16水环境化学的主要研究方法(野外调查研究)

第8章 水环境化学的主要研究方法
8.1 野外调查研究
1.监测对象
• 环境水体监测
• 包括地表水(江、河、湖、海水)和地下水；
• 水污染源监测
• 包括生活污水、医院污水和各种工业废水
2.水质指标－－描述水质量的参数
• 物理指标
• 色度、浊度等
• 化学指标
• 生化需氧量、化学需氧量、总需氧量、有
毒物质
• 保存容器
of water sample)
• 选性能稳定，不易吸附预测组分，杂质含量低的材
料制成的容器，如聚乙烯和硼硅玻璃材质的容器是 常规监测中广泛使用的，也可用石英或聚四氟乙烯 制成的容器，但价格昂贵。
• 容器不能是新的污染源，例如测定硅及硼时就不能
用硼硅玻璃瓶。
• 容器壁不应吸收或吸附某些待测组分，例如，测定
不足1m时，取1/2水深； 如沿垂线水质分布均匀， 可减少中层采样点； 潮汐河流应设置分层采 样点。
(3)采样时间和采样频率
对 象 采样时间和采样频率 全年采样不少于6次。丰、枯和平水期， 每期采样两次。 较大水系干流和中小河流
流经城市工业区、污染较严重的 河流、游览水域、饮用水源地等
潮汐河流 湖泊、水库 要了解1天或几天内水质变化 背景断面
二、水样的采集和保存
• 保存措施
• 选择适当材料的容器 • 控制溶液的PH值 • 加入化学试剂抑制氧化还原反应和生化作用
• 冷藏或冷冻，以降低细菌活性和化学反应速度。
8.2 水质模型 （有机毒物的归趋模式P234）
有机污染物在水环境中的迁移转化过程
挥发 流入 流出 沉淀-溶解作用 光解作用 吸附解吸作用 沉积作用 生物浓缩
有机物时，不能用聚乙烯瓶
• 测定对光敏感的组分，则水样应贮于棕色试剂瓶中。
二、水样的采集和保存
• 水样的保存 (Preservation
of water sample)
• 保存时间：即最长贮放时间，一般污水的存放时间越短
越好。
• 清洁水样：72h ；
• 轻污染水样：48h； • 严重污染水样：12h
(2) 采样点的布设
• 代表性要求
• 采样断面上采样垂线的确定
• 由河流的宽度确定垂线
• 采样垂线上采样点的确定
• 由河流的深度确定采样点
<50m
中 泓 线
50～100m
有 明 显 水 流 处
采样点位确定
100～1000m
有 明 显 水 流 处
中 泓 线
有 明 显 水 流 处
采样点位确定
等间距设置
• 同一采样点、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”。
• 综合水样
• 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。
A’ B’
C’ D’ F’
C
G’
A B D E
F
E’
G
河流监测断面示意图
取水口
二、水样的采集和保存
• 水样的保存 (Preservation
HA= H+ + A酸碱平衡
H O： 水解 H
对流
生物降解
氧化还原作用 1）负载过程 2）形态过程 3）迁移过程 4）转化过程 5）生物累积过程 36
有机毒物在水环境中的迁移转化过程
• 负载过程(输入过程)、 • 形态过程 （酸碱平衡、吸着作用） • 迁移过程(沉淀-溶解作用、对流作用、挥发作
用、沉积作用）
• 生物指标
• 细菌总数、大肠菌数
一、地表水样的采集
• (1)监测断面的设置
• (2)采样点的布设
• (3)采样时间和采样频率
• (4)采样方法和采样器
• (5)水样类型
（1）监测断面的类型
监测断面 控制断面 对照断面 消减断面
对照断面
• 作用
• 为水体中污染物监测及污染程度提供参比、 对照而设置，能够了解
控制断面(常称污染监测断面)
• 作用
• 表明河流污染状况与变化趋势，与对照断
面比较即可了解 河流污染现状。
• 位置
• 一般设在排污口下游500～1000m处
• 数目
• 根据河段被污染情况、排污口分布、城市
工业分布情况而定。
消减断面
• 作用
• 表明河流被污染后，经过河流水体自净作
用后的结果。
• 位置
河流监测断面的设置
• (1)城市或工业区河段，应布设对照断面、控制断面和消减断
面。
• (2)污染严重的河段可根据排污口分布及排污状况，设置若干
控制断面，控制的排污量不得小于本河段总量的80％。
• (3)本河段内有较大支流汇入时，应在汇合点支流上游处，及
充分混合后的干流下游处布设断面。
入本行政区界处应布设断面。 个控制断面。
• 距城市或工业区最后一个排污口下游
1500m以外的河段上
• 数目
• 一般一个河段只设一个消减断面
采样断面布设
• (1)充分考虑本河段(地区)取水口、排污(退水)口数
量和分布及污染物排放状况、水文及河道地形、支 流汇入及水工程情况、植被与水土流失情况、其它 影响水质及其均匀程度的因素等。 • (2)力求以较少的监测断面和测点获取最具代表性 的样品，全面、真实、客观地反映该区域水环境质 量及污染物的时空分布状况与特征。 • (3)避开死水及回水区，选择河段顺直、河岸稳定、 水流平缓、无急流湍滩且交通方便处。 • (4)尽量与水文断面相结合。 • (5)断面位置确定后，应设置固定标志，不得任意 变更；需变动时应报原批准单位同意。
流入监测河段前水体水质状况。
• 位置
• 河流进入城市或工业区以前的地方，避开各种污水的流入或回流处。
• 数目
• 一般一个河段只设一个对照断面。（有主要支流时可酌情增加。）
• 对一个水系或一条较长河流的完整水体需要设置背景断面，
一般设置在河流上游或接近河流源头处，未受或少受人类活 动处，可获得河流背景值。
年采样不少于12次，每月一次。
年采样3次，丰、平、枯水期各一次，每 次采样两天，分别在大潮期和小潮期进 行，每次应采集当天涨、退潮水样分别 测定。 年采样两次，枯、丰水期各1次。 可以在l天(24h)内按一定时间隔或3天内 分不同等份时间进行采样。遇到特殊情 况时，增加采样次数。 每年采样1次。
(4)采样方法
• 转化过程（生物降解作用、光解作用、水解
作用、氧化还原作用）
• 生物累积过程（生物浓缩作用、生物放大作
用）
模型的基本思路
• 三个假定：
• （1）从研究单个的主要迁移转化过程着手，
化合物在水环境中消失的总速率是各个单 过程消失速率之和。单个过程速率都是一 级反应过程，因而总速率也是一级反应。 • （2）若环境一定，且有机物的存在并不改 变环境参数，速率方程为准一级反应式。 • （3）吸着速率远快于挥发和各种转化的速 率。
病发病区、水土流失严重区应设置断面。
• (9)城市主要供水水源地上游1000m处应布设断面。
• (10)重要河流的人海口应布设断面。
• (11)水网地区应按常年主导流向设置断面；有多个
叉路时应设置在较大干流上，控制径流量不得少于 总径流量的80％。
湖泊、水库的监测断面设置
• （1）在湖（库）的不
同区域（进水区，出 水区，深水区，浅水 区，湖心区，岸边区） 设置监测垂线。 • （2）当湖（库）区无 明显区别时，用网格 布点法布设监测垂线。 • （3）受污染物影响较 大的重要湖泊、水库， 在污染物主要传输路 线上布设控制断面。
（4）采样器的选择
• 水桶、瓶子：采集表层水样。
• 单层采水器：采集水流平缓的深层水
样。 • 急流采水器：采集水流急、流量较大 的水样。 • 双层采样器：用于采集测定溶解性气 体的水样。 • 其他采水器
采样器
单层采水 器
急流采水 器
有机玻璃 采水器
溶解氧采 水器
容器的选用
• 聚乙烯塑料容器
• 用于金属和无机物的监测项目；
稳态时的浓度
•
采样垂线布设 1条（中泓处） 左右2条
100～ 1000 ＞ 1000
左、中、右3条 3 ～5条
5条（增加岸边2条） 7条
采样点布设
表8-2
水深 （m) ＜5 采样点数 1
采样点布设
位置 说明
1. 2. 3.
水面下0.5m
5～ 10
＞ 10
2
3
水面下0.5m，河底上 0.5m
水面下0.5m，1/2水深， 河底上0.5m
• 硬质玻璃容器
• 用于有机物和生物等的监测
• 惰性材料
• 用于特殊监测项目
容器在使用前必须经过洗涤
采样容器
聚乙烯塑料容器
不锈钢材料容器
硬质玻璃容器
地表水监测项目
水 体 必 测 项 目 水温、pH、悬浮物、总硬度、电 导率、溶解氧、化学耗氧量、氨 氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、挥 发性酚、氰化物、砷、汞、六价 铬、铅、镉、石油类等 选 测 项 目 硫化物、氟化物、氯化物、有机氯农 药、有机磷农药、总铬、铜、锌、大 肠菌群、总α放射性、总β放射性、 铀、镭、钍等
•
(2)吸着的影响
以下讨论假定在颗粒物上不存在转化过程，而且假
定吸着是完全可逆的，或比起溶液中的转化过程速 率快得多。
(2)吸着的影响
•
(3)稳态时的浓度
RI = RL = RT + RD + RO • RI ：有机毒物输入水体的速率 • RL ：有机毒物在水环境中消失的总速率 • RD：稀释速率 • RO：输出速率 • RT ：有机物由于各种转化过程和挥发过程 消失的总速率