曲阜市护城河水质检测

1、曲阜护城河水质研究评价08级环境科学 高钊指导老师 唐美珍【摘要】由于人为的不合理利用，以及生活污水、工业废水的无限制排放，必然引起护城河河水的污染。护城河位于市中心，而且曲阜市是著名的旅游胜地，河水的水质对于曲阜的发展有十分重要的意义。所以，采集不同地点护城河水,对河水中总磷、总氮、溶氧、COD、氨氮进行测定，来对护城河的水质进行评估。结果表明，护城河的河水中P、N元素严重超标，富营养化程度较严重，整体水质严重污染，营养状态及水质状态处于相对较高的风险状况之中。最后针对上述情况提出护城河水环境改善措施和建议，以期其充分发挥其景观水体得综合效益。关键词：水质 总磷 总氮 化学需氧量Study

2、on the water quality evaluation of Qufu MoatStudent majoring in Environmental Science Gao ZhaoTutor Tang Mei zhenAbstract： Due to unreasonable use, as well as domestic sewage, industrial wastewater without limiting emissions, it will cause the moat river pollution. The city of Qufu is a famous touri

3、st resort, and the moat is located in the downtown area, the river water quality has very important significance to the development of Qufu .As a result ,to collect the water of Qufu Moat in different places, and to evaluate water quality of the moat through the measurement of the total phosphorus T

4、otal nitrogen and total carbon of the water. The results show that, the elements of phosphorus nitrogen and carbon in the moat water severely exceed the standard. The degree of eutrophication is becoming more and more serious now, in a world , the overall water -quality is too poor to be improved. F

5、inally, I suggest some measures in order to improving its water-quality.Key word： water quality 、total phosphorus、total nitrogen、Chemical Oxygen Demand引言 随着社会经济的不断发展，人类对水资源的开发利用日趋加剧，流域工程型缺水、资源型缺水、水质型缺水并存，水资源保护的形式日益严峻。随着水资越来越引起人们的重视，水体的污染与评价成为国内外关注的环境问题。查看曲阜市的水资源状况，多年平均降雨706.38mm，多年平均径流深181.1，地表水资源量为

6、1.4735亿m³，地下水资源量为.856亿m³，扣除重复计算的水资源量4383亿m³，全市多年平均水资源总量为.8908亿m³。人均占有水资源量473 m³，亩均占有水资源量422 m³ 。可知，曲阜市的水资源水量状况曲比较良好。曲阜护城河是围绕曲阜古城的河流，围绕在在古城墙的四周。由于地理位置因素，常年有大量的生活污水以及工业废水排放进入护城河中，使护城河受到严重污染。根据沿岸居民描述，护城河水常有腥味，特别是夏天，恶臭难闻。今年年初曲阜市政府启动了引泗水进护城河的工程，欲改善护城河的水质，然而，沿河观察发现，仍有大量的污水排放口

7、将污水排入护城河中。由此可见，曲阜市水资源水质状况较差。在自然界中，水质和水量是一个统一整体，两者互为依存，缺一不可。因此，在水质评价中，要对水体的水量进行调查。41、材料与方法1.1实验材料1.11供试水样： （1）曲阜市护城河宽9.5m，受今年干燥气候的影响水位较低，河水深度变化在0.51.5m之间，流动性差，属静态水体； （2）河东岸南岸靠近商业街，西岸主要河段位于交通要道东侧，北岸毗邻农田和医院，河水的主要污染来自于日常生活废水和医院废水； （3）曲阜市护城河属景观水体；两岸土地用途近年应不会发生太大变化。1.12采样点的设置：由于护城河水体水质较稳定，同时考虑到护城河的地理位置以及河

8、流流经地点，特取城墙东南西北四个门门口为四个采样点，其中东门编号 1，北门编号 2，西门编号 3，南门编号 4 。1.13采样方法：用锥形瓶、绳子、竹竿做成简易采样器，按照环境监测中取样要求，护城河宽小于50m，故只设置一条中泓线；河深不足5m，在水面下0.5m处设一采样点 5，每个样点取两个瞬时水样混合成一个综合水样取，水实验。1.2实验方法 采用钼酸铵分光光度计法测总磷，采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测总氮，次用重铬酸钾法测COD，以上方法均采用国家标准方法61.21 总磷：钼酸铵分光光度法试剂及仪器：抗坏血酸，100gL-1溶液：溶解10g抗坏血酸(C6H8O6)于水中，并稀释至10

9、0mL。（此溶液贮于棕色的试剂瓶中，在冷处可稳定几周，如不变色可长时间使用 ） 钼酸盐溶液：溶解13g钼酸铵(NH4)6Mo7O24·4H2O于100mL水中。溶解0.35g酒石酸锑钾KSbC4H4O7·H2O于100mL水中。在不断搅拌下把钼酸铵溶液徐徐加到300mL 1+1硫酸中，加酒石酸锑钾溶液并且混合均匀。（此溶液贮存于棕色试剂瓶中，在冷处可保存二个月） 磷标准贮备溶液：称取0.2197±0.001g于110干燥2h在干燥器中放冷的磷酸二氢钾(KH2PO4)，用水溶解后转移至1000mL容量瓶中，加入大约800mL水、加5mL硫酸用水稀释至标线并混匀。1.

10、00mL此标准溶液含50.0g磷。（本溶液在玻璃瓶中可贮存至少六个月。）磷标准使用溶液：将10.0mL的磷标准溶液转移至250mL容量瓶中，用水稀释至标线并混匀。1.00mL此标准溶液含2 ug磷（使用当天配制）。实验室常用仪器设备和下列仪器：医用手提式蒸汽消毒器或一般压力锅(1.11.4kgcm2) 、50mL具塞(磨口)刻度管 、分光光度计（注：所有玻璃器皿均应用稀盐酸或稀硝酸浸泡。）实验步骤：（1）标准曲线的绘制取数支50ml具塞比色管，分别加入磷酸盐标准使用液0、0.50、1.00、3.00、5.00、10.0、15.0ml，加水至50ml。显色：向比色管中加入1ml 10%抗坏血酸溶

11、液，摇匀。30s后加2ml钼酸盐溶液充分混匀，放置15min。测量：用10mm比色皿于700nm波长处，以零浓度溶液为参比，测量吸光度。 （2）样品测定分取适量经滤膜过滤或消解的水样（使含磷量不超过30µg）10 ml加入50ml比色管中，用水稀释至标线。一下按校准曲线的步骤进行显色和测量。减去空白试验的吸光度，并从校准曲线上查出含磷量。 （3）计算：磷酸盐含量（P, mgL-1）= 式中：m由标准曲线查得的磷量 g； V水样体积 ml 1.22总氮：碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法试剂及仪器：碱性过硫酸钾溶液：称取40g过硫酸钾(K2S2OB)，另称取15g氢氧化钠(NaOH)，溶于

12、水(4.1)中，稀释至1000mL，溶液存放在聚乙烯瓶内，最长可贮存一周。 硝酸钾标准贮备液，CN100mgL-1：硝酸钾(KNO3)在105110烘箱中干燥3h，在干燥器中冷却后，称取0.7218g，溶于水中，移至1000mL容量瓶中，用水稀释至标线在010暗处保存，或加入12mL三氯甲烷保存，可稳定6个月。 硝酸钾标准使用液，CN10mgL-1：将贮备液用水稀释10倍而得。(使用时现场配制。)仪器和设备：紫外分光光度计及10mm石英比色皿 、医用手提式蒸汽灭菌器或家用压力锅(压力为1.11.4kgcm2)，锅内温度相当于120124 ， 具玻璃磨口塞比色管，25mL。（注：所用玻璃器皿可以

13、用盐酸(19)或硫酸(135)浸泡，清洗后再用水冲洗数次。）实验步骤：（1）测定样品取10ml水样，加入5ml碱性过硫酸钾溶液，塞紧磨口塞，用纱布及纱绳裹紧塞管，以防止溅出。将比色管置于压力蒸汽消毒器中，加热0.5h，放气使压力指针回零。然后升温至120-140开始计时，使比色管在过热水蒸气中加热0.5h。自然冷却，开阀放气，移去外盖，取出比色管并冷却至室温。加入（1+9）盐酸1ml，用无氨水稀释至25ml标线。在紫外分光光度计上，以无氨水作参比，用石英比色皿分别在220nm及275nm波长处测定吸光度。（2）标准曲线制作用分度吸管向一组(7支)比色管中，分别加入硝酸盐氮标准使用溶液0.0，0

14、.50，1.00，3.00，5.00，7.00，10.00 mL。加水稀释至25.00mL，按照上述步骤测量做出标准曲线，在校准曲线上查出相应的总氮量，再用下列公式计算总氮含量。（3）计算： 总氮（mgL-1）=式中：m从标准曲线上查得的含氮量 g； V所取水样体积 ml1.23 COD ：重铬酸钾法 实验试剂：（1） 重铬酸钾标准溶液：称取预先在120烘干2h的基准或优级纯重铬酸钾4.9032g溶于水中，移入1000ml容量瓶，稀释至标线，摇匀。 （2） 试亚铁灵指示液：称取1.485g邻菲啰啉，0.695g硫酸亚铁溶于水中，稀释至100ml，贮于棕色瓶内。 （3） 硫酸亚铁铵标准溶液：称取

15、39.5g硫酸亚铁铵溶于水，边搅拌边缓慢加入20ml浓硫酸，冷却后移入1000ml容量瓶中，加水稀释至标线，摇匀。临用前用重铬酸钾标准溶液标定。 实验方法：取20ml混合均匀的水样置具塞试管中，准确加入3ml重铬酸钾标准溶液，再慢慢加入5ml硫酸-硫酸银溶液，轻轻摇动使其混合均匀，拧紧管口。在COD消解仪上消解15min，待溶液冷却后，转移到锥形瓶中，加3滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。COD(O2,mgL-1)= 式中：C-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/l）V0-滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液用量（ml）V

16、1-滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液用量（ml）V2-水样的体积（ml）8-氧（1/2）的摩尔质量（g/mol）1.24 氨氮的测定（1）空白试验:用50ml无氨蒸馏水，按和中第一步进行操作。用所得吸光度查得空值；（2）预处理:取100ml样品加入1ml硫酸铝溶液以及23滴氢氧化钠溶液调节PH值至10.5，经混匀沉淀后，取上清液测定；（3）测定:取40ml水样转入比色管并定容至50ml，加入0.5ml酒石酸钠钾溶液摇匀，再加1ml纳氏试剂，摇匀、放置10min后，在420nm波长处，用20mm比色皿，以蒸馏水作参比测定吸光度；将试剂吸光度扣除空白试验的吸光度，从工作曲线上查得氨氮含量；（4）工作曲

17、线的绘制:用8个50ml的比色管，分别加入0ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、5.00ml、7.00ml、10.00ml氨氮的标准溶液，再稀释至标线，以下按预处理以及测定第一步操作；氨氮的浓度CN （mgL-1），用以下公式计算CN=式中 m从工作曲线上查得的氨氮含量 mg； V测定时材料的体积 ml 1.25 溶解氧及五日生化需氧量的测定（1）在8个溶解容瓶中装满水样轻敲瓶颈使气泡完全逸出，使瓶塞不留气泡；（2）将4个装有水样的溶解氧瓶放入生化培养箱，用于5日后溶解氧的测定；（3）对另外对应的4瓶水样进行溶解氧当场固定，固定方法如下：加入1ml硫酸锰溶液，1ml碱

18、性碘化钾溶液，盖紧瓶塞，把样品摇匀，使之充分混合，静置数分钟使沉淀下降；（4）加1ml浓硫酸盖紧瓶塞，摇动瓶子使沉淀全部溶解；（5）静置5min后，量取100ml，沿壁倒入三角烧瓶中，用硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，再加入1ml淀粉溶液，滴定至蓝色刚好退去为止，记下用量；（6）分析结果的表述：溶解氧（DO，mgL-1）用下式计算 DO=式中：V1样品耗用硫代硫酸钠标准溶液的体积 ml；C硫代硫酸钠标准溶液的浓度 molL-1；100被测定溶液的体积 ml（7）在生化培养箱中培养五天的水样用上述同样的方法测定溶解氧，记录硫代硫酸钠标准溶液的用量V。 BOD5（mgL）=DO0DO5 DO。培养

19、前溶解氧的含量，mgL-1； DO5培养五天后溶解氧的含量，mgL -12、结果及分析2.1 实验结果 根据以上各项指标的测量方法，得出所需原始数据，再由计算公式的得到各项指标的监测值：表1 实验测得水样各项指标 单位：ugml-1样品 DO BOD5 TP TN 氨氮 COD 1号样 2.9 11.0 0.67 2.75 3.13 40.0 2号样 2.0 12.0 0.65 1.79 3.00 36.7 3号样 2.5 10.1 0.51 2.30 2.63 46.7 4号样 3.0 9.9 0.52 1.85 1.95 34.0 确定水质评价以地表水环境质量标准（GB 38382002）

20、为分析评价准则,曲阜市护城河属于一般景观用水, 执行五类水标准,选取总磷、总氮COD、氨氮、DO五个指标运用水环境质量评价指数法对水质进行评价，水环境质量评价指数法有很多种,其中算术均值法能比较直观反映水体水质状况。算术均值法是计算各项评价因子标准指数加和的算术平均值,其计算公式为： （1） 式中P为综合污染指数; Ci 为第i 种污染物的实测平均浓度,mgl-1; Si 为第i 种污染物评价标准值,mgL-1。其计算结果得出的水质指数对应的污染级别及分级依据可查表2：表2 均值型指数水质分级标准水质指数 污染级别 分级依据< 0.2 清洁 多数项目未检出,个别项目检出也在标内0.20.

21、4 尚清洁 检出值均在标准内,个别接近标准0.40.7 轻污染 个别项目检出值超过标准0.71.0 中污染 有两项检出值超过标准1.02.0 重污染 相当一部分检出值超过标准> 2.0 严重污染 相当一部分检出值超过标准数倍或几十倍将表1中总磷、总氮COD、DO、氨氮三个指标的监测结果代入（1）式得水质指数P为： P1=1.272；P2=1.486；P3=1.414；P4=1.016；2.2 结果分析 （1）通过表1，参考地表水环境质量标准（GB 38382002）为分析评价准则可以发现，河水中大部分指标均超过V类水的标准，说明河水污染严重。 （2）通过表2，可以发现，四个水样均是重污染

22、，其中2、3号水样污染较为严重，4号水样相对污染较轻。3、分析讨论3.1污染源分析河水污染主要来源有：为了加强洗涤效果，在合成洗衣粉中加入了磷酸盐，使水软化，洗衣粉中的磷酸盐几乎占了民用废水中磷酸盐含量的一半；其余来自农业灌溉废水，磷肥是另一个环境污染物磷酸盐的来源，它能强烈吸附在土壤颗粒上，通过淋溶也可以污染地下水和河流；还有河岸生活污水及工业废水排放。另外，通过数据可以发现，河水中化学需氧量值很高，水体的富营养化比较严重，应严格控制有机废水的排放量。3.2建议措施针对曲阜市护城河目前存在的富营养化问题,结合当地社会经济发展的现状,提出以下污染防治措施和环境保护对策： （1）以控制总磷、总氮

23、,遏制水体富营养化为原则。限制使用和销售含磷洗涤剂,通过建设污水处理厂来治理城镇生活污水及医院废水,控制污水直接排入河内;同时控制河内污染源,如旅游污染，及时清除河内垃圾，防止垃圾的分解对河水产生进一步危害； （2）合理施用化肥、农药。虽然护城河周边农田较少，但北岸大部分河段位于农田边缘，化肥农药的使用仍是河水水质富营养化不容忽视的重要因素。农业生产中要做到合理施用化肥、农药,防止流失。由于富营养化现象主要发生在氮肥使用量高的高产区和城市郊区。要控制化肥(主要是氮肥) 对环境的不良影响,即要控制其使用量,又要严格执行使用规程,做到科学施肥； （3）由于护城河水体属景观水体，景观水体多为静止或流

24、动性差的封闭缓流水体，且水域流域面积相对较小，水环境容量小，水体自净能力低，固可采取人工方法定期的排放受污染水体，引入一定的清洁水体，人为地提高水体的自净能力。 （4）对于已经造成的河水的污染，可以通过人工曝气来降低护城河的有机污染，还可以培养植物群落，利用水生植物来净化水体。目前常用的植物有芦苇、凤眼莲、狭叶香蒲。破铜钱等，植物可以和根区微生物共生，产生协同作用，净化水体。10 还可以投放水生动物，利用水生动物净化水体，蚌、螺等底栖动物可以过滤悬浮物质，摄食生物碎屑，其分泌物有絮凝作用，螺有刮食着生藻的功能，虾和部分鱼类可以摄食藻类、碎屑等11曲阜市作为一个依靠旅游业为支撑的第三产业城市，保持其环境的优美是至关重要的。因此，护城河河水需要及时的治理，河道内的排污口需要及时关闭，才能保证护城河