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
学院环境科学与工程学院
班级
姓名
指导老师
学号
日期
目录
1前言...........................................................................................2
2环境监测课程设计目的与内容............................................3
3磁湖的简介……………………………………………….4
3.1磁湖的基本资料………………………………………………4
3.2磁湖的气象和水文……………………………………………5
3.3磁湖的现状……………………………………………………6
4水质监测………………………………………………….7
4.1方案……………………………………………………………7
4.2设计内容..........................................7
5各监测指标的实验方法………………………………….8
5.1水体PH值的测定…………………………………………….8
5.2水体溶解氧测定………………………………………………9
5.3生化需氧量的测定……………………………………………10
5.4六价铬的测定…………………………………………………12
6测定结果和实验数据分析………………………………..13
7对改善磁湖水环境的对策和措施...................18
7.1磁湖水污染原因的分析.............................18
7.2.磁湖水污染的防治措施............................19
8．总结…………………………………………………………...19
9．主要参考文献…...………………………………………………20
1前言
环境监测的内容
环境检测的过程一般为接受任务，现场调查和收集资料，监测计划设计，优化布点，样品采集，样品运输和保存，样品的预处理，分析测试，数据处理，综合评价等。
环境监测的对象：
自然因素，人为因素，污染组分。
环境监测包括：
化学监测，物理监测，生物监测，生态监测。
环境监测的发展
三个阶段
1、典型污染事故调查监测发展阶段或被动监测阶段
2、污染源监督性监测发展阶段或主动监测、目的监测阶段
3、以环境质量监测为主的发展阶段或自动监测阶段
发展趋势
1、由经典的化学分析向仪器分析发展；
2、由手工操作向连续自动化迈进；
3、微量分析（0.01%～1%）向痕量（<0.01%）、超痕量发展；
4、由污染物成分分析发展到化学形态分析；
5、仪器的联合使用和电子计算机化。
环境监测的目的
准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。
具体归纳为：
1、根据环境质量标准评价环境质量；
2、根据污染分布情况，追踪寻找污染源，为实现监督管理、控制污染提供依据；
3、收集本底数据，积累长期监测资料，为研究环境容量、实施总量控制和目标管理、预测预报环境质量提供数据；
4、为保护人类健康、保护环境，合理使用自然资源，制订环境法规、标准、规划等服务。
环境监测的特点
综合性：
监测手段包括化学、物理、生物、物理化学、生物化学及生物物理等一切可以表征环境质量的方法。
监测对象包括空气、水体、土壤、固废、生物等客体。
对监测数据进行统计处理、综合分析时，涉及该地区的自然和社会各个方面的情况，必须综合考虑。
连续性：
由于环境污染具有时空性等特点，只有坚持长期测定，才能从大量的数据中揭示其变化规律。
追踪性：
为保证监测结果具有一定的准确性、可比性、代表性和完整性，需要有一个量值追踪体系予以监督。
2环境监测课程设计目的与内容
课程实习的目的
通过这次课程设计的实践，让我们掌握了从前期的准备工作如收集环境背景资料、监测环境的水文资料、配药品，实验仪器的准备和环境监测从布点、采样、样品处理、数据处理到分析评价等一系列工作程序；在做这些工作过程中巩固了对水环境污染监测的过程及所学的理论知识。
同时也为改善慈湖环境提供可靠的依据，而且为以后进入社会工作岗位打下坚实的基础。
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、Cr6+等的监测，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；
●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。
课程设计的内容
黄石市磁湖水环境质量现状监测与评价
（1）现场调查研究，资料收集，制订监测方案；
（2）优化布设5—7个采样点，监测三个项目：
pH、DO、COD；
（3）改善磁湖水环境的对策和建议，总结。
3磁湖简介
3.1磁湖基本资料
江南一座美丽的小城黄石，美丽的小城中有一个美丽的湖泊，湖泊的名称叫磁湖，本地人传统的称呼又叫张家湖。
张家湖名字太土，现在大家都喜欢叫现在的名称磁湖。
磁湖名称的由来相传在古时候磁湖中有大量的磁石，因此而得名。
磁湖风景区青山环抱，湖岸线曲折，总长为38.5公里。
整个景区秀丽清新。
宋代文人苏东坡因北宋最有名的文字狱“乌台诗案”，谪居黄州。
其弟苏辙乘船溯江去黄州看望。
因风浪所阻，遂入磁湖暂避，东坡闻讯赶来，苏氏兄弟畅游磁湖，见到“万顷湖泊一点山”的鲢鱼墩，遂系舟于此。
吟咏唱和，时人刻其诗于碑，是为留在山顶上的苏公石。
湖畔有小巧玲珑的苏式园林，有镌刻中外名家手迹的碑林。
主要景点有睡美人、鲢鱼墩、澄月岛、逸趣园、映趣园、野趣园和秀美的杭州路等。
磁湖景区内，山形峻峭，水域纵横，山环水抱，交相辉映，美不胜收。
磁湖作为黄石的城中之湖，与青山相映，有得天独厚的城市资源。
这样的城市资源在全国乃至世界也不多见。
然而，磁湖的建设却与城市的发展越来越不相适应，黄石的优势没有发挥出来。
磁湖径流面积62.8平方公里，湖泊面积8.2平方公里，平均水深1.75米，湖体容量17480000立方米，兼有防洪、排涝、养殖和游览为一体的多功能水资源地。
3.2磁湖的气象和水文
黄石市属于亚热带大陆性季风性湿润气候，四级分明阳光重组热量丰富冬冷夏热。
其主要气候特征见表3-1。
黄石水域宽阔，湖泊较多，与本次监测项目有关的区域为磁湖，属于长江系，位于域区中心，是黄石市最大的浅水湖泊。
磁湖风景区已被列为八大重点风景区。
风景优美及游览调蓄渔业工业用水等多功能于一体。
其东段通过胜阳港于长江相通。
其主要水文资料见表2-3。
表3-1黄石主要气候特征
项目情况历年最多历年最低多年平均
气温（ºC）40．3-1117．0
降水量（mm）300.551383．6
降水天数（d）200.52．2
风速（m/s）23．02.0
静风频率（%）321225
表2-3磁湖水文信息
径流面积
（km2）
湖泊面积
（km2）
平均水深
（m）
警戒水位
（m）
最高
水程（m）
中等
最低
62.8
8．2
1.75
18.5
23.0
18.0
16.5
3.3磁湖的现状
磁湖是黄石的绿肺，承担着黄石空气水体净化的生态功能，也是黄石山水景观的一个亮点，承载着黄石悠久的历史文化。
磁湖两岸是人们亲近磁湖的重要通廊。
但两岸岸线严重缺水性，岸线处理过于简单，不利于景观的形成。
磁湖已受污染，水质欠佳，阻碍人们亲水的欲望。
磁湖旁边有居民区、酒店、工厂、医院产生的生活污水、工业废水及含有大量细菌病毒的废水未加处理就直接排入磁湖且有人在磁湖经行养殖业，也影响了磁湖的水质。
水质欠佳，但无明显差别。
工业污染源污染物排入磁湖情况
2010年5月对流入磁湖的工业污染源进行调查，有30多家工厂排污口直接排入磁湖，大多是水质明显不达标的废水。
通过对近几年排入磁湖工业废水情况调查数据表明，排入磁湖水体的工业废水量稳中有降，截流工程使得进入磁湖的污水量已得到一定控制。
从水体中接纳重点源工业废水中污染物总量来看，入湖污染物中氨氮有所控制，但2010年化学需氧量比上年增加一倍。
生活污染源污染物排入磁湖情况
2010年5月对流入磁湖的生活污水进行调查，生活污水排水区面积为2636km。
其中事业单位25个，学校20所，居民293万户，人口988万，分16个社区，其中10个社区垃圾未完全集中收集处理，产生垃圾量为146万t/a，未收集的生活垃圾在湖边堆放或随地表径流进入磁湖 。
通过对近几年排入磁湖生活污水情况调查数据表明，随着城市的开发建设，人口地逐渐增加，排入磁湖水体的生活污水量也随之缓慢增加。
近几年内上升年幅度为0.4%。
4水质监测
4.1方案
为了达到我们预想的目的和水质监测的要求，在监测之前，必须根据磁湖的具体情况制定监测方案，并按方案经行有条不絮的实施，才能保证合格的完成任务，监测方案的内容如下：
（1）明确的、具体的规定监测目的；
（2）确实监测介质和监测项目，以此分析选择方法，前后统一，是监测数据具有可比性；
（3）规定采样地点、方法、时间和频次，并具体责任到人；
（4）明确排放特点、自然环境条件、居民分布情况等，据此确定采样设备；
（5）对监测的结果尽可能提出定量要求，如监测项目结果的表示方法，有效数字位数和可疑数据的取舍。
4.2设计内容
4.2.1水污染的调查
校园周围的磁湖水污染业主要是来自学校内部、附近的餐饮业以及教师住宅区的生活污水，这些生活污水大部分经过管道未加处理就直接排入磁湖。
水中的污染物主要有有机污染物。
本次监测的主要项目有PH,COD,DO和六价铬，其中主楼、中门、海关的前面磁湖岸线是我们主要监测的对象，也是重点监测对象。
4.2.2采样点的监测
原则：
在确定和优化地表水监测时应遵循尺度原则、信息量原则和经济性、代表性可控性及不断优化原则。
监测点应能很好的代表和反应水系区域的水环境质量状况，并能反映水污染的特征而且要考虑实际采样的可行性和方便性。
a）.采样点的确定方法:
设置断面后，应根据水面的宽度确定端面上的采样垂线，再根据采样垂线的深度决定采样点的位置和数目。
对于江河湖等水系的每个监测断面，当水面宽度≤50m时，只设一条中泓垂线；当水面宽度50-100m时，在左右岸有明显水流处各设一条垂线；当水面宽＞100m时，设左、中、右三条垂线（中泓及左、右岸有明显水流处），如证明断面水质均匀时，可仅设中泓垂线。
在一条垂线上当水深≤5m时，只在水面下0.5m处设一个采样点；水深5-10m时，在水面下0.5m处和在河底以上0.5m处设一采样点；水深＞10m时，设三采样点，及水面下0.5m处、河底以上0.5m处以及1／2水深处各设一采样点。
如果存在间温层，应先规定不同水深处的水温、溶解氧等参数，确定各层情况后再确定垂线上采样点的位置。
b）.具体采样点情况见附表（磁湖采样点标注）
4.2.3采样时间和频率
按《地表水环境质量标准》决定采样时间如下：
从5月17日起到5月19日连续采样三天，每天上午08：
00采样一次，下午17：
00采样一次。
5各监测指标的实验方法
实验序号
监测因子
测定方法
1
2
3
4
PH的测定
溶解氧的测定
化学需氧量的测定
水中六价铬的测定
PH试纸的直接测定
碘量法
重铬酸钾法
二苯碳酰二肼分光光度法
5.1水体PH的测定
（1）原理:
利用试剂遇酸碱的颜色反应，如石蕊试剂遇酸变红色遇碱变蓝色，将试剂与纸张融合，得到有颜色（如蓝色、红色）的试纸，使用时要用玻璃棒蘸取被测液，然后涂到试纸上，根据不同的颜色对比比色卡测出PH值，这种方法只能大概测出溶液的PH值。
（2）仪器及试剂：
玻璃棒。
5.2溶解氧（DO）的测定
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。
仪器：
250mL溶解氧瓶；25mL酸式滴定管；250mL锥形瓶。
试剂：
１．硫酸锰溶液：
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。
）
２．碱性KI溶液：
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。
３．（1+5）硫酸溶液
４．浓硫酸
５．1%淀粉溶液：
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。
６．0.02500mol/L（1/6K2Cr2O7）重铬酸钾标准溶液：
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。
７．0.025mol/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=10.00×0.0250／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。
实验步骤
1、溶解氧的固定
吸液管插入溶解氧瓶液面下，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。
2、析出碘（酸化）
打开瓶塞，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
3、硫代硫酸钠标液滴定
用吸取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1ml淀粉溶液，继续滴至蓝色刚好褪去，记录硫代硫酸钠用量。
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；
5.3生化需氧量（COD）的测定
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。
仪器
a.回流装置：
带250ml锥形瓶的全玻璃回流装置（如取样量在30ml以上，采用500ml锥形瓶的全玻璃回流装置）。
b.加热装置：
电热板或变组电炉。
c.50ml酸式滴定剂。
试剂
a.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。
b.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。
c.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。
d.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）。
f.硫酸汞：
结晶或粉末。
实验步骤：
a.取水样20mL（原样或经稀释）于锥形瓶中
b．加入HgSO40.4g（消除氯离子干扰）混匀
c.加入0.25mol/L重铬酸钾10mL和沸石若干混匀接上回流装置
d.从冷凝管上口加入AgSO4-H2SO4溶液30mL（催化剂）混匀,回流加热2小时,冷却30分钟。
e.从冷凝管上口加入90mL水于反应液中,取下锥形瓶并加入铁灵试剂3滴，此时溶液应呈黄色（既过量重铬酸钾中六价铬颜色）。
f.用0.1mol/L硫酸亚铁铵标准溶液滴定，此时溶液颜色逐渐变成蓝绿色（既六价铬被亚铁试剂还原成三价铬的颜色）
g.继续滴定至溶液呈现红棕色停止（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）记录硫酸亚铁铵溶液的用量V1mL。
h.以蒸馏水为空白水样，同上法测定硫酸亚铁铵溶液的用量V0mL
计算：
COD（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
5.4六价铬的测定
原理：
在酸性溶液中,六价铬离子与二苯碳酰二肼反应,正生成紫红色化合物,其最大吸收波长为540nm,吸光度与浓度的关系符合比尔定律。
仪器及试剂：
722型分光光度仪、丙酮、（1+1）硫酸溶液、（1+1）磷酸溶液、铬标准贮备溶液、铬标准使用液、二苯碳酰二肼溶液。
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、10.00mL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，于540nm波长处，用1或3比色皿，以水为参比，测定吸光度并作空白校正。
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。
水样的测定：
取5mL水样于50mL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吸光度从标准曲线上查得Cr6+含量。
计算：
Cr6+（mg/L）=m/V
式中：
m——从标准曲线上查得的Cr6+量（μg）；
V——水样的体积（mL）.
6．测定结果和实验数据分析
6.1.1PH的数据统计
PH
1
2
3
4
5
5.16
6
5
5
6
5
5
5
6
6
6
5.17
5
6
6
5
6
5
6
5
6
6
5.18
5
6
5
5
6
6
5
5
6
5
5.19
6
5
5
6
5
5
6
5
5
6
5.20
6
6
6
6
6
6
6
5
5
5
5.21
6
5
6
6
5
6
5
6
5
5
5.22
5
6
6
5
6
6
6
5
5
5
6.1.2DO的数据统计
DO
1
2
3
4
5
5.16
3.82
4.15
3.78
4.27
3.49
3.76
4.24
3.88
4.06
3.72
5.17
3.23
4.13
3.98
4.24
4.70
3.88
3.46
3.56
3.49
4.14
5.18
4.15
4.63
3.87
3.67
3.80
3.82
3.98
4.10
3.33
3.52
5.19
4.12
3.46
3.53
4.23
4.30
3.74
3.56
3.34
3.60
4.17
5.20
4.10
3.11
3.90
4.49
3.80
3.67
3.74
3.94
4,58
3.71
5.21
3.44
4.13
4.20
3.91
4.21
3.52
4.50
4.10
3.67
4.10
5.22
3.74
3,91
3.29
3.77
4.38
3.82
3.50
3.67
3.91
3.97
6.1.3COD的数据统计
COD
1
2
3
4
5
5.16
23.28
26.44
28.53
25.89
24.33
24.32
25.63
27.20
26.32
22.28
5.17
24.38
27.31
27.39
27.20
23.10
23.88
26.88
24.38
23.43
24.42
5.18
25.43
24.47
23.88
25.32
23.33
24.35
25.42
25.43
24.32
23.89
5.19
25.81
25.43
24.35
23.41
22.42
27.21
27.43
25.81
23.54
45.32
5.20
24.38
27.20
26.44
24.47
24.38
23.88
23.43
25.63
25.42
23.88
5.21
25.43
25.32
27.31
25.43
25.43
24.35
24.32
26.88
27.43
24.35
5.22
25.81
23.41
24.47
27.20
25.81
27.21
23.54
25.42
23.43
27.21
6.1.4Cr6+的数据统计
六价铬
1
2
3
4
5
5.16
0.01246
0.01213
0.01298
0.01223
0.01221
0.01298
0.01327
0.01215
0.01276
0.01251
5.17
0.01281
0.01263
0.01218
0.01171
0.01271
0.01328
0.01256
0.01328
0.01283
0.01220
5.18
0.01198
0.01342
0.01342
0.01298
0.01296
0.01214
0.01276
0.01222
0.01324
0.01311
5.19
0.01351
0.01328
0.01257
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