固体废物与物理性污染监测教案

北京电子科技职业学院（生物工程学院）授课教案2015～2016学年第2学期系（部）食品与环境技术系教研室环境教研室课程名称固体废物与物理性污染监测课程代码3310270授课班级14环监主讲教师路鹏使用教材《物理性污染监测》北京电子科技职业学院教务处制授课教案首页2015—2016学年第2学期生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学∨□课内实践□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□课时安排2序号2授课日期2月23日月日月日月日授课班级14环监教学内容：1固体废物概述1.1固体废物的概念1.2固体废物的来源与分类1.3固体废物的国内外现状1.4固体废物对环境的危害1.5固体废物的管理教学目标：掌握固废的基本组成、来源与分类了解废物环境的危害重点难点及解决方法：固废的基本组成固废的性质反复强调，课堂提问授课地点：环境监测实训室教学媒体：多媒体设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：固废有哪些基本性质课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。授课教案教学内容及过程时间分配方法及手段1.概述固废的基本组成、来源与分类1.1概念与性质(1)固体废物(solidwastes)是指在生产建设、日常生活和其它活动中产生的对所有者无原使用价值的污染环境的固态、半固态废弃物质。其中包括从废气中分离出来的固体颗粒、垃圾、炉渣、废制品、破损器皿、残次品、动物尸体、变质食品、污泥、人畜粪便等。城市地区的固体废物污染问题市政建筑废物生活垃圾工业垃圾商业垃圾农村地区的固体废物污染问题塑料玻璃农业秸秆畜牧业废物（粪便、屠宰废物、死尸等）(2)固体废物性质直接占用土地并具有一定的空间；品种繁多，数量巨大；包括了有固体外形的危险液体及气体废物；对环境的压力大，处理费用高。1.2固体废物的来源与分类1.2.1来源 固体废物的来源大体上可分为两类: 一是生产过程中所产生的废物(不包括废气和废水)，称为生产废物; 另一类是在产品进入市场后在流动过程中或使用消费后产生的固体废物，称生活废物。生活废物发生的量随季节、生活水平、生活习惯、生活能源结构、城市规模和地理环境等因素而变化。1.2.2分类按组成可分为有机废物和无机废物;按其危害状况可分为有害废物(指腐蚀、腐败、剧毒、传染、自燃、锋刺、爆炸、放射性等废物）和一般废物;按其形状分可为固体废物(粉状、粒状、块状)和泥状废物(污泥);通常按其来源分为工业固体废物、矿业固体废物、农业固体废物、有害固体废物和城市垃圾五类。1.3固体废物的国内外现状全世界产生21亿吨／年，并以每年2%~4%的速度增长我国2000城市垃圾产生量1.5亿吨,产地6万公倾北京市固体废弃物现状特点：固废品种多，生活垃圾量大。80年代初用航空遥感技术测得北京城郊直径50米以上的垃圾堆有4700个，每个垃圾堆都是一个巨大的污染源1998年生活垃圾日平均达113万吨,年产量超过400万吨,到2000年将超过500万吨,周围垃圾总量在1亿吨以上北京作为首都和国际大都市,迫切需要对固体废弃物进行处理。1.4固体废物对环境的危害1.4.1固体废物的污染途径首先，固体废物是各种污染物的终态，特别是从污染控制设施排出的固体废物，浓集了许多污染物成分。第二，在自然条件影响下，固体废物中的一些有害成分会转入大气、水体和土壤，参与生态系统的物质循环，具有潜在的，长期的危害性。1.4.2固废对人类环境的危害表现:1.5固体废物污染控制固体废物污染控制需从两方面着手，一是防治固体废物污染，二是综合利用废物资源。主要控制措施有:1.改革生产工艺(1)采用清洁生产。(2)采用精料。(3)提高产品质量和使用寿命，以使不过快地变成废物。2.发展物质循环利用工艺3.进行综合利用4.进行无害化处理与处置20分钟5分钟5分钟15分钟15分钟15分钟15分钟图片教学启发引导展示图片启发引导启发引导填表说明：1.本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3.教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、视频讲解、网络课程等。授课教案首页2015—2016学年第2学期生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学∨□课内实践□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□课时安排4序号2授课日期2月25日月日月日月日授课班级14环监教学内容：1土壤的组成及性质1.1土壤的基本组成1.2土壤结构与土壤剖面1.3土壤的性质教学目标：掌握土壤的基本组成了解土壤结构与土壤剖面重点难点及解决方法：土壤的基本组成土壤的性质反复强调，课堂提问授课地点：环境监测实训室教学媒体：多媒体设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：土壤有哪些基本性质课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。授课教案教学内容及过程时间分配方法及手段土壤的组成及其性质1.土壤概述（1）定义：土壤是陆地上具有一定肥力、能够生长植物的松散层。2.土壤的分层在既然土壤剖面中，基本的层次有：（1）枯枝落叶层（覆盖层）（A0）（2）腐殖质-淋溶层（A）。成土作用最活跃的一层，土壤有机质经腐烂、分解后再合成为腐殖质，在表如中进行明显的积累，并与矿物质结合，形成颜色较深、常有团粒状结构和富含养分的腐殖质层（A1）。同时，由于淋溶，易溶性物质甚至难熔物质如Fe、Al及粘土等也发生化学和机械迁移，结果在A1层下只留下难移动的抗风化最强的矿物颗粒如石英等，形成颜色浅淡（常为灰白色）、颗粒较粗、养分缺乏的淋溶层（灰化亚层）（A2）。（3）淀积层（B）。淀积着上层淋洗下来的物质，使质地偏粘，土体较紧实，具块状和棱柱状等结构，常出现新生体。（4）母质层（C）。位于淋溶、淀积层之下，由未受成土作用影响或影响甚微的风化残积物或堆积物组成，是形成土壤的母体或基础。（5）基岩（D）。母质层未风化的基岩。根据土壤剖面层次构造与土壤发育成都的相互关系，可分为一下几类：1）发育成都很低的土壤。只有很薄的A层和C层。2）发育良好的土壤，具有完备的层次构造，基本层次和各亚层分异明显，层序正常。3）发育过程受干扰的埋藏土壤，即在原有土壤剖面上又覆盖和发育了新的土壤剖面，因而使层次的组合和顺序出现重复和多样化。4）由于强烈的风蚀和水蚀，使原来土壤上部层次消失，成为不完全的剖面构造。3.土壤的矿物质（1）原生矿物：母岩经机械风化破碎而成的碎屑物质，其中绝大多数是那些化学性质相对稳定的矿物，如石英及其他碎粒。它们主要组成土壤的砂砾和粉砂粒部分。（2）次生矿物：化学风化和成土作用中形成的矿物，最重要和为数最多的是粘土矿物，具可塑性、膨胀性和粘结性等。土壤还包含其他含量少而且不恒定的成分。但它们极为重要，因为它们为植物提供养分。这些成分包括钙、钠、钾和镁的化合物，氮、硫和磷的化合物（部分从有机质中获得，部分从母岩中获得），以及从水和空气中获得的氧、氢、碳的化合物。另外，还有少量的“微量元素”，如硼、锰和碘。4.土壤的有机质（1）普通有机质：包括动植物的的残体及其分解的中间产物，与土粒结合不紧，占土壤有机总量10～15%。存在于土壤中的复杂有机物，在土壤微生物和水的等的作用下，分解为简单的有机化合物、中间产物，最后变为CO2、H2O、NH3、CH4等和简单的矿物质（盐类等最终产物。）（2）腐殖质：在土壤有机质分解为简单化合物的同时，其中间产物再经微生物参与下发生生物化学作用，合称为一种新的含氮多的高分子有机化合物—腐殖质，腐殖质与土粒结合紧密，占土壤有机质总量的85～90%，是一种暗色、酸性、富含氮素的较稳定的高分子有机化合物。5.土壤的水分和空气（1）土壤的水分：土壤水是地表水和地下水之间的过渡环节，主要来源于大气降水和人工灌溉，如地下水位较高，也是补给的来源。按土壤水分存在的形式和状态及其与土壤的关系，可分为一下各种主要类型。1）束缚水：①吸湿水（紧束缚水，不能为植物所利用）；②膜状水（松束缚水，稍有活动性，极少数水分可供植物利用，为植物出现永久性凋萎时的土壤含水率）。2）自由水：①毛管水，又分为毛管悬着水（与地下水无联系，降水和灌溉补给）和毛管上升水（地下水层上升补给）。②重力水，又分为下渗重力水（土壤中不能保持，植物不能利用）和侧移重力水。水分从外界向土壤中输入经历了一个复杂的过程。大气降水向地面降落的过程中，首先一部分被植被截留，到达地表的一部分形成地表径流和地面蒸发，最后渗入土壤内的水分约占5.5%。进入土壤的水分，一部分被植物根系吸收，一部分下渗补给地下水或变为测向水流，剩下的则形成土壤蓄存的水分，根据水分收支平衡不同，土壤水分状况类型可划分为：淋溶型和周期淋溶型、非淋溶型和弱淋溶型、渗出型、停滞型和冻结型等几类土壤。（2）土壤的空气：土壤空气主要来自大气。土壤空气主要成分与大气基本相同，不同点在与土壤空气氧气含量少，二氧化碳含量高，一些通气不良的土壤这种情况更加显著。空气是土壤重要的肥力因子，在常温常压下，大气中氧的分压高于土壤，而大气中二氧化碳的分压低于土壤，从而氧和二氧化碳以扩散的形式分别进入土壤和逸出大气，使大气和土壤中的氧和二氧化碳保持一定的比例。这种交换称为土壤的呼吸。若土壤中的大孔隙多，通透性好，气体交换就强，反之则弱。土壤中死的和活的有机质数量多，生物化学作用强烈，气体交换也强。水的渗入能把土壤中的空气压缩和排除，溶解于水中的气体如氧气等也可增加土壤中汽体含量。同时，土壤的蒸发、渗漏和排水，又可使新的空气进入土壤中而进行更新。6.土壤的主要性质（1）土壤的吸收性：土壤中的微团聚体、土层的细微孔隙和单个高度分散胶粒等的表面，具有吸收和保持气体和液体的分子、离子或其他胶粒等的功能，称为土壤的吸收性能。通常，土壤中存在着5种吸收功能：①生物吸收；②机械吸收；③物理吸收；④化学吸收；⑤物理化学吸收。（2）土壤的溶液：大气降水中通常含有少量的CO2、O2和其他物质，进入土体后对固体物质有较大的溶解性，从而成为土壤溶液。土壤溶液中言有各种无机盐类及可溶性有机化合物。土壤溶液是土壤的“血液”。1）土壤溶液的浓度：3～6g/l或<10～12g/l，大多数植物发育良好，<1～2g/l，无机养分部族；>10~12g/l，大多数作物受抑制；>20～15g/l，作物不正常死亡。2）土壤溶液的酸碱性：强酸性土（pH<4.5），酸性土（pH4.6～6.5），中性土（pH6.6～7.5），碱性土pH7.6～8.5），强碱性土（pH>8.5）。我国土壤的pH值大体在长江沂南红、黄壤为酸性和强酸性，除东北地区，北部和山区森林土壤类型外，长江以北大部分地区为中型和碱性土壤。（3）土壤的氧化还原特性：土壤中的铁、锰、碳、硫、磷等在通气良好条件下，以氧化态出现，当土壤浇水时，由于通气不好，则转变为低价物质，以还原态存在。这种变化影响土壤养分的转化，对一般元素（有其变价的金属元素）而言，往往在低价还原态易被吸收，而在氧化态则呈不溶态。第一节土壤的组成与性质一、土壤组成土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系。土壤溶质的种类和含量导致土壤溶液组成成分和浓度的变化，并影响土壤溶液和土壤的性质。土壤固相包括土壤矿物质和土壤有机质。土壤矿物质占土壤的绝大部分，约占土壤固体总质量的90%以上。土壤有机质约占固体总重量的1%—10%，一般在可耕性土壤中约占5%，且绝大部分在土壤表层。土壤液相是指土壤中水分及其水溶物。土壤有无数孔隙充满空气，即土壤气相，典型土壤约有35%的体积是充满空气的孔隙。所以土壤具有疏松的结构。典型土壤随深度呈现不同的层次。最上层为覆盖层（A0），由地面上的枯枝落叶所构成。第二层为淋溶层（A），是土壤中生物最活跃的一层，土壤有机质大部分在这一层，金属离子和粘土颗粒在此层被淋溶得最显著。第三层为沉淀层（B），它接纳来自上一层淋溶出来的有机物、盐类和粘土颗粒类物质。C层也叫母质层，是由风化的成土母岩构成。母质层下面为未风化的基岩，常用D层表示。所谓淋溶（leaching），是指污染物随渗透水在土壤中沿土壤垂直剖面向下的运动，是污染物在水－土壤颗粒之间吸附—解吸或分配的一种综合行为。而淋溶层则是指由于淋溶作用使物质下移所经过的土层，也可称过滤层，是土壤中生物最活跃的一层，有机质大部分在这一层。评价污染物淋溶性能的指标一般使用最大淋溶深度，是指土层中污染物的残留浓度为500ppb时，污染物所能达到的最大深度。1、土壤矿物质土壤矿物质是岩石经过物理风化和化学风化形成的。按其成因类型可将土壤矿物分成两类：一类是原生矿物，它们是各种岩石（主要是岩浆岩）受到程度不同的物理风化而未经化学风化的碎屑物，其原来的化学组成和结晶结构都没有改变；另一类是次生矿物，它们大多数是由原生矿物经化学风化（三个历程：氧化、水解和酸性水解）后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构都有所改变。在土壤形成过程中，原生矿物以不同的数量与次生矿物混合成为土壤矿物质。（1）原生矿物原生矿物主要有石英、长石类、云母类、辉石、角闪石、橄榄石、赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、黄铁矿等。其中前五种最常见。土壤中原生矿物的种类和含量，随母质的类型、风化强度和成土过程的不同而异。土壤中0.001－1mm的砂和粉砂几乎全部是原生矿物。在原生矿物中，石英最难风化，长石次之，辉石、角闪石、黑云母易风化。因而石英常成为较粗的颗粒，遗留在土壤中，构成土壤的沙粒部分；辉石、角闪石和黑云母在土壤中残留较少，一般都被风化为次生矿物。土壤中最主要的原生矿物有四类：硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物。其中硅酸盐类矿物占岩浆岩重量的80%以上。（2）次生矿物：土壤中次生矿物的种类很多，不同的土壤所含的次生矿物的种类和数量也不尽相同。通常根据其性质与结构可分为三类：简单盐类、三氧化物类和次生铝硅酸盐类。次生矿物中的简单盐类属水溶性盐，易淋溶流失，一般土壤中较少，多存在于盐渍土中。三氧化物和次生铝硅酸盐是土壤矿物中最细小的部分，粒径小于0.25μm，一般称之为次生粘土矿物。土壤很多重要物理、化学过程和性质都和土壤所含的粘土矿物，特别是次生铝硅酸盐的种类和数量有关。2、土壤有机质（1）概要介绍土壤有机质是土壤中含碳有机化合物的总称。一般占土壤固相总重量的10%以下，却是土壤的重要组成部分，是土壤形成的主要标志，对土壤性质有很大的影响。土壤有机质主要来源于动植物和微生物残体。可以分为两大类，①非腐殖物质：指的是组成有机体的各种有机化合物，如蛋白质、糖、树脂、有机酸等。占10%－15%。②腐殖质：占85%－90%。腐殖质是地表分布最广的天然有机物，是动植物残体在土地微生物的作用下，通过复杂的反应转化而成的暗色、无定形、难于分解、组成复杂的高分子有机物。包括：富里酸、胡敏酸、胡敏素。其中，富里酸溶于（2）提取方法土壤或沉积物不溶物可溶物用碱液提取用酸处理用乙醇提取（3）测定方法：K2Cr2O7－H2SO4氧化法用定量的重铬酸钾－硫酸溶液，在电砂浴加热条件下，使土壤中的有机碳氧化，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁标准溶液滴定，并以二氧化硅为添加物作试剂空白标定，根据氧化前后氧化剂质量差值，计算出有机碳量，再乘以系数1.724，即为土壤有机质含量。3、土壤水分土壤水分是土壤的重要组成部分，主要来源于大气降水、灌溉和地下水。水进入土壤以后，由于土壤颗粒表面的吸附力和微细孔隙的毛细管力，可将一部分水保持住。但不同土壤保持水分的能力不同。砂土由于土质疏松，孔隙大，水分容易渗漏流失；粘土土质细密，孔隙小，水分不容易渗漏流失。气候条件对土壤水分含量影响也很大。①吸湿水：单位体积的土壤具有的土壤颗粒表面积很大，因而具有很强的吸附力，能将周围环境中水汽分子吸附于自身表面。这种束缚在土粒表面的水分即吸湿水。②毛管水：土壤颗粒间的细小的空隙可视为毛管，土壤中薄膜水达最大后，多余的水分是由毛管力吸持在土壤的细小孔隙中，称为毛管水。③重力水：毛管力随着毛管直径增大而减小。土壤中较大直径的孔隙为非毛管孔隙。若土壤的含水量超过了土壤的田间持水量，多余的水分不能被毛管力吸持，在重力作用下将沿着非毛管孔隙下渗，这部分土壤水称为重力水。④膜状水：当吸湿水大最大数量后，土粒已无足够力量吸附空气中活动力较强的水汽分子，只能吸持周围环境中处于液态的水分子。有这种吸着力吸持的水分使吸湿水外面的薄膜逐渐加厚，形成连续的水膜，故称为膜状水。土壤水分并非纯水，实际上是土壤中各种成分和污染物溶解形成的溶液，即土壤溶液。因此土壤水分既是植物养分的主要来源，也是进入土壤的各种污染物向其他环境圈层（如水圈、生物圈等）迁移的媒介。土壤溶液是土壤与环境间物质交换的载体，是物质迁移与运动的基础，也是植物根系获取养分最基本的途径。由于土壤溶液与土壤固相构成了一个动态平衡体系，因此，土壤溶液的组成在一定程度上反映了发生在土壤中的各种反应。4、土壤中的空气土壤空气组成与大气基本相似，主要成分都是N2、O2和CO2。其差异主要表现在：①土壤空气存在于相互隔离的土壤空孔隙中，是一个不连续的体系。②在O2和CO2含量上有很大的差异。土壤空气中CO2含量比大气中高得多。大气中CO2含量为0.02%－0.03%，而土壤空气中CO2含量一般为0.15%－0.65%，甚至高达5%，这主要因为生物呼吸作用和有机物分解产生。氧的含量低于大气，而水蒸气的含量比大气中高得多。③土壤空气中还含有少量还原性气体，如CH4、H2S、H2、NH3等。如果是被污染的土壤，其空气中还可能存在污染物。20分钟5分钟5分钟15分钟15分钟15分钟10分钟5分钟启发引导展示图片启发引导启发引导图片教学启发引导启发引导启发引导启发引导填表说明：1.本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3.教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、视频讲解、网络课程等。授课教案首页2015—2016学年第2学期生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学∨□课内实践□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□课时安排2序号4授课日期3月1日月日月日月日授课班级14环监教学内容：1固废样品的采集与制备教学目标：了解固废样品的采集与制备重点难点及解决方法：固废样品的采集固废样品的制备反复强调，课堂提问授课地点：环境监测实训室教学媒体：多媒体设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：固废样品的采集有哪些基本要求课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。授课教案教学内容及过程时间分配方法及手段样品的采集（一）采样工具包括：尖头钢锹、钢尖镐（腰斧）、采样铲（采样器）、具盖采样桶或内衬塑料的采样袋。（二）采样程序

1、据固体废物批量大小确定份样（由一批废物中的一个点或一个部位，按规定量取出的样品）个数。2、据固体废物的最大粒度（95%以上能通过的最小筛孔尺寸）确定份样量。3、根据采样方法，随机采集份样，组成总样，并认真填写采样记录表。（三）份样数：按表4-3确定应采份样个数。（四）份样量：按表4-4确定每个份样应采的最小重量。所采的每个份样量应大致相等，其相对误差不大于20%。液态的废物的份样量以不小于100mL的采样瓶（或采样器）所盛量为宜。二）采样方法1、现场采样：确定样品的批量，然后计算出采样间隔，进行流动间隔采样。

采样间隔≤批量（t）/规定的份样数2、运输车及容器采样：车数不多于规定的份样数，每车采份样数按下式计算:每车应采份样数=规定份样数/车数

--车数多于规定的份样数，按表4-5选出最少的采样车数，然后从所选车中各随机采集一个份样。--车中，采样点应均匀分布在车厢的对角线上，端点距车角应大于0.5m，表层去掉30cm。--对于一批若干容器盛装的废物，选取最少容器数，并且每个容器中均随机采两个样品。3、废渣堆采样法：按表4-3确定的份样数，确定采样点数，在每点上从0.5-1.0m深处各随机采样一份。样品的制备（一）制样工具：粉碎机（破碎机）、药碾、钢锤、标准套筛、十字分样板、机械缩分器。（二）制样要求:

1、在制样全过程中，应防止药品产生任何化学变化和污染。若制样过程中，可能对样品的性质产生显著影响，则应尽量保持原来状态。2、湿样品应在室温下自然干燥，使其达到适于破碎、筛分、缩分的程度。3、制备的样品应过筛后（筛孔为5mm），装瓶备用。（三）制样程序:1、粉碎：用机械或人工方法把全部样品逐级破碎，通过5mm筛孔。粉碎过程中，不可随意丢弃难于破碎的粗粒。2、缩分：将样品于清洁、平整不吸水的板面上堆成圆锥型，每铲物料自圆锥顶端落下，使均匀地沿锥尖散落，不可使圆锥中心错位。反复转堆，至少三周，使其充分混合。然后将圆锥顶端轻轻压平，摊开物料后，用十字板自上压下，分成四等份，取两个对角的等份，重复操作数次，直至不少于1kg试样为止。（2）样品的保存1、密封保存2、贴标签标签上应注明：编号、废物名称、采样地点、批量、采样人、制样人、时间；特殊样品：可采用冷冻或充惰性气体等方法保存；3、制备好的样品，一般有效保存期为三个月，易变质的试样不受此限制。20分钟25分钟30分钟15分钟启发引导启发引导启发引导启发引导启发引导课堂提问启发引导填表说明：1.本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3.教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、视频讲解、网络课程等。授课教案首页2015—2016学年第2学期生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学□课内实践∨□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□课时安排4序号4授课日期3月3日月日月日月日授课班级14环监教学内容：2固废样品的采集与制备（固废）教学目标：掌握固废样品的采集与制备重点难点及解决方法：固废样品的采集与制备授课地点：环境监测实训室教学媒体：多媒体设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：采样应注意哪些问题样品预处理的方法课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。教学内容及过程时间分配方法及手段1

固废样品的采集与处理

固废样品的采集是固废分析工作中的一个重要环节，是直接影响着分析结果和结论是否正确的一个先决条件。由于固废特别是农业固废本身的差异很大，采样误差要比分析误差大得多，因此必须重视采集有代表性的样品。另外，要根据分析目的不同而采用不同的采样和处理方法。1—1.1

固废样品的采集1

采集时间和工具采样时要特别注意时间因素，同一时间内采取的土样分析结果才能相互比较。常用的采样工具有铁锨、管形土钻和螺旋土钻。2

固废样品采集的方法采样的方法因分析目的不同而不同。(1)固废剖面样品。研究固废基本理化性质，按固废层次采样。一般每层采样1kg，分别装入袋中并做好标记。(2)固废物理性质样品。如果是进行固废物理性质的测定，必须采集原状固废样品。在取样过程中，要剥去土块外面直接与土铲接触部分。(3)固废盐分动态样品。研究盐分在固废剖面中的分布和变动时，可从地表起每10cm或20cm采集一个样品。采样点的分布方式主要有：对角线取样法(图1)：适用于面积不大，地势平坦，肥力均匀的地块。棋盘式取样法(图2)：适用于中等面积，地势平坦、地形完整，但地力不均匀的地块。之字形取样法(图3)：适用于面积较大，地势不平坦地形多变的地块。如果采来的固废样品数量太多，可用四分法将多余的固废弃去，一般保留1kg左右的即可。四分法的方法是：将采集的固废样品弄碎混合并铺成四方形，然后划对角线分成四等份，取其对角的两份，其余两份弃去。如果所得的样品仍然很多，可再用四分法处理，直到所需数量为止。取土样1kg装袋，袋内外各放一标签，上面用铅笔写明编号、采集地点、地形、固废名称、时间、深度、作物、采集人等，采完后将坑或钻眼填平。×

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图1

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图2

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图3

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固废样品的处理固废样品的处理包括风干、去杂、磨细、过筛、混匀、装瓶保存和登记等操作过程。1

风干和去杂采回的样，除特殊要求鲜样外，一般要及时风干。其方法是将固废样品放在阴凉干燥通风、又无特殊的气体(如氯气、氨气、二氧化硫等)、无灰尘污染的室内，把样品弄碎后平铺在干净的牛皮纸上，摊成薄薄的一层，并且经常翻动，加速干燥。切忌阳光直接曝晒或烘烤。在土样稍干后，要将大土块捏碎(尤其是粘性固废)，以免结成硬块后难以磨细。为样品风干做准备。主要仪器固废筛、土钻、牛皮纸、木块、广口瓶、米尺、铁锨、固废袋、标签、铅笔。学生分组采集处理固废样品20分钟25分钟45分钟启发引导课堂讨论启发引导教师演示授课教案首页2015—2016学年第2学期生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学□课内实践∨□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□课时安排2序号5授课日期3月8日月日月日月日授课班级14环监教学内容：固废样品的采集与制备教学目标：掌握固废样品的采集与制备重点难点及解决方法：固废样品的采集与制备授课地点：环境监测实训室教学媒体：多媒体设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：固废背景值采样应注意哪些问题固废样品预处理的方法课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。教学内容及过程时间分配方法及手段

1—1.2

固废样品的处理固废样品的处理包括风干、去杂、磨细、过筛、混匀、装瓶保存和登记等操作过程。复习前次实验内容1

风干和去杂采回的样，除特殊要求鲜样外，一般要及时风干。其方法是将固废样品放在阴凉干燥通风、又无特殊的气体(如氯气、氨气、二氧化硫等)、无灰尘污染的室内，把样品弄碎后平铺在干净的牛皮纸上，摊成薄薄的一层，并且经常翻动，加速干燥。切忌阳光直接曝晒或烘烤。在焚烧底渣稍干后，要将大块捏碎(尤其是粘性固废)，以免结成硬块。焚烧底渣样品风干后，应拣出铁丝以及固废中的石子、砖、陶等碎片，若过多，将其拣出并称重，记下所占的百分数。2

磨细、过筛和保存进行物理分析时，取风干样100—200g，放在牛皮纸上，用木块碾碎，放在有盖底的18号筛(孔径1mm)中，使之通过1mm的筛子，留在筛上的土块再倒在牛皮纸上重新碾磨。如此反复多次，直到全部通过为止。不得抛弃或遗漏，但石砾切勿压碎。筛子上的石砾应拣出称重并保存，以备石砾称重计算之用。同时将过筛的土样称重，以计算石砾重量百分数，然后将过筛后的固废样品充分混合均匀后盛于广口瓶中，作为固废颗粒分析以及其它物理性质测定之用。化学分析时，取风干好的土样如以上方法将其研碎，并使其全部通过18号筛(孔径1mm)。所得的固废样品，可用以测定速效性养分、pH值等。测定全磷、全氮和有机质含量时，可将通过18号筛的固废样品，进一步研磨，使其全部通过60号筛(孔径0.25mm)。测定全钾时，应将全部通过100号筛(孔径0.149mm)的固废样品，作为其分析用。研磨过筛后的固废样品混匀后，装入广口瓶中。样品装入广口瓶后，应贴上标签，并注明其样号、土类名称、采样地点、采样深度、采样日期、筛孔径、采集人等。一般样品在广口瓶内可保存半年至一年。瓶内的样品应保存在样品架上，尽量避免日光、高温、潮湿或酸碱气体等的影响，否则影响分析结果的准确性。主要仪器固废筛、牛皮纸、木棍、自封袋、标签、铅笔。学生分组采集处理固废样品20分钟20分钟25分钟25分钟提问前次实验内容启发引导课堂讨论授课教案首页2015—2016学年第2学期生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学□课内实践∨□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□课时安排4序号6授课日期3月10日月日月日月日授课班级14环监教学内容：固废含水量的测定教学目标：掌握固废含水量的测定重点难点及解决方法：准确的确定固废恒重点授课地点：环境监测实训室教学媒体：多媒体设备及材料：烘箱，铝盒，土筛，电子天平，其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：完成实验报告课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。授课教案教学内容及过程时间分配方法及手段一．任务的布置1.固废（垃圾焚烧厂底渣）含水量的测定。2.实验任务及讲义的详解(1)学生以小组为单位，先阅读情境讲义。(2)在阅读的基础上老师带领学生一起详解情境讲义，包括原理、方法和步骤。(3)学生提问及答疑学生经过老师详解情境讲义之后，对一些不明白或不清楚的地方向老师提问或互相讨论。二．实验的进行1.实验前的准备工作每一小组非采样的同学在采样同学去采样过程中，开展实训前的准备工作2．固废含水量的测定

吸湿水是风干样品水分的含量，是各项分析结果计算的基础。固废吸湿水的测定测定原理风干固废样品中的吸湿水在105±2℃的烘箱中可被烘干，从而可求出固废失水重量占烘干后土重的百分数。在此温度下，自由水和吸湿水都被烘干，然而固废有机质不能被分解。

测定步骤1.取一干净又经烘干的有标号的铝盒(或称量瓶)在分析天平上称重为A。2.然后加入风干土样5—10g(精确到0.0001g)，并精确称出铝盒与土样的总重量B。3.将铝盒盖斜盖在铝盒上面呈半开启状态，放入烘箱中，保持烘箱内温度105±2℃，烘6小时。4.待烘箱内温度冷却到50℃时，将铝盒从烘箱中取出，并放入干燥器内冷却至室温称重，然后再启开铝盒盖烘2小时，冷却后称其恒重为C。前后两次称重之差不大于3mg。结果计算该土样吸湿水的含量(%)=[(B-A)-(C-A)／(C-A)×100%=[(湿土重-烘干土重)／烘干土重×100%注意事项(1)要控制好烘箱内的温度，使其保持在105±2℃，过高过低都将影响测定结果的准确性。(2)干燥器内所放的干燥剂要在充分干燥的情况下方可放入烘干土样。否则干燥剂要重新烘干或更换后方可放入干燥器中。主要仪器铝盒、分析天平(0.0001g)、角匙、烘箱、坩埚钳、干燥器、瓷盘3．实验经验的总结及报告的完成15分钟20分钟5-10分钟10分钟35分钟35分钟35分钟20分钟方法：启发引导手段：集中讲授方法：学生自学和老师讲授相结合手段：集中讲授和个别答疑方法：讲授、示范+实练手段：实训教学填表说明：1.本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3.教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图解、视频讲解、网络课程等。授课教案首页2015—2016学年第2学期生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学□课内实践∨□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□课时安排2序号7授课日期3月15日月日月日月日授课班级14环监教学内容：5固废pH值的测定教学目标：掌握固废pH值的测定掌握pH计的使用方法重点难点及解决方法：固废浸提液的制备pH计的校准授课地点：环境监测实训室教学媒体：多媒体设备及材料：酸度计其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：完成实验报告课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。授课教案教学内容及过程时间分配方法及手段一．任务的布置1.焚烧底渣与学校周围某处土壤PH值比较。2.实验任务及讲义的详解(1)学生以小组为单位，先阅读情境讲义。(2)在阅读的基础上老师带领学生一起详解情境讲义，包括原理、方法和步骤。(3)学生提问及答疑学生经过老师详解情境讲义之后，对一些不明白或不清楚的地方向老师提问或互相讨论。二．实验的进行1.实验前的准备工作每一小组非采样的同学在采样同学去采样过程中，开展实训前的准备工作2．固废PH值的测定预备实验采用pH试纸对pH值进行初步的测定固废pH值的测定-电位测定法方法原理：用水浸提液或固废悬液测定pH值时，应用指示电极PHS—3C复合电极测定该试液或悬液的电位差。由于电极的电位是固定的，因而该电位差的大小取决于试液中的氟离子活度，在酸度计上可直接读出pH值。主要仪器：pH酸度计试剂配制：(1)pH4.01标准缓冲液。称取经105℃烘干的苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)10.21g，用蒸馏水溶解后稀释至1000ml。(2)pH6.87标准缓冲液。称取在45℃烘干的磷酸二氢钾(KH2PO4)3.39g和无水磷酸氢二钠(Na2HPO4)3.53g，溶解在蒸馏水中，定容至1000ml。(3)pH9.18标准缓冲液。称3.80g硼砂(Na2B4O7·10H2O)溶于蒸馏水中，定容至1000ml。此溶液的pH值容易变化，应注意保存。15分钟20分钟5-10分钟45分钟方法：启发引导手段：集中讲授方法：学生自学和老师讲授相结合手段：集中讲授方法：讲授、示范+实练手段：实训教学填表说明：1.本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3.教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图解、视频讲解、网络课程等。授课教案首页2015—2016学年第2学期生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学□课内实践∨□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□课时安排4序号8授课日期3月17日月日月日月日授课班级14环监教学内容：固废钙镁离子含量的测定教学目标：掌握固废中钙镁离子含量的测定能够正确使用滴定管进行样品滴定能够正确的选择指示剂及判断滴定终点重点难点及解决方法：缓冲溶液的配制滴定终点的判断授课地点：环境监测实训室教学媒体：多媒体设备及材料：滴定管其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：完成实验报告课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。授课教案教学内容及过程时间分配方法及手段一．任务的布置1.某处固废钙镁离子含量的测定。2.实验任务及讲义的详解(1)学生以小组为单位，先阅读情境讲义。(2)在阅读的基础上老师带领学生一起详解情境讲义，包括原理、方法和步骤。(3)学生提问及答疑学生经过老师详解情境讲义之后，对一些不明白或不清楚的地方向老师提问或互相讨论。二．实验的进行1.实验前的准备工作每一小组非采样的同学在采样同学去采样过程中，开展实训前的准备工作2．固废钙镁离子含量的测定方法原理

EDTA能与多种金属阳离子在不同的pH条件下形成稳定的络合物，而且反应与金属阳离子的价数无关。用EDTA滴定钙、镁时，应首先调节待测液的适宜酸度，然后加钙、镁指示剂进行滴定。在pH10并有大量铵盐存在时，将指示剂加入待测液后，首先与钙、镁离子形成红色络合物，使溶液呈红色或紫红色。当用EDTA进行滴定时，由于EDTA对钙、镁离子的络合能力远比指示剂强，因此，在滴定过程中，原先为指示剂所络合的钙、镁离子即开始为EDTA所夺取，当溶液由红色变为兰色时，即达到滴定终点。钙、镁离子全部被EDTA络合。在pH12，无铵盐存在时，待测液中镁将沉淀为氢氧化镁。故可用EDTA单独滴定钙，仍用酸性铬蓝K—萘酚绿B作指示剂，终点由红色变为兰色。试剂

(1)0.01mol/LEDTA标准溶液：称取3.720克EDTA二钠盐溶解于无二氧化碳的蒸馏水中，微热溶解，冷却后定容到1升，再用标准钙标定。(2)氨缓冲液：称取氯化铵33.75克，溶于150毫升无二氧化碳蒸馏水中，加浓氢氧化铵(比重0.90)285毫升混合，然后加水稀释至500毫升，此溶液pH为10。(3)K—B指示剂：先称取50克无水硫酸钾放在玛瑙研钵中研细，然后分别称取0.5克酸性铬蓝K，1克萘酚绿B，放于玛瑙研钵中，继续进行研磨，混合均匀。(4)铬黑T指示剂：0.5克铬黑T与100克烘干的NaCl共研至极细，贮于棕色瓶中。(5)钙指示剂：0.5克钙指示剂(C21H14O7N2S)与50克NaCl研细混匀，贮于棕色瓶中。(6)2mol/LNaOH溶液：0.8克NaOH溶于100ml无二氧化碳水中。操作步骤1

Ca2++Mg2+合量的测定：吸取待测液25.00ml于150ml三角瓶中，加pH10氨缓冲液2ml，摇匀后加K—B指示剂或铬黑T指示剂1小勺(约0.1克)，用EDTA标准溶液滴定至由酒红色突变为纯蓝色为终点。记录EDTA溶液的用量为V1。2

Ca2+的测定：另吸取固废浸出液25ml于三角瓶中，加1：1HCl1滴，充分摇动煮沸1分钟赶出CO2，冷却后，加2mol/LNaOH2ml，摇匀，用EDTA标准溶液滴定，接近终点时须逐滴加入，充分摇动，直至溶液由酒红色突变为纯蓝色，记录EDTA溶液的体积为V2。结果计算固废钙，mmol1/2Ca2+/kg=2×V2/W×100Ca2+,%=Ca2+,mmol1/2Ca2+/kg×0.0200固废镁，mmol1/2Mg2+/kg=2M(V1-V2)/W×100Mg2+,%=Mg2+,mmol1/2Mg2+/kg×0.0122式中：V1和V2—滴定(Ca2++Mg2+)和Ca2+时所消耗的EDTA标准液ml数；M—EDTA的摩尔浓度，折合为1/2Ca2+或1/2Mg2+摩尔浓度时须乘2；W—与吸取浸出液相当的样品重(g)0.0200和0.0122—Ca2+和Mg2+摩尔质量，mg/mmol。15分钟5-10分钟30分钟45分钟45分钟方法：启发引导手段：集中讲授方法：学生自学和老师讲授相结合手段：集中讲授和个别答疑方法：讲授、示范+实练手段：实训教学填表说明：1.本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3.教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图解、视频讲解、网络课程等。授课教案首页2015—2016学年第2学期生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学∨□课内实践□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□课时安排2序号10授课日期3月22日月日月日月日授课班级14环监教学内容：2土壤污染及其防治教学目标：掌握土壤污染的防治方法重点难点及解决方法：土壤主要污染物监测及其防治方法授课地点：环境监测实训室教学媒体：设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：土壤主要污染物的危害及防治方法土壤污染监测的目的和意义土壤监测方法有哪几类我国土壤土壤污染现状课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。授课教案教学内容及过程时间分配方法及手段2.2土壤样品的采集2.2.1污染土壤样品采集（1）污染调查采集污染土壤样品之前，首先要进行污染调查。调查内容包括：①自然条件，如成土母质、地形、植被水文、气候等；②农业生产情况，如土地利用情况，作物生长与产量、耕作、水利、肥料、农药等；③土壤性状，如土壤类型、层次特征、分布及农业生产特性等；④污染历史与现状，如水、气、农药、肥料等途径的影响，以及矿床的影响等。（2）采样点布设采样地点的选择应具有代表性。因为土壤本身在空间分布上具有一定的不均匀性，故应多点采样、均匀混合，以使所采样品具有代表性。采样地如面积不大，在2～3亩以内，可在不同方位选择5～10个有代表性的采样点。如果面积较大，采样点可酌情增加。采样点的布设应尽量照顾土壤的全面情况，不可太集中。下面介绍几种常用采样布点方法，见图1。图1土壤采样布点法①对角线布点法[图1(a)]：该法适用于面积小、地势平坦的受污水灌溉的田块。布点方法是由田块进水口向对角线引一斜线，将此对角线三等分，每等分中央点作为采样点。但由于地形等其它情况，也可适当增加采样点。②梅花形布点法[图1(b)]：该法适用于面积较小、地势平坦、土壤较均匀的田块，中心点设在两对角线相交处，一般设5～10个采样点。③棋盘式布点法[图1(c)]：适宜于中等面积、地势平坦、地形开阔、但土壤较不均匀的田块，一般设10个以上采样点。此法也适用于受固体废物污染的土壤，因为固体废物分布不均匀，应设20个以上采样点。④蛇形布点法[图1(d)]：这种布点方法适用于面积较大、地势不很平坦、土壤不够均匀的田块。布设采样点数目较多。（3）采样深度如果只是一般了解土壤污染情况，采样深度只需取20cm的耕层土壤和耕层以下的土层(20～40cm)土样。如果了解土壤污染深度，则应按土壤剖面层次分层取样。采样时应由下层向上层逐层采集。首先挖一个1m×1.5m左右的长方形土坑，深度达潜水区(约2m左右)或视情况而定。然后根据土壤剖面的颜色、结构、质地等情况划分土层。在各层内分别用小铲切取一片片土壤，根据监测目的，可取分层试样或混合体。用于重金属项目分析的样品，需将接触金属采样器的土壤弃去。（4）采样时间采样时间随测定项目而定。如果只了解土壤污染情况，并随时采集土壤测定。有时需要了解土壤上生长的植物受污染的情况，则可依季节变化或作物收获期采集土壤和植物样品。一年中在同一地点采集两次进行对照。（5）采样量具体需要多少土壤数量视分析测定项目而定，一般只要1～2kg即可。对多点均量混合的样品可反复按四分法弃取，最后留下所需的土量，装入塑料袋或布袋中。（6）采样注意事项①采样点不能设在田边、沟边、路边或肥堆边；②将现场采样点的具体情况，如土壤剖面形态特征等做详细记录。③现场填写标鉴两张(地点、土壤深度、日期、采样人姓名)，一张放入样品袋内，一张扎在样品口袋上。2.2.2土壤背景值样品采集土壤中有害元素自然本底值是环境保护和环境科学的基本资料，是环境影响评价的重要依据。区域性环境本底调查中，首先要摸清当地土壤类型和分布规律，样点选择必须包括主要类型土壤并远离污染源，而且同一类型土壤应有3～5个重复样点，以便检验本底值的可靠性。土壤背景值调查采样要特别注意成土母质的作用，因为不同土壤母质常使土壤的组成和含量发生很大的差异。与污染土壤采样不同之处，是同一个样点并不强调采集多点混合样，而是选取发育典型、代表性强的土壤采样。采样深度一般采集1m以内的表土和芯土，对于发育完好的典型剖面，应按发生层分别采样，以研究各种元素在土体内的分配。3土壤样品的制备与保存2.3.1土样的风干除测定游离挥发酚、铵态氮、硝态氮、低价铁等不稳定项目需要新鲜土样外，多数项目需用风干土样。因为风干土样较易混合均匀，重复性、准确性都比较好。从野外采集的土壤样品运到实验室后，为避免受微生物的作用引起发霉变质，应立即将全部样品倒在塑料薄膜上或瓷盘内进行风干。当达半干状态时把土块压碎，除去石块、残根等杂物后铺成薄层，经常翻动，在阴凉处使其慢慢风干，切忌阳光直接曝晒。样品风干处应防止酸、碱等气体及灰尘的污染。2.3.2磨碎与过筛进行物理分析时，取风干样品100～200g，放在木板上用圆木棍辗碎，经反复处理使土样全部通过2mm孔径的筛子，将土样混均储于广口瓶内，作为土壤颗粒分析及物理性质测定。作化学分析时，一般常根据所测组分及称样量决定样品细度。分析有机质、全氮项目，应取一部分已过2mm筛的土，用玛瑙或有机玻璃研钵继续研细，使其全部通过60号筛(0.25mm)。用原子吸收光度法测Cd、Cu、Ni等重金属时，土样必须全部通过100号筛(尼龙筛)。研磨过筛后的样品混匀、装瓶、贴标签、编号、储存。2.3.3土样保存将风干土样、沉积物或标准土样等贮存于洁净的玻璃或聚乙烯容器之内，在常温、阴凉、干燥、避阳光、密封(石膜涂封)条件下保存。一般土壤样品需保存半年至一年。45分钟45分钟45分钟启发引导启发引导启发引导启发引导启发引导操作演示启发引导填表说明：1.本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3.教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图解、视频讲解、网络课程等。授课教案首页2015—2016学年第2学期生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学∨□课内实践□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□课时安排4序号10授课日期3月24日月日月日月日授课班级14环监教学内容：2固废污染及其防治教学目标：掌握固废污染的来源，主要污染物监测及其防治方法重点难点及解决方法：固废主要污染物监测及其防治方法授课地点：环境监测实训室教学媒体：设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：固废主要污染物的危害及防治方法固废污染监测的目的和意义固废监测方法有哪几类我国固废固废污染现状课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。授课教案教学内容及过程时间分配方法及手段1.固废的污染源1施肥引起的污染主要是由于施肥不当而造成的固废污染。例如，长期施用硫酸铵肥料，铵离子被固废胶体吸附，慢慢地被作物吸收，而硫酸根逐渐累积在固废里，时间久了，酸性不断加强，固废就会板结，从而不利于作物生长。又如，对固废施用垃圾、粪便和生活污水时，如果不进行适当的消毒灭菌处理，有可能造成固废的生物学污染，使固废成为传播某些流行病的疫源。2污水灌溉引起的污染污水灌溉农田，国外始于1859年，近年来发展较快。在我国随着工业化的发展，污水灌田也在逐步扩大。污水灌溉农田，在农业上可以起到增水、增肥、增产、省工、省电和降低成本的好处；同时，还可以减轻污水对地表水的污染。但是，利用污水灌田，如果处理不当，会使农产品、固废和地下水受到污染。如，污水灌田能使固废中镉明显积累，通过稻米直接危害人体健康；同时还会造成固废中铜、铅、锌、铬等含量的增高。又如，污水中油分过大、洗涤剂过多，会使它们覆盖在稻田表面，隔断氧的供应，促进固废的还原作用产生硫化氢，使固废理化性状恶化，从而危害作物生长，轻则茎杆矮小、根枝减少，青米、黄米、畸形米增加，产米率明显下降，重者就发黄枯死。3金属污染固废重金属来源主要有：空气溶胶、农药、磷酸盐、污水以及矿区废物等。空气溶胶中进入固废的重金属有汞、镉、铬、铅、镍、铜、锌等；农药中常含有铜、铅、汞、镉、锰、锌等；施用磷酸盐常带进不同数量的几种重金属，如铬、镉、锰、铅等；有机废物、阴沟污泥、矿区排水都含有一定量的重金属，亦会污染固废。4农药污染施用农药时，一部分直接落入固废地面，一部分则通过作物落叶、降水而进入固废。如果农药在固废中积累的速度超过了固废的自净能力，就会引起固废污染。农药的种类繁多，主要分为有机氯农药和有机磷农药两大类。一些农药，象六六六、DDT、砷化物等，分解速度慢，可以在固废中残留18个月以上。农药一般施于固废表层，且因其溶解度较小，加上固废的吸附作用，使农药很难向土层下部移动，因此，农药绝大多数都积累在表层20cm以内。5其他原因造成的污染工业固体废物、生活垃圾等堆积在固废上，使大量有机和无机污染物随之进入固废，造成固废污染。此外，在自然界中某些元素的富集中心在矿床周围，往往形成自然扩散晕，使附近固废中某些元素的含量超过一般固废的含量范围，这种污染源称为自然污染源。固废污染的特点固废污染有以下几个特点： ⑴隐蔽性和潜伏性固废污染是污染物在固废中长期积累过程。其后果要通过长期摄食由污染固废生产的植物产品的人体和动物的健康状况才能反映出来。因此，固废污染具有隐蔽性和潜伏性，不像大气和水体污染那样易为人们所觉察。 ⑵不可逆性和长期性污染物进入固废环境后，便与复杂的固废组成物质发生一系列迁移转化作用。其中，许多污染作用为不可逆过程，污染物最终形成难溶化合物沉积在固废中。因而，固废一旦遭受污染，极难恢复。如，我国沈阳抚顺污水灌溉区固废污染后，采用了施加改良剂、深翻、清水灌溉、种植特种植物等各种措施，经十多年的努力，付出了大量劳动和代价，但收效甚微。2固废污染物的测定2.1监测项目环境是个整体，污染物进入哪一部分都会影响整个环境。因此，固废监测必须与大气、水体和生物监测相结合才能全面客观地反映实际。确定固废中优先监测物的依据是国际学术联合会环境问题科学委员会(SCOPE)提出的“世界环境监测系统”草案，该草案规定，空气、水源、固废以及生物界中的物质都应与人群健康联系起来。固废中优先监测物有以下两类：第一类：汞、铅、镉、DDT及其代谢产物与分解产物，多氯联苯；第二类：石油产品，DDT以外的长效性有机氯、四氯化碳酸醋酸衍生物、氯化脂肪族，砷、锌、硒、铬、镍、锰、钒，有机磷化合物及其它活性物质(抗菌素、激素、致畸性物质、催畸性物质和诱变物质)等。我国固废常规监测项目中，金属化合物有镉、铬、铜、汞、铅、锌；非金属无机化合物有砷、氰化物、氟化物、硫化物等；有机化合物有苯并(a)芘、三氯乙醛、油类、挥发酚、DDT、六六六等。2.2固废样品的采集2.2.1污染固废样品采集（1）污染调查采集污染固废样品之前，首先要进行污染调查。调查内容包括：①自然条件，如成土母质、地形、植被水文、气候等；②农业生产情况，如土地利用情况，作物生长与产量、耕作、水利、肥料、农药等；③固废性状，如固废类型、层次特征、分布及农业生产特性等；④污染历史与现状，如水、气、农药、肥料等途径的影响，以及矿床的影响等。（2）采样点布设采样地点的选择应具有代表性。因为固废本身在空间分布上具有一定的不均匀性，故应多点采样、均匀混合，以使所采样品具有代表性。采样地如面积不大，在2～3亩以内，可在不同方位选择5～10个有代表性的采样点。如果面积较大，采样点可酌情增加。采样点的布设应尽量照顾固废的全面情况，不可太集中。下面介绍几种常用采样布点方法，见图1。图1固废采样布点法①对角线布点法[图1(a)]：该法适用于面积小、地势平坦的受污水灌溉的田块。布点方法是由田块进水口向对角线引一斜线，将此对角线三等分，每等分中央点作为采样点。但由于地形等其它情况，也可适当增加采样点。②梅花形布点法[图1(b)]：该法适用于面积较小、地势平坦、固废较均匀的田块，中心点设在两对角线相交处，一般设5～10个采样点。③棋盘式布点法[图1(c)]：适宜于中等面积、地势平坦、地形开阔、但固废较不均匀的田块，一般设10个以上采样点。此法也适用于受固体废物污染的固废，因为固体废物分布不均匀，应设20个以上采样点。④蛇形布点法[图1(d)]：这种布点方法适用于面积较大、地势不很平坦、固废不够均匀的田块。布设采样点数目较多。（3）采样深度如果只是一般了解固废污染情况，采样深度只需取20cm的耕层固废和耕层以下的土层(20～40cm)土样。如果了解固废污染深度，则应按固废剖面层次分层取样。采样时应由下层向上层逐层采集。首先挖一个1m×1.5m左右的长方形土坑，深度达潜水区(约2m左右)或视情况而定。然后根据固废剖面的颜色、结构、质地等情况划分土层。在各层内分别用小铲切取一片片固废，根据监测目的，可取分层试样或混合体。用于重金属项目分析的样品，需将接触金属采样器的固废弃去。（4）采样时间采样时间随测定项目而定。如果只了解固废污染情况，并随时采集固废测定。有时需要了解固废上生长的植物受污染的情况，则可依季节变化或作物收获期采集固废和植物样品。一年中在同一地点采集两次进行对照。（5）采样量具体需要多少固废数量视分析测定项目而定，一般只要1～2kg即可。对多点均量混合的样品可反复按四分法弃取，最后留下所需的土量，装入塑料袋或布袋中。30分钟30分钟25分钟15分钟25分钟30分钟25分钟启发引导视频讲解分组讨论启发引导启发引导启发引导启发引导填表说明：1.本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3.教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图解、视频讲解、网络课程等。授课教案首页2015—2016学年第2学期生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学∨□课内实践□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□课时安排2序号11授课日期3月29日月日月日月日授课班级14环监教学内容：2固废污染及其防治教学目标：掌握固废污染的防治方法重点难点及解决方法：固废主要污染物监测及其防治方法授课地点：环境监测实训室教学媒体：设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：固废主要污染物的危害及防治方法固废污染监测的目的和意义固废监测方法有哪几类我国固废固废污染现状课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。授课教案教学内容及过程时间分配方法及手段2.4固废样品测定2.4.1对固废监测结果的要求固废中污染项目的测定，属痕量分析和超痕量分析，尤其是固废环境的特殊性，所以更须注意监测结果的准确性。固废与大气、水体不同，大气和水皆为流体，污染物进入后易混合，在一定条件及范围内，污染物分布比较均匀，相比之下，比较容易采集具有代表性的样品。而固废是固、气、液三相组成的分散体系，污染物进入固废后流动、迁移、混合较难，所以不同采样点的分布往往差别很大。因此其监测中采样误差对结果的影响往往大于分析误差，一般监测值相差10%～20%是允许的。固废分析结果以mg/kg(烘干土)表示。2.4.2测定方法固废样品的测定方法与水质、大气的测定方法基本一样。下面介绍几种常用分析方法：（1）重量法：适用于测定固废水分；（2）容量法：适用于浸出物中含量较高的成分测定，如Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等；（3）原子吸收分光光度法：适用于金属如铜、铅、锌、镉、汞等组分的测定；（4）气相色谱法：适用于有机氯、有机磷、有机汞等农药的测定。8.2.4.3固废样品的预处理固废污染监测与大气及水中污染物测定方法最不相同之处是样品的预处理非常复杂。测定固废中重金属成分时，溶解固废样品有两类方法：一类为碱熔法。碱熔法是利用碱性熔剂在高温下与试样发生复分解反应，将被测组分转变为易溶解的反应产物。常用的有碳酸钠碱熔法和偏硼酸锂(LiBO2)熔融法。碱熔法的特点是分解样品完全，缺点是：添加了大量可溶性盐，易引入污染物质；有些重金属如Cd、Cr等在高温熔融易损失(如温度大于450℃时，Cd易挥发损失)等。另一类是酸溶法，测定固废中重金属时常选用酸液进行固废样品的消化，消化的作用是：溶解固体物质、破坏和除去固废中的有机物，将各种形态的金属变为同一种可测态。为了加速固废中被测物质的溶解，除使用混合酸外，还可在酸性溶中加入其它氧化剂或还原剂。测定固废中可溶性组分、有机物、农药时，避免用强酸、强碱处理样品，常用溶剂萃取分离法。如测定酚时，可用水与30%乙醇将含量较低的游离酚直接从固废中提取出来。又如，有机氯农药如六六六、DDT采用石油醚-丙酮混合液提取。样中某些金属、非金属组分的溶解、测试方法见表8-2。表2固废样品某些金属、非金属的溶解、测定方法元素溶解方法测定方法最低检出限（μg/kg）AsHNO3-H2SO4消化二乙基二硫代氨基甲酸银比色法0.5CdHNO3-HF-HClO4消化石墨炉原子吸收法0.002CrHNO3-H2SO4-H3PO4消化HNO3-HF-HClO4消化二苯碳酰二肼比色法原子吸收法0.252.5CuHCl-HNO3-HClO4消化HNO3-HF-HClO4消化原子吸收法原子吸收法1.01.0HgH2SO4-KMnO4消化HNO3-H2SO4-V2O5消化冷原子吸收法冷原子吸收法0.0070.002MnHNO3-HF-HClO4消化原子吸收法5.0PbHCl-HNO3-HClO4消化HNO3-HF-HClO4消化原子吸收法石墨炉原子吸收法1.01.0氟化物Na2CO3-Na2O2熔融法F-选择电极法5.0氰化物Zn(AC)2-酒石酸蒸馏分离法异烟酸-吡唑啉酮分光光度法0.05硫化物盐酸蒸馏分离法对氨基二甲基苯胺比色法2.0有机氯农药（DDT、六六六）石油醚-丙酮萃取分离法气相色谱法（电子捕获检测器）40有机磷农药三氟甲烷萃致取分离法气相色谱法402.4.4固废监测实例（1）固废含水量测定无论采用新鲜或风干样品，都需测定固废含水量，以便计算固废中各种成分按烘干土为基准时的测定结果。测定方法：用百分之一精度的天平称取土样20～30g，置于铝盒中，在105℃下烘4～5h至恒重。按下式计算水分重量占烘干土质量的百分数：水分(%)=(烘干前重-烘干后重)/烘干后重×100（2）固废中锌、铜、镉的测定——AAS法①标准溶液制备：制备各种重金属标准溶液推荐使用光谱纯试剂；用于溶解土样的各种酸皆选用高纯或光谱纯级；稀释用水为蒸馏去离子水。使用浓度低于0.1mg/ml的标准溶液时，应于临用前配制或稀释。标准溶液在保存期间，若有混浊或沉淀生成时须重新配制。②土样预处理：称取0.5～1g土样于聚四氟乙烯坩埚中，用少许水润湿，加入HCl在电热板上加热消化（＜450℃，防止Cd挥发〕，加入HNO3继续加热，再加入HF加热分解SiO2及胶态硅酸盐。最后加入HClO4加热(＜200℃)蒸至近干，冷却，用稀HNO3浸取残渣、定容。同时作全程序空白实验。③Cu、Zn、Cd标准系列混合溶液的配制：各元素标准工作溶液是通过逐次稀释其标准贮备液而得。注意：配制标准系列溶液时，所用酸和试剂的量应与待测液中所含酸和试剂的数量相等，以减少背景吸收所产生的影响。④采用AAS法测定Cu、Zn、Cd：测定工作参数见表8-4。⑤结果计算镉或铜、锌(mg/kg)=M/W式中：M——自标准曲线中查得镉(铜、锌)含量，μg；W——称量土样干重量，g。（3）固废中铬的测定——二苯碳酰二肼分光光度法①标准曲线绘制：用铬标准溶液配制标准系列，测吸光值，绘制标准曲线；②土样消化：称取土样0.5～2g于聚四氟乙烯坩埚中，加水润湿，加H3PO4及H2SO4，待剧烈反应停止后，置于电热板上加热到冒白烟。冷却，加入HNO3、HF继续加热至冒浓白烟除尽HF，加水浸取，定容。同时进行全程序试剂空白试验。③显色与测定：在酸性介质中加KMnO4将Cr3+氧化为Cr6+，并用NaN3除去KMnO4。加二苯碳酰二肼显色剂，于波长540nm处比色测定。④结果计算：铬(mg/kg)=M/W(3)式中：M——从标准曲线中查得铬含量，μg；W——称量土样干重量，g。（4）固废中苯并(a)芘的测定取5～10g土样(40目)进行乙酰化层析纸分离，然后用荧光分光光度法进行测定。其分析流程见图。苯并(a)芘分析流程图（5）固废甲基汞的测定世界固废中汞的含量平均值为0.03～0.1mg/kg。我国固废汞的背景值为0.4mg/kg。汞主要分布于固废表层(20cm)范围内，以无机汞和有机汞两种形态存在。在还原性条件及嫌气微生物作用下，无机汞可转化为甲基汞等有机汞。汞的甲基化不但大大加强了汞的毒性，而且加强了汞的迁移能力，如固废胶体对汞的吸附减弱、甲基汞较易发生大气和水迁移等。因此，加强对固废中重金属汞特别是甲基汞的监测显得尤为必要。固废中甲基汞(CH3Hg+)的测定。固废→HCl浸→苯萃取→反萃取→HCl酸化→苯萃取→相分离→GC检测25分钟25分钟15分钟25分钟启发引导启发引导启发引导启发引导启发引导操作演示启发引导启发引导填表说明：1.本页可续页；2.教学方法如：项目教学、案例分析、分组讨论、角色扮演、启发引导等；3.教学手段如：课件演示、模型讲解、实物讲解、挂图解、视频讲解、网络课程等。授课教案首页2015—2016学年第2学期生物工程学院食品与环境技术系（部）环境教研室课程名称固体废物与物理性污染监测任课教师路鹏授课形式理论教学∨□课内实践□理实一体□习题复习□考核评价□其他活动□课时安排4序号11授课日期3月31日月日月日月日授课班级14环监教学内容：2焚烧底渣中钾钠离子的测定并与土壤比较教学目标：掌握速效钾浸提与测定方法重点难点及解决方法：浸提方法对结果的影响授课地点：环境监测实训室教学媒体：设备及材料：多媒体其它资源：学习效果评价方式：教师评价，学生互评作业和思考题：1．土壤中的速效钾包括哪几种形态？土壤钾元素丰缺主要决定于哪些因素？2．土壤钾钠离子监测方法有哪几类两种方法测定土壤钾的方法，其评价指标为什么不一样？课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。授课教案教学内容及过程时间分配方法及手段实验目的及说明根据钾存在的形态和作物吸收利用的情况，可分为水溶性钾、交换性钾和粘土矿物中固定的钾三类，前两类可被当季作物吸收利用，统称为“速效性钾”，后一类是土壤钾的主要贮藏形态，不能被作物直接吸收利用，按其粘土矿物的种类和对作物的有效程度，有的是难交换性的“中效性钾”，有的是非交换性的“迟效性钾”和“无效性钾”。各种形态的钾彼此能相互转化，经常保持着动态平衡，称之为“土壤钾的平衡”。土壤全钾的含量只能说明土壤钾总贮量的丰缺，不能说明对当季作物的供钾情况一般土壤中全钾并不少，但速效性钾则仅20~200mgkg-1K，不到全钾量（华北平原耕层土壤全钾大约在1.7~2.2%K，或2.0~2.6%K2O）的1~2%。为了判断土壤钾供应情况[注1]以及确定是否需用钾肥及其施用量，土壤速效钾的测定是很有意义的。土壤速效钾的95%左右是交换性钾，水溶性钾仅占极少部分，由于土壤交换性钾的浸出量依从于浸提剂的阳离子种类，因此用不同浸提剂测定土壤速效钾的结果也不一致而且稳定性也不同。目前国内外广泛采用的浸提剂是1molL-1NH4Ac溶液。因此NH4+和K+的半径相近，以NH4+取代交换性K+时所得结果比较稳定，重现性好，能将土壤表面的交换性钾和粘土矿物晶格间非交换性钾分开，不因淋洗次数或浸提时间的增加而明显增加出的钾量。另外待测液可直接用火焰光计测定而无干扰。在无火焰光度计时，可用1molL-1NaNO3浸提—四苯硼钠比浊法测定土壤速效钾此法测值1molL-1NH4Ac法低，分级指标须另订。一、1molL-1NH4Ac浸提—火焰光度法 1．方法原理用中性的1molL-1NH4Ac溶液浸提土壤时，NH4+与土壤胶体表面的K+进行交换，连同水溶性K+一起进入溶液。浸出液中的K可直接用火焰光度法测定。火焰光度法的原理详见土壤全钾测定一节。 2．试剂配制（1）1molL-1NHAc(pH7.0)77.08gCH3COONH4（化学纯），溶于900ml水，用稀Hac或NH4OH调节至pH7.0，然后稀释至1升。调节pH值的具体方法如下：取出50ml1molL-1NH4Ac溶液，以1∶1NH4OH或1∶4HAc调至pH7.0（用pH计测试）。根据50mlNH4Ac所用NH4OH或HAc的ml数，算出所配溶液的大概需要量，将全部溶液调至pH7.0。（2）K标准溶液[2]0.1907gKCl（分析纯，110℃烘干2h）溶于1molL-1NH4Ac溶液中，并用此溶液定容