2， HOCl， OCl-的比例与H+有关。杀菌作用：仅HOCl有，或认为Cl2 ，HOCl， OCl+均有。与氨作用：生成氯胺。氯胺水解可变成HOCl，能杀菌。作用较慢，但稳定，持续时间长。与杂质作用：还原性物质Fe2+， Mn2+， S2- ，SO32-， 有机物等。余氯及其分类（一） 1、余氯水经过氯消毒，接触一定时间后（30分钟）还应有适量的剩余氯留在水中以保证持续的杀菌作用，这中剩余的氯称为余氯为了保证水中所有的病原细菌都能受到氯的作用而加入的过量的氯保证饮用水安全：接触量和接触时间余氯及其分类（二） 2、余氯的分类总余氯＝自由性余氯（Free CR）＋化合性余氯(Combined CR) 自由性余氯：Cl2， HOCl， OCl- 化合性余氯：氯胺化合物NH2Cl， NHCl2， NCl3 3、饮用水水质标准接触30分钟后：FCR不小于0.3mg/L Cl2，管网末端的FCR不小于0.05mg/L Cl2 加入过多的氯产生氯嗅味和副产物，特别是与酚时，2，5－氯酚最有嗅味。需氯量（一） 1、定义需氯量＝加氯量－余氯量（单位体积水中，在一定条件下（T， t， pH））需氯量代表了水中那些能被氯氧化的杂质的量，如细菌、还原性有机物等 2、用途自来水厂的投氯量污水厂出水消毒的投氯量粗略反映水体受污染的程度需氯量（二） 3、需氯量试验同一水样，加入不同量的氯，经过一定时间接触后测余氯，以余氯对加氯量作图。（p285 Figure 16-4) 45度斜线：加氯＝余氯，需氯量＝0 折线：代表需氯量不为零的情况 a－－余氯量 b－－需氯量需氯量（三）根据上表分成四个区折点加氯法：按大于出现折点的量来投加。更安全余氯的测定（一） 1、淀粉碘量法（容量法，氧化还原法）滴定剂：NA2S2O3标准溶液，碘指示剂：淀粉终点现象：蓝色消失注意：酸性条件，pH3～4，用HAC调pH，不能用HCl， H2SO4 余氯的测定（二） 2、联邻甲苯胺法酸性条件下联邻甲苯胺与氯、氯胺生成黄色化合物，用比色分析测定 3、联邻甲苯胺、亚砷酸盐法可分别测总余氯、自由性余氯、化合性余氯两份水样：加联邻甲苯胺，5～10分钟后测定为总余氯加联邻甲苯胺，混合5秒后加亚砷酸盐以抑制化合性余氯继续与联邻甲苯胺作用，测定得到自由性余氯。第十章 水中的溶解气体和溶解氧一、水中溶解气体的来源二、影响气体在水中溶解度的因素三、水中溶解氧的来源四、水中溶解氧的测定五、水中的氨六、水中的硫化氢和甲烷水中溶解气体的来源 1、空气的溶入空气中的氮气78％、氧气21％在水中都有一定的溶解度 2、水中有机物质的分解二氧化碳－－主要分解产物，一部分以气态溶于水中，一部分变成碳酸盐和重碳酸盐氨－－含氮物质的分解产物。pH升高时有气态氨硫化氢和甲烷－－厌氧分解产物 3、水生生物的新陈代谢－－藻类呼吸作用：氧气和二氧化碳影响气体在水中溶解度的因素(一） 1、气体性质与水反应的程度约大，溶解度越大溶解度增大：氧气、氮气、氢气→二氧化碳、二氧化硫、硫化氢→氨影响气体在水中溶解度的因素(二） 2、气体的分压 Herry定律：温度不变时，气体在溶液中的溶解度正比于该气体在液体上方的分压 C1＝αP1 Herry常数：其值等于当该气体分压为1个大气压时在溶液中的溶解度常见气体的Herry常数值 Dalton's 分压定律：混合气体的总压力等于各分压力之和分压正比于该气体在混合气体中所占的体积百分数或摩尔百分数影响气体在水中溶解度的因素(三） 3、温度温度升高，溶解度下降 4、其它杂质，如对氧：清水100％，生活污水95％，海水82％水中溶解氧的来源 1、水中的溶解氧是指水中的分子氧 2、来源大气中21％氧在水中的溶解，水生生物的新陈代谢等 3、影响其含量的因素（见下表）诺模图由温度、大气压、溶解氧得出氧饱和度水中溶解氧的测定（一） 1、测定意义衡量地面水体污染的一个重要指标水中溶解氧的测定（二）在废水生化处理过程中控制曝气速度：既保持好氧条件，又避免过多DO，浪费能源 DO对活性污泥和生物膜的生长及活性影响很大 DO是BOD测定的基础给水水源中，DO过高加速水处理设备（泵、管道等金属）的腐蚀锅炉给水：DO不大于0.05mg/L（高压）0.1mg/L（中压），除氧处理使供水带有铁味造成玷污 Reason: Fe2+ 氧化成Fe3+，从而生成Fe(OH)3沉淀，造成水中的Fe2+浓度下降，平衡被破坏，使新的铁溶解水中溶解氧的测定（三） 2、测溶解氧水样的采集避免和空气接触、避免搅动用溶解氧瓶(BOD瓶)，磨口塞、装满，不留气泡河、湖、水池取水，专用取样器最好现场测定，避免生物活动引起DO变化保存样品于暗处，在6小时内测定水中溶解氧的测定（四） 3、Wenkler测定法实质：容量法、氧化还原法、碘量法基本原理：氧在碱性溶液中使二价锰氧化成四价锰，而四价锰在酸溶液中使碘离子氧化成碘分子，释放出来的碘量＝水中的溶解氧量，碘用硫代硫酸钠溶液测定普通法适用于比较清洁的水叠氮化钠修正法用于消除亚硝酸盐的干扰高锰酸盐修正法用于消除亚硝酸盐、铁及有机物的干扰水中溶解氧的测定（五） 4、溶解氧电极法原理：将两个金属电极浸没在一个电解质溶液中，电极和电解质溶液装在一个用氧半透膜（仅氧和其它一些气体可以通过）包围的容器内。当外加电压时，产生电极反应产生一个扩散电流。该扩散电流在一定温度下与水中氧的浓度成正比优点：干扰少易于现场测定和深水测定易于自动连续测定水中的氨水中的硫化氢和甲烷第十一章 水中的有机物质一、水中的有机物质的来源二、水中有机物质的测定方法三、化学需氧量和好氧量(COD and OC) 四、生化需氧量(BOD) 五、总有机碳(TOC) 六、水中有机物质的其他测定方法水中的有机物质的来源（一） 1、自然界的碳循环碳是构成有机物的核心元素。是地壳、岩石及矿物燃料的主要成分环境中的碳循环主要通过二氧化碳来进行动物植物呼吸和矿物燃烧→CO2进入气圈→通过光合作用进入生物圈的植物中 6CO2 + 6H2O + 能（日光）= C6H12O6 + 6 O2↑ 糖：为植物消耗，提供能量，反应向左，二氧化碳进入气圈被动物消耗，食物氧化，产生二氧化碳，进入气圈动物植物死亡后：被微生物分解，碳变成二氧化碳，进入气圈沉积，亿万年，变成矿物燃料水中的有机物质的来源（二）环境中碳的小循环（见下表）整体构成一个大循环水圈中除了无机碳外，还有有机碳。尽管其数量相对于整个碳循环很小，但在环境工程中有着十分重要的作用水中的有机物质的来源（三） 2、水中有机物的来源 3、水中有机物的分类水中有机物质的测定方法（一）综合指标测定环境工程中常用综合指标来间接测定水中的有机物。因为水中的有机物质分别测定比较困难种类繁多组成复杂分子量范围大环境中的含量较低水中有机物质的测定方法（二）常用的综合指标（见上表）在环境工程中最普遍适用和最有重要意义的指标带★的指标测定的要点是：在一定的条件下，水样中的有机物质经过微生物或强氧化剂的作用被氧（水中的溶解氧或外加强氧化剂的化合氧）氧化，根据所消耗的氧量来间接表示水样中有机物质含量的多少。化学需氧量和好氧量（一）在一定的条件下，水中的各种有机物质与外加的强氧化剂（如K2Cr2O7、KMnO4等）作用时所消耗的的氧量（强氧化剂的化合氧，而不是溶解氧）。结果一般用mg/L表示根据所用的强氧化剂的不同，可分成：重铬酸钾好氧量——习惯上称化学好氧量，COD 高锰酸钾好氧量——习惯上称好氧量，OC，又称高锰酸钾指数化学需氧量和好氧量（二） 1、化学需氧量COD （1）、标准法的测定原理在水样中加入一定量的K2Cr2O7，在一定条件（强酸性、加热回流2小时、Ag2SO4作催化剂）与水中的有机物相互作用，剩余的K2Cr2O7 用硫酸亚铁铵Fe(NH4)2(SO4)2滴定。指示剂：试亚铁灵（硫酸亚铁和1，10-phenanthroline）终点现象：溶液颜色由黄经绿、灰兰到最后的棕红色化学需氧量和好氧量（三）（2）、主要反应式 CnHaOb＋cCr2O72-＋8cH+→nCO2＋(a+8c)/2H2O＋2cCr3+ c＝2n/3＋a/6－b/3 6Fe2+＋Cr2O72-＋14 H+→6 Fe3+＋3Cr3+＋H2O （3）、注意事项可将水中的大部分有机物氧化，但不能氧化芳香烃实际上代表的是水中还原性污染物：有机物、无机物NO2- 、Fe2+、S2- 、Cl- 化学需氧量和好氧量（四）通常污水中的有机物含量远远大于水中的无机还原物，因此可认为COD是有机污染物的指标如果水中无机还原物的含量太大，就要设法消除干扰。如：氨基磺酸除NO2- 干扰，硫酸汞消除Cl-干扰（生成难离解的HgCl2）测定范围：用0.25mol/L K2Cr2O7 可测定大于50mg/L的COD值，用0.025mol/L的K2Cr2O7 可测定5～50mg/L的COD值应进行空白试验，扣除试剂和溶液中带入的误差化学需氧量和好氧量（五）硫酸亚铁铵易氧化，应经常标定该标准溶液一些改进的快速方法可以大大缩短测定时间，但必须做对照试验，且注意其适用性可用邻苯二甲酸氢钾标准溶液检查试剂质量和操作技术。1克邻苯二甲酸氢钾的理论COD为1176mg/L。溶解0.4251g邻苯二甲酸氢钾于1L蒸馏水中，其COD值为500mg/L 化学需氧量和好氧量（六）化学需氧量和好氧量（七）（4）、库仑法--COD仪方法原理：水样以K2Cr2O7 为氧化剂，在10.2mol/L硫酸介质中回流氧化后，过量的K2Cr2O7 用电解产生的亚铁离子作为库仑滴定剂，进行库仑滴定。根据电解产生亚铁离子所消耗的电量、按照法拉第定律进行计算。 COD=(Qs-Qm)/96478*8000/V Qs， Qm分别为标定K2Cr2O7和过量K2Cr2O7 所消耗的电量，V为水样的体积(mL) 特点：简便、快速、试剂用量少可制作成仪器，注意仪器的使用说明书适用范围：可测定2－3 mg/L 化学需氧量和好氧量（八） 2、好氧量OC的测定（1）、测定原理在水中加入一定量的高锰酸钾，煮沸十分钟，使水中有机物氧化（红色）加入草酸，使过量的高锰酸钾与草酸作用（无色）最后用高锰酸钾反滴定多余的草酸（红色出现时为终点，自身指示剂）根据用去的高锰酸钾量计算出好氧量。以mg/L计化学需氧量和好氧量（九）（2）、测定OC的意义污水处理厂的运转效率废水处理科学研究天然水水质估算BOD 我国《地面水环境质量标准》(GB3838-88)规定化学需氧量和好氧量（十）（3）、注意事项此法只能将一部分不含氮的有机物（含碳的有机物）氧化，而含氮的有机物较难在此条件下氧化。因此，此法一般用于天然水、轻污染的水、一般生活污水只是相对结果，因此一定要按照规定的条件进行（所用试剂、加入顺序、煮沸）英国、德国、东欧、前苏联、以色列等国家的标准方法用在沸水浴上加热30分钟我国和日本用直接煮沸10分钟美国在1971年的第13版Standard method for the examination of water and wastewater就不用此法。化学需氧量和好氧量（十一）但测定OC仍有其优点：速度较快，20～30分钟（COD3小时，BOD5需5天）水中如存在还原性无机物，如NO2- 、Fe2+、SO32- 、S2-等，也要消耗高锰酸钾。消除干扰的方法：在不加热煮沸的情况下，用高锰酸钾滴定至粉红色，测定时扣除此部分水中的氯离子大于300mg/L采用碱性条件，避免氯离子与硫酸加热时生成盐酸，而盐酸消耗高锰酸钾。酸性条件下，E0( MnO4- / Mn2+ )＝1.51V，而： E0( Cr2O72- / Cr3+ )＝1.36V 表明：高锰酸钾比重铬酸钾的氧化能力更强。但实际上：COD>OC 化学需氧量和好氧量（十二）氧化条件的不同：生化需氧量（一） 1、生化需氧量的定义：在有氧的条件下，水中可分解的有机物由于好气微生物（主要是细菌）的作用而被氧化分解，变成稳定的物质，完成该过程所需要的氧量称为生化需氧量。结果用氧的mg/L表示可分解的有机物－－指可以作为细菌食料的有机物微生物把这些有机物作为营养来源的食料，通过自身的生命活动（氧化、呼吸、合成），“吃掉”有机物，也就是分解了这些有机物。但有些有机物是不能被有机物分解的，如不溶性有机物、洗衣粉等必须在好氧的条件下（水中的溶解氧，不是化合氧）在好气微生物的作用下生化需氧量（二）氧化分解：微生物将有机物氧化分解成简单的化合物和能量微生物又利用简单化合物和能量合成细胞，生长繁殖。微生物体内的细胞质也要进行呼吸氧化，也会分解一些有机物质、释放能量。这种呼吸氧化称为内源呼吸。在有机物充足时不显著，但食料不足时靠此供给能量稳定的物质－－分解的最终产物，无机化，二氧化碳、水等生化需氧量（三）消耗的氧量：氧化“吃”进体内的有机物所需要的氧Qa 细胞质自身氧化（内源呼吸）所需要的氧Qb 生化需氧量＝Qa＋Qb 但生化需氧量不包括：不可分解的有机物用于合成细胞质的那部分有机物因此生化需氧量不代表有机物的全部，低于有机物完全氧化的理论值生化需氧量（四） 2、生化需氧量的测定（1）、BOD测定的条件基本条件足够的氧气（溶解氧）－－加稀释水微生物（不能有毒物抑制它）－－接种(seed) 必要的营养物质（K， Na， Ca， Mg， Fe， S， P， N) 测定温度微生物活动与温度有关尽可能和天然条件下有机物的生物氧化分解情况相似统一规定，测定时的温度应保持在20±1℃（这是温带地区缓慢流动的河水的平均温度）生化需氧量（五）测定时间生物氧化过程是一个缓慢的过程理论上讲要无限长的时间才终结至少大约100天左右才基本完成实验证明：20天大约完成95～99％，BOD20 各国规定：5天，约完成70～80％，BOD5 标准条件：5天，20℃。BOD5(20℃) 生化需氧量（六）（2）、直接法测定BOD 培养前测溶解氧另一水样在20±1℃的恒温箱内培养5天后再测溶解氧两次溶解氧的差值即为BOD5 适用范围：BOD5小于7mg/L的较清洁水不能用于一般生活污水、工业废水、处理厂出水生化需氧量（七）（3）、稀释法测定BOD 用特别的稀释水将原水稀释后再测定。稀释水几乎饱和的溶解氧8～9mg/L 丰富的营养物质（FeCl3，MgSO4，CaCl2，NH4Cl，磷酸盐等）适宜的pH6.5～8.5 必要时，投加种子微生物稀释水本身5天培养后的DO降低不大于0.5mg/L 生化需氧量（八）稀释比稀释试样的要求应使稀释水样的BOD5在2～7mg/L左右培养后的DO不小于0.5mg/L（最好3～4）培养前DO的降低不小于2mg/L，应占原DO的40～70％稀释比的确定：（教材p305页表18－1）稀释比的个数：3－4个如估计BOD5为150mg/L，查表可知稀释比为2.0％，则配成1％、2％、5％、10％ BOD5可用OC来估算（或根据其它资料）生化需氧量（九）一般生活污水的BOD5约为OC的2～4倍，或根据下表考虑稀释倍数生化需氧量（十）稀释技术 1％以上－－直接在BOD瓶中充满水不留气泡，虹吸、勿搅拌加水封，5天中每天检查 1％以下－－在1升量筒中，然后转移到BOD瓶中生化需氧量（十一） BOD5计算 D＝AP1＋CP2 BOD5＝(D－B)/P2 P1——稀释水用量的百分数（小数表示） P2——原水样用量的百分数（小数表示） D ——稀释水样中的有效溶解氧（mg/LO2） A ——稀释水培养5天后的溶解氧（mg/LO2） B ——稀释水样培养5天后的溶解氧（mg/LO2） C ——原水样的溶解氧（mg/LO2） BOD5测定的允许误差一般为±5％生化需氧量（十二）（4）、仪器测定法利用的原理：压差计法：测量密闭系统中由于氧量的减少而引起的气压变化，由此来测定BOD电解法：在密封系统中氧气量的减少用电解来补给，从电解所需要的电量来求得氧的消耗量用薄膜式溶解氧电极来求得生化过程中氧的消耗量生化需氧量（十三） 3、生化需氧量反应动力学（1）、有机物质好氧分解的两个阶段第一阶段： CHO有机物 → CO2 ＋ H2O ＋ 能量 CHONPS有机物 → CO2＋ H2O ＋ NH3 ＋ H2S ＋ 能量主要是C → CO2 因此又称碳化过程 这时消耗的氧量叫碳化生化需氧量总的碳化生化需氧量叫第一阶段生化需氧量，或完全生化需氧量生化需氧量（十四）第二阶段 亚硝化细菌 硝化细菌 NH3 －－－－→ NO2- －－－－→ NO3- H2S －→ SO42- …… 我们通常所说的生化需氧量是指“碳化生化需氧量”，即第一阶段生化需氧量，不包括硝化过程所消耗的氧量。WHY? 有机物质的无机化，使碳变成二氧化碳、氮变成氨已经无机化废水处理的要求是无机化，并不要求硝化生化需氧量（十五）测定BOD时要尽量避免硝化作用的发生硝化作用一般在第七天时才开始硝化细菌多时导致硝化提前，可用硫脲、亚甲基兰等抑制剂总之，BOD5不包括：不可分解的有机物用于合成细胞质的那部分有机物硝化过程所消耗的氧生化需氧量（十六）（2）、生物氧化动力学公式有机物的生物氧化过程接近于单分子一级化学反应 O2 有机物 －－→ CO2 ＋ H2O ＋ 能量 微生物反应速度与瞬时的有机物浓度成正比 d(La-L)/dt=K’dt La——有机物初始浓度 L——t时有机物的剩余浓度 K’——耗氧速率常数 （1/日）积分可得： Xt＝La(1-10-kt) （公式1）生化需氧量（十七）（3）、耗氧速度常数耗氧速度是废水生物处理、河流水体自净过程中的一个重要参数 k值随温度而变化。由Arrhenius公式可推出： k(T)＝k(20)θT-20 (公式2) θ＝e(E/RT1T2) 可见θ是一个温度系数，在10～30℃时可用1.047 p311图18－7和图18－8说明k对BOD的影响生化需氧量（十八）不同的污水水质有不同的k (k')值，一般在0.1～0.3/日生化需氧量（十九）（4）、完全生化需氧量，即第一阶段生化需氧量，La(BODu) 不同的水质有不同的La La也随温度而变化 La(T)＝La(20)(0.02T+0.6) (公式3) 根据公式1－3可以计算在不同温度下不同天数的BOD 生化需氧量（二十）（5）、k值和La值的确定可以通过最小二乘法、矩阵法、日差法、快速法、Thomas图解法等确定。 Thomas图解法：适于x不大于0.9La时通过实验测定T温度时，水样不同时日的BOD1， BOD2， BOD3…… t (Days): 1 2 3 4 …… x(t) (BOD): x1 x2 x3 x4 …… 以[t/x(t)]1/3对t作图，得到一直线，其斜率为B，截距为A 则：k＝2.61B/A，La＝1/(2.3kA3) 总有机碳（一） 1、总碳(TC)＝总有机碳(TOC)＋总无机碳(IC) 2、测定原理将水样注入高温炉，在900℃温度下，以铂为催化剂，使水样燃烧气化，碳变化二氧化碳，然后一红外分析仪测定气体中二氧化碳的量，得到总碳值。扣除无机碳，可得到TOC，以mg/L表示水样预先加入盐酸酸化，曝气除去无机碳在160℃下的燃烧管中燃烧，测得总无机碳总有机碳（二） 3、优点与缺点优点：测定迅速，可连续、自动监测，但仪器成本贵缺点：个别相当耐久的有机物不易被燃烧氧化，造成测定值<实际值水中有机物质的其他测定方法（一） 1、总需氧量（TOD）原理：使水样通过特殊的燃烧器，在900℃温度下，以铂为催化剂，使水样中的有机物燃烧，通过测定载气（通常用氮气）中氧的减少量来表示有机物完全氧化时所需要的氧量。能表示几乎全部的有机物燃烧时所需要的氧量以mg/L O2计水中有机物质的其他测定方法（二） 2、理论需氧量ThOD（Theoretical Oxygen Demand）根据有机物的结构式，可按化学反应式来计算出完全氧化时所需的理论氧量如甘氨酸CH2(NH2)COOH 第一步：CH2(NH2)COOH+3/2O2→NH2+2CO2+H2O 第二步：NH3+3/2O2→HNO2+H2O，HNO2+1/2O2→HNO3 因此：ThOD＝(3/2 + 3/2 + 1/2)molO2/mol甘氨酸 ＝112gO2/mol甘氨酸水中有机物质的其他测定方法（三） 3、活性碳－氯仿抽出物CCE（Carbon Chloroform Extract）原理：让水样通过活性碳吸附器，取出含有吸附物的碳，干燥后用氯仿－乙醇提取，再蒸馏除去提取物中的氯仿和乙醇，所得残渣重量即为CCE 只是有机物的相对含量，因为活性碳不能吸附所有有机物氯仿也不能抽取全部有机物水中有机物质的其他测定方法（四） 4、重要有机物的分析意义：地下水、饮用水等环境样品中有机物浓度低，用综合性指标难以反应出，但这些微量污染物大多具有三致特性（致癌、致突变、致畸），在水处理中必须监测单个有机物水中有机物质的其他测定方法（五）美国根据有毒物质的生产规模、降解能力和毒性大小筛选出129中优先污染物（见下表）分析方法：EPA标准方法采样－－前处理－－分析（GC， HPLC， GC/MS等）水中有机物质的其他测定方法（六） 5、BOD， COD， OC等指标的比较 p315 表18－3 p318图18－12 第十二章 水中的氮磷硫一、水中的含氮化合物二、水中的含磷化合物三、水中的含硫化合物水中的含氮化合物（一） 1、环境中的氮循环 2、水中含氮化合物的来源 3、水中含氮化合物测定的环境意义 4、水中含氮化合物的形态和测定方法 5、不同测定结果的环境意义水中的含氮化合物（二） 1、环境中的氮循环（1）、含氮化合物在环境中的重要性大气组成：79％氮气氮是形成蛋白质的重要元素，对所有动植物的生命过程中有重要意义，是仅次于C、H、O的生物元素水中的含氮化合物（三）氮在环境中的存在形态复杂──七种氧化态其中I、II、VI三种价态的氧化物在大气污染中占有重要位置而-III、0、III、V在生物过程中和环境氮循环中更为重要水中的含氮化合物（四）含氮化合物的污染性强大气中的氮氧化物──NOx， 酸雨水中含氮有机物难以去除水中的含氮化合物（五）氮循环循环图──p322， 图19-1 大气是一个氮源氮气通过雷电→N2O5→HNO3植物蛋白氮气通过固氮细菌、蓝藻→植物蛋白动物和人类不能直接从氮和无机物取得蛋白（反刍动物例外），只能从植物和其它动物得到蛋白水中的含氮化合物（六）动物排泄物经细菌分解以及尸体腐烂→NH3或NH4+ 蛋白质有机氮在好氧条件下→氨基酸→NH3→经硝化作用→NO3- 蛋白质有机氮在厌氧条件下→氨基酸→NH3 硝化作用──NH3在好氧条件下经亚硝化细菌作用→NO2-，再经硝化细菌作用生成→NO3- 反硝化作用──NO3-在厌氧条件下经反硝化细菌作用→NO2-，进一步作用生成氮气，进入大气水中的含氮化合物（七） 2、水中含氮化合物的来源雷电大气污染的氮氧化物（酸雨、汽车尾气、燃烧生成）降雨→水体过剩植物肥料经土壤→水体动植物尸体腐烂分解→水体生活污水、工业污水排放矿物溶解水中的含氮化合物（八） 3、水中含氮化合物测定的环境意义是一项重要的卫生质量指标，用于判断水体的污染程度水中的含氮化合物（九）氮是营养元素。含量太高，藻类大量繁殖，产生富营养化。如何有效利用污水中的肥源？生化处理过程的控制：设计和运转微生物正常生长的条件BOD5:N:P＝100:5:1 水中的含氮化合物（十） 4、水中含氮化合物的形态和测定方法根据水中含氮化合物的不同氧化阶段，可将它们分为有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮各种氮均可用不同方法测定，结果表示成N mg/L计有机氮(Organic Nitrogen) 是以有机形态存在的氮，如蛋白质、氨基酸、肽、核酸、尿素、有机胺、硝基物等水中的含氮化合物（十一）测定方法（凯氏法）要点水样在凯氏瓶中调节pH到7；蒸馏除去原有的氨；有机氮硝化（硫酸、硫酸汞、硫酸钾）生成硫酸氢铵；加碱和硫代硫酸钠生成氨；蒸馏法测生成的氨凯氏氮＝氨氮＋有机氮（测定前不除氨所得结果）水中的含氮化合物（十二）氨氮(Ammonia Nitrogen) 指以NH3和NH4+形式存在的氮，是有机氮氧化分解的第一步产物存在形式取决于pH 水中的含氮化合物（十三）纳氏试剂光度法(Nessler reagent) 纳氏试剂：碘化钾与碘化汞的强碱溶液原理：纳氏试剂与氨作用生成淡红棕色胶态化合物，该化合物在410－425nm内有强的吸收，用目视比色、或比色计或分光光度计测定适用范围：0.025-2mg/L 注意脂肪胺、芳香胺、醛、酮、醇以及铁锰、镁的干扰（产生并色或浑浊），用絮凝过滤、蒸馏去除。水杨酸－次氯酸盐光度法原理：在亚硝基铁氰化钠存在下，铵与水杨酸盐和次氯酸盐反应生成蓝色化合物，在697nm下有最大吸收。适于0.01-1mg/L 水中的含氮化合物（十四）亚硝酸盐氮(Nitrite nitrogen) 以NO2- 形式存在的氮，是氮循环的中间产物，不稳定，易转化成NO3－，或与仲胺反应生成亚硝酸胺！！致癌物质对氨基苯磺酸－α-奈胺法原理：在磷酸介质中，pH为1.8±0.3时，NO2- 与对氨基苯慌酰胺反应生成重氮盐，再与α-奈胺偶联生成红色偶氮染料，在520nm下有最大吸收。适用范围：0.003mg/L-0.20mg/L 注意事项：α-奈胺有致癌性水中的含氮化合物（十五）硝酸盐氮(Nitrate nitrogen) 以NO3－形式存在的氮是消化氧化的最终产物，是各种形态的含氮化合物中最稳定的化合物。水中的含量从几十μg/L到数十mg/L 我国的水质标准：硝酸盐氮不大于20mg/L 疑易转化成亚硝胺――致癌物酚二磺酸光度法原理：硝酸盐与无水酚二磺酸作用生成硝基酚二磺酸，在碱性溶液中生成黄色化合物，在410nm下比色测定。适用范围：0.02-2.0mg/L 水中的含氮化合物（十六）总氮(Total Nitrogen) 总氮＝氨氮＋有机氮＋亚硝酸盐氮＋硝酸盐氮凯氏氮＝氨氮＋有机氮总氧化氮＝亚硝酸盐氮＋硝酸盐氮过硫酸钾氧化－紫外分光光度法原理：将有机氮和无机氮在一定条件下（碱性介质、过硫酸钾、120－140度）氧化成硝酸盐，在220nm下比色测定。水中的含氮化合物（十七）不同测定结果的环境意义第十五章 大气污染监测一、大气污染与大气质量标准二、大气监测方法三、大气污染监测主要项目大气污染与大气质量标准（一） 1、大气组成与结构 2、大气污染的来源 3、大气污染物对人类的影响 4、大气污染物的存在状态 5、大气污染物浓度的表示方法 6、大气质量标准大气污染与大气质量标准（二） 1、大气组成与结构大气圈：围绕地球表面厚度1000－1400公里的大气层大气组成大气层结构均质大气层与非均质大气层大气污染与大气质量标准（三）均质层结构对流层(0-20km)、平流层(20-50km)和中层(50-80km) 对流层平均厚：12km，极地厚6－10km，赤道厚16-18km 对流层的空气量占大气圈总量的95％左右，与人类关系密切大气污染与大气质量标准（四）大气污染的来源大气污染：大气中一些物质的含量超过正常本底，对人体、生物、物体产生不良影响的大气状况污染来源大气污染与大气质量标准（五）一次污染物 → 大气作用 → 二次污染物一次污染物：烟囱排放的SO2、NO2，汽车排放的二氧化碳、烃等大气作用：光化学反应等污染物之间的反应二次污染物：SO3、H2SO4、O3等大气污染与大气质量标准（六） 3、大气污染物对人类的影响 *一个人每次呼吸约需0.5升空气，每天呼吸空气总量约为6－12立方米，停止呼吸几分钟就可能死亡影响人类健康的途径通过皮肤、眼睛粘膜的表面直接接触通过消化道系统食入含大气污染物的水、食物通过呼吸道系统吸入被污染的空气产生的危害取决于：污染物的性质、成分、浓度、持续作用时间、作用部位人体的敏感性（性别、年龄、健康状况等）大气污染与大气质量标准（七）危害类型直接危害引起急性中毒。如1952年伦敦烟雾事件，比历年同期多死亡3000多人诱发疾患或慢性中毒刺激作用产生三致效应：致癌、致畸变、致突变。如云南宣威县，民用煤烟中PAH污染，居民肺癌死亡率居全国之首间接危害飘尘降低大气透明度，减弱阳光照度影响生物生长、天气、气候影响建筑物、名胜古迹、设备器材、腐蚀玷污一定条件下，粉尘引起爆炸大气污染与大气质量标准（八） 4、大气污染物的存在状态种类繁多、形态多样、分子大小不一，性质复杂。现已知有100多种。按存在状态分有气态状污染物和颗粒状污染物大气污染与大气质量标准（九）气态状污染物常温下以气体和蒸汽的形态存在于大气中碳氢化合物CH4， C2H4 碳氧化合物CO， CO2 硫化物：SO2， SO3， H2SO4， H2S 氮化物：NO， NO2， NH3 氧化剂：O3 苯、苯酚等挥发性大、熔点低的化合物――蒸汽状特点以分子状态分散于大气中，能与空气任意混合扩散速度受气流和温度影响，通常与气流速度基本相同扩散速度与它们的比重有关，比重小的上浮，如CH4，比重大的下沉，如Hg 大气污染与大气质量标准（十）颗粒状污染物常以多分子“集合体”存在于大气中，运动时惯性大气溶胶以胶体状态悬浮于空气中的固体或液体微粒，是一种分散体系，其中分散介质是空气，分散相是固体或液体烟：固体气溶胶。高温下物质通过蒸发或升华以蒸汽状进入大气，冷凝后以极微细的固体质点散布于空气中，即固体气溶胶（烟）。如铅烟、氧化锌烟等雾：液体气溶胶。如硫酸雾大气污染与大气质量标准（十一）大气污染与大气质量标准（十二）灰尘（煤尘、粉尘等）受重力作用以不同速度沉降至地面煤尘：烧煤时的煤灰分或未燃烧煤粒。飘尘：小于10微米，不易降落降尘：大于10微米，很快降落粉尘：煤、矿石等固体物料在装卸、运输、筛分、碾磨、加工、投料等机械加工过程中产生，一般大于10微米，易沉降煤和石油燃烧排放： 85－90％气态状污染物 10－15％颗粒状污染物大气污染与大气质量标准（十三） 5、大气污染物浓度的表示方法单位空气体积中某种污染物质的含量。重量浓度：mg/m3， ug/m3 体积浓度体积百分数：78.1%氮气，21％氧气体积百万分率：ppm， mL/m3 体积十亿分率：ppb， uL/m3 只适用于气态状污染物，不能用于颗粒状污染物应将不同温度和压力下的体积换算成标准状态下的体积——气体状态方程大气污染与大气质量标准（十四）大气质量标准大气环境质量标准大气质量标准是指居住区大气中有害物质的最高允许浓度。在该浓度的污染物作用下，不引起人们的急性和慢性中毒，故又称大气卫生标准。大气质量标准是大气污染物与人和生物相互关系的数量指标科学地管理环境、进行大气质量评价、制定污染物排放标准和控制污染措施的依据国家环保方针、政策的具体体现大气污染与大气质量标准（十五）大气环境质量标准”（GB－3095－82）1982年颁布(p357表22－8) 三级标准大气污染与大气质量标准（十六）三类区（见下表）般一类区由国家确定，二、三类区由当地政府划定一类区执行一级标准，二类区执行二级标准，三类区执行三级标准大气污染与大气质量标准（十七）大气污染物排放标准 1973年制定“工业三废排放试行标准”，规定了13种大气有害污染物——p358表22－10 1983年制定了锅炉烟尘排放标准GB3841-83 汽油车怠速污染物排放标准GB3842-83 柴油车自由加速烟度排放标准GB3843-83 汽车柴油机全负荷烟度排放标准GB3844-83 大气监测方法（一） 1、大气监测方法概述化学监测——以化学反应为基础，设备简单、经济、易行，有一定可靠性。国内外普遍采用物理或物理化学监测——建立在仪器分析的基础上，灵敏度高，操作简便、速度快，易于自动化，氮仪器较贵。生物监测——利用生物（动物、植物）对污染物的反应来监测大气监测方法（二）对植物影响直接影响：污染物通过叶子背部气孔进入植物体，破坏叶绿素，使组织坏死；或干扰酶的作用，破坏新陈代谢间接影响：大气－水－土壤－吸收大气监测方法（三）选择毒气信号植物作为大气污染监测的指示生物（见下表）车间、煤矿养鸟等人群的流行病学调查大气监测方法（四） 2、大气监测布点布点原则应包括整个监测范围内高、中、低三种浓度区下风向为主要监测区，应多布点，上风向少设，作为对照点城市、工矿区多设，郊区农村少设人口密度大多设经常超标地方多设大气监测方法（五）污染调查工业布局污染源分布气相、地形人口分布布点方法环境大气布点法网格状布点法确定调查区域范围按地理坐标进行网格分割(等密度或非等密度) 在特定位置布设一定的控制点适用于面源或线源大气监测方法（六）同心园轴线布点法（适于点源）以排放污染源为圆心同心圆半径――排放物性质、气象条件等主导风向主轴、放射线圆周与放射线交点阿基米德螺线布点法（适于点源）易于绘制污染图形和研究污染模式大气监测方法（七）作业场所采样布点场所不大时，在工人操作、休息场所场所大时，采用网格状布点（3m x 3m）大气采样高度距地面0.50-1.80米（通常1.5米），人的呼吸带大气监测方法（八） 3、大气监测采样直接采样法（适于浓度高、测定方法灵敏）真空采气瓶先抽真空、到采样点再开塞采样采样体积不等于瓶体积采气管（先抽6－10倍采气管体积的气）塑料袋 CO等不活泼气体聚四氟乙烯、聚乙烯等材料注射器（用于少量气体采集）大气监测方法（九）浓缩采样法适于浓度低、毒性大、方法灵敏度低溶液吸收法——采气态状污染物吸收液——水、水溶液、有机溶剂三个条件：大的吸收率（溶解或反应）；反应产物稳定；不干扰后续分析气泡小、上升速度慢、液柱高，采样效率高常用吸收管――气泡吸收管、冲击式吸收管、多孔玻板吸收固体阻流法吸附型固体填充剂：硅胶、分子筛、活性炭分配型固体填充剂：分配系数大的组分阻留在填充剂外涂的固定液上反应型固体填充剂：发生化学反应而阻留大气监测方法（十）滤纸滤膜法——采集颗粒状污染物低温冷凝法——低沸点气态污染物（有机物）电离沉淀法——电离后沉积在电极上，适于颗粒状污染物大气监测方法（十一）采样效率一般要求采样效率大于90％用标准气测采样效率提高采样效率的措施——采样管串联标准气标准气是与试样组成近似、组成稳定均匀、浓度确知的标准参考物质用途：评价采样仪器、采样方法、采样效率制备利用挥发性强的液体用适当的化学反应来制备配气――静态配气法和动态配气法大气污染监测主要项目（一） 1、总悬浮微粒、飘尘和降尘总悬浮微粒(TSP) d小于100微米的所有颗粒物大流量滤膜采样、重量法飘尘(SPM) d在0.1－10微米之间的微粒滤膜重量法，但在采样前需用粒子分离器石英压电晶体法――似微量天平，重量与谐振频率降尘 d大于10微米的微粒用集尘器、重量法大气污染监测主要项目（二） 2、二氧化硫大气中的含硫化合物 SO2， SO3， H2SO4， H2S，有机硫气溶胶等来源矿物燃烧（煤含硫0.5－6％）有机物分解（沼泽地、稻田等）海水浪花（SO42-进入大气）火山爆发大气污染监测主要项目（三）分析方法盐酸副玫瑰苯胺比色法二氧化硫与四氯汞钠生成配合物，再与甲醛、盐酸副玫瑰苯胺生成紫色配合物，在548nm有最大吸收碘量法用氨基磺酸铵、硫酸铵混合吸收，用标准碘溶液在淀粉指示剂下滴定至蓝色库仑滴定法（二氧化硫仪）二氧化硫在电极上发生的电极反应引起电流变化，根据法拉第定律由电流测定浓度脉冲荧光法――脉冲紫外光激发二氧化硫大气污染监测主要项目（四） 3、氮氧化物包括N2O， NO， NO2， N2O3， N2O4， N2O5等通常测总量，结果以NO2计盐酸奈乙二胺比色法将所有氮氧化物转化成亚硝酸，经重氮化后与盐酸奈乙二胺生成玫瑰红色偶氮染料，在540nm下比色测定二磺酸法将所有氮氧化物转化成硝酸根，再与二磺酸酚偶合经分子重排后生产黄色化合物，在410nm下比色化学发光法用光电培增管测电流大气污染监测主要项目（五） 4、一氧化碳主要来源于烟囱和汽车尾气红外分析法在4.65um红外线下有强烈吸收检气管法（适于大于20mg/L时）气相色谱法汞置换法大气污染监测主要项目（六）总氧化剂能氧化KI成为I2的所有物质称为总氧化剂。包括臭氧、部分氮氧化物等光化学氧化剂＝总氧化剂－0.269Nox 是二次污染物，对人类危害大不能直接测定总氧化剂测定——硼酸碘化钾法第十六章 土壤污染监测一、土壤的组成与作用二、土壤污染三、土壤样品采集四、土壤监测项目土壤的组成与作用（一） 1、土壤的组成土壤由地壳中的岩石经长期风化而形成。D<2mm 土壤是环境的重要组成部分，是整个生物圈的基础土壤的组成与作用（二） 2、土壤在环境中的作用（三大作用）土壤污染（一） 1、土壤污染的特点土壤污染：由于人类生活和生产活动所产生的对人体有害的污染物质，通过各种途径进入土壤，并不断积累，当其数量和速度超过了土壤的自净能力，引起土壤的组成、结构和功能发生变化，从而影响农作物（或植物）的正常生长和发育，甚至某些污染物质在植物体内积累，降低产量和质量，最终影响人体健康。土壤污染（二）与大气污染和水污染相比的特点：水、气通过饮食、呼吸道直接进入人体，一旦受污染，直接影响人类健康，危害较明显，而土壤污染对人体的影响则往往是通过农作物慢慢反应的。土壤污染的判定比较复杂没有“土壤中有害物质最高允许浓度”之类的标准，与背景值对照土壤中污染物质的含量与农作物生长发育之间的关系复杂，是否抑制？是否人食用后有危害？土壤一旦被污染，因波及范围广，难以期待自然净化。土壤污染（三） 2、土壤污染源生活污水和工业废水的任意排放，特别是灌溉农田城市及工矿废气中大量污染物沉降到土壤化肥、农药的使用，残留于土壤垃圾、废渣、污泥等各种废弃物的堆积土壤中重金属污染物移动土壤污染（四） 3、土壤中的主要污染物土壤样品采集（一） 1、土壤采样的特点――样品的代表性问题水、气是流体，污染物进入后易混合，在一定范围内相对均匀；土壤是固、液、气三相的混合物，固体占50％，污染物不易混合，样品具有局限性。土壤监测的采样误差大于分析误差土壤样品采集（二） 2、土壤采样的布点污染调查自然条件（气候、地形、地质）土壤性状（类型、层次特征、污染历史等）农业状况（土地利用、农作物种类、化肥、农药等）污染源（大气烟囱、污水、废水、垃圾废物等）土壤样品采集（三）布点原则不同土壤类型都要布点由大气污染造成的，以大气源为中心，呈椭圆状或带状，长轴沿主导风向延长由废水引起时，沿河流或干渠呈树枝或片状由化肥、农药引起时，分布较均匀，呈面状要在非污染区的同类土壤中布置一个对照点土壤样品采集（四）布点方式土壤样品采集（五） 3、土壤样品采集深度和采样量深度一般：耕层下15－30厘米已知污染深度：沿剖面层次分层取样（表面、腐殖质、淋溶层；过滤、沉积层；母质层）预先开挖一个1.5 x 1米的方坑，然后按要求分层取样采样量先取1－2kg，混匀后按四分法取500－1000g 分点混合样：每点采用四分法，均匀后再逐步按四分法舍取样品经风干、压碎、去石块和残根杂物，粉碎过筛（2mm），收集于聚乙烯或硬质瓶中——如测金属，用非金属采样器械土壤污染监测主要项目 1、重金属和有毒非金属 Cd， Cr， Cu， Hg， Zn， Pb， As， F， CN等 2、有机污染物：DDT、六六六、酚、苯并(a)芘、三氯乙醛等 3、石油及其产品 4、一般分析方法：预处理：溶解（测金属时）、萃取（测有机物）过滤——消解——提取——分析消解：HNO3-H2SO4， HNO3-HClO4 结果：mg/kg (干土) 第十七章 噪声污染监测一、声音和噪声二、噪声的来源与危害三、噪声的物理量度四、噪声标准五、噪声测量声音和噪声 1、声音受作用的空气发生振动，当振动频率在20－20000Hz时，作用于人的耳鼓膜而产生的感觉称为声音。其本质是波动，是人类认识世界、表达思想与感情、开展交流活动不可缺少的。 2、噪声噪声的物理学观点：杂乱无章、难听而不协调、人们不需要、令人厌烦的声音的组合噪声的生理学观点：凡是干扰人们工作、学习和休息的声音噪声取决于声音的客观物理性质、人的主观感觉、生理特征、和心理特征。噪声的来源及危害噪声的物理量度（一） 1、声音频率、波长、声速频率：空气质点1秒钟内来回振动的次数（Hz）次声：频率低于20Hz 超声：频率高于20000Hz 波长：沿声波传播方向，振动一个周期所产生的距离声速：一秒内声波传播的距离 345m/s 噪声的物理量度（二） 2、声压和声压级声压：声源振动时，空气压强比正常大气压的增强或减弱，其增值称声压单位：帕Pascal， 1Pa＝1牛顿/m2 正常人刚能听到的声音的声压为2x10-5——听阈人耳产生疼痛的声音的声压为20Pa——痛阈噪声的物理量度（三）声压级人耳的声声音感觉与声压大小成对数关系用声压比的对数值来表示声音的强弱声压级Lp＝10 log(P/P0)2 Lp＝20 log(P/P0) P0：基准声压2x10-5——听阈噪声的物理量度（四）声压级的分贝标度分贝dB：相对单位，无量纲噪声标准（一） 1、听力保护标准――工业企业噪声卫生标准噪声标准（二） 2、机动车辆噪声控制标准 82－92分贝 3、环境噪声控制标准噪声的测量——声级计测城市环境噪声——网格法（500平米）测交通噪声——两路口之间，人行道上20厘米测机动车噪声——距车体中心7.5米测工厂、车间噪声——占地境界内测机器噪声——离机体1米（小机器：10－50厘米，大机器：5－10米）高度——距地面1.2m 声级计： Microphone——放大——滤波器——指示表课程结束！ Copyright©2000. 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