环境监测课程设计.docx
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环境监测课程设计
《环境监测》课程设计教学大纲
一、课程设计的目的
A、巩固、消化《环境监测》课程的理论知识；
B、熟悉环境监测的全过程；
C、掌握常规监测项目的监测原理、方法、操作技能；
D、培养学生进行现场调查和操作动手的能力；
E、熟悉在监测过程进行质量保证的方法；
F、具备制定和实施污染源调查、环境影响评价、治理工程所必需的监测方案的能力。
二、课程设计形式及要求
A、设计形式：
教师先介绍课程设计方法，安排课程设计进度表，定时答疑、现场指导；学生根据课程设计任务书和指导书，分组协调完成环境监测实验；学生独立撰写《环境监测》课程设计报告；
B、基本要求：
符合我国《环境监测技术规范》、环境监测数据可靠、课程设计报告规范。
三、课程设计的内容
根据区域水或大气环境的特点，拟定监测方案，优化布点，采集样品分析测试，撰写《环境监测》课程设计报告。
四、成绩评定
根据学生的实验表现及设计报告，由指导教师进行评分。
课程设计按五级打分：
优、良、中、及格、不及格。
《环境监测》课程设计任务书和指导书
一、设计目的和任务
1、目的
本课程设计是《环境监测》课程的教学环节之一。
要求综合运用所学的有关基础理论、操作技能，在设计中学习、巩固和提高理论知识与实际的操作能力。
2、任务
进行区域环境现状调查，拟定监测方案，优化布点，采集样品分析测试，撰写《环境监测》课程设计报告。
二、设计内容（任选一）
1、洛阳理工学院校园空气环境质量现状监测与评价
现场调查，收集资料，优化布设三个采样点，监测四个项目：
TSP、SO2、NO2；改善校园空气环境的对策和建议，总结。
2、洛阳理工学院镜月湖水环境质量现状监测与评价
现场调查，收集资料，优化布设三个采样点，监测四个项目：
pH、六价铬、COD、DO；改善镜月湖水环境质量的对策和建议，总结。
3、
三、设计要求
符合我国《环境监测技术规范》、环境监测数据可靠、课程设计报告规范。
四、时间安排
2012年5月16日--5月22日2个教学周。
五、成绩评定
以优、良、中、及格、不及格评定成绩，并以30％计入期末总分。
六、参考文献
1总论
1.1环境监测总论
摘要：
环境监测是以环境为对象，运用物理的、化学的和生物的技术手段，对其中的污染物及其有关的组成成分进行定性、定量和系统的综合分析，以探索研究环境质量的变化规律。
其任务是要对环境样品中的污染物的组成进行鉴定和测试，并研究在一定历史时期和一定空间内的环境质量的性质、组成和结构。
环境监测包括两个方面：
一方面是污染源监测，即在排放污染的工厂设置自动监测仪器或定期定时定点采集样品，分析有害物质浓度和排放量；
另一方面是环境监测，是对环境污染物质以及由于环境污染而造成的污染现状进行分析、监视，明确污染趋势、数值和污染的实际状态。
这两方面监测都是以国家颁发的排放标准和卫生标准为依据，监测有害物质含量是否超过国家标准，从而为正确评价环境质量，制定环境法规、标准、环境规划和污染防治措施提供不可缺少的科学依据，为改善和保护人类的生存环境服务。
1.2环境监测的分类
环境监测可按其监测目的或监测介质对象进行分类
（一）按监测目的分类
1．监视性监测：
①环境质量监测：
a.大气环境质量监测b.水环境质量监测c.环
境噪声监测；②污染源监督检测
2．特定目的性监测：
①污染事故监测；②纠纷仲裁监测；③考核验证监测；
④咨询服务监测
3．研究性监测：
①标准方法、标准样品研制监测；②污染规律研究监测；
③背景调查监测；④综合评价研究监测.
（二）按监测介质对象分类：
环境监测以监测介质为对象，分为大气污染监测、水质污染监测、空气监测、土壤监测、固体废弃物监测、生物污染监测、生态监测、噪声和振动污染监测、电磁辐射监测、放射性污染监测、热污染控制监测等。
2课程实习
2.1课程实习的目的
此次的课程设计是针对湖北黄石市城中湖磁湖水质进行PH值、DO、COD值的监测，进而了解黄石市磁湖的水质状况，提出保护磁湖水质的对策和建议，利用我们所学的专业知识来解决实际的问题。
主要实习目的为：
●设计课程实践，巩固所学的专业知识；
●熟悉环境监测从布点、采样、样品处理、分析测试、数据处理到分析评价等一系列整套工作程序；
●能够准确及时、全面的反映水环境质量现状及其发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据；
●收集环境背景数据、积累长期监测资料，为制定和修订各类环境标准、实施总量控制、目标管理提供依据；
●进一步认识环境监测的强化管理，健全环保法制手段，是环境保护的基础同时也是环境管理的支柱。
2.2磁湖概况
黄石磁湖位于黄石市区中心，现有水面8.4平方公里，岸线曲折，秀丽清新，因“湖边多磁石”而得名。
面积10平方公里，大于著名的杭州西湖，居全国市区内湖之首，磁湖以湖边盛产磁铁而得名。
黄石市位于湖北省鄂东南部，长江中游南岸，地处东经114°43´—115°30´，北纬29°30´—30°19´，下辖四区（黄石港区，西塞山区，下陆区，铁山区。
市（大冶市），县（阳新县）），黄石理工学院就位于黄石市经济技术开发区青龙山下，磁湖之滨，校园山清水秀，风景怡人，是莘莘学子求学深造的好地方。
黄石市地处幕阜山脉北侧边缘的丘陵地带，境内群山起伏，纵横千里。
大体分布显东西走向。
山地主要由石灰岩构成，平地为第四世纪冲击积层，沉淀层，主要由红粘土，重型砂质粘土等组成。
市域范围内无活动断面层存在，地壳稳定，无震灾历史。
2.3磁湖水质状况
黄石市水域宽阔，湖泊较多，与本项目有关的域为黄石理工学院校区外磁湖。
磁湖位于城区中心，是黄石市最大的浅水湖泊。
磁湖径流面积62·8km²,湖泊面积8·2km²,平均水深1·75m,湖体容量1748×104m³,兼市防洪、排涝、养殖和游览为一体的多功能的水资源地。
磁湖水质状况
径流面积
湖泊面积
平均水深
湖体面积
警戒水位
水程
（km²）
（km²）
（m）
（万m³）
（m）
最高
中等
最低
62.8
8.2
1.75
1748
18.5
23.0
18.0
16.5
2.4黄石气候条件
黄石地处中纬度，太阳辐射季节性差别大，远离海洋，陆面多为矿山群，春夏季下垫面粗糙且增湿快，对流强，加之受东亚季风环流影响，其气候特征冬冷夏热、四季分明，光照充足，热能丰富，雨量充沛，为典型的亚热带东亚大陆性气候。
黄石年平均气温17.0℃。
最热月（7月）平均29.2℃，最冷月（1月）平均3.9℃。
无霜期年平均264天，年平均降水量1382.6毫米，年平均降雨日132天左右，全年日照1666.4-2280.9小时，占全年月日可照射时数的31℅-63℅。
境内多东南风，年平均风速为每秒2.17米。
全境气候温和、湿润，冬寒期短，水热条件优越，有利农作物生长。
黄石市主要气候特征
气温（℃）
多年平均
17.0
历年最多
40.3
历年最低
-11
降水量（mm）
多年平均
1382.6
日最大
249.5
降水天数（d）
132
多年平均
2.17
风速（m/s）
历年最大
23.0
静风速率
25%
主导风向
E
频率
16%
ESE
7%
2.5磁湖污染及其来源
磁湖东南一带被分割成数块，围成湖埂养鱼，这样虽然带来了一定的经济效应，但是由于承包水面的经营者向鱼塘中投入大量福含氮和磷的肥料和饲料，导致了水体的富营养化，2000年左右，通过各个部门的努力，拆除了湖埂，恢复了湖面，扩大了水域面积。
此外，在1995年以前，湖边的居民生活用水都是不经处理而直接排放到磁湖中。
磁湖的水域面积为8.4平方公里，汇水面积为62.8平方公里，平均水深为1.75米。
由于黄石重工业的发展、市区人口的增多和管理不善等多重原因导致磁湖水质不断恶化，水藻丛生，湖水发臭，加之开山取石、伐林垦地，水土流失不断淤积抬高湖床，使湖水从原来的均深3.5米降至现在的1.75米。
此外，围湖造池养鱼、填湖造地，不断分割湖面，都造成了湖面面积不断缩小。
磁湖污染主要来源：
①周边的学校、工厂和餐饮业的废水直接排放入水体，致使湖泊污染日趋严重，水生生物资源大幅减少，使水生态状况恶化。
②科学化养殖水平不高，资源利用不合理，养殖品种和放养量失调，造成内源性原因引起的水体富营养化。
③湖泊生态功能的萎缩：
大量的污染物造成大量的营养物质在湖泊中积累，大大超过了水体的自净能力，使很多生物无法生存，进而产生水体食物网结构破坏、生态过程不能完成的次生效应，整个生态系统进入恶性循环。
3监测点的布置及监测方法
3.1监测点的布置
（1）监测点的布置原则
在确定和优化地表水监测点位时，应遵循尺度范围原则、信息量原则和经济性、代表性、可控性及不断优化的原则。
（2）监测断面的设置方法
在对湖泊水库进行断面设置前，首先应判断湖泊水库是单一水体还是复杂水体；其次，要考虑汇入湖泊水库的河流流量，水流的径流量，季节变化，沿岸污染源分布及污染物扩散与自净规律，生态特点等。
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的位置和数目。
其原则是：
对于江河湖等水系的每个监测断面，当水面宽度小于50m时，只设一条中泓垂线；水面宽50m-100m时，设左、中、右三条垂线；水面宽大于150m时至少设置5条等距离采样垂线；较宽的应酌情增加垂线数。
在一条垂线上当水深小于或等于5m时，只在水面下0.3-0.5m处设一个采样点；水深5-10m时，在水面下0.3-0.5m处和河岸以上约0.5m处设一点，1／2水深处一点；水深超过50m时，应酌情增加采样个数。
由于磁湖平均水深1.75m，可只在水面下0.3-0.5m处的中泓垂线上设一个采样点。
从5月16号起连续七天，每天早上到磁湖采样一次，并统计监测均值。
磁湖沿岸检测地点设置
检测地点
水样地点
一号监测点
楠竹林
二号监测点
皇姑岭
三号监测点
中门
四号监测点
东门
五号监测点
海关
3.2监测项目及方法
实验序号
监测对象
方法
1
PH值
pH复合电极法
2
水中溶解氧（DO值）
碘量法
3
4
化学需氧量（COD值）
水中铬的测定
重铬酸钾法
二苯碳酰二肼分光光度
4实验
4.1pH的测定
4.1.1实验原理
pH值测量常用复合电极法。
方法原理如下：
以玻璃电极为指示电极，以Ag/AgCl等为参比电极和在一起组成pH电极复合电动势随氢离子活度变化而发生偏移来测定水样的pH值。
复合电极pH计均有温度补偿装置，用以校正温度对电极的影响，用于常规水样监测可准确至0.1pH单位。
较精密仪器可准确至0.01pH单位。
为了提高测定的准确度，校准仪器时选用的标准缓冲溶液的pH值应与水样的pH值接近。
4.1.2实验器材
①便携式pH计。
②100mL烧杯，最好是聚乙烯或聚四氟乙烯烧杯
4.1.3实验试剂
标准缓冲溶液，配制方法如下：
将仪器中配带的袋装磷酸盐标准缓冲剂（pH6.8）倒入100mL烧杯中，加蒸馏水溶解至100mL刻度线处，用玻璃棒搅拌使其完全溶解，贴上标签以作备用。
4.1.4实验步骤
准备工作：
将参比电极下端的塑料套取下，使其露出上端的玻璃电极，用蒸馏水清洗电极两到三次，将电极放入配置好的标准缓冲溶液中进行校正。
校正：
将功能开关至pH档,把用去离子水清洗干净的电极插入pH=6.8的缓冲溶液中.调节温度补偿旋钮,使其指示的温度与缓冲溶液温度相同.再调节斜度旋钮至最大值处。
调节定位旋钮,使仪器显示的pH值与该缓冲溶液在此温度下的pH值相同，即6.8。
测pH值:
①用去蒸馏水清洗电极,再用滤纸吸干电极表面水分；
②将电极插入被测溶液中,仪器显示被测溶液的pH值；
③待pH显示读数稳定后，记下其pH值；
④重复测量取平均值。
4.1.5实验原始数据
监测地点时间
5月16
5月17
5月18
5月20
5月21
5月22
5月23
东门
6
7
6
5
5
5
6
中门
7
6
6
5
6
6
7
海关
6
6
6
5
6
6
8
楠竹林
6
7
6
6
6
6
7
皇姑岭
6
6
6
6
6
6
6
4.2水中溶解氧（DO）的测定
4.2.1实验原理
碘量法测定水中溶解氧是基于溶解氧的氧化性能。
当水样中加入硫酸锰和碱性KI溶液时，立即生成二氧化锰沉淀。
二氧化锰极不稳定，迅速与水中溶解氧化合生成锰酸锰。
在加入硫酸酸化后，已化合的溶解氧（以锰酸锰的形式存在）将KI氧化并释放出与溶解氧量相当的游离碘。
然后用硫代硫酸钠的标准溶液滴定，换算出溶解氧的含量
此法适用于含少量还原性物质及硝酸氮<0.1mg/L、铁不大于1mg/L，较为清洁的水样。
4.2.2实验器材
250mL溶解氧瓶；50mL酸式滴定管；250mL锥形瓶；铁架台；洗耳球；100mL移液管；2mL吸液管。
4.2.3实验试剂
硫酸锰溶液；碱性KI溶液；浓硫酸；1%淀粉溶液；0.02500mol/L（1/6K2Cr2O7）重铬酸钾标准溶液；0.0216mol/L硫代硫酸钠溶液，蒸馏水。
各种所需试剂的配制方法如下：
硫酸锰溶液的配制：
称取480gMnSO4·4H2O，溶于蒸馏水中，过滤后稀释至1L。
（此溶液在酸性时，加入KI后，遇淀粉不变色。
）
碱性KI溶液的配制：
称取500gNaOH溶于300～400mL蒸馏水中，称取150gKI溶于200mL蒸馏水中，待氢氧化钠溶液冷却后将两种溶液合并，混匀，用蒸馏水稀释至1L。
若有沉淀，则放置过夜后，倾出上层清液，储于塑料瓶中，用黑纸包裹避光保存。
1%淀粉溶液的配制：
称取1g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，再用刚煮沸的水冲稀至100mL。
冷却后，加入0.1g水杨酸或0.4g氯化锌防腐。
0.02500mol/L（1/6K2Cr2O7）重铬酸钾标准溶液的配制：
称取于105--110℃烘干2小时并冷却的K2Cr2O70.3064g，溶于水，移入250mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。
0.0216mol/L硫代硫酸钠溶液：
称取6.2g硫代硫酸钠（Na2S2O3·5H2O）溶于煮沸放冷的水中，加入0.2g碳酸钠，用水稀释至1000mL。
储于棕色瓶中，使用前用0.02500mol/L重铬酸钾标准溶液标定。
标定方法如下：
于250mL碘量瓶中，加入100mL水和1gKI，加入10.00mL0.02500mol/L重铬酸钾（1/6K2Cr2O7）标准溶液、5mL（1+5）硫酸溶液，密塞，摇匀。
于暗处静置5分钟后，用待标定的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，记录用量。
C=10.00×0.02160／v
式中：
C—硫代硫酸钠溶液的浓度（mol/L）
V-滴定时消耗硫代硫酸钠溶液的体积，ml。
4.2.4实验步骤
1、样品的采集
带采样瓶去磁湖（档案馆）采样点，将采样瓶沉入水中，至采样瓶满提出水面，盖好玻璃塞，将固定了溶解氧的水样带回实验室备用。
2、溶解氧的固定
吸液管插入溶解氧瓶液面下，分别加1ml硫酸锰溶液，2ml碱性碘化钾溶液，盖好瓶塞，混合数次，静置。
将样品带回实验室。
反应化学方程式如下：
MnSO4+2NaOH=Mn（OH）2↓+Na2SO4
Mn（OH）2+O2=Mno（OH）2↓（棕色沉淀）
3、析出碘（酸化）
打开瓶塞，将吸液管插入液面下加2.0ml硫酸。
盖好瓶塞混合至沉淀全部溶解，静置5min。
反应化学方程式如下：
Mn（OH）2+H2SO4=Mn（SO4）2+3H2O
Mn（SO4）2+2KI=MnSO4+K2SO4+I2
4、硫代硫酸钠标液滴定
用移液管移取100.00ml溶液于250ml锥形瓶中，用硫代硫酸钠标液滴定至溶液呈淡黄色，加入1ml淀粉溶液，继续滴至蓝色刚好褪去，记录硫代硫酸钠用量。
反应化学方程式如下：
I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6
5、计算：
溶解氧（mg/L）＝C×V×8×1000／100
式中：
C—硫代硫酸钠标准溶液的浓度,mol/L；
V—滴定时消耗硫代硫酸钠标准溶液体积，ml；
4.2.5实验原始数据记录表
监测地点时间
5月16
（ML）
5月17
（ML）
5月18
（ML）
5月20
（ML）
5月21
（ML）
5月22
（ML）
5月23
（ML）
东门
2.80
3.50
3.60
3.70
3.60
4.20
4.70
中门
5.30
3.30
4.30
4.70
4.10
4.00
3.90
海关
2.80
4.80
3.20
6.50
3.50
3.20
4.30
楠竹林
2.30
3.30
4.50
4.20
3.20
4.10
4.50
皇姑岭
1.60
3.40
3.50
5.00
3.30
3.50
4.10
4.3化学需氧量（COD）的测定
4.3.1实验原理
在强酸性溶液中，一定量的重铬酸钾氧化水样中还原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂、用硫酸亚铁铵溶液回滴。
根据用量算出水样中还原性物质消耗的氧。
反应过程如下：
Cr2O2-7+14H+6e→2Cr+3+7H2O
Cr2O2-7+14H+6Fe+2→6Fe+3+2Cr+3+7H2O
6Fe+2+试亚铁灵→红褐色
4.3.2实验器材
250ml容量瓶；消解罐；锥形瓶；大烧杯；滴定管；微波消解仪；量筒，10ml吸液管；2ml吸液管。
4.3.3实验试剂
重铬酸钾标准溶液；试亚铁灵指示液；硫酸亚铁铵标准溶液；硫酸－硫酸银溶液；蒸馏水
各种所需试剂的配制方法如下：
重铬酸钾标准溶液（1/6＝0.2500mol／L）称取预先在120℃烘干2h的基准或优级纯重铬酸钾12.258g溶于水中，移入1000ml容量瓶，稀释至标线，摇匀。
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。
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。
硫酸－硫酸银溶液：
与2500ml浓硫酸中加入25g硫酸银。
放置1-2d，不时摇动使其溶解（如无2500ml容器，可在500ml浓硫酸中加入5g硫酸银）。
4.3.4实验步骤
1.取三个消解罐，用蒸馏水洗干净后分别标上1，2，3。
2.分别取水样10mL（原样或经稀释）置于1号和2号消解罐中。
向3号消解罐中加入蒸馏水作对比。
3.向三个消解罐分别加入0.25mol/L重铬酸钾5mL和硫酸－硫酸银溶液10mL。
4.盖上消解罐，放入微波消解仪中消解十五分钟，消解完后分别放入大烧杯中用清水冷却十分钟。
5.待其冷却后，分别倒入三个事先洗净并对应标号的锥形瓶中，用量筒量取35mL蒸馏水，冲洗消解罐并将其倒入对应的锥形瓶中，分别向各锥形瓶中加入2滴试亚铁灵试剂。
6.用移液管移取硫酸亚铁铵溶液50mL注入滴定管中，分别对锥形瓶中的溶液进行滴定，溶液由橙色变为蓝绿色最后变为红褐色时停止滴定（此时水样中重铬酸钾全部被还原亚铁离子和亚铁试剂产生红棕色），并记下硫酸亚铁铵溶液的用量依次为V1mL、V2mL、V0mL。
7.按下列公式计算值：
CODCr（O2,mg／l）=（V0-V1）×C×8×1000/V
V-表示水样体积ml，c-表示硫酸亚铁铵溶液浓度mol/L，8表示氧的摩尔质量g/mol。
4.3.5实验原始数据
监测地点时间
5月16
（ML）
5月17
（ML）
5月18
（ML）
5月20
（ML）
5月21
（ML）
5月22
（ML）
5月23
（ML）
蒸馏水
14.3
13.6
13.8
13.9
13.7
13.3
13.6
东门
12.1
12.2
12.3
12.6
13.1
12.5
12.6
中门
12.4
12.4
11.9
12.9
12.8
12.7
13.4
海关
12.1
12.7
12.4
13.0
13.2
13.1
12.9
楠竹林
12.5
12.2
12.0
12.9
12.0
13.0
13.2
皇姑岭
12.4
13.1
12.3
13.2
13.1
12.4
12.8
4.4水中六价铬的测定
4.4.1
在酸性溶液中，六价铬与二苯碳酰二肼反应生成紫红色化合物，于波长540nm处进行分光光度测定。
4.4.2试剂
丙酮，硫酸，11+1硫酸溶液，磷酸，氢氧化钠，氢氧化锌共沉淀剂，硫酸锌，氢氧化钠，高锰酸钾，铬标准贮备液，铬标准溶液，铬标准溶液，尿素，亚硝酸钠，显色剂（Ⅰ），显色剂（Ⅱ）
4.4.3仪器
一般实验仪器和722型分光光度计。
4.4.4绘制标准曲线
向9支50ml比色管中分别加入0、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00铬标准使用液，加入1+1硫酸0.5ml和1+1磷酸0.5ml，摇匀。
再加入2ml显色剂，用水稀释到50ml，摇匀。
5～10分钟后，与540nm波长处，用1或3比色皿，以水为参比，测定吸光度并做空白校正。
以吸光度为纵坐标，相应六价铬含量为横坐标绘出标准曲线。
4.4.5水样的测定
取5ml水样与比色管中，以下步骤同标准溶液测定。
进行空白校正后根据所测得吸光度从标准曲线上查的六价铬的含量。
4.4.6计算
Cr6+（mg／l）=m／v
式中:
m指从标准曲线查得Cr6+的量（μg）
V-水样的体积（ml）
4.4.7实验数据
监测地点时间
5月16
5月17
5月18
5月20
5月21
5月22
5月23
东门
0.004
0.001
0.005
0.007
0.003
0.004
0.002
中门
0.008
0.005
0.007
0.004
0.004
0.003
0.004
海关
0.001
0.002
0.004
0.005
0.005
0.005
0.002
楠竹林
0.003
0.003
0.005
0.003
0.008
0.006
0.006
皇姑岭
0.003
0.005
0.006
0.002
0.003
0.002
0.004
5评价标准
监测项目的标准限值
项目
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
PH≦
6-9
6-9
6-9
6-9
6-9
COD≦
15
15
20
30
40
DO≦
2
3
5
6
7
Cr6+≦
0.01
0.05
0.05
0.05
0.
升级会员 