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1、第二章第二章水和废水监测水和废水监测1第五节第五节物理指标检验物理指标检验本节要求：本节要求：1）熟练掌握水体各项物理指标）熟练掌握水体各项物理指标;2）水水温温、色色度度、臭臭和和味味道道、残残渣渣、电电导导率率、浊浊度度、透透明明度度、矿矿化化度度、氧氧化化还还原原电电位位等等的的检检验验方方法法原原理理、适适用用情况和注意事项。情况和注意事项。2一、水温一、水温意义：意义：水水中中溶溶解解性性气气体体( (如如氧氧、二二氧氧化化碳碳等等) )的的溶溶解解度度、水水生生生生物物和和微微生生物物活活动动、化化学学和和生生物物化化学学反反应应速速度度及及盐盐度度、pHpH值值等等都都受受水水温
2、温变变化化的的影影响响。水水体体自自净净、热热污污染染判判断断及及水水处处理理过过程程的的运运转控制等。转控制等。 影响因素：影响因素：水水的的温温度度因因水水源源不不同同而而有有很很大大差差异异。一一般般来来说说，地地下下水水温温度度比比较较稳稳定定，通通常常为为8 81212，地地面面水水随随季季节节和和气气候候变变化化较较大大，大大致致变变化化范范围围为为0 03030。工工业业废废水水的的温温度度因因工工业业类类型型、生生产产工艺不同有很大差别。工艺不同有很大差别。测定要求：测定要求：应在现场进行应在现场进行 3常用的测量仪器：常用的测量仪器：水水温温计计、颠颠倒倒温温度度计计和和热热
3、敏敏电电阻阻温温度计度计。水温计法（水温计法（A A）测测温温范范围围通通常常为为6 64141，最最小小分分度度为为0.20.2。测测量量时时将将其其插插入入一一定定深深度度的的水水中中，放置放置5min5min后，迅速提出水面并读数。后，迅速提出水面并读数。4颠倒温度计法（颠倒温度计法（A A）用用于于测测量量深深层层水水温温度度，一一般般装装在在采采水水器器上上使使用用。它它由由主主温温表表和和辅辅温温表表构成。构成。测测量量时时，将将装装有有这这种种温温度度计计的的颠颠倒倒采采水水器器沉沉入入预预定定深深度度水水层层，感感温温10min10min后后，由由“使使锤锤”打打开开采采水水器
4、器的的“撞撞击击开开关关”，使使采采水水器器完完成成颠颠倒倒动动作作，提提出出水水面面，立立即即读读取取主主、辅辅温温度度表表的的读读数数，经经校校正正后后获获得得实实际际温度。温度。 5二、嗅和味二、嗅和味 臭与味是人的嗅觉和味觉细胞受到某种臭与味是人的嗅觉和味觉细胞受到某种化学刺激所产生的感受。化学刺激所产生的感受。 纯净的水是无臭无味的。天然水中产生纯净的水是无臭无味的。天然水中产生臭与味的化学物质，主要来自于溶解的矿物臭与味的化学物质，主要来自于溶解的矿物盐类、水中动植物和微生物的繁殖、死亡和盐类、水中动植物和微生物的繁殖、死亡和腐败，生活污水或工业废水的污染等。另外，腐败，生活污水或
5、工业废水的污染等。另外，生产饮用水时加氯消毒也会产生不愉快的臭生产饮用水时加氯消毒也会产生不愉快的臭与味。与味。6臭与味的测定( (一一) )定性描述法定性描述法臭臭 量取量取100ml100ml水样置水样置250ml250ml锥形瓶内，调节水的锥形瓶内，调节水的温度至温度至202202或煮沸稍冷后闻水的气味，用适或煮沸稍冷后闻水的气味，用适当文字描述，并参照下表记录其强度。当文字描述，并参照下表记录其强度。 臭和味强度等级 7味味 一般仅测定极清洁的水或已经过消毒的水一般仅测定极清洁的水或已经过消毒的水的味。的味。 分别将水温调至室温和分别将水温调至室温和4040时尝其味道，时尝其味道，用用
6、“正常正常”、“涩涩”、“甜甜”、“咸咸”、“碘碘味味”或或“氯味氯味”等文字进行描述，并参照下表等文字进行描述，并参照下表给出味的强度等级。给出味的强度等级。8四种味觉的代表物质四种味觉的代表物质味觉种类味觉种类显味物质显味物质味阈浓度（）味阈浓度（）甜甜 味味蔗糖蔗糖糖精糖精0.70.70.0010.001酸酸 味味盐酸盐酸0.0450.045苦苦 味味香木鳖碱香木鳖碱奎宁奎宁0.00010.00010.000050.00005咸咸 味味氯化钠氯化钠0.0550.0559（二）阈值法（二）阈值法 用无臭无味的水稀释水样，刚好检出臭或味用无臭无味的水稀释水样，刚好检出臭或味时的稀释倍数，称为
7、臭阈值或味阈值。时的稀释倍数，称为臭阈值或味阈值。臭（味）阈值臭（味）阈值 =(A+B)/A =(A+B)/A式中，式中，A A为水样体积（为水样体积（mlml），），B B为无臭或无味为无臭或无味水体积（水体积（mlml）。）。10水温高时，臭或味比水温低时更重，故测定水温高时，臭或味比水温低时更重，故测定要在一定温度下进行结果才有可比性。通常是将要在一定温度下进行结果才有可比性。通常是将水温加热至水温加热至601601或或401401测其臭或味的阈值。测其臭或味的阈值。一般情况下，检验臭或味阈值的人数至少一般情况下，检验臭或味阈值的人数至少5 5人，最好人，最好1010人或更多，取其所有阈
8、值的几何均值，人或更多，取其所有阈值的几何均值，作为最终报告结果。在检验过程中要避免外来气作为最终报告结果。在检验过程中要避免外来气味的刺激。味的刺激。将自来水或蒸馏水通过装有颗粒活性炭的柱将自来水或蒸馏水通过装有颗粒活性炭的柱子过滤，即可制得无臭和无味的水。子过滤，即可制得无臭和无味的水。11 三、色度三、色度 水颜色的分类水颜色的分类水颜色的分类水颜色的分类 测定方法测定方法测定方法测定方法（一）（一）（一）（一）铂钴标准比色法铂钴标准比色法铂钴标准比色法铂钴标准比色法(A)(A)(A)(A) 真色真色假色假色图图2.15铂钴标准比色法标准色列铂钴标准比色法标准色列用用氯氯铂铂酸酸钾钾与与
9、氯氯化化钴钴配配成成标标准准色色列列，与与水水样样进进行行目目视视比比色色确确定定水水样样的的色色度度。规规定定每每升升 水水 中中 含含 1mg1mg铂铂 和和0.5mg0.5mg钴钴所所具具有有的的颜颜色色为为1 1度度，作作为为标标准准色度单位色度单位 ，称为，称为1 1度。度。12（二）稀释倍数法（二）稀释倍数法（A A）该方法适用于受工业废水污染的地面水和该方法适用于受工业废水污染的地面水和工业废水颜色的测定。测定时，首先用文工业废水颜色的测定。测定时，首先用文字描述水样颜色的种类和深浅程度，如深字描述水样颜色的种类和深浅程度，如深蓝色、棕黄色、暗黑色等。然后取一定量蓝色、棕黄色、暗
10、黑色等。然后取一定量水样，用蒸馏水稀释到刚好看不到颜色，水样，用蒸馏水稀释到刚好看不到颜色，根据稀释倍数表示该水样的色度，单位为根据稀释倍数表示该水样的色度，单位为倍。倍。 13四、浊度四、浊度 浊浊度度是是反反映映水水中中的的不不溶溶解解物物质质对对光光线线透透过过时时阻阻碍碍程程度度的的指指标标，通通常常仅仅用用于于天天然然水水和和饮饮用用水水，而而污污水水和和废废水水中中不不溶溶物物质质含含量量高高，一般要求测定悬浮物。一般要求测定悬浮物。测定方法测定方法 ( (一一) ) 目视比浊法（目视比浊法（A A） ( (二二) ) 分光光度法（分光光度法（A A） ( (三三) ) 浊度仪法（
11、浊度仪法（B B）14( (一一) ) 目视比浊法目视比浊法原原理理：将将水水样样与与用用硅硅藻藻土土（或或白白陶陶土土）配配制制的的标标准准浊浊度度溶溶液液进进行行比比较较，以以确确定定水水样样的的浊浊度度。规规定定1L1L蒸蒸馏馏水水中中含含1mg1mg一一定定粒粒度度的的硅硅藻藻土土（或或白白陶土）所产生的浊度为一个浊度单位，简称度。陶土）所产生的浊度为一个浊度单位，简称度。测定要点：测定要点：用用通通过过0.1mm0.1mm筛筛孔孔（150150目目），并并经经烘烘干干的的硅硅藻藻土土和和蒸馏水配制浊度标准贮备液。蒸馏水配制浊度标准贮备液。视视水水样样浊浊度度高高低低确确定定浊浊度度范
12、范围围，用用浊浊度度标标准准贮贮备备液液和和具具塞塞比比色色管管或或具具塞塞无无色色玻玻璃璃瓶瓶配配制制系系列列浊浊度度标标准准溶液。溶液。取取与与浊浊度度标标准准溶溶液液等等体体积积的的摇摇匀匀水水样样或或稀稀释释水水样样，对对照照系系列列浊浊度度标标准准溶溶液液观观察察比比较较，选选出出与与水水样样产产生生视视觉觉效效果果相相近近的的标标准准溶溶液液，即即为为水水样样的的浊浊度度。如如用用稀释水样，测得的浊度应再乘以稀释倍数。稀释水样，测得的浊度应再乘以稀释倍数。15( (二二) ) 分光光度法分光光度法原原理理：由由硫硫酸酸肼肼与与六六次次甲甲基基四四胺胺反反应应生生成成白白色色高高分分
13、子子聚聚合合物物配配制制标标准准浊浊度度溶溶液液，用用分分光光光光度度计计于于680nm680nm波波长长处处测测其其吸吸光光度度，与与在在同同样样条条件件下下测测定定水水样样的的吸吸光光度度比比较较，得得知知其其浊浊度度。该该方方法法适适用用于于天天然然水水、饮饮用用水水浊度的测定。浊度的测定。16测定要点测定要点取取浓浓度度为为10mg10mgmLmL的的硫硫酸酸肼肼(NH(NH2 2) )2 2HH2 2SOSO4 4 溶溶液液和和浓浓度度100mg100mgmLmL的的六六次次甲甲基基四四胺胺溶溶液液各各5.00mL5.00mL。于于100mL100mL容容量量瓶瓶中中，混混匀匀，于于
14、2525士士33下下反反应应24h24h，冷冷却却后后用用无无浊浊度度水水稀稀释释至至刻刻度度，制制得浊度为得浊度为400400浊度单位浊度单位(NTU)(NTU)的贮备液。的贮备液。用用标标准准贮贮备备液液配配制制系系列列浊浊度度标标准准溶溶液液( (浊浊度度范范围视水样浊度大小决定围视水样浊度大小决定) )。用用分分光光光光度度计计于于680nm680nm波波长长处处，以以无无浊浊度度水水作作参参比比，测测定定系系列列浊浊度度标标准准溶溶液液的的吸吸光光度度，绘绘制制标准曲线。标准曲线。将将水水样样摇摇匀匀，按按照照测测定定系系列列浊浊度度标标准准溶溶液液方方法法测其吸光度，并由标准曲线上
15、查得相应浊度。测其吸光度，并由标准曲线上查得相应浊度。 17（三）浊度仪法（三）浊度仪法浊度仪是通过测量水样对一定波长光的透浊度仪是通过测量水样对一定波长光的透射或散射强度而实现浊度测定的专用仪器，射或散射强度而实现浊度测定的专用仪器，一般用于水体浊度的连续自动测定。有透一般用于水体浊度的连续自动测定。有透射光式浊度仪、散射光式浊度仪和透射光射光式浊度仪、散射光式浊度仪和透射光散射光式浊度仪。散射光式浊度仪。透射光式浊度仪测定原理同分光光度法。透射光式浊度仪测定原理同分光光度法。散射光式浊度仪测定原理基于：当光射入水样散射光式浊度仪测定原理基于：当光射入水样时，构成浊度的颗粒对光发生散射，散射
16、光强时，构成浊度的颗粒对光发生散射，散射光强度与水样的浊度成正比。度与水样的浊度成正比。透射光散射光式浊度仪基于同时测量透射光透射光散射光式浊度仪基于同时测量透射光和散射光强度，可根据其比值测定浊度。用这和散射光强度，可根据其比值测定浊度。用这种仪器测定浊度，受水样色度影响小。种仪器测定浊度，受水样色度影响小。 18五、透明度五、透明度 ( (一一) ) 铅字法（铅字法（B B）检检验验人人员员从从透透明明度度计计的的筒筒口口(dH=2.533)(dH=2.533)垂垂直直向向下下观观察察，刚刚好好能能清清楚楚地地辨辨认认出出底底部部磨磨光光玻玻璃璃片片上上的的标标准准铅铅字字印印刷刷符符号号
17、()()时时的的水水柱柱高高度度H H，为为该该水的透明度水的透明度(cm)(cm)。当。当H30cmH30cm时为透明水。时为透明水。 ( (二二) ) 塞氏盘法（塞氏盘法（B B） 塞塞氏氏盘盘为为直直径径200mm200mm、黑黑白白各各半半的的圆圆盘盘，将将其其沉沉入入水水中中，以以刚刚好好看看不不到到它它时时的的水水深深（cmcm）表表示示透透明度。明度。 19六、残渣六、残渣 水水中中的的残残渣渣分分为为总总残残渣渣、可可滤滤残残渣渣和和不不可可滤滤残残渣渣三三种种。它它们们是是表表征征水水中中溶溶解解性性物物质质、不不溶解性物质含量的指标。溶解性物质含量的指标。（一）总残渣（一）
18、总残渣( (总固体总固体TSTS，Total Solids)Total Solids) 将将水水样样在在一一定定温温度度下下蒸蒸发发、烘烘干干后后所所残残余余的的固固体体物物质质总总量量。包包括括不不可可滤滤残残渣渣和和可可滤滤残渣。残渣。 测测定定方方法法: :取取适适量量( (如如50mL)50mL)振振荡荡均均匀匀的的水水样样于于称称至至恒恒重重的的蒸蒸发发皿皿中中，在在蒸蒸汽汽浴浴或或水水浴浴上上蒸蒸干干，移移入入103105103105烘烘箱箱内内烘烘至至恒恒重重，增增加的重量即为总残渣。加的重量即为总残渣。20（二）可滤残渣（二）可滤残渣(溶解性固体溶解性固体DS，Dissolve
19、dSolids)水样经过滤后的滤液放在称至恒重的蒸发水样经过滤后的滤液放在称至恒重的蒸发皿内蒸干，再在皿内蒸干，再在103105烘至恒重所增加烘至恒重所增加的重量。的重量。式中：式中：AA总残渣和蒸发皿重（总残渣和蒸发皿重（g g） B B蒸发皿重（蒸发皿重（g g）；）； V V水样体积（水样体积（mLmL）。）。21（三）不可滤残渣（三）不可滤残渣( (悬浮物悬浮物SS,Suspended SS,Suspended Solids)Solids)水样经过滤后留在过滤器上的固体物质，水样经过滤后留在过滤器上的固体物质，于于103103一一105105烘至恒重所增加的重量。烘至恒重所增加的重量。
20、固定性悬浮固体固定性悬浮固体(FSS(FSS，Fixed Suspended Fixed Suspended Solids)Solids)挥发性悬浮固体挥发性悬浮固体VSS(Volatile Suspended VSS(Volatile Suspended Solids):T=550Solids):T=550600600下的灼烧减量，可粗略下的灼烧减量，可粗略地反映出水中有机分含量的多少。地反映出水中有机分含量的多少。说明：无机盐除铵盐和说明：无机盐除铵盐和MgCOMgCO3 3外，其余在外，其余在600600时都是相当稳定的。时都是相当稳定的。22七、矿化度七、矿化度 矿矿化化度度是是水水化
21、化学学成成分分测测定定的的重重要要指指标标，用用于于评评价价水水中中总总含含盐盐量量，是是农农田田灌灌溉溉用用水水适适用用性性评评价价的的主主要要指指标标之之一一。该该指指标标一一般般只只用用于于天天然然水。水。 矿矿化化度度的的测测定定方方法法有有重重量量法法、电电导导法法、阴阴、阳阳离离子子加加和和法法、离离子子交交换换法法、比比重重计计法法等等。重重量量法法含含意意明明确确，是是较较简简单单、通通用用的的方方法法。测测定定原原理理是是取取适适量量经经过过滤滤除除去去悬悬浮浮物物及及沉沉降降物物的的水水样样于于已已称称至至恒恒重重的的蒸蒸发发皿皿中中，在在水水浴浴上上蒸蒸干干，加加过过氧氧
22、化化氢氢除除去去有有机机物物并并蒸蒸干干，移移至至105-110105-110的烘箱中烘至恒重，计算出矿化度（的烘箱中烘至恒重，计算出矿化度（mg/Lmg/L）。）。 23八、电导率八、电导率 电导率表示的是水溶液传导电流的能力。电导电导率表示的是水溶液传导电流的能力。电导率的大小取决于溶液中所含离子的种类，总浓度，率的大小取决于溶液中所含离子的种类，总浓度，迁移性和价态，还与测定时的温度有关。温度每升迁移性和价态，还与测定时的温度有关。温度每升高高11，电导率增加约，电导率增加约2 2，通常规定，通常规定2525为测定电为测定电导率的标准温度。导率的标准温度。 因水溶液中绝大部分无机化合物都
23、有良好的导因水溶液中绝大部分无机化合物都有良好的导电性，而有机化合物分子难以离解，基本不具备导电性，而有机化合物分子难以离解，基本不具备导电性，因此，电导率又可以间接表示水中溶解性总电性，因此，电导率又可以间接表示水中溶解性总固体的含量和含盐量。固体的含量和含盐量。 24基本概念：基本概念：电阻电阻Rl/A电导率电导率Kl/ 电极常数电极常数Q=l/A则则R=Q/K对于对于l、A固定的电导池，电导池固定的电导池，电导池Q为一常数为一常数K=Q/R,求出求出R后后K值。值。25电导仪是测定溶液电导或电导率的专用仪器。电导仪是测定溶液电导或电导率的专用仪器。 图图2.16电阻分压式电导仪原理示意图
24、电阻分压式电导仪原理示意图26九、氧化还原电位九、氧化还原电位E En n = = E Eindind + + E Erefref式中：式中： E En n被测水样的氧化还原电位，被测水样的氧化还原电位，mVmV；E Eindind实测水样的氧化还原电位，实测水样的氧化还原电位，mVmV；E Erefref测定温度下饱和甘汞电极的电极电位，测定温度下饱和甘汞电极的电极电位，mVmV。图图2.17氧化还原电位测定装置氧化还原电位测定装置1.温度计温度计,2.铂电极铂电极,3.饱和甘汞电极饱和甘汞电极,4.玻璃管玻璃管,5.广口瓶广口瓶27十、硬度十、硬度(Hardness)(Hardness)概
25、述 最初，水的硬度被用来度量水沉淀肥皂的容最初，水的硬度被用来度量水沉淀肥皂的容量。水的硬度是由多价金属阳离子造成的，这些量。水的硬度是由多价金属阳离子造成的，这些离子能与肥皂生成沉淀，并与部分阴离子形成水离子能与肥皂生成沉淀，并与部分阴离子形成水垢。垢。 Ca Ca2 22Na(C2Na(C1717H H3535COO) 2NaCOO) 2NaCa(CCa(C1717H H3535COO)COO)2 228 水水的的硬硬度度按按阳阳离离子子可可分分为为“钙钙硬硬度度”和和“镁镁硬硬度度”，按按相相关关的的阴阴离离子子可可分分为为“碳碳酸酸盐盐硬硬度度”和和“非非碳碳酸酸盐盐硬硬度度”。其其中
26、中，碳碳酸酸盐盐硬硬度度又又被被称称为为“暂暂硬硬度度”。非非碳碳酸酸盐盐硬硬度度又又被被称称为为“永永久久硬硬度度”。 钙钙硬硬度度和和镁镁硬硬度度之之和和称称为为总总硬硬度度，碳碳酸酸盐盐硬硬度度 和和 非非 碳碳 酸酸 盐盐 硬硬 度度 之之 和和 亦亦 称称 为为 总总 硬硬 度度 。 硬硬 度度 一一 般般 以以 CaCOCaCO3 3计计 ， 以以 mg/Lmg/L为为 单单 位位 。 29硬度的测定方法(1(1）计算法）计算法 用原子吸收光谱法分别测定水中的用原子吸收光谱法分别测定水中的CaCa和和MgMg的含量，的含量，然后用公式计算总硬度。计算公式如下：然后用公式计算总硬度。
27、计算公式如下： 总硬度（总硬度（mg/Lmg/L，以，以CaCOCaCO3 3计）计）2.497Ca2.497Ca，mg/L mg/L 4.118Mg4.118Mg，mg/Lmg/L30（2 2）EDTAEDTA滴定法滴定法(GB7477-87)(GB7477-87)在在pHpH为为1010的条件下，用乙二胺四乙酸的条件下，用乙二胺四乙酸（EDTAEDTA）或其钠盐作为滴定剂，以铬黑）或其钠盐作为滴定剂，以铬黑T T（EBTEBT）作为指示剂与水样进行反应，根据所消）作为指示剂与水样进行反应，根据所消耗的耗的EDTAEDTA的量，可求得水样的总硬度。的量，可求得水样的总硬度。 31作业作业 取
28、某污水水样取某污水水样100mL100mL，置于重量为，置于重量为m m0 0=46.4718g=46.4718g的古氏坩埚中过滤，烘干后称的古氏坩埚中过滤，烘干后称重为重为m m1 1=46.5036g=46.5036g；然后再将此坩埚置于；然后再将此坩埚置于600600下灼烧，最后再称重为下灼烧，最后再称重为m m2 2=46.4848g=46.4848g。另取同一水样另取同一水样100mL100mL，置于重量为，置于重量为m=67.9624gm=67.9624g的蒸发皿中，在的蒸发皿中，在103103一一105105下蒸下蒸干冷却后，称重为干冷却后，称重为m m3 3=68.0138g=68.0138g，试计算该，试计算该水样的水样的TSTS、SSSS、DSDS、VSSVSS、FSSFSS。( (以以mg/Lmg/L计计) )32
