曲阜市护城河水质检测讲解.docx
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曲阜市护城河水质检测讲解
曲阜护城河水质研究评价
08级环境科学高钊
指导老师唐美珍
【摘要】由于人为的不合理利用，以及生活污水、工业废水的无限制排放，必然引起护城河河水的污染。
护城河位于市中心，而且曲阜市是著名的旅游胜地，河水的水质对于曲阜的发展有十分重要的意义。
所以，采集不同地点护城河水,对河水中总磷、总氮、溶氧、COD、氨氮进行测定，来对护城河的水质进行评估。
结果表明，护城河的河水中P、N元素严重超标，富营养化程度较严重，整体水质严重污染，营养状态及水质状态处于相对较高的风险状况之中。
最后针对上述情况提出护城河水环境改善措施和建议，以期其充分发挥其景观水体得综合效益。
关键词：
水质总磷总氮化学需氧量
StudyonthewaterqualityevaluationofQufuMoat
StudentmajoringinEnvironmentalScienceGaoZhao
TutorTangMeizhen
Abstract：
Duetounreasonableuse,aswellasdomesticsewage,industrialwastewaterwithoutlimitingemissions,itwillcausethemoatriverpollution.ThecityofQufuisafamoustouristresort,andthemoatislocatedinthedowntownarea,theriverwaterqualityhasveryimportantsignificancetothedevelopmentofQufu.Asaresult,tocollectthewaterofQufuMoatindifferentplaces,andtoevaluatewaterqualityofthemoatthroughthemeasurementofthetotalphosphorusTotalnitrogenandtotalcarbonofthewater.Theresultsshowthat,theelementsofphosphorusnitrogenandcarboninthemoatwaterseverelyexceedthestandard.Thedegreeofeutrophicationisbecomingmoreandmoreseriousnow,inaworld,theoverallwater-qualityistoopoortobeimproved.Finally,Isuggestsomemeasuresinordertoimprovingit’swater-quality.
Keyword：
waterquality、totalphosphorus、totalnitrogen、ChemicalOxygenDemand
引言
随着社会经济的不断发展，人类对水资源的开发利用日趋加剧，流域工程型缺水、资源型缺水、水质型缺水并存，水资源保护的形式日益严峻[]。
随着水资越来越引起人们的重视，水体的污染与评价成为国内外关注的环境问题[]。
查看曲阜市的水资源状况，多年平均降雨706.38mm，多年平均径流深181.1ｍｍ，地表水资源量为1.4735亿m³，地下水资源量为１.856亿m³，扣除重复计算的水资源量０．4383亿m³，全市多年平均水资源总量为２.8908亿m³。
人均占有水资源量473m³，亩均占有水资源量422m³[]。
可知，曲阜市的水资源水量状况曲比较良好。
曲阜护城河是围绕曲阜古城的河流，围绕在在古城墙的四周。
由于地理位置因素，常年有大量的生活污水以及工业废水排放进入护城河中，使护城河受到严重污染。
根据沿岸居民描述，护城河水常有腥味，特别是夏天，恶臭难闻。
今年年初曲阜市政府启动了引泗水进护城河的工程，欲改善护城河的水质，然而，沿河观察发现，仍有大量的污水排放口将污水排入护城河中。
由此可见，曲阜市水资源水质状况较差。
在自然界中，水质和水量是一个统一整体，两者互为依存，缺一不可。
因此，在水质评价中，要对水体的水量进行调查。
[4]
1、材料与方法
1.1实验材料
1.11供试水样：
（1）曲阜市护城河宽9.5m，受今年干燥气候的影响水位较低，河水深度变化在0.5～1.5m之间，流动性差，属静态水体；
（2）河东岸﹑南岸靠近商业街，西岸主要河段位于交通要道东侧，北岸毗邻农田和医院，河水的主要污染来自于日常生活废水和医院废水；
（3）曲阜市护城河属景观水体；两岸土地用途近年应不会发生太大变化。
1.12采样点的设置：
由于护城河水体水质较稳定，同时考虑到护城河的地理位置以及河流流经地点，特取城墙东南西北四个门门口为四个采样点，其中东门编号1，北门编号2，西门编号3，南门编号4。
1.13采样方法：
用锥形瓶、绳子、竹竿做成简易采样器，按照环境监测中取样要求，护城河宽小于50m，故只设置一条中泓线；河深不足5m，在水面下0.5m处设一采样点[5]，每个样点取两个瞬时水样混合成一个综合水样取，水实验。
1.2实验方法
采用钼酸铵分光光度计法测总磷，采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测总氮，次用重铬酸钾法测COD，以上方法均采用国家标准方法[6]
1.21总磷：
钼酸铵分光光度法
试剂及仪器：
抗坏血酸，100g﹒L-1溶液：
溶解10g抗坏血酸（C6H8O6）于水中，并稀释至100mL。
（此溶液贮于棕色的试剂瓶中，在冷处可稳定几周，如不变色可长时间使用）
钼酸盐溶液：
溶解13g钼酸铵[（NH4）6Mo7O24·4H2O]于100mL水中。
溶解0.35g酒石酸锑钾[KSbC4H4O7·H2O]于100mL水中。
在不断搅拌下把钼酸铵溶液徐徐加到300mL1+1硫酸中，加酒石酸锑钾溶液并且混合均匀。
（此溶液贮存于棕色试剂瓶中，在冷处可保存二个月）
磷标准贮备溶液：
称取0.2197±0.001g于110℃干燥2h在干燥器中放冷的磷酸二氢钾（KH2PO4），用水溶解后转移至1000mL容量瓶中，加入大约800mL水、加5mL硫酸用水稀释至标线并混匀。
1.00mL此标准溶液含50.0μg磷。
（本溶液在玻璃瓶中可贮存至少六个月。
）
磷标准使用溶液：
将10.0mL的磷标准溶液转移至250mL容量瓶中，用水稀释至标线并混匀。
1.00mL此标准溶液含2ug磷（使用当天配制）。
实验室常用仪器设备和下列仪器：
医用手提式蒸汽消毒器或一般压力锅（1.1～1.4kg／cm2）、50mL具塞（磨口）刻度管、分光光度计（注：
所有玻璃器皿均应用稀盐酸或稀硝酸浸泡。
）
实验步骤：
（1）标准曲线的绘制
取数支50ml具塞比色管，分别加入磷酸盐标准使用液0、0.50、1.00、3.00、5.00、10.0、15.0ml，加水至50ml。
显色：
向比色管中加入1ml10%抗坏血酸溶液，摇匀。
30s后加2ml钼酸盐溶液充分混匀，放置15min。
测量：
用10mm比色皿于700nm波长处，以零浓度溶液为参比，测量吸光度。
（2）样品测定
分取适量经滤膜过滤或消解的水样（使含磷量不超过30µg）10ml加入50ml比色管中，用水稀释至标线。
一下按校准曲线的步骤进行显色和测量。
减去空白试验的吸光度，并从校准曲线上查出含磷量。
（3）计算：
磷酸盐含量（P,mg﹒L-1）=
式中：
m－由标准曲线查得的磷量μg；
V－水样体积ml
1.22总氮：
碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法
试剂及仪器：
碱性过硫酸钾溶液：
称取40g过硫酸钾（K2S2OB），另称取15g氢氧化钠（NaOH），溶于水（4.1）中，稀释至1000mL，溶液存放在聚乙烯瓶内，最长可贮存一周。
硝酸钾标准贮备液，CN＝100mg﹒L-1：
硝酸钾（KNO3）在105～110℃烘箱中干燥3h，在干燥器中冷却后，称取0.7218g，溶于水中，移至1000mL容量瓶中，用水稀释至标线在0～10℃暗处保存，或加入1～2mL三氯甲烷保存，可稳定6个月。
硝酸钾标准使用液，CN＝10mg﹒L-1：
将贮备液用水稀释10倍而得。
（使用时现场配制。
）
仪器和设备：
紫外分光光度计及10mm石英比色皿、医用手提式蒸汽灭菌器或家用压力锅（压力为1.1～1.4kg／cm2），锅内温度相当于120～124℃，具玻璃磨口塞比色管，25mL。
（注：
所用玻璃器皿可以用盐酸（1＋9）或硫酸（1＋35）浸泡，清洗后再用水冲洗数次。
）
实验步骤：
（1）测定样品
取10ml水样，加入5ml碱性过硫酸钾溶液，塞紧磨口塞，用纱布及纱绳裹紧塞管，以防止溅出。
将比色管置于压力蒸汽消毒器中，加热0.5h，放气使压力指针回零。
然后升温至120-140℃开始计时，使比色管在过热水蒸气中加热0.5h。
自然冷却，开阀放气，移去外盖，取出比色管并冷却至室温。
加入（1+9）盐酸1ml，用无氨水稀释至25ml标线。
在紫外分光光度计上，以无氨水作参比，用石英比色皿分别在220nm及275nm波长处测定吸光度。
（2）标准曲线制作
用分度吸管向一组（7支）比色管中，分别加入硝酸盐氮标准使用溶液0.0，0.50，1.00，3.00，5.00，7.00，10.00mL。
加水稀释至25.00mL，按照上述步骤测量做出标准曲线，在校准曲线上查出相应的总氮量，再用下列公式计算总氮含量。
（3）计算：
总氮（mg﹒L-1）=
式中：
m－从标准曲线上查得的含氮量μg；
V－所取水样体积ml
1.23COD：
重铬酸钾法
实验试剂：
（1）重铬酸钾标准溶液：
称取预先在120℃烘干2h的基准或优级纯重铬酸钾4.9032g溶于水中，移入1000ml容量瓶，稀释至标线，摇匀。
（2）试亚铁灵指示液：
称取1.485g邻菲啰啉，0.695g硫酸亚铁溶于水中，稀释至100ml，贮于棕色瓶内。
（3）硫酸亚铁铵标准溶液：
称取39.5g硫酸亚铁铵溶于水，边搅拌边缓慢加入20ml浓硫酸，冷却后移入1000ml容量瓶中，加水稀释至标线，摇匀。
临用前用重铬酸钾标准溶液标定。
实验方法：
取20ml混合均匀的水样置具塞试管中，准确加入3ml重铬酸钾标准溶液，再慢慢加入5ml硫酸-硫酸银溶液，轻轻摇动使其混合均匀，拧紧管口。
在COD消解仪上消解15min，待溶液冷却后，转移到锥形瓶中，加3滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。
COD（O2,mg﹒L-1）=
式中：
C---硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/l）
V0---滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液用量（ml）
V1---滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液用量（ml）
V2---水样的体积（ml）
8---氧（1/2）的摩尔质量（g/mol）
1.24氨氮的测定
（1）空白试验:
用50ml无氨蒸馏水，按②和③中第一步进行操作。
用所得吸光度查得空值；
（2）预处理:
取100ml样品加入1ml硫酸铝溶液以及2～3滴氢氧化钠溶液调节PH值至10.5，经混匀沉淀后，取上清液测定；
（3）测定:
取40ml水样转入比色管并定容至50ml，加入0.5ml酒石酸钠钾溶液摇匀，再加1ml纳氏试剂，摇匀、放置10min后，在420nm波长处，用20mm比色皿，以蒸馏水作参比测定吸光度；将试剂吸光度扣除空白试验的吸光度，从工作曲线上查得氨氮含量；
（4）工作曲线的绘制:
用8个50ml的比色管，分别加入0ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、5.00ml、7.00ml、10.00ml氨氮的标准溶液，再稀释至标线，以下按预处理以及测定第一步操作；
氨氮的浓度CN（mg﹒L-1），用以下公式计算
CN=
式中m－从工作曲线上查得的氨氮含量mg；
V－测定时材料的体积ml
1.25溶解氧及五日生化需氧量的测定
（1）在8个溶解容瓶中装满水样轻敲瓶颈使气泡完全逸出，使瓶塞不留气泡；
（2）将4个装有水样的溶解氧瓶放入生化培养箱，用于5日后溶解氧的测定；
（3）对另外对应的4瓶水样进行溶解氧当场固定，固定方法如下：
加入1ml硫酸锰溶液，1ml碱性碘化钾溶液，盖紧瓶塞，把样品摇匀，使之充分混合，静置数分钟使沉淀下降；
（4）加1ml浓硫酸盖紧瓶塞，摇动瓶子使沉淀全部溶解；
（5）静置5min后，量取100ml，沿壁倒入三角烧瓶中，用硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，再加入1ml淀粉溶液，滴定至蓝色刚好退去为止，记下用量；
（6）分析结果的表述：
溶解氧（DO，mg﹒L-1）用下式计算
DO=
式中：
V1—样品耗用硫代硫酸钠标准溶液的体积ml；
C—硫代硫酸钠标准溶液的浓度mol﹒L-1；
100—被测定溶液的体积ml
（7）在生化培养箱中培养五天的水样用上述同样的方法测定溶解氧，记录硫代硫酸钠标准溶液的用量V。
BOD5（mg／L）=DO0－DO5
DO。
—培养前溶解氧的含量，mg﹒L-1；
DO5—培养五天后溶解氧的含量，mg﹒L-1
2、结果及分析
2.1实验结果
根据以上各项指标的测量方法，得出所需原始数据，再由计算公式的得到各项指标的监测值：
表1实验测得水样各项指标单位：
ug﹒ml-1
样品 DOBOD5TPTN氨氮COD
1号样2.911.00.672.753.1340.0
2号样2.012.00.651.793.0036.7
3号样2.510.10.512.302.6346.7
4号样3.09.90.521.851.9534.0
确定水质评价以《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）为分析评价准则,曲阜市护城河属于一般景观用水,执行五类水标准,选取总磷、总氮﹑COD、氨氮、DO五个指标运用水环境质量评价指数法对水质进行评价，水环境质量评价指数法有很多种,其中算术均值法能比较直观反映水体水质状况。
算术均值法是计算各项评价因子标准指数加和的算术平均值,其计算公式为：
（1）
式中P为综合污染指数;Ci为第i种污染物的实测平均浓度,mg﹒l-1;Si为第i种污染物评价标准值,mg﹒L-1。
其计算结果得出的水质指数对应的污染级别及分级依据可查表2：
表2均值型指数水质分级标准
水质指数污染级别分级依据
<0.2清洁多数项目未检出,个别项目检出也在标内
0.2～0.4尚清洁检出值均在标准内,个别接近标准
0.4～0.7轻污染个别项目检出值超过标准
0.7～1.0中污染有两项检出值超过标准
1.0～2.0重污染相当一部分检出值超过标准
>2.0严重污染相当一部分检出值超过标准数倍或几十倍
将表1中总磷、总氮﹑COD、DO、氨氮三个指标的监测结果代入
（1）式得水质指数P为：
P1=1.272；P2=1.486；P3=1.414；P4=1.016；
2.2结果分析
（1）通过表1，参考《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）为分析评价准则可以发现，河水中大部分指标均超过V类水的标准，说明河水污染严重。
（2）通过表2，可以发现，四个水样均是重污染，其中2、3号水样污染较为严重，4号水样相对污染较轻。
3、分析讨论
3.1污染源分析
河水污染主要来源有：
为了加强洗涤效果，在合成洗衣粉中加入了磷酸盐，使水软化，洗衣粉中的磷酸盐几乎占了民用废水中磷酸盐含量的一半；其余来自农业灌溉废水，磷肥是另一个环境污染物磷酸盐的来源，它能强烈吸附在土壤颗粒上，通过淋溶也可以污染地下水和河流；还有河岸生活污水及工业废水排放。
另外，通过数据可以发现，河水中化学需氧量值很高，水体的富营养化比较严重，应严格控制有机废水的排放量。
3.2建议措施
针对曲阜市护城河目前存在的富营养化问题,结合当地社会经济发展的现状,提出以下污染防治措施和环境保护对策：
（1）以控制总磷、总氮,遏制水体富营养化为原则。
限制使用和销售含磷洗涤剂,通过建设污水处理厂来治理城镇生活污水及医院废水,控制污水直接排入河内;同时控制河内污染源,如旅游污染，及时清除河内垃圾，防止垃圾的分解对河水产生进一步危害；
（2）合理施用化肥、农药。
虽然护城河周边农田较少，但北岸大部分河段位于农田边缘，化肥农药的使用仍是河水水质富营养化不容忽视的重要因素。
农业生产中要做到合理施用化肥、农药,防止流失。
由于富营养化现象主要发生在氮肥使用量高的高产区和城市郊区。
要控制化肥（主要是氮肥）对环境的不良影响,即要控制其使用量,又要严格执行使用规程,做到科学施肥；
（3）由于护城河水体属景观水体，景观水体多为静止或流动性差的封闭缓流水体，且水域流域面积相对较小，水环境容量小，水体自净能力低，固可采取人工方法定期的排放受污染水体，引入一定的清洁水体，人为地提高水体的自净能力。
（4）对于已经造成的河水的污染，可以通过人工曝气来降低护城河的有机污染，还可以培养植物群落，利用水生植物来净化水体。
目前常用的植物有芦苇、凤眼莲、狭叶香蒲。
破铜钱等，植物可以和根区微生物共生，产生协同作用，净化水体。
[10]还可以投放水生动物，利用水生动物净化水体，蚌、螺等底栖动物可以过滤悬浮物质，摄食生物碎屑，其分泌物有絮凝作用，螺有刮食着生藻的功能，虾和部分鱼类可以摄食藻类、碎屑等[11]
曲阜市作为一个依靠旅游业为支撑的第三产业城市，保持其环境的优美是至关重要的。
因此，护城河河水需要及时的治理，河道内的排污口需要及时关闭，才能保证护城河的水质优化。
在河边建立相应规模的环境监测系统，配备能够及时监测主要污染因子的设备、人员，对河水水质进行例行和监视性监测[8.9]。
希望在各方努力下可以早日看到一个清澈宜人的护城河。
致谢
本论文是在唐美珍老师的悉心指导下完成的。
在这几个月的时间里，唐老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、敏锐的科学洞察力和孜孜不倦的钻研精神时刻影响着我，使我受益终生。
唐老师的悉心指导，使我在学业方面成长很多。
在此，我衷心感谢唐老师一直以来的关心和照顾。
最后还要感谢2008级环境科学班的各位同学在实验过程中给予的帮助，不懈的努力给我们留下了一段难忘的回忆，难忘共同奋斗的日子，有苦也有甜，衷心的祝愿你们在未来的日子里生活美满幸福。
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