环境监测课程设计报告.doc

环境监测课程设计 题 目 运河水体中无机物的测定 专 业 环境工程 班 级 环工 092 班 所在学院 生物与环境工程学院 指导老师 陈梅兰、王莉、邵波 小组成员 陈丹丹、郑潇潇、邵丹阳、陈忠、刘长 完成时间：2011年12月目 录1.课程设计方案5 1.1运河水质监监测基础资料的收集51.2监测断面和采样点的设置6 1.3取点断面平面图72. 实验部分72.1邻菲啰啉分光光度法测定水中铁含量72.2丁二酮肟(二甲基乙二醛肟)分光光度法测镍113.结果分析及讨论143.1测定结果分析143.2水体重金属污染的危害15京杭大运河杭州段（拱宸桥至武林门河段）水体中无机物的测定（浙江树人大学生物与环境工程学院，浙江 杭州 310015）摘要：通过检测运河水体中金属阳离子（铁离子、镍离子）的含量，来评定从拱宸桥至朝晖桥这段运河的水质状况极其水质污染程度。在考察拱宸桥至朝晖桥河段之后，选取拱宸桥、大关桥、卖鱼桥、德胜桥和朝晖桥五个断面取水样进行测定。检测结果显示该河段水质为类和类水。运河水质不容乐观。 关键词：金属阳离子、分光光度法Beijing-hangzhou the Grande Canale Hangzhou canal section(from the Gongcheng to the Wulin) water Inorganic matter testing(Biology and Environment Engineering College of Zhejing Shuren University,Hangzhou,310015 China)Abstract:Through determination metal cation (Iron、Nickel) contectto evaluation the the water pollution situation assessment form rom the Gongcheng to the Wulin canal section. After Investigate the canal section rom the Prize to the Wulin , we chose Gongcheng、Daguan、Maiyu、Desheng and Zhaohui five bridges to determination. Testing results showed that the water quality for IV and V type water. Canal water quality nots allow hopeful.Key words: metal cation, spectrophotometric method引 言 京杭大运河全长1794千米,是世界上最长的一条人工运河,是我国重要的一条南北水上干线。京杭大运河的修建不仅加强加强南北交通，巩固对全国的统治，也促进了文化交融，中原文化南方文化相融合。 而由北到南的航线方便南粮北运，亦带动了江南地区的经济建设。京杭运河对中国南北地区之间的文化、经济、政治有着巨大的贡献。随着经济社会的发展，运河的传统运输功能已经改变，河道、沿河风貌和人民生活都发生了很大变化，当前又面临着城市现代化、农村城镇化建设的严重挑战。如不加强保护，运河的历史文化遗存、风光景物和自然生态环境就会不可避免地遭到破坏，真实性和完整性将会不复存在。通过对运河的各项指标的时时监测，关注运河水质状况，来科学的展开运河的整治、防御工作，实现可持续发展，使古老的运河重新焕发青春与活力。在课程设计的两周时间里，我们对运河杭州段的拱宸桥、大关桥、卖鱼桥、德胜桥、朝晖桥的水质中的无机物进行了检测。运用分光光度法测定水样中重金属的含量，以此来评定现今运河水质的状况。分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性和定量分析的方法。在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到与众不同波长相对应的吸收强度。如以波长（）为横坐标，吸收强度（A）为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。利用该曲线进行物质定性、定量的分析方法，称为分光光度法，也称为吸收光谱法。用紫外光源测定无色物质的方法，称为紫外分光光度法；用可见光光源测定有色物质的方法，称为可见光光度法。它们与比色法一样，都以Beer-Lambert定律为基础。 上述的紫外光区与可见光区是常用的。但分光光度法的应用光区包括紫外光区，可见光区，红外光区。分光光度法有着灵敏度高、精确度高、操作简便、快速。对于复杂的组分系统，无须分离即可检测出其中所含的微量组分的优点。1.课程设计方案1.1运河水质监监测基础资料的收集 京杭大运河是世界上最长的人工河流，北起北京通州，南至浙江杭州，纵贯北京、天津、河北、山东、江苏、浙江6省市全长1794km；它是在天然河流基础上进行开凿，沟通海河、黄河、淮河、长江、钱塘江5大河流和一系列湖泊兼备天然河流与人工运河的特性。京杭大运河杭州段属平原河网，河道密布。杭州人民依靠着河流生存，建起一条独特的温婉的江南水乡建筑风景线。自古以来，杭州就是文人墨客向往的旅行之地，渐渐地形成了温文儒雅的文化氛围。现今，运河主要执行着运河航运、水利、旅游、居住、文化、生态调节的功能。 运河杭州段运河拱辰桥至朝晖桥段的沿河产业布局以第三产业为主，运河东岸是典型的商业区，餐饮服务业发达；西岸还部分保留了原有产业结构，除了同样发达的餐饮业之外，还有大河造船、水泥厂、中石化油库等各类轻重工业分布。 随着城市的发展的需求，大量天然河道、沟塘被填埋，运河排水泄洪减弱；90年代末对杭州大量城市住宅区的开发，已使城西湿地环境部分受到破坏，削弱对径流的调节作用；工业废水的直接或间接的排放、城市污水的增加以及水路运输的污染等是导致运河水质的影响因素。2010年杭州市环境保护局环境公报上指出：运河、城市河道水质总体保持稳定，中东河等通过专项整治，水质得到明显提升。据统计，全市已建成集中式污水处理厂52家，设计规模达到336.25万吨/日，在建集中式污水处理厂4家，设计规模21.1万吨/日。杭州市环境监测中心对运河水系30个断面进行监测结果：仅20%的断面符合或优于IV类标准，其余断面水质均劣于V类。主要呈现为总氮磷等生活污染，由于居民生活污水的无序排放造成水体污染，水质富营养化，水流减缓，自净能力下降。近年来运河与杭城内河发生蓝藻、绿澡、浮萍、水葫芦等生物爆发。到2008年6月，运河高锰酸盐指数、生化需氧量、汞、硫化物及重金属类等多项指标，已达到或优于四类、五类水质，水质有所好转，运河三堡至坝子桥段水质已达四类水质。1.2监测断面和采样点的设置（1）监测断面的选定 运河河宽50m,水深5m，在综合参考资料及当地实际情况的基础上，取拱宸 桥、大关桥、卖鱼桥、德胜桥、朝晖桥五个断面，每处距水面下0.30.5m处分 别选取水样。（2）水样的采集本次采样主要采集表层水水样，并无过多复杂的操作，因此选择采样容器为若干个已经洗净的矿泉水瓶，在桥中央采样。（3） 水样具体记录：序号采样点采样时间温度（）1拱宸桥12月8日11点16.02大关桥12月8日11点13.93卖鱼桥12月8日11点12.54德胜桥12月8日11点12.75朝晖桥12月8日11点13.5 1.3取点断面平面图 2. 实验部分2.1邻菲啰啉分光光度法测定水中铁含量1. 方法原理 亚铁离子在PH=39之间的溶液中与邻菲啰啉生成稳定的橙红色络合物，其反应式为：此络合物在避光时可稳定半年。测量波长为510nm。若用还原剂（如盐酸羟胺）将高铁离子还原，此法可测高铁离子是总铁含量。2. 干扰及消除 邻菲啰啉能与某些金属离子形成有色络合物而干扰测定。但在乙酸-乙酸铵的缓冲溶液中，不大于铁浓度10倍的铜、锌、钴、铬及小于2mg/L的镍，不干扰测定，当浓度在高时，可加入过量显色剂予以消除。汞、镉、银等能与邻菲啰啉形成沉淀，若浓度低时，可用不加邻菲啰啉的试液作参比，对水样的底色进行校正。3. 方法的适应范围 此法适应于一般环境水和废水中铁的测定，最低检出浓度为0.03mg/L，测定上限为5.00。对铁离子大于5.00的水样，可适当稀释后再按本方法进行测定。4.试剂和材料1 硫酸亚铁铵、己酸铵、冰乙酸、均为分析纯2 l0(mv)盐酸羟胺，O5(mv)邻菲啰啉3 HCL(1+1)，HCL(1+3)，H2S04(1+1)蒸馏水4 刚果红试纸，中速定量滤纸、具塞水样瓶，5Oml比色管(具塞)5 缓冲液：取40g乙酸铵加入50ml冰乙酸溶解后，用水稀释至100ml容量瓶中。6 Fe标准贮备液（100 ug/ ml ）：准确称取0.07020g硫酸亚铁铵置于100ml的烧杯中，加5mlH2SO4(1+1)溶解，冷却后，转移到l0Oml容量瓶中，加水至标线，定容，摇匀。7 Fe标准使用液（25.0ug/ml）：用移液管准确移取标准贮备液25.00ml置于10Oml容量瓶中，加水定容，摇匀。5.仪器及测量条件仪器 分光光度计测量条件 比色皿 d=10mm，波长=5lOnm6. 步骤（1）标准样品的制备取6只15Oml锥形瓶，分别加入0、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00ml铁标准使用液，加蒸馏水至50.0ml，再加HCL(I+3)1ml，10(mv)盐酸羟胺1m1玻璃珠12粒，然后加热煮沸至溶液剩15ml左右，冷却至室温，转移到50ml具塞比色管中。滴加饱和乙酸钠溶液至刚果红试纸刚刚变红，加入5ml缓冲液，0.5(mv)邻菲啰啉溶液2ml，加水定容摇匀，显色15min后,于510nm波长处，以水为参比，测定吸光度并作空白校正。以吸光度为纵坐标，相应铁含量为横坐标绘出标准曲线。（2）总铁的测定采样后，立即用盐酸酸化此样品至PH约为1，分析时取500ml混匀水样置l50ml锥形瓶中（每个地点的水样做两组样品，进行平行实验），加HCL(I+3)1ml，10(mv)盐酸羟胺1m1玻璃珠12粒，然后加热煮沸至溶液剩15ml左右，以保证全部铁的溶解和还原。若有沉淀，应用中速滤纸将之过滤除去。测定方法同标准溶液，测定吸光度并作空白校正。（3）加标回收实验计算出各个采样点水样中铁离子的含量。在50ml水样中加入与水样中铁离子同等含量的标准物质的量。按总铁的测定方法测得加标后的吸光度。7.计算 总铁（mg /l )= mv 式中m：由工作曲线查得的铁量(mg) v：水样体积(l)8.数据处理1.铁标准曲线的绘制浓度（mg/L）012345吸光度0.0990.2870.4750.6560.8120.9982.水样的测定采样点吸光度铁的浓度（mg/L）平均浓度（mg/L）大关桥0.1980.50390.53470.2090.5655德胜桥0.3111.13661.08900.2941.0414拱宸桥0.4471.89811.93170.4591.9653朝晖桥0.3711.47261.51180.3851.5510卖鱼桥0.1640.31350.32750.1690.34153.不同采样点铁的含量对比4.加标回收采样点加标体积（ml）吸光度回收率大关桥0.520.198105%0.209德胜桥1.080.311102%0.294拱宸桥1.970.44796%0.459朝晖桥1.490.371103%0.385卖鱼桥0.340.16495%0.1692.2丁二酮肟(二甲基乙二醛肟)分光光度法测镍一 原理在氨溶液中，氧化碘存在下，镍与丁二酮肟作用，形成组成比为1：4的酒红色可溶性络合物。络合物在440及530nm处有连个吸收峰。为了消除柠檬酸铁等的干扰，可选择灵敏度稍低的530nm波长处进行分光光度测定。二适用范围本标准规定了用丁二酮肟(二甲基乙二醛肟)分光光度法测定工业废水及受到镍污染的环境水。当取试样体积10mL，本法可测定上限为4mg/L，最低检出浓度为0.1mg/L（吸光度在A=0.010时所对应的镍浓度）。适当多取样品或稀释，可测浓度范围还能扩展。三所需试剂1 硝酸(HNO3)。2 50%柠檬酸铵(NH4)3C6H5O7溶液3 碘溶液，C(I2)0.05mol/L：称取1.27g碘片(I2)，加到含有25g碘化钾(KI) 的少量水中，研磨溶解后，用水稀释至100mL。4 氢氧化钠溶液，C(NaOH)=2mol/L5 0.5%丁二酮肟(CH3)2C2(NOH)2溶液：称取0.5g丁二酮肟溶解于50mL氨水中，用水稀释至100mL。6 Na2EDTAC10H14N2O8Na22H2O溶液。7 镍标准贮备液，1000mg/L：准确称取金属镍(含量99.9以上)0.1000g溶a) 在10mL硝酸溶液中，加热蒸发至近干，冷却后加硝酸溶液溶解，转移到100mL容量瓶中，用水稀释至标线。8 镍标准使用溶液，20.0mg/L：取5.00mL镍标准贮备液于100mL容量瓶中，用水稀释至标线。四所需仪器 常用实验室仪器、分光光度计、25ml具塞比色管、10mm比色皿五样品采样后，立即用硝酸调节水样的pH值至中性。六实验步骤 校准曲线的绘制显色：往6个25mL具塞比色管中，分别加入0，1.00，2.00，3.00，4.00及5.00mL镍标准使用溶液，加50%柠檬酸铵溶液2.0mL，0.05mol/L碘溶液1.0ml，并加水至20mL，摇匀。加0.5%丁二酮肟(CH3)2C2(NOH)2 溶液2.0ml，摇匀。加5%Na2-EDTA溶液2.0ml，加水至刻度线，摇匀。测量：放置5min后，用10mm比色皿，于530nm波长处，与蒸馏水作参比，测量吸光度，并作空白校正，绘制吸光度浓度曲线。 水样测定 取水样5ml置于25ml具塞比色管中，用氢氧化钠溶液调至中性，然后按上述校准曲线的步骤进行显色和测量。然后用10mm比色皿，以水为参比液，在530nm波长下测量显色液的吸光度。 加标回收实验计算出各个采样点水样中镍离子的含量。在25ml水样中加入与水样中镍离子同等含量的标准物质的量。按镍的测定方法测得加标后的吸光度。 注：在低于20室温下显色时，络合物吸光度至少在1h内不变，否则络合物的吸光度稳定性随温度的升高二下降。因此，在此情况下，须在较短时间（15min）内显色测定，且样品测定于绘制标准曲线的显色时间应尽量一致。七计算镍含量C(Ni，mg/L)由回归方程或下式计算： 式中：m由校准曲线查得的水样含镍量（g）V水样的体积（mL）八实验数据的处理1绘制镍标线浓度（mg/L）00.81.62.43.24吸光度0.0630.1210.1870.2390.2960.3562.水样的测定地点吸光度镍含量（mg/L）平均含量（mg/L）朝晖桥0.0780.18520.19880.0800.2126德胜桥0.0750.14400.19200.0820.2401拱宸桥0.0760.15780.18510.0800.2126大关桥0.0790.19890.22620.0830.2538卖鱼桥0.0760.15780.12340.0710.08923各采样点镍离子含量对比3. 加标回收实验采样点加标体积（ml）吸光度回收率朝晖桥0.250.09596.5%0.091德胜桥0.240.094107%0.093拱宸桥0.230.094104%0.090大关桥0.280.10197%0.093卖鱼桥0.150.081106%0.0853.结果分析及讨论3.1测定结果分析 根据国家水质标准及实验测得的数据，显示大关桥、卖鱼桥、德胜桥三处水样中铁离子含量小于等于1.5mg/L，属于类水；拱宸桥和朝晖桥的水样中铁离子含量均超过1.5mg/L，属于类水。从检测结果看，运河水质不容乐观。拱宸桥测得吸光度偏高，