水質(zhì)分析中的常用指標(biāo)
1、有機(jī)化學(xué)指標(biāo)
溶解氧 (Dissolved oxygen簡(jiǎn)稱(chēng)DO)
指溶解在水中的分子態(tài)氧(O2)，簡(jiǎn)稱(chēng)DO)。水中溶解氧的含量與大氣壓、水溫及含鹽量等因素有關(guān)。大氣壓力下降、水溫升高、含鹽量增加，都會(huì)導(dǎo)致溶解氧含量減低。
一般清潔的河流，DO可接近其溫度的飽和值，當(dāng)有大量藻類(lèi)繁殖時(shí)，溶解氧可能過(guò)飽和;當(dāng)水體受到有機(jī)物質(zhì)、無(wú)機(jī)還原物質(zhì)污染時(shí)，會(huì)使溶解氧含量降低，甚至趨于零，此時(shí)厭氧細(xì)菌繁殖活躍，水質(zhì)惡化。水中溶解氧低于3~4mg/L時(shí)，許多魚(yú)類(lèi)呼吸困難，窒息死亡。溶解氧是表示水污染狀態(tài)的重要指標(biāo)之一。
化學(xué)需氧量(Chemical oxygen demand 簡(jiǎn)稱(chēng)COD)
化學(xué)需氧量是指以重鉻酸鉀(K2Cr2O7)或高錳酸鉀(KMnO4)為氧化劑，氧化水中的還原性物質(zhì)所消耗氧化劑的量，結(jié)果折算成氧的量(以mg/L計(jì))。水中還原性物質(zhì)包括有機(jī)物和亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等無(wú)機(jī)物?；瘜W(xué)需氧量反應(yīng)了水中受還原性物質(zhì)污染的程度。基于水體被有機(jī)物污染是很普遍的現(xiàn)象，該指標(biāo)也作為有機(jī)物相對(duì)含量的綜合指標(biāo)之一，在與水質(zhì)有關(guān)的各種法令中均采用它作為控制項(xiàng)目。
注：我國(guó)頒布的環(huán)境地面水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(1988年)中，規(guī)定了以酸性重鉻酸鉀法測(cè)得的COD值稱(chēng)為化學(xué)需氧量，(簡(jiǎn)稱(chēng)CODCr)，而將高錳酸鉀法測(cè)得的COD值稱(chēng)為高錳酸鹽指數(shù)，(簡(jiǎn)稱(chēng)CODMn)。
高錳酸鹽指數(shù)，耗氧量(CODMn)
高錳酸鹽指數(shù)，又稱(chēng)為耗氧量，是反映水體中有機(jī)及無(wú)機(jī)可氧化物質(zhì)污染的常用指標(biāo)。定義為：在一定條件下，用高錳酸鉀氧化水樣中的某些有機(jī)物及無(wú)機(jī)還原性物質(zhì)，由消耗的高錳酸鉀量計(jì)算相當(dāng)?shù)难趿?。它反映了水中懸浮和溶解的可被高錳酸鉀氧化的那一部分無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的量。
高錳酸鹽指數(shù)在以往的水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析中，亦有被稱(chēng)為化學(xué)需氧量的高錳酸鉀法。但是，由于這種方法在規(guī)定條件下，水中有機(jī)物只能部分被氧化，并不是理論上的需氧量，也不是反映水體中總有機(jī)物含量的尺度，因此，用高錳酸鹽指數(shù)這一術(shù)語(yǔ)作為水質(zhì)的一項(xiàng)指標(biāo)，以有別于重鉻酸鉀法的化學(xué)需氧量，更符合于客觀實(shí)際。
CODcr一般為CODMn的2到5倍，我們?cè)趯?shí)際工作中得到的數(shù)據(jù)基本上都在這個(gè)范圍
生化需氧量(Biochemical oxygen demand簡(jiǎn)稱(chēng)BOD)
生化需氧量是指在有溶解氧的條件下，好氧微生物在分解水中有機(jī)物的生物化學(xué)氧化過(guò)程中所消耗的溶解氧量。同時(shí)亦包括如硫化物、亞鐵等還原性無(wú)機(jī)物質(zhì)氧化所消耗的氧量，但這部分通常占很小比例。
有機(jī)物在微生物作用下好氧分解大體上分為兩個(gè)階段。
1)含碳物質(zhì)氧化階段，主要是含碳有機(jī)物氧化為二氧化碳和水;
2)硝化階段，主要是含氮有機(jī)化合物在硝化菌的作用下分解為亞硝酸鹽和硝酸鹽。約在5-7日后才顯著進(jìn)行。故目前常用的20℃五天培養(yǎng)法(BOD5法)測(cè)定BOD值一般不包括硝化階段。
BOD是反映水體被有機(jī)物污染程度的綜合指標(biāo)，也是研究廢水的可生化降解性和生化處理效果，以及生化處理廢水工藝設(shè)計(jì)和動(dòng)力學(xué)研究中的重要參數(shù)。
總磷(Total Phosphorus簡(jiǎn)稱(chēng)TP)
總磷為控制水體富營(yíng)養(yǎng)化主要指標(biāo)。以水中可被強(qiáng)氧化物質(zhì)氧化轉(zhuǎn)變成磷酸鹽的各種形態(tài)磷的總量計(jì)。磷是植物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素，也是生命必不可shao的。如果水中的磷超過(guò)臨界濃度后，就會(huì)刺激水生植物的生長(zhǎng)，以至發(fā)生“藻花"，造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化。
磷是由若干不同途徑進(jìn)入水體的，如排放含磷化合物的廢水，農(nóng)田的地表徑流，以及畜牧場(chǎng)等。近年來(lái)，由于含磷洗滌劑和其他日用含磷物質(zhì)的使用，也增加了磷的排放量。
氨氮(Ammonia nitrogen簡(jiǎn)稱(chēng)NH3-N)
水中的氨氮是指以游離氨NH3(也稱(chēng)非離子氨)和離子氨NH4+形式存在的氮。對(duì)地面水，常要求測(cè)定非離子氨。兩者的組成比決定于水的pH值和溫度，當(dāng)pH值偏高時(shí)，游離氨的比例較高，反之，則氨鹽的比例較高。
水中氨氮主要來(lái)源于生活污水中含氮有機(jī)物受微生物作用的分解產(chǎn)物，焦化、合成氨等工業(yè)廢水，以及農(nóng)田排水等。氨氮含量較高時(shí)，對(duì)魚(yú)類(lèi)呈現(xiàn)毒害作用，對(duì)人體也有不同程度的危害。
總氮 (Total Nitrogen簡(jiǎn)稱(chēng)TN)
水中各種形態(tài)無(wú)機(jī)和有機(jī)氮的總量。包括NO3-、NO2-和NH4+等無(wú)機(jī)氮和蛋白質(zhì)、氨基酸和有機(jī)胺等有機(jī)氮，以每升水含氮毫克數(shù)計(jì)算。常被用來(lái)表示水體受營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染的程度。
水中的總氮含量是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。其測(cè)定有助于評(píng)價(jià)水體被污染和自?xún)魻顩r。地表水中氮、磷物質(zhì)超標(biāo)時(shí)，微生物大量繁殖，浮游生物生長(zhǎng)旺盛，出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。
總有機(jī)碳(Total Organic Carbon，簡(jiǎn)稱(chēng)TOC)
以碳的含量表示水體中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)。由于TOC的測(cè)定采用燃燒法，因此能將有機(jī)物全部氧化，它比BOD5或COD更能反映有機(jī)物的總量。
總需氧量(Total Oxygen Demand，簡(jiǎn)稱(chēng)TOD)
是指水中有機(jī)物質(zhì)在燃燒中氧化時(shí)所需要的氧量，結(jié)果以O(shè)2的mg/L表示。TOD只能反映幾乎全部有機(jī)物質(zhì)經(jīng)燃燒后變成CO2、H2O、NO、SO2…所需要的氧量。它比BOD、COD更接近于理論需氧量值。
2、無(wú)機(jī)化學(xué)指標(biāo)
硬度(hardness)
硬度起初表示水中肥皂起泡程度的大小，現(xiàn)在，人們?cè)诨瘜W(xué)上把水中Ca、Mg離子含量，換算為與其相對(duì)應(yīng)的CaCO3量來(lái)計(jì)算硬度值，用mg/L表示。硬度有總硬度、鈣硬度、鎂硬度、碳酸鹽硬度(暫時(shí)硬度)、非碳酸鹽硬度(永jiu硬度)等表示方式。
pH值(pH value)
pH值表示水中酸堿性的強(qiáng)弱，用溶液中氫離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)表示：pH =-lgαH+
pH表示水的最基本性質(zhì)，它可以控制水體的弱酸、弱堿的離解程度，降低氯化物、氨、硫化氫等的毒性，防止底泥重金屬的釋放。它對(duì)水質(zhì)的變化、生物繁殖的消長(zhǎng)、腐蝕性、水處理效果等均有影響，是評(píng)價(jià)水質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)。天然水的pH值多在6-9范圍內(nèi);飲用水在6.5-8.5間;某些工業(yè)用水的pH值必須保持在7.0-8.5間,以防止金屬設(shè)備和管道被腐蝕。
電導(dǎo)率(conductivity)
水的電導(dǎo)率與其所含無(wú)機(jī)酸、堿、鹽的量有一定關(guān)系。該指標(biāo)常用于推測(cè)水中離子的總濃度或含鹽量。不同類(lèi)型的水有不同的電導(dǎo)率。
氧化還原電位(Oxidation reduction potential)
氧化還原電位是水中多種氧化物質(zhì)與還原物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的綜合結(jié)果。這一指標(biāo)雖然不能作為某種氧化物質(zhì)與還原物質(zhì)濃度的指標(biāo)，但能幫助我們了解水體的電化學(xué)特征，分析水體的性質(zhì)，是一項(xiàng)綜合性指標(biāo)。水體的氧化還原電位必須在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。
3、物理性質(zhì)指標(biāo)
濁度 (Turbidity)
濁度是表現(xiàn)水中懸浮物對(duì)光線透過(guò)時(shí)所發(fā)生的阻礙程度。水中含有泥沙、黏土、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、浮游生物和微生物等懸浮物質(zhì)時(shí)，可使光散射或吸收，濁度大。水的濁度大小不僅和水中存在顆粒物含量有關(guān)，而且和其粒徑大小、形狀、顆粒表面對(duì)光散射特性有密切關(guān)系。濁度的高低一般不能直接說(shuō)明水質(zhì)的污染程度，但濁度增高表明水質(zhì)變壞。
透明度(Transparency)
是指水樣的清澈程度，潔凈的水是透明的。透明度與濁度相反，水中懸浮物和膠體顆粒物越多，其透明度就越低。測(cè)定透明度的方法有鉛字法、塞氏盤(pán)法、十字法等。
懸浮物(Suspended solids簡(jiǎn)稱(chēng)SS)
水中的固體污染物主要以懸浮狀態(tài)、膠體狀態(tài)和溶解狀態(tài)的形態(tài)存在于水體中。懸浮狀態(tài)的固體污染物通常稱(chēng)為懸浮物，是指雜質(zhì)、泥沙類(lèi)的無(wú)機(jī)物、動(dòng)植物體腐敗而產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)和浮游生物。固體懸浮物，它會(huì)造成水體外觀惡化、混濁度升高，改變水的顏色。懸浮物沉積于河底淤積河道，危害水底棲生生物的繁殖，影響漁業(yè)生產(chǎn);沉積于灌溉的農(nóng)田，則會(huì)堵塞土壤毛細(xì)管，影響通透性，造成土壤坂結(jié)，不利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)。
4、常見(jiàn)金屬指標(biāo)
鎘(Cadmium)(Cd)
鎘的融點(diǎn)320.9℃，沸點(diǎn)765℃，是富延展性且柔軟的金屬，溶于稀硝酸。鎘的毒性很強(qiáng)，可在人體的肝、腎等組織中蓄積，造成各種臟器組織的破壞，尤以對(duì)腎臟損害最為明顯，還可以導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和軟化，引起痛痛病。
絕大多數(shù)淡水的含鎘量低于1μg/L，鎘在自然界中多以硫鎘礦存在，并常與鋅、鉛、銅、錳等礦共存。所以在這些金屬精煉過(guò)程中都可以排出大量的鎘。另外，電鍍、染料、電池和化學(xué)工業(yè)等排放的廢水也是鎘的主要污染源。
鉻(六價(jià))(Chromium)(Cr6+)
具有光澤的銀白色固體金屬，耐腐蝕、耐熱，是人體的必須的微量元素之一，鉻化合物的常見(jiàn)價(jià)態(tài)有三價(jià)和六價(jià)。鉻的毒性與其存在價(jià)態(tài)有關(guān)，金屬鉻無(wú)害，六價(jià)鉻具有強(qiáng)毒性，為致癌物質(zhì)，并易被人體吸收而在體內(nèi)蓄積，通常認(rèn)為六價(jià)鉻的毒性比三價(jià)鉻大100倍。三價(jià)鉻和六價(jià)鉻化合物可以相互轉(zhuǎn)換。鉻的工業(yè)污染源主要來(lái)自鉻礦石加工、金屬表面處理、皮革鞣制、印染、照相材料等行業(yè)的廢水。鉻是水質(zhì)污染控制的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
銅(Copper)(元素符號(hào)：Cu)
銅具有延展性，易于加工，是熱和電的良導(dǎo)體。銅是人體所必需的微量元素，人體缺銅會(huì)發(fā)生貧血、腹瀉等病癥，但過(guò)量攝入銅也會(huì)產(chǎn)生危害。銅對(duì)水生生物的危害較大，牡蠣在銅離子污染的水中，體內(nèi)可蓄積高量的銅，在日本延岡灣及中國(guó)臺(tái)灣二仁溪均發(fā)生過(guò)綠牡蠣案件。銅對(duì)水生生物的毒性與其形態(tài)有關(guān)，游離銅離子的毒性比絡(luò)合態(tài)銅大的多。銅的主要污染源是電鍍、冶煉、五金加工、礦山開(kāi)采、石油化工和化學(xué)工業(yè)等部門(mén)排放的廢水。
鐵(Iron)(元素符號(hào)：Fe)
鐵是天然水體中的微量元素之一，在水中的含量取決于該地區(qū)的地質(zhì)狀況，也取決于水體中的其他化學(xué)成分。二價(jià)和三價(jià)鐵離子是鐵在水環(huán)境中的基本形態(tài)。二價(jià)鐵存在于缺少溶解氧的水體中或存在于具有厭氧底層的可分層的湖泊深水中，當(dāng)水中溶解氧增加或遇到氧化物質(zhì)，二價(jià)鐵迅速被氧化成三價(jià)鐵離子，而以一種氫氧化鐵形式，或是與其它陰離子一起沉降至水底的沉積物中，三價(jià)鐵的氧化物實(shí)際上是不溶的。如果底泥中有硫化氫，則分別形成硫化亞鐵，于是便產(chǎn)生了黑色的無(wú)機(jī)物。
鐵是植物和動(dòng)物不可缺shao的微量元素，在有些水體中，鐵有可能是一種限制藻類(lèi)和其他植物生長(zhǎng)的制約因素，在脊椎動(dòng)物和某些無(wú)脊椎動(dòng)物血液中鐵是一個(gè)極為主要的輸氧因素。
鐵對(duì)人體健康無(wú)毒理影響，只是影響水的使用。鐵明顯地影響飲水的味道，而且能夠沾污洗滌衣物。
鋅(Zinc)(Zn)
鋅是廣泛應(yīng)用于日常生活的金屬，融點(diǎn)419.5℃，可溶于酸、濃堿。其常與其他金屬的硫化物，特別是鉛、銅、鎘和鐵的硫化物締合在一起。鋅是人體必不可shao的元素，但對(duì)魚(yú)類(lèi)和其他水生生物影響較大，鋅對(duì)魚(yú)類(lèi)的安全濃度約為0.1mg/L。此外，鋅對(duì)水體的自?xún)暨^(guò)程有一定抑制作用。其主要污染源是電鍍、冶金、顏料及化工等部門(mén)的排水。
硒(Selenium)(Se)
在水體中，元素硒以ya硒酸鹽或硒酸鹽的形式存在，水體的天然含硒濃度與土壤的含硒量成正比。硒是人體必需的元素，但若攝入過(guò)多的硒也會(huì)產(chǎn)生中毒現(xiàn)象。金屬硒的毒性低，二價(jià)態(tài)硒的毒性非常高，一般經(jīng)腸道吸收，蓄積于肝、腎中。其污染源主要是采礦、金屬冶煉及硒制品廠等排出的廢水。
重金屬(Heavy metals)
化學(xué)上跟據(jù)金屬的密度把金屬分成重金屬和輕金屬，常把密度大于4.5g/cm3的金屬稱(chēng)為重金屬。如：金、銀、銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鉻、汞、鎘等大約45種。
水體中的重金屬元素有些是人體健康必須的常量元素和微量元素，有些是有害于人體健康的，如汞、鎘、鉻、鉛、銅、鋅、鎳、鋇、釩、砷等。受污染的地面水和工業(yè)廢水中有害金屬化合物的含量往往明顯增加。有害金屬侵入人體后，將會(huì)使某些酶失去活性而出現(xiàn)不同程度的中毒癥狀。其毒性大小與金屬種類(lèi)、理化性質(zhì)、濃度及存在的價(jià)態(tài)和形態(tài)有關(guān)。例如，汞、鎘、鉻(六價(jià))、鉛、及其化合物是對(duì)人體健康產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)影響的有害金屬;汞、鉛、砷等金屬的有機(jī)化合物比相應(yīng)的無(wú)機(jī)化合物毒性要強(qiáng)得多;可溶性金屬要比顆粒態(tài)金屬毒性大;六價(jià)鉻比三價(jià)鉻毒性大等等。
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