环境监测实验教案.docx
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环境监测实验教案
环境监测实验指导书
给排水专业编写教师：
汪万芬
实验一：
溶解氧的测定
一．实验目的：
1、正确地采集水样，并能顺利地固定溶解氧；
2、掌握碘量法测定溶解氧的原理和步骤。
3.了解测定溶解氧（dissolvedoxygen，DO）的意义和方法。
二．实验原理：
水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中溶解氧将低价锰氧化成高价锰，一成四价锰的氢氧化物棕色沉淀。
加酸后，氢氧化物沉淀溶解并与碘离子反应而释出游离碘。
以淀粉作指示剂，用硫代硫酸钠定释出碘，可计算溶解氧的含量。
三．实验方法：
测定水中溶解氧常用碘量法及其修正法和膜电极法。
清洁水可直接采用测定碘量法，大部分受污染的地面水和工业废水，必须采用修正碘量法或膜电极法测定。
本次实验所取水样较清洁，因此选用碘量法。
四．实验所需仪器和试剂：
仪器
250—300ml溶解氧瓶。
试剂
（1）硫酸锰溶液：
（2）碱性碘化钾溶液：
（3）1+5硫酸溶液。
（4）1%（m/v）淀粉溶液：
（5）0.02500mol（1/6K2Cr2O7）重铬酸钾标准溶液：
（6）硫代硫酸钠溶液：
（7）硫酸，p=1.84。
五．实验步骤：
1、溶解氧的固定
用吸管插入溶解氧瓶的液面下，加入1ml硫酸锰溶液、2ml碱性碘化钾溶液，盖好瓶塞，颠倒混合数次，静置。
待棕色沉淀物降至瓶内一半时，再颠倒混合一次，待沉淀物下降到瓶底。
一般在取样现场固定。
2、析出碘
轻轻打开瓶塞，立即用吸管插入液面下加入2.0ml浓硫酸。
小心盖好瓶塞，颠倒混合摇匀，至沉淀物全部溶解为止，放置暗处5min。
3、滴定
吸取100.0ml上述溶液于250ml锥形瓶中，用硫代硫酸钠溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入1ml淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去为止，记录硫代硫酸钠溶液用量。
4.计算：
溶解氧（O2，mg/l）＝MV×8×1000/100
六．实验注意事项：
（1）如果水样中含有氧化性物质（如游离氯大于0.1mg/L时），应预先于水平中加入硫代硫酸钠去除。
即用两个溶解氧瓶各取一瓶水样，在其中一瓶加入5ml1+5硫酸和1g碘化钾，摇匀，此时游离出碘。
以淀粉作指示剂，用硫代硫酸钠溶液滴定至蓝色刚褪，记下用量（相当于去除游离氯的量）。
于另一瓶水样中，加入同样量的硫代硫酸钠溶液，摇匀后，按操作步骤测定。
（2）如果水样呈强酸性或强碱性，可用氢氧化钠或硫酸溶液调至中性后测定。
七．思考题：
1.水样采集后为什么要在现场固定？
如不现场固定会对测定结果有何影响？
2.水样中藻类、悬浮物、氧化还原性物质怎样进行预处理？
各种温度下饱和溶解氧值
2008-12-20
温度（℃）
溶解氧（mg/L）
温度（℃）
溶解氧（mg/L）
0
14.64
18
9.46
1
14.22
19
9.27
2
13.82
20
9.08
3
13.44
21
8.90
4
13.09
22
8.73
5
12.74
23
8.57
6
12.42
24
8.41
7
12.11
25
8.25
8
11.81
26
8.11
9
11.53
27
7.96
10
11.26
28
7.82
11
11.01
29
7.69
12
10.77
30
7.56
13
10.53
31
7.43
14
10.30
32
7.30
15
10.08
33
7.18
16
9.86
34
7.07
17
9.66
35
6.95
实验二高锰酸盐指数的测定
一、实验目的
（1）了解高锰酸盐指数的含义。
（2）掌握酸性高锰酸钾法的原理及方法。
二、实验原理
测定时，首先在样品中加入硫酸使呈酸性后，加入一定量且过量的高锰酸钾，在沸水浴中加热30min，高锰酸钾将样品中的某些有机物和无机还原性物质氧化，反应后加入过量的草酸钠还原剩余的高锰酸钾，再用高锰酸钾标准溶液回滴过量的草酸钠。
通过计算得到样品中高锰酸盐指数。
当水样的高锰酸盐指数值超过5mg/l需要进行稀释。
三、实验所需仪器与试剂
仪器
1、锥形瓶，250mL。
2、移液管，5、10mL。
3、水浴锅。
4、酸式滴定管，25或50mL。
5、量筒100ml。
注：
新的玻璃器皿必须用高锰酸钾溶液清洗干净。
试剂
1、（1+3）硫酸：
2、草酸钠标准贮备液，浓度C（1/2Na2C2O4）为0.1000mol/L:
3、草酸钠标准溶液，浓度C1（1/2Na2C2O4）为0.0100mol/L:
4、高锰酸钾标准贮备液，浓度C2（1/5KMnO4）约为0.1mol/L
5、高锰酸钾标准溶液，浓度C3（1/5KMnO4）约为0.01mol/L：
四、实验步骤
1、取100.0ml经充分摇动、混合均匀的水样（或分取适量，用水稀释至100Ml，当水样的高锰酸盐指数值超过5mg/l需要进行稀释。
）置于250ml锥形瓶中，加入5.0mL1＋3硫酸 ，用滴定管加入10.00mL0.01mol/l的高锰酸钾溶液，摇匀。
将锥形瓶置于沸水浴内30±2min（水浴沸腾，开始计时）。
2、取出后用滴定管加入10.00mＬ0.01mol/l草酸钠溶液摇匀至溶液变为无色。
趁热用0.01mol/l高锰酸钾溶液滴定至刚出现粉红色，并保持 ３０s不退。
记录消耗的高锰酸钾溶液体积V1。
3、向上述滴定完毕的溶液中加入10.00mＬ0.01mol/l草酸钠溶液，（如果需要，将溶液加热至80℃）立即用0.01mol/l高锰酸钾溶液继续滴定至刚出现粉红色，并保持30s不退。
记录下消耗的高锰酸钾溶液体积V2。
4、空白值测定：
若水样用蒸馏水稀释时，则另取100mＬ蒸馏水，按水样操作步骤进行空白试验，记录下耗用的高锰酸钾溶液体积V0。
五、计算
高锰酸钾溶液校正系数 K=10.00/V2
水样不经稀释
高锰酸盐指数（O2，mg/L）=﹝（10+V1）K-10﹞×0.0100×8×1000/V水样
V1——回滴时高锰酸钾的耗用量（mL）
K——高锰酸钾溶液的校正系数。
水样经稀释
高锰酸盐指数（O2，mg/L）
=﹛﹝（10+V1）K-10﹞-﹝（10+V0）K-10﹞R﹜×0.100×8×1000/V水样
V1——测定水样回滴时高锰酸钾溶液的耗用量（ML）
V0——空白试验回滴时高锰酸钾溶液的耗用量（ML）
R——稀释的水样中所含蒸馏水的比值。
（例如10.0ml水样用90ml水稀释至100ml，则R＝0.90）
8——氧（1/2O）的摩尔质量。
六.实验注意事项
（１）沸水浴的水面要高于锥形瓶内的液面。
（２）在水浴中加热完毕后,溶液应仍保持淡红色，如变浅或全部褪去,说明高锰酸钾量不够，须重新取样，经稀释后测定。
（实验时有的组红色完全褪去，说明应稀释2倍。
）
（３）滴定时温度如低于６０℃，反应速度缓慢，因此应趁热滴定60-80度之间为宜）。
实验三水中氨氮的测定－钠氏试剂光度法
一．实验目的：
1、正确进行水样的预处理；
2、学会校准曲线的绘制和数据处理；
3、正确使用分光光度计，并理解氨氮测定的基本原理。
二．实验方法与原理：
氨氮的测定方法有纳氏试剂比色法、滴定法和电极法。
纳氏试剂比色法具有操作简便、灵敏等特点但水中的金属离子、硫化物、醛和酮类、颜色以及混浊等干扰测定，需作相应的预处理。
电极法通常不需进行预处理和测量范围宽等优点。
氨氮含量较高时可采用滴定法。
本次实验测定地表水的氨氮，因此可选用纳氏试剂比色法。
碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶态化合物，其色度与氨氮含量成正比，通常可在410-425nm范围内测其吸光度，计算其含量。
本法最低检出浓度为0.025mg/L（光度法），测定上限为2mg/L。
水样作适当的预处理后，本法可适用于地面水、地下水、工业废水和生活污水。
三．实验所需仪器和试剂：
1．仪器：
A．分光光度计；
B．50mL容量瓶，250ml锥形瓶，漏斗，50ml比色管，1ml5ml移液管，50ml量筒。
2.试剂：
1）钠氏试剂：
2）酒石酸钾钠溶液：
3）铵标准贮备液（1mg/ml）：
4）铵标准使用液（10mg/l）：
5）10％硫酸锌溶液6）25％氢氧化钠溶液：
7）硫酸，1瓶
四．实验步骤：
1.水样预处理（本次实验使用絮凝沉淀法）：
1）絮凝沉淀法：
（较清洁水体）
取100ml水样于具塞比色管中，加入1ml10％硫酸锌溶液和0.1－0.2ml25％氢氧化钠溶液，调节ph至10.5左右，混匀。
放置使沉淀，用经无氨水充分洗涤过的中速滤纸过滤，弃去最初的20ml（或者静置后，轻轻倒取上清液）。
2）蒸馏法（污染严重的水或工业废水）
取250mL水样（含氨氮含量较高，可取适量并加水至250mL，使氨氮含量不超过2.5mg），移入凯氏烧 瓶中，加数滴溴百里酚蓝指示液，用氢氧化钠溶液和盐酸溶液调节至pH=7左右。
加入0.25g轻质氧化镁和数粒玻璃珠，立即连接氮球和冷凝管，导管下端插入吸收液液面下。
加热蒸馏，至馏出液达200mL时，停止蒸馏。
定容至250mL。
本次实验选用絮凝沉淀法进行预处理。
2.校准曲线的绘制：
吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.00mL铵标准使用液于50mL比色管中，加水至标线，加1.0mL酒石酸钾钠溶液，混匀。
加1.5mL纳氏试剂，混匀。
放置10min后，在波长420nm处，用光程20mm比色皿，以水为参比，测定吸光度。
由测得的吸光度减去零浓度空白管的吸光度后，得到校正吸光度，绘制以氨氮含量（mg）对校正吸光度的校准曲线。
3.水样的测定
（1）分取适量经絮凝沉淀预处理后的水样（使氨氮含量不超过0.1mg）适量，正常为50ml，（如取样不是50ml，需稀释至刻线50ml）加入50mL比色管中，加1.0mL酒石酸钾钠溶液。
加1.5mL纳氏试剂，混匀。
放置10min后，同校准曲线步骤测量吸光度。
或
（2）适量经蒸馏预处理后的馏出液，加入50mL比色管中，加一定量1mol/L氢氧化钠溶液以中和硼酸，稀释至标线。
加1.5mL纳氏试剂，混匀。
放置10min后，同校准曲线步骤测量吸光度。
4.空白试验：
以无氨水代替水样，作全程序空白测定（其余操作步骤同水样完全相同）。
5、计算:
氨氮（N，mg/L）=1000m/V；
式中，m-由校准曲线上查得的氨氮含量（mg）；V-水样体积（ml）【指步骤3中
（1）分取水样的体积，一般为50ml】
由水样测得的吸光度减去空白试验的吸光度后，从校准曲线上查得氨氮含量（mg）。
五.实验数据处理
1实验数据列表
吸取铵标准使用液（ml）
0
0.50
1.00
3.00
5.00
7.00
10.00
空白样
待测水样
氨氮含量（mg）
0
0.005
0.01
0.03
0.05
0.07
0.1
0
吸光度
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A1
A8
校正吸光度
A1－A1
A2－A1
A3－A1
A4－A1
A5－A1
A6－A1
A7－A1
A8－A1
2绘制标准曲线
以氨氮含量（mg）为横坐标，以校正吸光度为纵坐标，将标准曲线点绘在坐标中，并绘制校准曲线。
标准曲线的制作方法有两种：
绘图法：
a、根据操作数据列表
b、绘图（7个点）
回归法：
a、根据操作数据列表
b、计算回归直线方程
Y=bx+a
计算a、b值，列出回归直线方程
n∑xy － ∑x·∑y
b=
n∑x2－（∑x）2
∑x2·∑y－∑x·∑xy
a=
n∑x2－（∑x）2
c、回归直线的相关性检验
r＝∑【（xi－x均）（yi－y均）】/{∑（xi－x均）2∑（yi－y均）2}0.5
r≤1r值越接近1，说明所有点越靠近该直线，线性越好，否则越差。
3.由待测水样的校正吸光度和校准曲线查的水样中氨氮含量。
4.由计算公式计算水样氨氮含量。
六．实验注意事项：
1．静置后生成的沉淀应除去；
2．滤纸中含痕量铵盐，使用时注意用无氨水洗涤。
3．采集的水样应尽快分析并储于聚乙烯瓶或玻璃瓶内，必要时加硫酸酸化至ph小于2,于2－5度下存放，应防止受到空气中氨影响。
七．思考题：
测定水样氨氮时，什么时候必须对水样进行蒸馏预处理？
实验四BOD测定---微生物膜电极法速测BOD
一．实验目的：
1、了解BOD含义、测定方法与意义；
2、正确使用B-1型BOD速测仪，并理解微生物膜电极法测定BOD的基本原理。
二．实验方法：
生化需氧量测定方法有五天培养法，库仑法、测压法、微生物膜电极法。
本次选用微生物膜电极法速测法，本法可测定2－4000mg/L范围.本法可适用于地面水、地下水、工业废水和生活污水BOD测定。
三．实验所需仪器和试剂：
1.仪器：
B-1型BOD速测仪
2.试剂：
1）磷酸盐缓冲溶液母液：
2）磷酸盐缓冲溶液：
磷酸盐缓冲溶液使用液为取磷酸盐缓冲溶液母液100ml稀释至5L，浓度为0.01mol/L。
3）葡萄糖－谷氨酸标准溶液：
BOD为20mg/L。
四.实验原理
BOD指在一定条件下，微生物分解存在于水中的某些可被氧化物质，特别是有机物所进行的生物化学过程中消耗溶解氧的量。
测定水中BOD的微生物传感器是由氧电极和微生物菌膜（将丝孢酵母菌在保持其生理机能的状态下封入膜中，称之为微生物菌膜或固定化微生物膜。
）构成，其原理是当含有饱和溶解氧而不含BOD物质的水样进入流通池中与微生物传感器接触，由于微生物呼吸活性一定，溶解氧分子通过微生物膜扩散进入氧电极的速率一定，微生物电极输出一个稳定电流。
当含有BOD的样品进入流通池中，溶解性可生化降解的有机物受到微生物菌膜中菌种的作用，而消耗一定量的氧，使扩散到氧电极表面上氧的质量减少，使电极输出电流减少，并在几分钟内降至新的稳定值。
电极输出电流的降低值与BOD值存在定量关系，据此可换算出样品中生化需氧量。
五.测量流程：
测量的主要流程说明：
MODE=SDCAL=ALWAYSINTERVAL=1hr00min
WSTWSTDWSPLW（WT）WSTWSTDW
INV=1hr00minINV=1hr00min
WST：
排废液，样品转换阶段（时间5min）
W：
清洗阶段（时间15min）
STD：
进标液阶段（时间5min）
SPL：
进样品阶段（时间5min）
INV：
转换周期（时间1hr00min）
（WT）：
空闲等待时间
因此测定一个样品周期1hr
六．实验步骤
1.开机并进入菜单设置好各参数并连接好管路；
2.开始测量：
在开机状态下按任意键进入待机界面，
⑴.按【START】键进入开始界面
⑵.将会询问是不是加热，如需加热将光标移至YES然后按【ENT】键确定。
如不需加热则光标移至NO然后按【ENT】键直接开始测量。
本实验无需加热。
（3）进入测量过程.
3.显示或者打印测量结果
当测量完成一个过程后显示测量结果，结果存储在仪器中。
（注意：
当执行所有参数复位命令时所有存储内容也被清除）
首先连接好打印机。
在开机状态下按任意键进入待机界面，再按【ESC】键进入参数设置界面，将光标移至4号按【ENT】键则进入打印界面；如果在测量的开始已经连接好打印机的情况下，仪器将随着测量的进程自动打印数据。
实验结果：
标液BOD浓度：
20mg/L;待测样BOD浓度（）mg/L。
思考题：
1.BOD在水环境质量评价中有何作用？
有何局限性？
实验五化学需氧量的测定
一.实验目的：
1.了解测定COD的意义和方法；
1、正确组装加热冷凝回流装置；
2、正确使用烘箱；
3、掌握该法测定的原理和步骤。
二．实验原理：
在强酸性溶液中，准确加入过量的重铬酸钾标准溶液，趁热回流，将水样中还原物质（主要是有机物）氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据所消耗的重铬酸钾标准溶液计算水样化学需氧量。
三．实验方法：
化学需氧量的测定方法有重铬酸钾法和库仑法。
库仑法具有简便快速试剂用量少，简化了测定步骤，缩短了回流时间，特别适合工业废水控制分析。
本次实验测定地表水化学需氧量，选用重铬酸钾法。
用0.25mol/l浓度的重铬酸钾溶液可测定大于50mg/l的COD值；用0.025mol/l浓度的重铬酸钾溶液可测定5-50mg/l的COD值，但准确度较差。
四．实验所需仪器和试剂：
1．仪器：
（1）250或500mL全玻璃回流装置。
（2）加热装置（电炉）。
（3）25mL或50mL酸式滴定管、锥形瓶、移液管、容量瓶等。
2.试剂：
（1）重铬酸钾标准溶液（0.2500mol/l）；
（2）试亚铁灵指示液；\
（3）硫酸-硫酸银溶液；
硫酸亚铁铵标准溶液（0.1mol/l）；
（4）硫酸汞。
（5）重铬酸钾标准溶液（0.02500mol/l），硫酸亚铁铵标准溶液（0.01mol/l）
五．实验步骤：
1.加入0.4g硫酸汞，于锥形瓶中，取20.00mL混合均匀的水样（或适量水样稀释至20.00mL）置于250mL磨口的回流锥形瓶中，准确加入10.00mL重铬酸钾标准溶液及数粒小玻璃珠或沸石，连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口慢慢加入30mL硫酸-硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，加热回流2h（自开始沸腾时计时）。
（始终保持沸腾）
【如果化学需氧量高的废水，可先取上述操作所需体积的1/10的废水样和试剂，于15×150mm硬质玻璃试管中，摇匀，加热后观察是否变绿。
如溶液显绿色，在适当减少废水取样量，直至溶液不变绿色为止，从而确定废水样应取的体积。
稀释时所取废水样量不得少于5ml，如果化学需氧量过高，废水应多次稀释。
】
2.冷却后，用90mL水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。
溶液总体积不得少于140mL，否则因酸度太大，滴定终点不明显。
3.溶液再度冷却后，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。
4.测定水样的同时，取20mL重蒸馏水，按同样操作步骤作空白试验。
记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。
5.计算：
CODcr（O2，mg/l）=8×1000×c×（V0-V1）/V
C－硫酸亚铁铵标准溶液浓度，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），V－水样体积。
注意：
如果取样时稀释了，则原样浓度应乘稀释倍数，地表水可考虑不稀释水样。
六．实验注意事项：
1．水样加热回流后，溶液中重铬酸钾剩余量应为加入量的1/5-4/5；
2．据化学需氧量的大小，配制一定浓度的重铬酸钾标准溶液；水样的体积和试剂用量与浓度应作合适的调整；
3．若出现少量的氯化汞沉淀，并不影响测定。
4．每次实验时,应对硫酸亚铁铵标液进行标定.
七．思考题：
1.为什么要做空白实验？
2.测定化学需氧量时，有哪些影响因素？
3.加入硫酸汞和硫酸银有何作用?
实验六--余氯测定（碘量法）
一实验目的
1.了解余氯测定意义与饮用水对余氯要求。
2.掌握余氯测定原理与方法。
二实验方法与原理
余氯包括游离性余氯与化合性余氯。
总余氯的测定可用碘量法，该法适用总余氯含量大于1mg/l的水样，也可采用N-N二乙基对苯二胺-硫酸亚铁铵滴定法可测得余氯与游离性余氯含量。
本次实验采用碘量法。
本法测定为总余氯。
方法原理：
在酸性条件下，余氯与碘化钾作用释放出游离单质碘，使水样呈棕黄色，用硫代硫酸钠标液滴定至淡黄色，加入淀粉指示剂，遇碘变为蓝色，继续滴定至蓝色消失，根据硫代硫酸钠消耗量计算总余氯含量。
反应式如下：
Cl2+2KI=I2+2KCL
I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI
总余氯计算公式：
总余氯（Cl2，mg/L）=cV1*35.45*1000/V
三实验仪器与试剂
1.仪器碘量瓶：
250-300ml
2试剂
1）碘化钾2）1+5硫酸
2）0.025mol/l重铬酸钾标液：
称取1.2259g优级纯重铬酸钾溶于水，移入1000ml容量瓶中，用水稀释至标线。
3）0.05mol/L硫代硫酸钠标液：
称取12.5g硫代硫酸钠溶于已煮沸防冷的水中，稀释至1000ml。
加0.2g碳酸钠及数粒碘化汞，贮于棕色瓶内。
4）0.01mol/L硫代硫酸钠标液
5）1%淀粉溶液
6）乙酸盐缓冲液（PH=4）：
称取140g无水乙酸钠溶于水中，加入457ml乙酸，用水稀释到1000ml。
四实验步骤
1.取100ml水样（如含量小于1mg/L,可取200ml）于300ml碘量瓶内，加入0.5g碘化钾与5ml乙酸盐缓冲液
2.自滴定管加入0.01mol/L硫代硫酸钠标液滴定至淡黄色。
加入1ml淀粉溶液，继续滴定至蓝色消失，记录用量。
3.计算总余氯（Cl2，mg/L）=cV1*35.45*1000/V
五实验注意事宜
水样加入5ml乙酸盐缓冲液后，pH应在3.5-4.2之间，如大于继续调节，直至pH约为4.
6．思考题
我国生活饮用水卫生标准中对集中式供水出厂水中消毒剂限值、出厂水和管网末梢水中消毒剂余量有什么要求？
消毒剂名称与水接触时间出厂水中限值出厂水中余量管网末梢水中余量
氯气及游离氯制剂（游离氯,mg/L）至少30min4≥0.3≥0.05
一氯胺（总氯，mg/L）至少120min3≥0.5≥0.05
臭氧（O3，mg/L）至少12min0.30.02如加氯，总氯≥0.05
二氧化氯（ClO2，mg/L）至少30min0.8≥0.1≥0.02
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