环境监测实验指导书.docx
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环境监测实验指导书
附录2：
实验指导材料
实验指导
实验1 水的物理性质检验
实验2 水中碱度的测定
实验3 水中总硬度的测定
实验4 水中阴阳离子的测定
实验5 水中溶解氧的测定
实验6 高锰酸钾指数的测定
实验7 化学需氧量的测定
实验8 生化需要量的测定
实验9 大气中氮氧化物的测定
实验10固体中有害物质的测定
实验一、水的物理性质检验
一、色度
（一）铂-钴标准比色法
仪器:
1.50mL成套具塞比色管,2.离心机。
试剂:
1．铂-钴标准溶液：
称取1．246g氯铂酸钾K2PtCl6，再用称量瓶称取1．000g干燥的氯化钴CoCl2·6H2O，共溶于100mL去离子水中加入100mLHCl，将此溶液转移至1000mL容量瓶中，再稀释至标线，此标准溶液的色度为500度。
步骤:
1．标准色列的配制：
取50mL比色管11支，分别加入铂-钴标准溶液0，0．50、1．00、1．50、2．00、2．50，3．00，3．50，4．00，4．50、5．00mL，加去离子水至标线，摇匀。
即配制成色度为0，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50度的标准色列，密封保存，可长期使用。
2.．水样的测定取50ml透明的水样于比色管中，如水样色度过高，可取适量水样，用去离子水稀释至50mL与标准色列进行比色（观察时，可将比色管置于白磁板上，使光线从管底部向上透过柱液，目光自管口垂直向下观察），将结果乘以稀释倍数。
计算
C=
×500
式中，C水样的色度，度；M相当于铂钴标准溶液用量，mL；V水样体积，mL
问题：
用铂钴标准法测定水的色度有何适用范围？
（二）稀释倍数法
仪器
50mL具塞比色管，其标线高度要一致。
步骤
1．取100－150mL澄清水样置烧杯中，以白色瓷板为背景，观测并描述其颜色种类。
2．分取澄清的水样，用水稀释成不同倍数，分取50mL置于50mL比色管中，管底部衬一白瓷板，由上向下观察稀释后水样的颜色，并与蒸馏水相比较，直至刚好看不出颜色，记录此时的稀释倍数。
（三）分光光度法
仪器
1．分光光度计2．离心装置。
步骤
1．调节水样pH值至7.6，取离心处理过的水样于比色皿中，按表所列的每个波长测定透光率（以百分比计），选用10个具有星标号的坐标（如要增加精度则用30个坐标），以去离子水为空白测定透光率。
计算
1．将表所示在X、Y、Z行波长下测定透光率，把每行透光率加在一起得总值，将每行总值乘以适当因数（10或30坐标），如表下部所示，就得到X、Y和Z的三刺激值。
其中Y是明度百分比。
表实3用分光光度计测定色度时选择的坐标
坐标数
波
X
长（nm）
Y
Z
1
424.4
465.9
414.4
2*
435.5*
489.5*
422.2*
3
443.9
500.4
426.3
4
452.1
508.7
429.4
5*
461.2*
515.2*
432.0*
6
474.0
520.6
434.3
7
531.2
525.4
436.5
8*
544.3*
529.8*
438.6*
9
552.9
533.9
400.6
10
558.7
537.7
422.5
11*
564.1*
541.4*
444.4*
12
568.9
544.9
446.3
13
573.2
548.4
448.2
14*
577.4*
551.8*
450.1*
15
581.3
555.1
452.1
16
585.0
558.5
454.0
17*
588.7*
561.9*
459.9*
18
592.9
565.3
457.9
19
596.0
568.9
459.9
20*
599.6*
572.5*
462.0*
21
603.3
576.4
464.1
22
607.0
580.4
466.3
23*
610.9*
584.8*
468.7*
24
615.0
589.6
471.4
25
619.4
594.8
474.3
26*
624.2*
600.8*
477.7*
27
629.8
607.7
481.8
28
636.6
616.0
487.2
29*
645.9*
627.3*
495.2*
30
663.0
647.4
511.2
用30个坐标的因数0．032690．033330．03938
用10个坐标的因数0．098060．100000．11814
2．用下列公式，由三刺激值X，Y和Z计算三色系数x、y：
，
在色度图解上设置点x、y，并从图上直接查出主波长、纯度（百分比）。
根据表所列范围，由主波长可查出色调。
表实4各种主波长范围的色调
波长范围（nm）
色调
波长范围（nm）
色调
400～465
紫
580～587
黄橙
465～482
蓝
587～598
橙
482～497
蓝绿
598～620
橙红
497～530
绿
620～700
红
530～576
黄绿
575～580
黄
结果表示：
结果以主波长（nm）、色调、明度（百分比）和纯度表示。
二、浊度、电导
采用浊度仪来测定水样的浊度，电导仪来测定水样的电导。
浊度仪和电导仪的使用方法在实验课上讲。
问题：
根据实验所测水样的色度和浑浊度，可以得到怎样的结论？
它们是否符合我国的饮用水的标准？
三、悬浮固体（SS）
过滤法
仪器定量滤纸和漏斗、称量瓶，内径30～50mm。
步骤
1．取一张滤纸放于称量瓶中，打开瓶盖，于103～105℃烘箱中烘干30min，取出置于干燥器中冷却30min称重，直至恒重（两次称重不超过
0．0005g）。
将称量瓶+滤纸放于滤器中。
2．水样充分混合均匀，量取100mL通过滤纸抽吸过滤，用去离子水冲洗残渣三次，继续抽滤以除去水分。
3．小心取下滤纸，放入称量瓶中，开盖，于103～105℃烘箱中烘干1h。
取出移入干燥器中冷却30min，称其重量，直至恒重。
计算
悬浮固体（mg/L）=
式中，W1称量瓶重，g；W2悬浮物加称量瓶重，g；V水样体积，mL。
实验二、水中碱度的测定
原理
用标准浓度的酸溶液滴定水样，用酚酞和甲基橙做指示剂，根据指示剂颜色的变化判断终点。
根据滴定水样所消耗的标准浓度的酸的用量，即可计算出水样的碱度。
仪器25mL酸式滴定管、250mL锥形瓶。
试剂
1.无二氧化碳水：
配制试剂所用的蒸馏水或去离子水使用前煮沸15min，冷却至室温。
pH值大于6.0，电导率小于2
s/cm。
2.酚酞指示剂：
称取1g酚酞溶于100mL95%乙醇中，用0.1mol/LNaOH溶液滴至出现淡红色为止。
3.甲基橙指示剂：
称取0.1g甲基橙溶于100mL蒸馏水中。
4.碳酸钠标准溶液（1/2Na2CO3=0.0500mol/L）：
称取2.648g（于250℃烘干4h）无水碳酸钠（Na2CO3），溶于无CO2的去离子水中，转移至1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。
贮于聚乙烯瓶中，保存时间不要超过一周。
5.盐酸标准溶液（0.0500mol/L）：
用刻度吸管吸取4.2mL浓HCl（
=1.19g/mL）,并用蒸馏水稀释至1000mL，此溶液浓度
0.050mol/L。
其准确浓度标定如下：
用25.00mL移液管吸取Na2CO3标准溶液于250mL锥形瓶中，加无CO2去离子水稀释至100mL,加入3滴甲基橙指示剂，用HCl标准溶液滴定至由桔黄色刚变为桔红色，记录HCl标准溶液的用量（平行滴定三次）。
按下式计算其准确浓度：
C=
式中，C盐酸溶液的浓度，mol/L；V消耗的盐酸标准溶液体积，mL。
步骤
1.用100mL移液管吸取水样于250mL锥形瓶中，加入4滴酚酞指示剂，摇匀。
若溶液无色，不需用HCl标准溶液滴定，请按步骤2进行。
若加酚酞指示剂后溶液变为红色，用HCl标准溶液滴定至红色刚刚退为无色，记录HCl标准溶液的用量。
2.在上述锥形瓶中，滴入1-2滴甲基橙指示剂，摇匀。
用HCl标准溶液滴定至溶液由桔黄色刚刚变为桔红色为止。
记录HCl标准溶液用量（平行滴定三次）
计算
1.总碱度
总碱度（以CaO计，mg/L）=
总碱度（以CaCO3计，mg/L）=
式中：
C盐酸标准溶液的浓度，moL/L；P水样加酚酞指示剂滴定到红色退去盐酸标准溶液用量，mL；M水样加酚酞指示剂滴定到红色退去后，接着加甲基橙滴定到变色时盐酸标准溶液用量，mL；V水样体积，mL。
2．根据T、P之间的关系计算氢氧化物、碳酸盐、重碳酸盐碱度。
问题
1.为什么甲基橙碱度就是总碱度？
而酚酞碱度确不能作为总碱度？
2．同一水样中酸度与碱度能否同存在？
为什么？
3．根据你测定的结果，计算水样的各种碱度的含量。
实验三、水中总硬度的测定－EDTA滴定法
原理
将溶液的pH值调整到10，用EDTA溶液络合滴定钙、镁离子。
铬黑T作指示剂与钙、镁离子生成紫红色络合物。
滴定中，游离的钙和镁离子首先与EDTA反应，跟指示剂络合的钙镁离子随后与EDTA反应，到达终点时溶液的颜色由紫变为天蓝色。
仪器
1．50mL滴定管
2．250mL锥形瓶
试剂
1．钙标准溶液：
10mmol/L。
将CaCO3在150℃干燥2h，取出放在干燥器中冷至室温，称取1.001g于500mL锥形瓶中，用水润湿。
逐滴加入4mol/LHCl溶液至CaCO3全部溶解，避免滴入过量酸。
加200mL水，煮沸数分钟赶除CO2，冷至室温，加入数滴甲基红指示剂（0.1g溶于100mL60%乙醇），逐滴加入3mol/L氨水至变为橙色，转移至1000mL容量瓶中，定容至1000mL。
此溶液1.00mL含0.4008mg（0.01mmol/L）
2．EDTA二钠标准溶液：
10mmol/L。
将EDTA二钠二水合物（C10H14N2O8Na2·2H2O）在80℃干燥2h后置于干燥器中冷至室温，称取3.725gEDTA二钠，溶于去离子水中，转移至1000mL容量瓶中，定容至1000mL，其准确浓度标定如下：
用移液管吸取20.00mLEDTA二钠标准溶液于250mL锥形瓶中，加入25mL去离子水，稀释至50mL。
再加入5mL缓冲溶液及3滴铬黑T指示剂（或50～100mg铬黑T干粉），此溶液因应呈紫红色，pH值应为1.0。
为防止产生沉淀应立刻在不断搅拌下，自滴定管加入EDTA－2Na标准溶液，开始滴定时速度宜稍快，滴定至溶液由紫红色变为蓝色，计算其准确浓度：
3．缓冲溶液（pH=10）
（1）称取16.9g氯化氨（NH4Cl），溶于143mL浓氢氧化氨中。
（2）称取0.780g硫酸镁（MgSO4·7H2O）及1．178g乙二氨四乙酸二钠（C10H14N2O8Na2·2H2O），溶于50mL去离子水中，加入2mLNH4Cl－NH4OH溶液和5滴铬黑T指示剂（此时溶液应成紫红色，若为蓝色，应加极少量MgSO4使成紫红色）。
用EDTA－2Na溶液滴定至溶液由紫红色变为蓝色，合并
（1）、
（2）两种溶液，并用去离子水稀释至250mL，合并后如溶液又变为紫红色，在计算过程中应扣除空白。
4．0.5%铬黑T指示剂：
称取0.5g铬黑T（C2OH12O7N3SNa）,容于100ml三乙醇胺，可最多用25ml乙醇代替三乙醇胺以减少溶液的粘性，盛放在棕色瓶中。
或者，配制成铬黑T干粉，称取0.5g铬黑T与100gNaCl充分混合，研磨后通过40～50目，盛放在棕色瓶中，紧塞，可长期使用。
5．0.5%硫化钠溶液：
称取5.0g硫化钠（Na2S·9H2O）溶于去离子水中，稀释至100mL。
6．1.0%盐酸羟胺溶液：
称取1.0g盐酸羟胺（NH2OH·HCl），溶于去离子水中稀释至100mL。
7．10%氰化钾溶液：
称取10.0g氰化钾（KCN）溶于去离子水中，稀释至100ML。
注意此溶液剧毒！
步骤
1．用移液管吸取50.0mL水样（硬度过大，可取适量水样用去离子水稀释至50mL，硬度过小，改取100mL），于250mL锥形瓶中。
2．加入1～2mL缓冲溶液及5滴铬黑T指示剂（或一小勺固体指示剂），立刻用EDTA－2Na标准溶液滴定，充分振摇，至溶液由紫红色变为蓝色，即表示终点到达。
记录EDTA－2Na消耗的用量。
3．若水样中含有金属干扰离子使滴定终点延迟或颜色发暗，可另取水样，加入0.5mL盐酸羟胺溶液及1mLNa2S溶液或0．5mLKCN溶液后，再按2继续进行。
计算
总硬度（mg/L,CaCO3）=
×100.9×1000
式中，cEDTA-2Na浓度，mol/L；V1EDTA-2Na溶液的消耗量，mL；V水样的体积，mL。
问题
1．根据水样碱度及总硬度测定结果计算总硬度、碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度（以CaCO3mg/L、毫克当量/L和度表示）
2．如果碳酸盐硬度加重碳酸盐硬度大于非碳酸盐硬度，这是什么原因？
实验四、水中阴阳离子的测定－离子色谱法
仪器美国DX-100型离子色谱仪、阳离子、阴离子分离柱。
试剂
1．阳离子K+Na+Ca2+Mg2-标准溶液
2．阴离子Cl-NO-3SO2-4标准溶液
测定
在使用仪器前请仔细阅读仪器使用说明、注意事项。
用离子色谱分别测定自来水中的阴、阳离子：
1.将阳离子分离柱装在仪器上，装入阳离子淋洗液，打开仪器，让分离柱平衡一段时间，仪器稳定后，用注射器分别吸取50微升阳离子标准溶液注入色谱仪，根据保留时间在记录仪上出现几种阳离子的峰值；在相同条件下，用注射吸取50微升自来水注入色谱仪。
根据保留时间和峰值可计算自来水中各种阳离子的含量。
2.取下阳离子分离柱，换上阴离子分离柱，装入阴离子淋洗液，打开仪器，让分离柱平衡一段时间，仪器稳定后，用注射器分别吸取50微升阴离子标准溶液注入色谱仪，根据保留时间在记录仪上出现几种阴离子的峰值；在相同条件下，用射器吸取50微升自来水注入色谱仪，根据保留时间和峰值可计算自来水中的各种阴离子的含量。
实验五、水中溶解氧的测定－碘量法
仪器
1．250～300mL溶解氧瓶，25mL滴定管，250mL锥形瓶。
试剂
1．浓硫酸H2SO4（比重1．84）。
2．硫酸亚锰溶液：
称取480g硫酸锰（MnSO4·4H2O或400gMnSO4·2H2O）溶于去离子水中，过滤并稀释至1000mL.此溶液加入至酸化过的碘化钾溶液中，遇淀粉不得产生蓝色。
3．碱性碘化钾溶液：
称取500gNaOH溶于300400mL去离子水中，另称取150gKI（或135gNaI）溶于200mL去离子水中，待NaOH溶液冷却后，将两溶液合并混匀，用去离子水稀释至1000mL。
静置24h使Na2CO3下沉，倾出上层澄清液，贮于棕色瓶中。
用橡皮塞塞紧，避光保存。
4．1%淀粉溶液：
称取1g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，用刚煮沸的水冲稀至100mL。
冷却后，加入0．1g水杨酸或0．4gZnCl2防腐。
5．0．1000mol/L（1/6K2Cr2O7）重铬酸钾标准溶液：
称取于105～110℃烘干2h并冷却的K2Cr2O74．9031g,溶于去离子水中，转移至1000mL容量瓶中，用水稀释至刻线，摇匀。
6．硫代硫酸钠溶液：
称取25g硫代硫酸钠（Na2S2O3·5H2O），溶于1000mL煮沸放凉的去离子水中，加入0．4gNaOH或0．2gNa2CO3。
贮于棕色瓶中。
此溶液浓度约为0．1mol/L，准确浓度可按下法标定：
于250mL碘量瓶中，加入100mL去离子水和1gKI，用移液管吸取10．00mL0．1000mol/LK2Cr2O7标准溶液、5mL1:
5H2SO4溶液密塞，摇匀。
置于暗处5min，取出后用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定至由棕色变为淡黄色时，加入1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好退去为止，记录用量。
计算硫代硫酸钠的浓度：
式中，M硫代硫酸钠的浓度，mol/L；V滴定时消耗硫代硫酸钠的体积，mL。
将计算的准确浓度标记在盛硫代硫酸钠溶液的瓶上，并以此溶液作为配制0.0250mol/L硫代硫酸钠溶液的原液。
1．0250mol/L硫代硫酸钠标准溶液配制：
取一定量上述硫代硫酸钠原液，用刚煮沸并冷却的去离子水稀释至1000mL即
成。
所需硫代硫酸钠原液量可按下式求得：
Na2S2O3标准溶液所需Na2S2O3mL=
于每升0.0250mol/LNa2S2O3标准溶液中加入0.4gNaOH或0.2g无水Na2CO3以便保存（溶液贮于棕色瓶中）。
此溶液每两周配制一次。
步骤
1.采集水样时，先用水样冲洗溶解氧瓶后，沿瓶壁直接注入水样或用虹吸法将细管插入溶解氧瓶底部，注入水样至溢流出瓶容积的1/3～1/2左右。
要注意不使水样曝气或有气泡残存在溶解氧瓶中。
2.用刻度吸管吸取1mLMnSO4溶液，加入装有水样的溶解氧瓶中，加注时，应将吸管插入液面下。
3.按上法，加入2mL碱性KI溶液。
4.盖紧瓶塞，将样瓶颠倒混合数次，静置。
待沉淀降至瓶内一半时，再颠倒混合一次，待沉淀物下降至瓶底。
用刻度吸管吸取2mL浓H2SO4，插入液面下加入（加入以上试剂后瓶中溶液会溢出，对测定结果是否有影响？
），盖紧瓶塞。
颠倒混合，直至沉淀物全部溶解为止。
放置暗处5min。
5.用移液管吸取100.0mL上述溶液于250mL锥形瓶中，用0.0250mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至溶液呈淡黄色后（不必记录用量），加入1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚刚退去，记录硫代硫酸钠溶液用去的mL数。
计算
溶解氧（O2，mg/L）=2V
式中，V0.0250mol/L硫代硫酸钠标准溶液用量，mL。
问题
1.水样中加入MnSO4和碱性KI溶液后，如发现白色沉淀，测定还须继续进行吗？
试说明理由？
2.在上述测定和计算中未考虑因试剂的加入而损失的水样体积，你认为这样做对于试验结果的影响如何？
3.试推导溶解氧测定的计算公式。
实验六、高锰酸盐指数的测定
仪器
1，水浴和相当的加热装置，酸式滴定管，250mL锥形瓶。
试剂
1，不含还原性物质的水：
将1000mL去离子水置于全玻璃蒸馏器中，加入10mLH2SO4和KMnO4（1/5KMnO4
0.1mol/L）蒸馏。
弃去100ml初馏液，余下馏出液贮于具塞的细口瓶中，以下试剂均由此蒸馏水配制。
2，1+3H2SO4溶液。
3，草酸钠标准贮备液（1/2Na2C2O4=0.10000mol/L）：
称取0.6705g（经120℃烘干2h后放于干燥器）Na2C2O4溶于去离子水中，转于至100mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀，置4℃保存。
4，草酸钠标准溶液（1/2Na2C2O4=0.0100mol/L）：
吸取10.00mL上述草酸钠贮备液于100mL容量瓶中，加水稀释至标线，混匀。
5，高锰酸钾标准贮备液（1/5KMnO4
0.1mol/L）：
称取3.2gKMnO4溶于水并稀释至1000mL。
于90～95℃水浴加热2h，冷却。
存放两天，倾出清液，贮于棕色瓶中。
6，高锰酸钾标准溶液（1/5KMnO4=0.01mol/L）：
吸取上述KMnO4贮备液100mL于1000mL容量瓶中，用水稀释至刻线，混匀。
此溶液在暗处可保存几个月，使用当天标定其浓度。
步骤
1,吸取100.0mL经充分摇匀的水样（或取适量水样，稀释至100mL），置于250mL锥形瓶中，加入5mL1+3H2SO4，用滴定管加入10.00mLKMnO4标准溶液（0.01mol/L），摇匀。
将锥形瓶置于沸水浴中加热30min（水浴沸腾开始记时）。
2，取出后用滴定管加入10.00mL0.0100mol/LNa2C2O4标准溶液至溶液变为无色。
趁热用0.01mol/LKMnO4标准溶液滴定到刚出现粉红色，并保持30s不退色。
记录消耗的KMnO4溶液的体积V1。
3，空白试验：
用100.0mL水代替水样，按上述步骤测定，记录回滴的KMnO4溶液的体积V0。
4，向上述空白试验滴定后的溶液中加入10.00mL0.0100mol/LNa2C2O4标准溶液，将溶液加热至80℃，用0.01mol/LKMnO4继续滴定至刚出现粉红色，并保持30s不退。
记录消耗的KMnO4溶液的体积V2。
计算
IMn（O2，mg/L）=
式中，V1滴定水样时消耗高锰酸钾标准溶液时的体积，mL；V2标定高锰酸钾标准溶液时所消耗的高锰酸钾标准溶液的体积，mL；c草酸标准溶液的浓度，0.0100mol/L。
如样品经稀释后测定，按下式计算：
IMn=
式中，V0空白试验时，消耗的高锰酸钾标准溶液时的体积，mL；V3所取水样的体积，mL；f稀释水样时，去离子水在100mL测定用体积内所占比例（如：
取10mL水样用去离子水稀释至100mL，f=0.90）。
注：
1，沸水浴的水面要高于锥形瓶的液面。
2，加热时，如溶液红色退去，说明KMnO4量不够。
须重新取样，稀释后测定。
3，滴定时温度低于60℃，反应速度缓慢，应加热至80℃左右后在滴定。
实验七、化学需氧量的测定
仪器
25mL锥形瓶，25mL酸式滴定管，10mL专用COD消化管，COD测定专用加热仪。
试剂
1.消化液：
10.216gK2Cr2O7,17.0gHgSO4,和250ml浓硫酸，加去离子水至1000ml。
注意先用500mL去离子水将固体溶解，再加入浓硫酸，最后加水至刻线。
2.催化液：
10.7gAg2SO4加至1升浓硫酸中。
3.硫酸亚铁氨溶液（约0.035N）：
13.72gFe（NH4）2（SO4）2·6H2O，加入20mL浓硫酸，最后加去离子水至1L。
4.指示剂：
1.485g邻菲罗啉，0.695gFeSO4·7H20，加去离子水至100mL。
步骤
1.取水样2.5mL（同时用去离子水代替水样，至消化管,（COD≥900mg/L时水样需稀释，例如水样0.5mL加去离子水2mL）。
2.加入消化液1.5mL，再加入催化液3.5mL（沿管壁，慢）。
3.消化管口用teflon封口，加盖盖紧，摇混一次，放入已升温至150℃的加热器中2小时。
4.冷却至室温，将消化管中溶液倒入一25mL锥形瓶中，用去离子水洗消化管3～4次，将洗出液也倒入锥形瓶中。
5.加指示剂1～2滴，用硫酸亚铁氨滴定至颜色由绿～蓝～灰～褐红色。
记录硫酸亚铁氨滴定的毫升数（A）。
6.用去离子水代替水样，按同样的操作步骤，作空白实验。
记录硫酸亚铁氨滴定的毫升数（B）。
7.硫酸亚铁氨溶液标定：
另取5mL去离子水，加浓硫酸3mL，加0.05NK2Cr2O7溶液5.00mL，加指示剂1～2滴，用硫酸亚铁氨溶液滴定至颜色由绿～蓝～灰～褐红色。
记录硫酸亚铁氨滴定的毫升数，计算硫酸亚铁氨标准溶液的浓度。
计算
硫酸亚铁氨溶液浓度：
，
式中A—水样滴定用去的硫酸亚铁氨的量mL；B—空白滴定用去的硫酸亚铁氨的量mL；C—标定硫酸亚铁氨时用去的硫酸亚铁氨
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