第4课水和废水监测5物理指标

1、第二章第二章 水和废水监测水和废水监测第五节第五节 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）水温、色度、臭和味道、残渣、）水温、色度、臭和味道、残渣、电导率、浊度、透明度、矿化度、氧电导率、浊度、透明度、矿化度、氧化还原电位等的检验方法原理、适用化还原电位等的检验方法原理、适用情况和注意事项。情况和注意事项。一、水温一、水温意义：意义：水中溶解性气体水中溶解性气体( (如氧、二氧化碳等如氧、二氧化碳等) )的溶解度、水生生物和的溶解度、水生生物和微生物活动、化学和生物化学反应速度及盐度、微生物活动、化学和生物化学反应速度及盐度、p

2、HpH值等都受值等都受水温变化的影响。水体自净、热污染判断及水处理过程的运水温变化的影响。水体自净、热污染判断及水处理过程的运转控制等。转控制等。 影响因素：影响因素：水的温度因水源不同而有很大差异。一般来说，地下水温度水的温度因水源不同而有很大差异。一般来说，地下水温度比较稳定，通常为比较稳定，通常为8 81212，地面水随季节和气候变化较大，地面水随季节和气候变化较大，大致变化范围为大致变化范围为0 03030。工业废水的温度因工业类型、生。工业废水的温度因工业类型、生产工艺不同有很大差别。产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 常用的测量仪器：常用的测量仪器：

3、水温计水温计、颠倒温度计颠倒温度计和和热敏电阻温热敏电阻温度计度计。水温计法（水温计法（A A）测温范围通常为测温范围通常为6 64141，最小分度，最小分度为为0.20.2。测量时将其插入一定深度的水中，测量时将其插入一定深度的水中，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。颠倒温度计法（颠倒温度计法（A A）用于测量深层水温度，一般装在采用于测量深层水温度，一般装在采水器上使用。它由主温表和辅温表水器上使用。它由主温表和辅温表构成。构成。测量时，将装有这种温度计的颠倒测量时，将装有这种温度计的颠倒采水器沉入预定深度水层，感温采水器沉入预定深度水层，感温10mi

4、n10min后，由后，由“使锤使锤”打开采水器的打开采水器的“撞击开关撞击开关”，使采水器完成颠倒，使采水器完成颠倒动作，提出水面，立即读取主、辅动作，提出水面，立即读取主、辅温度表的读数，经校正后获得实际温度表的读数，经校正后获得实际温度。温度。 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、

5、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。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202022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 等等 级级强强 度度说说 明明0 0无无无任何气味无任何气味1 1微弱微弱一般人难以察觉，嗅觉灵敏者可以察觉一

6、般人难以察觉，嗅觉灵敏者可以察觉2 2弱弱一般人刚能察觉一般人刚能察觉3 3明显明显已能明显察觉已能明显察觉4 4强强有显著的嗅味有显著的嗅味5 5很强很强有强烈的恶嗅或异味有强烈的恶嗅或异味味味 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“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。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（）

7、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0.0550.055（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）。）。水温高时，臭或味

8、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606011或或404011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

9、无味的水。子过滤，即可制得无臭和无味的水。 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（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。

10、 四、浊度四、浊度 浊度是反映水中的不溶解物质对光线透浊度是反映水中的不溶解物质对光线透过时阻碍程度的指标，通常仅用于天然水和过时阻碍程度的指标，通常仅用于天然水和饮用水，而污水和废水中不溶物质含量高，饮用水，而污水和废水中不溶物质含量高，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（浊度仪法（B B）( (一一) ) 目视比浊法目视比浊法原理：将水样与用硅藻土（或白陶土）配制的原理：将水样与用硅藻土（或白陶土）配制的标准浊度溶液进行比较，以确定水样的

11、浊度。标准浊度溶液进行比较，以确定水样的浊度。规定规定1L1L蒸馏水中含蒸馏水中含1mg1mg一定粒度的硅藻土（或白一定粒度的硅藻土（或白陶土）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：用通过用通过0.1mm0.1mm筛孔（筛孔（150150目），并经烘干的硅藻土和目），并经烘干的硅藻土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。视水样浊度高低确定浊度范围，用浊度标准贮备液视水样浊度高低确定浊度范围，用浊度标准贮备液和具塞比色管或具塞无色玻璃瓶配制系列浊度标准和具塞比色管或具塞无色玻璃瓶配制系列浊度标准溶液。溶液。取与浊度标准溶

12、液等体积的摇匀水样或稀释水样，取与浊度标准溶液等体积的摇匀水样或稀释水样，对照系列浊度标准溶液观察比较，选出与水样产生对照系列浊度标准溶液观察比较，选出与水样产生视觉效果相近的标准溶液，即为水样的浊度。如用视觉效果相近的标准溶液，即为水样的浊度。如用稀释水样，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。( (二二) ) 分光光度法分光光度法原理：由硫酸肼与六次甲基四胺反应生成原理：由硫酸肼与六次甲基四胺反应生成白色高分子聚合物配制标准浊度溶液，用白色高分子聚合物配制标准浊度溶液，用分光光度计于分光光度计于680nm680nm波长处测其吸光度，与波长处测其吸光度，与在同样条

13、件下测定水样的吸光度比较，得在同样条件下测定水样的吸光度比较，得知其浊度。该方法适用于天然水、饮用水知其浊度。该方法适用于天然水、饮用水浊度的测定。浊度的测定。测定要点测定要点取浓度为取浓度为10mg10mgmLmL的硫酸肼的硫酸肼(NH(NH2 2) )2 2H H2 2SOSO4 4 溶液溶液和浓度和浓度100mg100mgmLmL的六次甲基四胺溶液各的六次甲基四胺溶液各5.00mL5.00mL。于。于100mL100mL容量瓶中，混匀，于容量瓶中，混匀，于2525士士33下反应下反应24h24h，冷却后用无浊度水稀释至刻度，冷却后用无浊度水稀释至刻度，制得浊度为制得浊度为400400浊度

14、单位浊度单位(NTU)(NTU)的贮备液。的贮备液。用标准贮备液配制系列浊度标准溶液用标准贮备液配制系列浊度标准溶液( (浊度范浊度范围视水样浊度大小决定围视水样浊度大小决定) )。用分光光度计于用分光光度计于680nm680nm波长处，以无浊度水作波长处，以无浊度水作参比，测定系列浊度标准溶液的吸光度，绘制参比，测定系列浊度标准溶液的吸光度，绘制标准曲线。标准曲线。将水样摇匀，按照测定系列浊度标准溶液方法将水样摇匀，按照测定系列浊度标准溶液方法测其吸光度，并由标准曲线上查得相应浊度。测其吸光度，并由标准曲线上查得相应浊度。 （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

15、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

16、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。 五、透明度五、透明度 ( (一一) ) 铅字法（铅字法（B B）检验人员从透明度计的筒口检验人员从透明度计的筒口(d(dH=2.5H=2.533)33)垂直垂直向下观察，刚好能清楚地辨认出底部磨光玻璃片上向下观察，刚好能清楚地辨认出底部磨光玻璃片上的标准铅字印刷符号的标准铅字印刷符号( () )时的水柱高度时的水柱高度H H，为该，为该水的透明度水的透明度(cm)(cm)。当。当H30cmH30cm时为透明水。

17、时为透明水。 ( (二二) ) 塞氏盘法（塞氏盘法（B B） 塞氏盘为直径塞氏盘为直径200mm200mm、黑白各半的圆盘，将其、黑白各半的圆盘，将其沉入水中，以刚好看不到它时的水深（沉入水中，以刚好看不到它时的水深（cmcm）表示透）表示透明度。明度。 六、残渣六、残渣 水中的残渣分为总残渣、可滤残渣和不可水中的残渣分为总残渣、可滤残渣和不可滤残渣三种。它们是表征水中溶解性物质、不滤残渣三种。它们是表征水中溶解性物质、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）总残渣( (总固体总固体TSTS，Total Solids)Total Solids) 将水样在一定温度下蒸发、

18、烘干后所残余将水样在一定温度下蒸发、烘干后所残余的固体物质总量。包括不可滤残渣和可滤残渣。的固体物质总量。包括不可滤残渣和可滤残渣。 测定方法测定方法: :取适量取适量( (如如50mL)50mL)振荡均匀的水振荡均匀的水样于称至恒重的蒸发皿中，在蒸汽浴或水浴上样于称至恒重的蒸发皿中，在蒸汽浴或水浴上蒸干，移入蒸干，移入103103105105烘箱烘箱内烘至恒重，增加内烘至恒重，增加的重量即为总残渣。的重量即为总残渣。（二）可滤残渣（二）可滤残渣(溶解性固体溶解性固体DS，DissolvedSolids)水样经过滤后的滤液放在称至恒重的蒸发皿水样经过滤后的滤液放在称至恒重的蒸发皿内蒸干，再在内

19、蒸干，再在103105烘至恒重所增加的烘至恒重所增加的重量。重量。VALmg10001000B/）（）总残渣（式中：式中：A A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）。）。（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。固定性悬浮固体固定性悬浮固体(FSS(FSS，Fixed Sus

20、pended 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。七、矿化度七、矿化度 矿化度是水化学成分测定的重要指标，用矿化度是水化学成分测定的重要指标，用于评价水中总含盐量

21、，是农田灌溉用水适用性于评价水中总含盐量，是农田灌溉用水适用性评价的主要指标之一。该指标一般只用于天然评价的主要指标之一。该指标一般只用于天然水。水。 矿化度的测定方法有重量法、电导法、阴、矿化度的测定方法有重量法、电导法、阴、阳离子加和法、离子交换法、比重计法等。重阳离子加和法、离子交换法、比重计法等。重量法含意明确，是较简单、通用的方法。测定量法含意明确，是较简单、通用的方法。测定原理是取适量经过滤除去悬浮物及沉降物的水原理是取适量经过滤除去悬浮物及沉降物的水样于已称至恒重的蒸发皿中，在水浴上蒸干，样于已称至恒重的蒸发皿中，在水浴上蒸干，加过氧化氢除去有机物并蒸干，移至加过氧化氢除去有机物

22、并蒸干，移至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）。）。 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

23、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。 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电阻分压式电导仪原理示意图mxmmxmmRLERRRERE1E 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

24、，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.广口瓶广口瓶十、硬度十、硬度(Hardness)(Hardness)概述 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。 CaCa2 22Na

25、(C2Na(C1717H H3535COO) 2NaCOO) 2NaCa(CCa(C1717H H3535COO)COO)2 2 水的硬度按阳离子可分为水的硬度按阳离子可分为“钙硬度钙硬度”和和“镁镁硬度硬度”，按相关的阴离子可分为，按相关的阴离子可分为“碳酸盐硬度碳酸盐硬度”和和“非碳酸盐硬度非碳酸盐硬度”。其中，碳酸盐硬度又被称。其中，碳酸盐硬度又被称为为“暂硬度暂硬度”。非碳酸盐硬度又被称为。非碳酸盐硬度又被称为“永久硬永久硬度度”。 钙硬度和镁硬度之和称为总硬度，碳酸盐硬钙硬度和镁硬度之和称为总硬度，碳酸盐硬度 和 非 碳 酸 盐 硬 度 之 和 亦 称 为 总 硬 度 。度 和 非 碳 酸