环境监测水体检测之一.docx

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环境监测水体检测之一

第三章水体检测

△本章教学目的、要求

理解水体、水质和水体污染的概念,了解饮用水、地面水、地下水和海水水质标准，了解污水综合排放标准。

了解水体中物理性、化学性和生物性主要污染物，了解地面水和生活污水、工业废水等污染源的主要监测项目。

掌握地面水、地下水和水污染源等的监测断面、采样点的设置及采样时间和采样频率的确定。

了解地面水、地下水和废水及底质样品的采集方法，掌握常用采样器的使用和维护方法。

了解流量的测量方法及其计算。

掌握水样的消解、富集与分离等主要预处理方法、原理和作用以及底质样品的预处理方法。

理解水温、颜色、残渣、电导率、浊度、透明度等概念，掌握其测定方法。

掌握水的硬度及汞、镉、铅、铬等金属元素的测定原理和方法。

掌握pH的测定原理和方法，掌握溶解氧、氰化物、含氮化合物、硫化物等无机物的测定原理和方法。

掌握BOD、COD、高锰酸盐指数、TOC、TOD、挥发酚等有机化合物的测定方法。

了解水质污染的生物群落法、细菌学检验法等监测方法。

了解底泥的采样仪器及采样方法，了解常见项目的分析方法。

△本章重点

地面水、地下水和水污染源等的监测断面、采样点的设置及采样时间和采样频率的确定。

水样的消解、富集与分离等主要预处理方法、原理和作用以及底质样品的预处理方法。

水的硬度及汞、镉、铅、铬等金属元素的测定原理和方法。

pH、溶解氧、氰化物、含氮化合物、硫化物等无机物的测定原理和方法。

BOD、COD、高锰酸盐指数、TOC、TOD、挥发酚等有机化合物的测定方法。

△本章难点

地面水、地下水和水污染源等的监测断面、采样点的设置及采样时间和采样频率的确定。

水的硬度及汞、镉、铅、铬等金属元素的测定原理和方法。

pH、溶解氧、氰化物、含氮化合物、硫化物等无机物的测定原理和方法。

BOD、COD、高锰酸盐指数、TOC、TOD、挥发酚等有机化合物的测定方法。

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△本章教学目录

1.概述

2.水质监测方案的制定

3.水样的采集和保存

4.样品的预处理

5.主要水环境监测项目的分析测定

（1）物理性质的测定

（2）金属化合物的测定

（3）非金属无机物的测定

（4）有机化合物的测定

（5）生物学指标的测定

（6）底质样品中污染物的测定

3.1概述

3.1.1水资源及水质污染

水是人类社会的宝贵资源，分布于由海洋、江、河、湖和地下水、大气水分及冰川共同构成的地球圈中。

据估计，地球上存在的总水量约为1.37×109km3，其中，海水约占97.3%，淡水仅占2.7%。

淡水不但占的比例小，而且大部分存在于地球南北极的冰川、冰盖中，可利用的淡水资源只有河流、淡水湖和地下水的一部分，总计不到总量的1%。

水是人类赖以生存的主要物质之一，除供饮用外，更大量的用于生活和工农业生产。

随着世界人口的增长及工农业生产的发展，用水量也在日益增加。

工业发达国家的用水量几乎每十年翻一番。

我国属于贫水国家、人均占有量低于世界上多数国家。

此外，由于人类的生产和生活活动，将大量工业废水、生活污水、农业回流水及其他废弃物未经处理直接排入水体，造成江、河、湖、地下水等水源的污染，引起水质恶化，使水资源显得更加紧张，亦使保护水资源显得更加重要。

3.1.1.1．水体

（1）水体概念：

水体是指河流、湖泊、沼泽、地下水、冰川、海洋等“地表贮水体”的总称。

从自然地理角度来看，水体是指地表水覆盖地段的自然综合体，在这个综合体中，不仅有水，而且还包括水中的悬浮物及底泥、水生生物等。

（2）水体分类：

水体可以按“类型”区分，也可以按“区域”区分。

按“类型”区分时，地表贮水体可分为海洋水体和陆地水体；陆地水体又可分为地表水体和地下水体。

按区域划分的水体，是指某一具体的被水覆盖的地段，如太湖、洞庭湖，鄱阳湖，是三个不同的水体，但按陆地水体类型划分，它们同属于湖泊。

又如长江、黄河、珠江，它们同为河流，而按区域划分，则分属于三个流域的三条水系。

3.1.1.2水体污染

（1）水体污染及水体污染物的概念：

水体污染：

是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能，从而影响水的有效利用和使用价值的现象。

水体污染物：

引起水体污染的物质叫水体污染物。

（2）水体污染的分类

①化学型污染。

化学型污染是指随废水及其他废弃物排入水体的酸、碱、有机和无机污染物造成的水体污染。

②物理型污染。

物理型污染包括色度和浊度物质污染、悬浮固体污染、热污染和放射性污染。

色度和浊度物质来源于植物的叶、根、腐殖质、可溶性矿物质、泥沙及有色废水等；悬浮固体污染是由于生活污水、垃圾和一些工农业生产排放的废物泄入水体或农田水土流失引起的；热污染是由于将高于常温的废水、冷却水排入水体造成的；放射性污染是由于开采、使用放射性物质，进行核试验等过程中产生的废水、沉降物泄入水体造成的。

③生物型污染。

生物型污染是由于将生活污水、医院污水等排入水体，随之引入某些病原微生物造成的。

（3）水体污染的原因

水体污染的原因有二类，一类是自然污染，另一类是人为污染。

自然污染主要是指自然的原因造成的，由于自然污染所产生的有害物质的含量一般称为自然“本底值”或“背景值”。

人为污染即指人为因素造成的水体污染。

人为污染是水体污染的主要原因。

当污染物进入水体后，首先被大量水稀释，随后进行一系列复杂的物理、化学和生物转化。

这些变化包括挥发、絮凝、水解、络合、沉淀、氧化还原及微生物降解等，其结果使污染物浓度降低使水体可基本上或完全恢复到原来的状态，这个过程称为水体自净。

水体的自净能力是有限的，如果排入水体的污染物数量超过某一界限时，将造成水体的永久性污染，这一界限称为水体的自净容量或水环境容量。

3.1.2水质监测的对象和目的

 1、监测对象：

环境水体（江、河、湖、库、海水、地下水）

           水污染源（生活污水、医院污水、工业废水）

 2、监测目的：

（1）对进入江河湖库海洋等地表水体的污染物质及渗透到地下水中的污染物

质进行经常性的监测，以掌握水质现状及其发展趋势。

（2）对生产过程，生活设施及其他排放源排放的各类废水进行监视性监测，

为污染源管理和排污收费提供依据。

 （3）对水环境污染事故进行应急监测，为分析判断事故原因、危害及采取对

策提供依据。

 （4）为国家政府部门制定环境保护法规、标准和规划，全面开展环境保护管

理工作提供有关数据和资料。

 （5）为开展水环境质量评价，预测预报及进行环境科学研究提供基础数据和

手段。

3.1.3监测项目

（一）、水体监测项目的确定原则

1.选择国家和地方的地表水环境质量标准中要求控制的监测项目。

2.选择对人和生物危害大、对地表水环境影响范围广的污染物。

3.选择国家水污染物排放标准中要求控制的监测项目。

4.所选监测项目有“标准分析方法”、“全国统一监测分析方法”。

5.各地区可根据本地区污染源的特征和水环境保护功能的划分，酌情增加某些选测项目；根据本地区经济发展、监测条件的改善及技术水平的提高，可酌情增加某些污染源和地表水监测项目。

（二）、水体监测项目

1.地表水的监测项目参阅教材

2.工业废水监测项目参阅教材

3.地下水监测项目

地下水监测项目主要根据地下水在本地区的天然污染，工业与生活污染状况和环境管理的需要确定。

地下水水质监测项目要求如下：

（1）全国重点基本站应符合必测项目要求，并根据地下水用途选测有关监测项目。

（2）源性地方病源流行地区应另增测碘、钼等项目。

（3）工业用水应另增测侵蚀性二氧化碳，磷酸盐、总可溶性固体等项目。

（4）沿海地区应另增测碘等项目。

（5）矿泉水应另增测硒、锯、偏硅酸等项目。

（6）农村地下水，可选测有机氯、有机磷农药及凯氏氮等项目；有机污染严重区域选择苯系物、烃类、挥发性有机碳和可溶性有机碳等项目

3.1.4水质监测分析方法

1、选择分析方法应遵循的原则是：

   ①灵敏度能满足定量要求；

   ②方法成熟，准确度高；

   ③操作简便，易于普及；

   ④抗干扰能力好。

 2、分类

（1）国家标准分析方法（GB），比较经典，准确度较高，为环境监测基准方法，也是我国环境污染纠纷法定仲裁方法。

（2）全国统一分析方法，有些项目的监测方法尚不够成熟，但这些项目又急需测定，因此经过研究作为统一方法予以推广，在使用中积累经验，不断完善，为上升为国家标准方法创造条件。

 （3）等效方法（试行法），与一、二类方法的灵敏度、准确度具有可比性的分析方法称为等效方法。

这类方法可能采用新的技术，应鼓励有条件的单位先用起来，以推动监测技术的进步。

但是，新方法必须经过方法验证和对比实验，证明其与标准方法或统一方法是等效的才能使用。

我国已建立的全国统一监测方法中，包括水和废水91个项目，216种方法；空气和废气180个项目，148种方法。

其中有150种方法经标准化程序审定上升为国家标准方法。

按照监测方法所依据的原理，水质监测常用的方法有化学法，电化学法，原子吸收分光光度法，离子色谱法，气相色谱法，等离子发射光谱法（ICP-AES）等。

其中，化学法（包括重量法、容量滴定法和分光光度法）目前在国内外水质常规监测中还普遍被采用，占各项目测定方法总数的50％以上。

3.2水质监测方案的制定

监测方案是一项监测任务的总体构思和设计，制定时必须首先明确监测目的，然后在调查研究的基础上确定监测对象、设计监测网点，合理安排采样时间和采样频率，选定采样方法和分析测定技术，提出监测报告要求，制定质量保证程序、措施和方案的实施计划等。

关于监测目的、对象及选择监测方法的原则等问题在第一节中已介绍，下面按照不同水体介绍监测方案的制定。

3.2.1地面水监测方案的制定

（一）、基础资料的收集

在制定监测方案之前，应尽可能完备地收集欲监测水体及所在区域的有关资料，

1.水体的水文、气候、地质和地貌资料。

如水位、水量、流速及流向的变化；降雨量、蒸发量及历史上的水情；河流的宽度、深度、河床结构及地质状况；湖泊沉积物的特性、间温层分布、等深线等。

2.水体沿岸城市分布、工业布局、污染源及其排污情况、城市给排水情况等。

3.水体沿岸的资源现状和水资源的用途、饮用水源分布和重点水源保护区、水体流域土地功能及近期使用计划等。

4.历年的水质资料等。

5.实地勘察现场的交通情况、河宽、河床结构、岸边标志等。

对于湖泊，还需了解生物、沉积物特点、间温层分布、容积、平均深度、等深线和水更新时间等。

6.收集原有的水质分析资料或在需要设置断面的河段上设若干调查断面进行采样分析。

（二）、监测断面和采样点的设置

在对调查研究结果和有关资料进行综合分析的基础上，根据监测目的和监测项目，并考虑人力、物力等因素确定监测断面和采样点。

同时还要考虑实际采样时的可行性和方便性。

1.监测断面的设置原则

在水域的下列位置应设置监测断面：

（1）.有大量废水排人河流的主要居民区、工业区的上游和下游。

（2）.湖泊、水库、河口的主要人口和出口。

（3）.较大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处、入海河流的河口处、受潮汐影响的河段和严重水土流失区。

（4）.饮用水源区、水资源集中的水域、主要风景游览区、水上娱乐区及重大水力设施所在地等功能区。

（5）.断面位置应避开死水区、回水区、排污口处，尽量选择顺直河段、河床稳定、水流平稳、水面宽阔、无急流、无浅滩处。

（6）.国际河流出入国境线的出入口处。

（7）.应尽可能与水文测量断面重合，实现水质监测与水量监测的结合，并要求交通方便，有明显岸边标志。

监测断面的设置数量，应根据掌握水环境质量状况的实际需要，考虑对污染物时空分布和变化规律的了解、优化的基础上，以最少的断面、垂线和测点取得代表性最好的监测数据。

2.河流监测断面的设置

对于江、河水系或某个河段，要求设置三种断面，即对照断面、控制断面和削减断面。

（1）对照断面：

为了解流人监测河段前的水体水质状况而设置。

这种断面应设在河流进入城市或工业区以前的地方，避开各种废水、污水流入或回流处。

一个河段一般只设一个对照断面。

有主要支流时可酌情增加。

（2）控制断面：

为评价、监测河段两岸污染源对水体水质影响而设置。

控制断面的数目应数据城市的工业布局和排污口分布情况而定,断面的位置与废水排放口的距离应根据主要污染物的迁移、转化规律，河水流量和河道水力学特征确定，一般设在排污口下游500～1000m处。

因为在排污口下游500m横断面上的1/2宽度处重金属浓度一般出现高峰值。

对特殊要求的地区，如水产资源区、风景游览区、自然保护区、与水源有关的地方病发病区、严重水土流失区及地球化学异常区等的河段上也应设置控制断面。

（3）削减断面：

是指河流受纳废水和污水后，经稀释扩散和自净作用，使污染物浓度显著下降。

其左、中、右三点浓度差异较小的断面，通常设在城市或工业区最后一个排污口下游1500m以外的河段上。

水量小的小河流应视具体情况而定。

（4）背景断面:

有时为了取得水系和河流的背景监测值，还应设置背景断面。

这种断面上的水质要求基上未受人类活动的影响，应设在清洁河段上。

3.湖泊（水库）监测断面设置

（1）.在湖泊（水库）主要出入口、中心区、滞流区、饮用水源地、鱼类产卵区和游览区等应设置断面。

（2）.主要排污口汇入处，视其污染物扩散情况在下游100～1000m处设置1～5个断面。

（3）.湖泊（水库）无明显功能分区，可采用网格法均匀布设，网格大小依湖、库面积而定。

（4）.湖泊（水库）的采样断面应与附近水流方向垂直。

4.河流采样点位的确定

设置监测断面后，应根据水面的宽度确定断面上的采样垂线，再根据采样垂线的深度确定采样点位置和数目。

在一个监测断面上设置的采样垂线数与各垂线上的采样点数应符合表1和表2。

对于湖（库）监测断面上采样点位置和数目的确定方法与河流相同。

表1采样垂线数的设置

水面宽

垂线数

说明

≤50m

一条（中泓）

1.垂线布设应避开污染带，要测污染带应另加第一线。

2.确能证明该断面水质均匀时，可仅设中泓垂线

3.凡在该断面要计算污染通量时，必须按本表设置垂线。

50m～100m

二条（近左、右岸有明显水流处）

＞100m

三条（左、中、右）

表2采样垂线上的采样点数的设置

水深

采样点数

说明

≤5m

上层一点

1.上层指水面下层0.5m处，水深不到0.5m时，在水深1/2处。

2.下层指河底以上0.5m处。

3.中层指1/2水深处。

4.封冻时在冰下0.5m处采样，水深不到0.5m处时，在水深1/2处采样。

5.凡在该断面要计算污染物通量时，必须按本表设置采样点。

5m～10m

上、下层两点

＞10m

上、中、下三层三点

监测断面和采样点的位置确定后，其所在位置应该固定明显的岸边天然标志。

如果没有天然标志物，则应设置人工标志物，如竖石柱、打木桩等。

每次采样要严格以标志物为准，使采集的样品取自同一位置上，以保证样品的代表性和可比性。

（三）采样时间和采样频率的确定

为使采集的水样具有代表性，能够反映水质在时间和空间上的变化规律，必须确定合理的采样时间和采样频率，力求以最低的采样频次，取得最有时间代表性的样品，既要满足能反映水质状况的要求，又要切实可行。

一般原则是：

1.饮用水源地、省（自治区、直辖市）交界断面中需要重点控制的监测断面每月至少采样一次。

2.国控水系、河流、湖、库上的监测断面，逢单月采样一次，全年六次。

3.水系的背景断面每年采样一次。

4.受潮汐影响的监测断面采样，分别在大潮期和小潮期进行。

每次采集涨、退潮水样分别测定。

涨潮水样应在断面处水面涨平时采样，退潮水样应在水面退平时采样。

5.如某必须项目连续三年均未检出，且在断面附近确定无新增排放源，而现有污染源排污量未增的情况下，每年可采样一次进行测定。

一旦检出，或在断面附近有新的排放源或现有污染源有新增排污量时，即恢复正常采样。

6.国控监测断面（或垂线）每月采样一次，在每月5日～10日内进行采样。

7.遇有特殊自然情况，或发生污染事故时，要随时增加采样频次。

3.2.2水污染源监测方案的制定

水污染源包括工业废水源、生活污水源，医院污水源等。

在制定监测方案时，首先也要进行调查研究，收集相关资料，查清用水情况、废水或污水处理情况，是否排入江、河、湖、海，流经区域是否有渗坑等。

然后进行综合分析，确定监测项目、监测点位，选定采样时间和频率、采样和监测方法及技术，制定质量保证程序、措施和实施计划等。

（一）采样前的调查研究

要保证采样地点、采样方法可靠并使水样有代表性，必须在采样前进行调查研究工作，包括以下几个方面的内容：

1．调查工业用水情况

工业用水一般分生产用水和管理用水。

生产用水主要包括工艺用水、冷却用水、漂白用水等。

管理用水主要包括地面与车间冲洗用水、洗浴用水、生活用水等。

需要调查清楚工业用水量、循环用水量、废水排放量、设备蒸发量和渗漏损失量。

可用水平衡计算和现场测量法估算各种用水量。

2．调查工业废水类型

工业废水可分为物理污染废水、化学污染废水、生物及生物化学污染废水三种主要类型以及混合污染废水。

通过生产工艺的调查，计算出排放水量并确定需要监测的项目。

3．调查工业废水的排污去向

调查内容有：

（1）车间、工厂或地区的排污口数量和位置；

（2）直接排入还是通过渠道排入江、河、湖、库、海中，是否有排放渗坑。

（二）采样点的设置

水污染源一般经管道或沟、渠排放，水的截面积比较小，不需设置断面，而直接确定采样点位。

1．工业废水

（1）在车间或车间设备出口处应布点采样测定第一类污染物。

所谓第一类污染物即毒性大、对人体健康产生长远不良影响的污染物，这些污染物主要包括汞、镉、砷、铅和它们的无机化合物，六价铬的无机化合物，有机氯和强致癌物质等。

（2）在工厂总排污口处应布点采样测定第二类污染物。

所谓第二类污染物即除第一类污染物之外的所有污染物，这些污染物有：

悬浮物、硫化物、挥发酚、氰化物、有机磷、石油类、铜、锌、氟及它们的无机化合物、硝基苯类、苯胺类等。

（3）有处理设施的工厂应在处理设施的排出口处布点。

为了解对废水的处理效果，可在进水口和出水口同时布点采样。

（4）在排污渠道上，采样点应设在渠道较直、水量稳定、上游没有污水汇入处。

（5）某些二类污染物的监测方法尚不成熟，在总排污口处布点采样监测因干扰物质多而会影响监测结果。

这时，应将采样点移至车间排污口，按废水排放量的比例折算成总排污口废水中的浓度。

2．生活污水和医院污水

采样点设在污水总排放口，对污水处理厂，应在进、出口分别设置采样点采样监测。

（三）采样时间和频率的确定

1．监督性监测

地方环境监测站对污染源的监督性监测每年不少于1次，如被国家或地方环境保护行政主管部门列为年度监测的重点排污单位，应增加到2次～4次。

因管理或执法的需要所进行的抽查性监测或企业的加密监测由各级环境保护行政主管部门确定。

生活污水每年采样监测二次，春夏季各一次，医院污水每年采样监测4次，每季度一次。

2．企业自我监测

工业废水按生产周期和生产特点确定监测频率。

一般每个生产日至少3次。

排污单位为了确认自行监测的采样频次，应在正常生产条件下的一个生产周期内进行加密监测。

周期在8h以内的，每小时采1次样；周期大于8h的，每2h采1次样，但每个生产周期采样次数不少于3次，采样的同时测定流量，根据加密监测结果，绘制污水污染物排放曲线（浓度—时间，流量—时间，总量—时间），并与所掌握资料对照，如基本一致，即可据此确定企业自行监测的采样频次。

根据管理需要进行污染源调查性监测时，也按此频次采样。

排污单位如有污水处理设施并能正常运转使污水能稳定排放，则污染物排放曲线比较平稳，监督监测可以采瞬时样；对于排放曲线有明显变化的不稳定排放污水，要根据曲线情况分时间单元采样，再组成混合样品。

正常情况下，混合样品的单元采样不得少于两次。

如排放污水的流量、浓度甚至组分都有明显变化，则在各单元采样时的采样量应与当时的污水流量成比例，以使混合样品更有代表性。

3．对于污染治理、环境科研、污染源调查和评价等工作中的污水监测，其采样频次可以根据工作方案的要求另行确定。

3.2.3地下水监测方案的制定

地下水指储存在土壤和岩层空隙（孔隙、裂隙、溶隙）中的水统称地下水。

地下水埋藏在地层的不同深度，相对于地面水而言，其流动性和水质参数的变化比较缓慢。

地下水质监测方案的制订过程与地面水基本相同。

（一）调查研究和收集资料

（1）收集、汇总监测区域的水文、地质、气象等方面的有关资料和以往的监测资料。

例如，地质图、剖面图、水井的成套参数、含水层、径流和流向，以及温度、湿度、降水量等。

（2）调查监测区域内城市发展、工业分布、资源开发和土地利用情况，尤其是地下工程规模应用等；了解化肥和农药的施用面积和施用量；查清污水灌溉、排污、纳污和地面水污染现状。

（3）测量或查知水位、水深，以确定采水器和泵的类型，所需费用和采样程序。

（4）在完成以上调查的基础上，确定主要污染源和污染物，并根据地区特点与地下水的主要类型把地下水分成若干个水文地质单元。

（二）采样点的设置

1、背景值监测点的设置

设在污染区外围不受或少受污染的地方。

在垂直于地下水流方向的上方设置。

2、监测井的布设

（1）点状污染区（渗坑、渗井和堆渣区的污染物在含水层渗透小的地区形成的），监测井设在距污染源最近的地方。

（2）块状污染区（污灌区、污养区及缺乏卫生设施的居民区），宜用网格布点法设置监测井。

（3）条（带）状污染区（渗坑、渗井和堆渣区的污染物在含水层渗透大地区及沿河、渠排放的工业废水和生活污水）,监测井设在地下水流向的平行和垂直方向上。

一般监测井在液面下0.3～0.5m处采样。

（三）采样时间与采样频率的确定

1、每年在丰水期、枯水期分别采样测定；有条件的地方按地区特点分四季采样；已建立长期观测点的地方可按月采样监测。

2、每一采样期至少监测1次，饮用水每一采样期监测2次，其间隔至少10天，即采一次分析检验一次，10天后再采、检一次，可作为监测数据报出。

3、对有异常情况的井点，应适当增加采样监测次数。

3.3水样的采集和保存

3.3.1地面水样的采集

（一）采样前的准备

采样前，要根据监测项目的性质和采样方法的要求，选择适宜材质的盛水容器和采样器，并清洗干净。

此外，还需准备好交通工具，交通工具常使用船只。

对采样器具的材质要求：

 1、化学性质稳定；        

 2、不吸附欲测组分；

 3、易清洗并可反复使用；      

 4、大小和形状适宜。

一般，测定有机及生物项目应选用硬质（硼硅）玻璃容器；测定金属、放射性及其他无机项目可选用高密度聚乙烯和硬质（硼硅）玻璃。

（二）采样方法和采样器（或采水器）

对于一般河流和水库可用船只采样，将船只开到指定的地点，按深度要求，把采水器浸入水面下采样，该方法比较灵活，适用于一般河流和水库的采样，但不容易固定采样地点，往往使数据不具有可比性。

确定采样断面应考虑交通方便，并应尽量利用现有的桥梁采样。

在桥上采样安全、可靠、方便、不受天气和洪水的影响，适合于频繁采样，并能在横向和纵向准确控制采样点位置。

较浅的小河和靠近岸边水浅的采样点可涉水采样，但要避免搅动沉积物而使水样受污染。

涉水采样时，采样者应站在下游，向上游方向采集水样