固废与物理性污染后半学期教案.docx
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固废与物理性污染后半学期教案
授课教案首页
2014—2015学年第2学期
生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室
课程名称
固体废物与物理性污染监测
任课教师
路鹏
授课形式
理论教学∨□课内实践□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□
课时安排
4
序号
19
授课日期
5月6日
月日
月日
月日
授课班级
13环监
教学内容：
固体废物浸出毒性
包括高压过滤器使用方法
零顶空提取器使用方法
HJ/T300醋酸缓冲溶液法
USEPA1311----TCLP介绍
教学目标：
了解固体废物浸出方法高压过滤器使用方法
零顶空提取器使用方法和HJ/T300醋酸缓冲溶液法
重点难点及解决方法：
高压过滤器使用方法
零顶空提取器使用方法和HJ/T300醋酸缓冲溶液法
视频演示，反复强调
授课地点：
环境监测实训室
教学媒体：
多媒体
设备及材料：
多媒体
其它资源：
学习效果评价方式：
教师评价，学生互评
作业和思考题：
固废有哪些基本性质
课后小结：
填表说明：
1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。
授课教案
教学内容及过程
时间分配
方法及手段
1.固体废物毒性浸出方法概述
1.1概念与性质
（1）浸出毒性
浸出毒性是危险废物的重要特性之一，亦是危险废物鉴别和管理过程中的一个重要法定指标。
浸出毒性是指固态的危险废物遇水浸沥，其中有害的物质迁移转化，污染环境，浸出的有害物质的毒性称为浸出毒性。
固体废弃物的浸出毒性,是指采用规定的浸出程序对固体废弃物进行浸取,所测定的浸出液中污染物的浓度。
如果浸出液中污染物浓度超过规定的标准,则认定这种固体废弃物具有浸出毒性,有可能对水环境等带来潜在的污染问题。
所以,浸出毒性是固体废弃物资源化利用的重要评价指标,也是指导选择废弃物处理、处置方法的重要依据。
采用标准规定的浸取剂，在实验室中按照标准程序对固体废物进行浸出测试，当浸出液中任何一种有害成分的浓度超过标准规定的浓度阈值，则该废物属于具有浸出毒性的危险废物。
世界各国采用的标准浸出程序和相应的标准阈值略有不同，我国采用的《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别（GB5085.3-1996）》在方法上与美国EPA的毒性特征浸出程序（TCLP，ToxicityCharacteristicLeachingProcedure）（Method1311，EPASW-846）一脉相承。
这些标准浸出程序都是在实验室环境中对现实环境的加速模拟（用静态实验模拟动态环境），所考虑的主要参数及其取值来源于对环境中实际发生的浸出过程的抽象和归纳。
主要考虑的参数包括浸取剂的配制和浸出时采用的固液比与浸出时间。
（2）方法分类
HJ/T299硫酸硝酸法危险废物浸出毒性鉴别标准（GB5085.3-2007）
HJ/T300醋酸缓冲溶液法生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）
USEPA1311TCLP美国危险废物鉴别标准中规定的毒性浸出方法
HJ557水平振荡法G5086.1翻转振荡法客户需求，实验室目前不常做
1.2固体废物毒性浸出实验设备
蠕动泵、零顶空提取器、高压过滤器、滤膜
1.2.1实验设备
蠕动泵、零顶空提取器、高压过滤器、滤膜固体废物的
1.2.2预实验（用过的样品不可用于后续试验）样品含水率测定固体（如土壤、矿渣）：
105℃烘干液相或多相（如污泥）：
压力过滤（高压过滤器），滤渣105℃烘干
1.3操作步骤
1.4高压过滤器使用方法
1、安装好高压过滤器。
滤纸在不锈钢片上面，直接与样品接触。
2、从顶部通入氮气，缓慢加压（1~10psi）。
若在此期间气体通过滤膜，则过滤结束。
若在10psi下无气体通过或者连续两分钟无液体滤出，则以10psi为单位往上加压。
3、若在20、30、40psi压力下无气体通过滤膜或连续两分钟无液体滤出，加压到50psi。
若在此期间气体通过滤膜，则过滤结束。
4、若在50psi下连续两分钟无液体滤出，则过滤结束。
若样品的干固体百分率≤9%，初始滤液相即为样品的浸出液。
加入浸提剂的量=10×样品量×样品的干固体百分率
1.5VOC项目
1.5.1零顶空提取器
注意事项：
样品颗粒应小于9.5mm，样品从冷库中取出后应尽快进行试验若样品的干固体含量≤9%，取适量样品，保证其浸出液满足分析需求即可若样品的干固体含量＞9%，称量的样品量应该为（50/样品的干固体含量）
1.5.2VOC项目操作步骤
1、安装零顶空提取器活塞与顶部之间的体积应略大于样品的体积。
注意滤纸是安装在顶部，夹在两片不锈钢片中间。
2、排除顶空样品为固体：
打开顶部液体阀，从底部通入氮气，缓慢加压至50psi，关闭顶部阀门并中断压力。
样品含有液体：
打开顶部液体阀，从底部通入氮气，施加5~10psi的压力，待有液体出现在顶部时，迅速关闭阀门并中断压力。
3、收集初始滤液（样品若为固体，跳过此步）将液体收集器和顶部阀门连接好，打开顶部阀门，重新向底层施加10psi的压力。
当连续两分钟无液体流出时，以10psi为单位加压，如此直至50psi。
在50psi下连续两分钟无液体流出时，关闭阀门并中断压力，移走液体收集器。
若样品的干固体百分率≤9%，初始滤液相即为样品的浸出液。
4、加入浸提液（L:
S=10:
1）将充满浸提液的管线与顶部阀门连接好，打开底部排气阀和顶部液体阀，导入规定体积的浸提液后关闭各个阀门。
手动摇晃两三次提取器，放好。
排除顶空。
5、翻转振荡振荡前应向底部施加5~10psi的压力，振荡结束后检查压力是否变小，如果变小表明有漏气，应另取样品重新试验。
6、收集滤液方法与第三步收集初始滤液方法相同，两者用同一液体收集器。
1.6HJ/T300-2007醋酸缓冲溶液法
注意事项：
不适于氰化物不适于非水溶性物
1.6.1预实验（用过的样品不可用于后续试验）
样品含水率测定固体（如土壤、矿渣）：
105℃烘干液相或多相（如污泥）：
压力过滤（高压过滤器），滤渣105℃烘干
1.6.2选择浸提液（VOC项目无须此步骤，用1#浸提液）固体：
称5.0g
液体或多相：
滤渣称5.0g样品颗粒应小于9.5mm
1.6.2浸提步骤
10分钟
5分钟
15分钟
15分钟
15分钟
15分钟
15分钟
15分钟
15分钟
15分钟
15分钟
15分钟
15分钟
15分钟
图片教学
启发引导
展示图片
启发引导
启发引导
填表说明：
1.本页可续页；2.教学方法如：
项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3.教学手段如：
课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、视频讲解、网络
授课教案首页
2014—2015学年第二学期
生物工程学院食品环境系（部）环境教研室
课程名称
环境监测
任课教师
路鹏
授课形式
理论教学□课内实践□理实一体□√习题复习□考核评价□其他活动□
课时安排
4
序号
21
授课日期
5月13日
月日
月日
月日
授课班级
13环监
教学内容：
垃圾渗滤液中总菌数的测定
教学目标：
1.理解垃圾渗滤液中总菌数测定的意义；
2.会熟练操作渗滤液中总菌数测定的步骤；
重点难点及解决方法：
重点：
总大肠菌群的测定的不同方法；
难点：
总大肠菌群测定之多管发酵法；
解决方法：
通过老师讲授、示范及学生反复演练以掌握重点和难点。
授课地点：
环境监测实训室
教学媒体：
传统媒介+多媒体
设备及材料：
相关试验设备
其它资源：
网络资源
学习效果评价方式：
通过现场勘查及实验测定小月河水体中叶绿素a，评价水体富营养化程度。
作业和思考题：
1.总大肠菌群测定不同方法的区别？
课后小结：
填表说明：
1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。
授课教案
教学内容及过程
时间分配
方法及手段
一、实验内容及原理讲解
总大肠菌群可用多管发酵法或滤膜法检验。
多管发酵法的原理是根据大肠菌群细菌能发酵乳糖、产酸产气以及具备革兰氏染色阴性，无芽孢，呈杆状等有关特性，通过三个步骤进行检验求得水样中的总大肠菌群数。
试验结果以最可能数（most probable number），简称MPN表示。
二、实验地点及采样点
实验地点：
学校实训室
采样地点：
小月河及北土城公园人工湖
三、实验方法、步骤与器材的准备
1.高压蒸气灭菌器。
2.恒温培养箱、冰箱。
3.生物显微镜、载玻片。
4.酒精灯、镍铬丝接种棒。
5.培养皿（直径100mm）、试管（5×150mm），吸管（1、5、10mL）、烧杯（200、500、2000mL）、锥形瓶（500、1000mL）、采样瓶。
培养基及染色剂的制备：
1.乳糖蛋白胨培养液：
将10g蛋白胨、3g牛肉膏、5g乳糖和5g氯化钠加热溶解于1000mL蒸馏水中，调节溶液pH为7.2—7.4，再加入1.6%溴甲酚紫乙醇溶液1mL，充分混匀，分装于试管中，于121℃高压灭菌器中灭菌15min，贮存于冷暗处备用。
30分钟
45分钟
方法：
启发引导
手段：
集中讲授
方法：
学生自学和老师讲授相结合
2.三倍浓缩乳糖蛋白陈培养液：
按上述乳糖蛋白胨培养液的制备方法配制。
除蒸馏水外，各组分用量增加至三倍。
3.品红亚硫酸钠培养基
（1）贮备培养基的制备：
于2000mL烧杯中，先将20—30g琼脂加到900mL蒸馏水中，加热溶解，然后加入3.5g磷酸氢二钾及10g蛋白胨，混匀，使其溶解，再用蒸馏水补充到1000mL，调节溶液pH至7.2—7.4。
趁热用脱脂棉或绒布过滤，再加10g乳糖，混匀，定量分装于250或500mL锥形瓶内，置于高压灭菌器中，在121℃灭菌15min，贮存于冷暗处备用。
（2）平皿培养基的制备：
将上法制备的贮备培养基加热融化。
根据锥形瓶内培养基的容量，用灭菌吸管按比例吸取一定量的5%碱性品红乙醇溶液，置于灭菌试管中；再按比例称取无水亚硫酸钠，置于另一灭菌空试管内，加灭菌水少许使其溶解，再置于沸水浴中煮沸10min（灭菌）。
用灭菌吸管吸取已灭菌的亚硫酸钠溶液，滴加于碱性品红乙醇溶液内至深红色再退至淡红色为止（不宜加多）。
将此混合液全部加入已融化的贮备培养基内，并充分混匀（防止产生气泡）。
立即将此培养基适量（约15mL）倾入已灭菌的平皿内，待冷却凝固后，置于冰箱内备用，但保存时间不宜超过两周。
如培养基已由淡红色变成深红色，则不能再用。
4.伊红美蓝培养基
（1）贮备培养基的制备：
于2000mL烧杯中，先将20—30g琼脂加到900mL蒸馏水中，加热溶解。
再加入2g磷酸二氢钾及10g蛋白胨，混合使之溶解，用蒸馏水补充至1000mL，调节溶液pH值至7.2—7.4。
趁热用脱脂棉或绒布过滤，再加入10g乳糖，混匀后定量分装于250或500mL锥形瓶内，于121℃高压灭菌15min，贮于冷暗处备用。
10分钟
25分钟
30分钟
20分钟
20分钟
方法：
讲授、示范+实练
手段：
实训教学
（2）平皿培养基的制备：
将上述制备的贮备培养基融化。
根据锥形瓶内培养基的容量，用灭菌吸管按比例分别吸取一定量已灭菌的2%伊红水溶液（0.4g伊红溶于20mL水中）和一定量已灭菌的0.5%美蓝水溶液（0.065g美蓝溶于13mL水中），加入已融化的贮备培养基内，并充分混匀（防止产生气泡），立即将此培养基适量倾入已灭菌的空平皿内，待冷却凝固后，置于冰箱内备用。
5.革兰氏染色剂
（1）结晶紫染色液：
将20mL结晶紫乙醇饱和溶液（称取4—8g结晶紫溶于100mL95%乙醇中）和80mL1%草酸铵溶液混合、过滤。
该溶液放置过久会产生沉淀，不能再用。
（2）助染剂：
将1g碘与2g碘化钾混合后，加入少许蒸馏水，充分振荡，待完全溶解后，用蒸馏水补充至300mL。
此溶液两周内有效。
当溶液由棕黄色变为淡黄色时应弃去。
为易于贮备，可将上述碘与碘化钾溶于30mL蒸馏水中，临用前再加水稀释。
（3）脱色剂：
95%乙醇。
（4）复染剂：
将0.25g沙黄加到10mL95%乙醇中，待完全溶解后，加90mL蒸馏水。
四、测定步骤
1.生活饮用水
（1）初发酵试验：
在两个装有已灭菌的50mL三倍浓缩乳糖蛋白胨培养液的大试管或烧瓶中（内有倒管），以无菌操作各加入已充分混匀的水样100mL。
在10支装有已灭菌的5mL三倍浓缩乳糖蛋白胨培养液的试管中（内有倒管），以无菌操作加入充分混匀的水样10mL，混匀后置于37℃恒温箱内培养24h。
（2）平板分离：
上述各发酵管经培养24h后，将产酸、产气及只产酸的发酵管分别接种于伊红美蓝培养基或品红亚硫酸钠培养基上，置于37℃恒温箱内培养24h，挑选符合下列特征的菌落。
①伊红美蓝培养基上：
深紫黑色，具有金属光泽的菌落；紫黑色，不带或略带金属光泽的菌落；淡紫红色，中心色较深的菌落。
②品红亚硫酸钠培养基上：
紫红色，具有金属光泽的菌落；深红色，不带或略带金属光泽的菌落；淡红色，中心色较深的菌落。
（3）取有上述特征的群落进行革兰氏染色
①用已培养18—24h的培养物涂片，涂层要薄。
②将涂片在火焰上加温固定，待冷却后滴加结晶紫溶液，1min后用水洗去。
③滴加助染剂，1min后用水洗去。
④滴加脱色剂，摇动玻片，直至无紫色脱落为止（约20—30s），用水洗去。
⑤滴加复染剂，1min后用水洗去，晾干、镜检，呈紫色者为革兰氏阳性菌，呈红色者为阴性菌。
90分钟
教学方法：
实训教学
教学手段：
教师示范
4.复发酵试验：
上述涂片镜检的菌落如为革兰氏阴性无芽孢的杆菌，则挑选该菌落的另一部分接种于装有普通浓度乳糖蛋白胨培养液的试管中（内有倒管），每管可接种分离自同一初发酵管（瓶）的最典型菌落1—3个，然后置于37℃恒温箱中培养24h，有产酸、产气者（不论倒管内气体多少皆作为产气论），即证实有大肠菌群存在。
根据证实有大肠菌群存在的阳性管（瓶）数查后附表1“大肠菌群检数表”，报告每升水样中的大肠菌群数。
表1大肠菌群检数表
接种水样总量300mL（100mL2份，10mL10份）
填表说明：
1.本页可续页；2.教学方法如：
项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3.教学手段如：
课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、视频讲解、网络课程等。
授课教案首页
2014—2015学年第二学期
生物工程学院食品环境系（部）环境教研室
课程名称
环境监测
任课教师
路鹏
授课形式
理论教学□课内实践□理实一体□√习题复习□考核评价□其他活动□
课时安排
2
序号
22
授课日期
5月18日
月日
月日
月日
授课班级
13环监
教学内容：
垃圾渗滤液中总菌数的测定
教学目标：
3.理解垃圾渗滤液中总菌数测定的意义；
4.会熟练操作渗滤液中总菌数测定的步骤；
重点难点及解决方法：
重点：
总大肠菌群的测定的不同方法；
难点：
总大肠菌群测定之多管发酵法；
解决方法：
通过老师讲授、示范及学生反复演练以掌握重点和难点。
授课地点：
环境监测实训室
教学媒体：
传统媒介+多媒体
设备及材料：
相关试验设备
其它资源：
网络资源
学习效果评价方式：
通过现场勘查及实验测定小月河水体中叶绿素a，评价水体富营养化程度。
作业和思考题：
2.总大肠菌群测定不同方法的区别？
课后小结：
填表说明：
1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。
授课教案
教学内容及过程
时间分配
方法及手段
一、实验内容及原理讲解
总大肠菌群可用多管发酵法或滤膜法检验。
多管发酵法的原理是根据大肠菌群细菌能发酵乳糖、产酸产气以及具备革兰氏染色阴性，无芽孢，呈杆状等有关特性，通过三个步骤进行检验求得水样中的总大肠菌群数。
试验结果以最可能数（most probable number），简称MPN表示。
二、实验地点
实验地点：
学校实训室
采样地点：
小月河及北土城公园人工湖
三、实验方法、步骤与器材的准备
1.生物显微镜、载玻片。
2.酒精灯、镍铬丝接种棒。
3染色剂
.革兰氏染色剂
（1）结晶紫染色液：
将20mL结晶紫乙醇饱和溶液（称取4—8g结晶紫溶于100mL95%乙醇中）和80mL1%草酸铵溶液混合、过滤。
该溶液放置过久会产生沉淀，不能再用。
（2）助染剂：
将1g碘与2g碘化钾混合后，加入少许蒸馏水，充分振荡，待完全溶解后，用蒸馏水补充至300mL。
此溶液两周内有效。
当溶液由棕黄色变为淡黄色时应弃去。
为易于贮备，可将上述碘与碘化钾溶于30mL蒸馏水中，临用前再加水稀释。
（3）脱色剂：
95%乙醇。
（4）复染剂：
将0.25g沙黄加到10mL95%乙醇中，待完全溶解后，加90mL蒸馏水。
45分钟
方法：
启发引导
手段：
集中讲授
方法：
学生自学和老师讲授相结合
复发酵试验：
上述涂片镜检的菌落如为革兰氏阴性无芽孢的杆菌，则挑选该菌落的另一部分接种于装有普通浓度乳糖蛋白胨培养液的试管中（内有倒管），每管可接种分离自同一初发酵管（瓶）的最典型菌落1—3个，然后置于37℃恒温箱中培养24h，有产酸、产气者（不论倒管内气体多少皆作为产气论），即证实有大肠菌群存在。
根据证实有大肠菌群存在的阳性管（瓶）数查后附表1“大肠菌群检数表”，报告每升水样中的大肠菌群数。
表1大肠菌群检数表
接种水样总量300mL（100mL2份，10mL10份）
10分钟
25分钟
方法：
讲授、示范+实练
手段：
实训教学
（2）平板分离：
上述各发酵管经培养24h后，将产酸、产气及只产酸的发酵管分别接种于伊红美蓝培养基或品红亚硫酸钠培养基上，置于37℃恒温箱内培养24h，挑选符合下列特征的菌落。
①伊红美蓝培养基上：
深紫黑色，具有金属光泽的菌落；紫黑色，不带或略带金属光泽的菌落；淡紫红色，中心色较深的菌落。
②品红亚硫酸钠培养基上：
紫红色，具有金属光泽的菌落；深红色，不带或略带金属光泽的菌落；淡红色，中心色较深的菌落。
（3）取有上述特征的群落进行革兰氏染色
①用已培养18—24h的培养物涂片，涂层要薄。
②将涂片在火焰上加温固定，待冷却后滴加结晶紫溶液，1min后用水洗去。
③滴加助染剂，1min后用水洗去。
④滴加脱色剂，摇动玻片，直至无紫色脱落为止（约20—30s），用水洗去。
⑤滴加复染剂，1min后用水洗去，晾干、镜检，呈紫色者为革兰氏阳性菌，呈红色者为阴性菌。
10分钟
教学方法：
实训教学
教学手段：
教师示范
填表说明：
1.本页可续页；2.教学方法如：
项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3.教学手段如：
课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、视频讲解、网络课程等。
授课教案首页
2014—2015学年第2学期
生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室
课程名称
固体废物与物理性污染监测
任课教师
路鹏
授课形式
理论教学∨□课内实践□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□
课时安排
4
序号
23
授课日期
5月20日
月日
月日
月日
授课班级
13环监
教学内容：
垃圾渗滤液中重金属测定
教学目标：
了解垃圾渗滤液中重金属测定方法
学会渗滤液预处理方法
熟悉操作原子吸收
重点难点及解决方法：
渗滤液预处理方法
原子吸收操作
视频演示，反复强调
授课地点：
环境监测实训室
教学媒体：
多媒体
设备及材料：
多媒体
其它资源：
学习效果评价方式：
教师评价，学生互评
作业和思考题：
固废有哪些基本性质
课后小结：
填表说明：
1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。
授课教案
教学内容及过程
时间分配
方法及手段
1.渗滤液采集
1.1填埋场渗滤液收集系统介绍：
为了及时排出填埋场内产生的垃圾渗滤液，以减少其对地下水的污染风险，在填埋场内应设置渗滤液收集导排系统。
在场底防渗层上铺设一层300mm厚碎石（粒径Φ50~Φ100）形成导流层。
为防止细微颗粒进入导流层造成堵塞，导流层上层粒径小于下层粒径，导流层表面以2%坡度坡向导流盲沟。
导流层的铺设范围与场底防渗层相同。
导流盲沟设在场底中部防渗层上。
导流主盲沟内铺设一根Φ600mm的HDPE穿孔导流管，管长约为763m，管外填充粒径Φ50~Φ100的级配砾石作过滤层。
盲沟突出导流的部分用300g/m2的土工布覆盖，防止细微颗粒进入导流层造成堵塞。
主盲沟负责渗滤液的最终排放，将渗滤液从场区内排往渗滤液调节池。
导流支盲沟也位于填埋区底部，沿场底两侧坡向主盲沟，同侧支盲沟之间的距离一般为40m。
在支盲沟中铺设Φ300mm的HDPE穿孔导流管，其坡向主盲沟的坡度不小于2%，盲沟四周用300g/m2的土工布覆盖。
实验采用的是渗滤液提升井，即填埋场衬层上的生活垃圾浸出液。
1.2渗滤液表观性状的观察与描述，填写实验记录单
2.1仪器分析操作
2.2主要试剂硝酸,高氯酸均为优级纯,采用电阻率为18M8・cmMillipore超纯水。
标准溶液:
Pb、Cr、Zn、Cd、Mn、Cu、Ni、Fe均为钢研院纳克公司购买的1000mg/L的标准溶液,用4%的硝酸稀释为各种浓度作为标准系列溶液
2.3样品预处理将渗滤液样品用硝酸酸化到pH值小于2,阴暗处保存。
样品1为夏季取的样品,样品2为冬季取的样品。
样品预处理参考美国EPA液体样品处理方法3010A,移液管移取20mL渗滤液,放入烧杯中,加入5mL浓硝酸,盖上表面皿,在电热板上小火加热,注意不使其沸腾,加热至剩5mL左右,加入3mL浓硝酸,提高温度,加热至剩5mL左右,重复上述步骤直至无棕色烟雾,加入2mL高氯酸,加热至近干,移入50mL容量瓶中。
2.4按照所选择的元素配制标准曲线色列
2.5元素谱线选择及方法检出限视各元素谱线相互干扰情况选定下列元素谱线。
检出限为在选定方法条件下测定样品空白10次后,3倍的标准偏差的浓度水平。
Ni231.604Hg184.887Mn257.610Cd214.439Cr267.716Co238.892Cu327.395Fe238.204Pb220.353Ca422.673
3对测定结果按照GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》对分析结果进行评价，完成实验报告
10分钟
135分钟
35分
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