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1、第八节 有机化合物的测定,第八节 有机污染物的测定,一、综合指标和类别指标化学需氧量(COD)高锰酸盐指数生化需氧量（BOD）总有机碳（TOC）挥发酚硝基苯类石油类,有机化合物的影响、特点及测定方式：1、影响：对水生生物的影响；其毒性；对DO的影响等 2、特点：多、不稳定、量少、异构多 3、测定方式：直接：对某一种、某一类：油、酚等 总量：TOC、TOD 间接：BOD、COD、TOD等,（一）化学需氧量(COD)化学需氧量是指在一定条件下，氧化1 L水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L表示。,图2.42 氧化回流装置示意图,2.8.1化学需氧量(COD),对废水COD的测定，国家
2、标准方法为用重铬酸钾法，也可以采用与测定结果较为一致的其他方法（COD快速测定法、COD恒温加热测定法）。如近年应用较为广泛的微波消解法，它具有快捷简便等优点；该方法较为适合COD含量较高的废水，对于COD较低的废水测定误差较大而不宜采用。,(一)重铬酸钾法(CODCr),一、原理 在强酸性溶液中，用重铬酸钾氧化水样中的还原性物质，过量的重铬酸钾以试铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据其用量计算水样中还原性物质消耗氧的量。,CODCr（O2,mg/L）(V0-V1)c81000/V水样(mL)V0 滴定空白时硫酸亚铁铵体积（mL）V1 滴定水样消耗硫酸亚铁溶液体积（mL）V 水样体积(
3、mL)c 硫酸亚铁铵标准溶液浓度（mol/L）8 氧（1/2O）的摩尔质量（g/mol）,说明,1可氧化部分：直链脂肪族完全氧化 不易氧化部分、不可氧化部分：芳香族不易O；吡啶族不 O；挥发性直链脂肪、苯等于蒸气相，不可与O接触.2干扰及消除 Cl-200mg/L先定量稀释；含Cl-水样，先加入HgSO4，使Cl-与Hg2+络合，消除干扰；3CODcr高，应先稀释,1.重铬酸钾法 滴定过程,滴定前,接近终点,终点,COD测定实验的结果：,COD快速消解仪,2.库仑滴定法,式中：W电极反应物的质量；I电解电流；t电解时间；96500法拉第常数；M电极反应物的摩尔质量；n每摩尔电极反应物的电子转移
4、数。,公式：,（二）高锰酸盐指数以高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学需氧量，称高锰酸盐指数，以氧的mg/L表示。该指数常被作为反映地表水受有机物和还原性无机物污染程度的综合指标。化学需氧量（CODCr）和高锰酸盐指数是采用不同的氧化剂在各自的氧化条件下测定的，难以找出明显的相关关系。一般来说，重铬酸钾法的氧化率可达90%，而高锰酸钾法的氧化率为50%左右，两者均未完全氧化，因而都只是一个相对参考数据。,2.8.2高锰酸盐指数,以高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学耗氧量，以前称为锰法化学耗氧量。我国新的环境水质标准中，已把该值改称高锰酸盐指数，而仅将酸性重铬酸钾法测得的值称为化学需氧量。国际标准化组织(
5、1SO)建议高锰酸钾法仅限于测定地表水、饮用水和生活污水。按测定溶液的介质不同，分为酸性高锰酸钾法和碱性高锰酸钾法。,化学需氧量(CODCr)和高锰酸盐指数是采用不同的氧化剂在各自的氧化条件下测定的，难以找出明显的相关关系。一般来说，重铬酸钾法的氧化率可达90，而高锰酸钾法的氧化率为50左右，两者均未达完全氧化，因而都只是一个相对参考数据,注意事项,(1)在水浴中加热完毕后，溶液仍应保持淡红色，如变浅或全部褪去，应将水样的稀释倍数加大后再测定。(2)在酸性条件下，草酸钠和高锰酸钾反应的温度应保持在6080，所以滴定操作必须趁热进行，若溶液温度过低，需适当加热。,（三）生化需氧量(BOD)生化需
6、氧量是指在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。BOD是反映水体被有机物污染程度的综合指标，也是研究废水的可生化降解性和生化处理效果，以及生化处理废水工艺设计和动力学研究中的重要参数。测定方法五天培养法微生物电极法其他方法,2.8.3生化需氧量(BOD),（一）原理（二）测定意义（三）BOD5（四）方法 一、五天培养法(20)二、其他方法,一）原理 生化需氧量是指在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。同时亦包括如硫化物、亚铁等还原性无机物质氧化所消耗的氧量，但这部分通常占很小比例。（二）测定意义 BOD是
7、反映水体被有机物污染程度的综合指标，也是研究废水的可生化降解性和生化处理效果，以及生化处理废水工艺设计和动力学研究中的重要参数。,生化需氧量是指在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。有机物在微生物作用下好氧分解大体上分两个阶段：第一阶段称为含碳物质氧化阶段，主要是含碳有机物氧化为二氧化碳和水；第二阶段称为硝化阶段，主要是含氮有机化合物在硝化菌的作用下分解为亚硝酸盐和硝酸盐。对生活污水及性质与其接近的工业废水，硝化阶段大约在5一7日以后才显著进行，故BOD5测定BOD值一般不包括硝化阶段。,（三）BOD5五日生化需氧量，20，培养5天所需的DO为指标
8、（可比性）。BOD51mg/L 水体清洁 BOD534mg/L 水体有污染（有机物）,一、五天培养法(20),也称标准稀释法。其测定原理是水样经稀释后，在20条件下培养5天，求出培养前后水样中溶解氧含量，二者的差值为BOD5。如果水样五日生化需氧量未超过7mg/L，则不必进行稀释，可直接测定 对于不含或少含微生物的工业废水，如酸性废水，碱性废水、高温废水或经过氯化处理的废水，在测定BOD5时应进行接种。,1.接种水,可选择下述任一种方法得到接种水：（1）城市污水，一般是生活污水，室温下放一昼夜，取上清液；（2）土壤浸出法，取100g花园土或植物生长土，加入1L水，混合，静置10min，取上清液
9、；（3）含城市污水的河、湖水;（4）污水处理厂的出水;（5）当分析难于生物降解物质的废水时，可在排污口下游38km处取水或用含有宜于微生物生长的水,2.稀释水,（1）干净无有机物污染（2）爆气28h,使稀释水中DO接近于饱和，停止爆气后，可导入纯氧，盖上瓶口，包2层干纱布，放20 培养箱中数小时，使水中溶解氧含量达8mg/L左右。（3）临用前，每升水加入CaCl2,FeCl3,MgSO4,H2PO4-HPO42-缓冲溶液各1ml，混合均匀,3.接种稀释水,（1）分取适量接种水，加入稀释水中，混匀；（2）每升稀释水中，加入的接种水为：生活污水110ml 表层土壤浸出液2030ml 河水、湖水10
10、100ml（3）pH值：7.2 BOD5：0.31.0mg/L,4.稀释方法,我国通常采用三个以上不同稀释倍数进行稀释测定（三倍数法）用CODMn法，测得值，分别除以3、4、5，所得商，即为三种稀释倍数,BOD测定仪,BOD压力探头感测仪,干扰,（1）水样含游离氯时，滴加Na2S2O3除去。（2）金属离子Ag+、Cu2+、Hg2+对微生物活性的抑制。（3）有机物浓度高时，用稀释法使影响变小；有机物浓度低时，用离子交换法除去离子（4）此法是生物监测法，故防止污染、毒物、不良接种材料的影响。,1检压库仑式BOD测定仪,装在培养瓶中的水样用电磁搅拌器进行搅拌。水样中的溶解氧因微生物降解有机物被消耗时
11、，用电极式压力计检出培养瓶内空间中的氧下降量，转换成电信号，电解瓶内自动电解产生氧气供给培养瓶，反复进行，使培养瓶内空间始终保持恒压状态。根据法拉第定律，由恒电流电解所消耗的电量计算耗氧量。仪器能自动显示测定结果，记录生化需氧量曲线。,2测压法,在密闭培养瓶中，水样中溶解氧由于微生物降解有机物而被消耗，产生与耗氧量相当的CO2被吸收后，使密闭系统的压力降低，用压力计测出此压降，即可求出水样的BOB值。,表2.2 由高锰酸盐指数估算稀释倍数乘以的系数,1.五天培养法,2.微生物电极法,图2.44 微生物电极BOD测定仪工作原理示意图,图2.45 微生物电极结构示意图,其他方法,图2.46 库仑法
12、BOD测定仪工作原理示意图,（四）总有机碳（TOC）有机碳是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标。由于TOC的测定采用燃烧法，因此能将有机物全部氧化，它比BOD5或COD更能反映有机物的总量。,目前广泛应用的测定TOC的方法是燃烧氧化-非色散红外吸收法。,图2.47 TOC分析仪流程示意图,（五）挥发酚根据酚类物质能否与水蒸气一起蒸出，分为挥发酚与不挥发酚。通常认为沸点在230以下的为挥发酚（属一元酚），而沸点在230以上的为不挥发酚。酚的主要分析方法4-氨基安替吡林分光光度法溴化滴定法,（六）硝基苯类常见的硝基苯类化合物有硝基苯、二硝基苯、二硝基甲苯、三硝基甲苯、二硝基氯苯等。它们难溶
13、于水。废水中一硝基和二硝基苯类化合物常采用还原-偶氮分光光度法。三硝基苯类化合物采用氯代十六烷基吡啶分光光度法。,（七）石油类石油类化合物漂浮在水体表面，影响空气与水体界面间的氧交换；分散于水中的油可被微生物氧化分解，消耗水中的溶解氧，使水质恶化。测定水中石油类物质的方法重量法红外分光光度法非色散红外吸收法,二、特定有机污染物,(一)苯系物苯系物通常包括苯，甲苯，乙苯，邻、间、对位的二甲苯，异丙苯，苯乙烯八种化合物。已查明苯是致癌物质，其他七种化合物对人体和生物均有不同程度的毒害作用。气相色谱法原理和仪器 检测器：热导检测器(TCD)和火焰离子化检测器(FID)电子捕获检测器(ECD)和火焰光
14、度检测器(FPD)顶空气相色谱法,图2.48 气相色谱流程示意图,图2.49 色谱流出曲线示意图,图2.50 热导检测器测量原理示意图,热导检测器（TCD）,氢火焰离子化检测器（FID）,图2.51 氢火焰离子化检测器及测量原理示意图,电子捕获检测器（ECD）,图2.52 电子捕获检测器及测量原理示意图,顶空气相色谱法,图2.53 苯系物的标准色谱图,（二）挥发性卤代烃挥发性卤代烃主要指三卤代烃、四氯化碳等。各种卤代烃均有特殊气味和毒性，可通过皮肤接触、呼吸或饮水进入人体。测定水样中卤代烃的方法顶空气相色谱法（HS-GC）吹脱捕集气相色谱法（P&T-GC）顶空气相色谱-质谱法（HSGC-MS）
15、,顶空气相色谱法,图2.54 五种卤代烃标准色谱图,（三）氯苯类化合物氯苯类化合物有12种异构体，其化学性质稳定，在水中溶解度小，具有强烈气味,对人体的皮肤和呼吸器官产生刺激，进入人体后，可在脂肪和某些器官中蓄积，抑制神经中枢，损害肝脏和肾脏。氯苯类化合物主要来源于染料、制药、农药、油漆和有机合成等工业废水。采用气相色谱法可对水样中各种氯苯化合物分别进行定性和定量分析。1.氯苯的测定 2.氯苯类化合物的测定,图2.55 氯苯类化合物标准色谱图,氯苯类化合物的测定,（四）挥发性有机污染物凡在标准状态（273K，101.325kPa）下，蒸气压大于0.13 kPa的有机物（不包括有机金属化合物和有
16、机酸类）为挥发性有机化合物。测定方法气相色谱法气相色谱-质谱法（GC-MS）,图2.57 COCs2混标的气相色谱图,图2.56 COCs1混标的气相色谱,气相色谱-质谱法,图2.58 GC-MS联用仪组成方块图,图2.59 VOCs总离子流色谱图,第九节 底质监测,一、底质监测的意义和目的了解水环境污染现状，追溯水环境污染历史，研究污染物的沉积、迁移转化规律和对水生生物，特别是底栖生物的影响；对评价水体质量，预测水质变化趋势和沉积污染物对水体的潜在危险提供依据。,二、样品的采集,底质监测断面的位置应与水质监测断面重合，采样点在水质采样点垂线的正下方。湖（库）底质采样点一般应设在主要河流与污染
17、源水进入后与湖（库）水混合均匀处。,三、样品的制备、分解和提取,制备脱水筛分 分解或浸取硝酸-氢氟酸-高氯酸或王水-氢氟酸-高氯酸分解法硝酸分解法水浸取法 有机污染物的提取 索氏提取器提取法、超声波提取法、超临界流体提取法、微波辅助提取法（MAE）,四、污染物质的测定,底质中的污染物也分为金属化合物、非金属化合物和有机化合物，其具体测定项目应与相应水质监测项目相对应。通常测定镉、铅、锌、铜、铬、砷、无机汞、有机汞、硫化物、氰化物、氟化物等金属、非金属无机污染物和酚、多氯联苯、有机氯农药、有机磷农药等有机污染物。,第十节 活性污泥性质的测定,一、活性污泥中的微生物细菌：菌胶团、球衣细菌、其他细菌原生动物藻类,其他细菌及原生动物,图2.60 各种菌胶团,图2.61 球衣细菌,图2.62 白硫细菌和硫丝细菌,图2.63 各种钟虫和轮虫,二、活性污泥性质的测定 污泥沉降比 将混匀的曝气池活性污泥混合液迅速倒进1000 mL量筒中至满刻度，静置30 min，则沉降污泥与所取混合液之体积比为污泥沉降比（%），又称污泥沉降体积（SV30），以mL/L表示。污泥浓度 1 L曝气池污泥混合液所含干污泥的重量称为污泥浓度。污泥体积指数（SVI）污泥体积指数简称污泥指数（SI），系指曝气池污泥混合液经30 min沉降后，1 g干污泥所占的体积（以mL计）。,
