水質(zhì)檢測(cè)方法
(一)水質(zhì)的物理指標(biāo)
水體環(huán)境的物理指標(biāo)項(xiàng)目頗多,包括水溫、滲透壓、混濁度(透明度)、色度、懸浮固體、蒸發(fā)殘?jiān)约捌渌泄僦笜?biāo)如味覺(jué)、嗅覺(jué)屬性等等。
1.溫度
溫度是常用的物理指標(biāo)之一。由于水的許多物理特性、水中進(jìn)行的化學(xué)過(guò)程和生物過(guò)程都同溫度有關(guān),所以它經(jīng)常是必須加以測(cè)定的。天然水的溫度因水源的不同而異.地表水的溫度與季節(jié)氣候條件有關(guān),其變化范圍大約在0.1--30℃;地下水的溫度則比較穩(wěn)定,一般變化于8--12℃左右,而海水的溫度變化范圍為-2--30℃。
2.嗅與味被污染的水體往往具有不正常的氣味,用鼻聞到的稱(chēng)為嗅,口嘗到的稱(chēng)為味。有時(shí)嗅與味不能截然分開(kāi)。常常根據(jù)水的氣味,可以推測(cè)水中所含雜質(zhì)和有害成分。水中的嗅與味的來(lái)源可能有:水生植物或微生物繁殖和衰亡;有機(jī)物的*分解;溶解氣體H2S等;溶解的礦物鹽或混入的泥土;工業(yè)廢水中的各種雜質(zhì)如石油、酚等;飲用水消毒過(guò)程的余氯等。不同的物質(zhì)有著不同的氣味,例如湖沼水因藻類(lèi)繁生或有機(jī)物產(chǎn)生的魚(yú)腥及霉?fàn)€氣味;渾濁河水常含有泥土的澀 味;溫泉水常有硫酸味;有些地下水的H2S氣味;含溶解氧較多的帶甜味;含有機(jī)物較多的也常具有甜味;水中含NaCl帶有咸味,含MgSO4,Na2SO4等帶有苦味;含CuSO4帶有甜味,而Fe的水帶有澀味。人的感官分辨嗅與味,不可避免帶有主觀性。目前對(duì)嗅與味尚無(wú)*客觀的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)的儀器,只有極清潔或已消毒過(guò)的水才可用口嘗試。由于水溫對(duì)水的氣味有很大影響,所以測(cè)定嗅與味常常在室溫20℃和加熱(40-50℃)兩種情況下進(jìn)行。此外,有人提出以臭氣濃度及臭氣強(qiáng)度指數(shù)來(lái)度量水質(zhì)的嗅覺(jué)屬性。臭氣濃度(TO)=200/a,式中a為感覺(jué)到臭氣的小水樣量(mL)。在給水水源的標(biāo)準(zhǔn)中,要求(TO)值低于3-5。
臭氣強(qiáng)度指數(shù)(PO)系指被測(cè)水樣稀釋到?jīng)]有臭氣為止時(shí)以百分率表示的稀釋倍數(shù)。 PO與TO通常具有如下關(guān)系:PO=lgTO/lg2(合田健,1989)。
3.顏色與色度
天然水經(jīng)常表現(xiàn)出各種顏色。湖沼水常有黃褐色、或黃綠色,這往往是由腐殖質(zhì)造成的。水中懸浮泥沙和不溶解的礦物質(zhì)也長(zhǎng)帶有顏色,例如粘土使水呈黃色;鐵的氧化物使水呈黃褐色;硫化氫氧化析出的硫使水呈藍(lán)色等等。各種水藻如球藻、硅藻等的繁殖使水呈黃綠色、褐色等。根據(jù)水的顏色,可以推測(cè)水中雜質(zhì)的數(shù)量和種類(lèi)。色度是對(duì)天然的或處理之后的各種用水進(jìn)行水色測(cè)定時(shí)所規(guī)定的指標(biāo)。目前世界各國(guó)統(tǒng)一用氯化鉑酸鉀(K2PtCl6)和氯化鈷(CoCl2.6H2O)配制的混合溶液作為色度的標(biāo)準(zhǔn)。
4.混濁度與透明度
水中若含有懸浮及膠體狀態(tài)的物質(zhì),常會(huì)發(fā)生混濁現(xiàn)象。地表水的混濁是由泥沙、粘土、有機(jī)物造成的。地下水一般比較清澈透明,但若水中含有Fe2+鹽,與空氣接觸后就可能產(chǎn)生Fe(OH)3,使水呈棕黃色混濁狀態(tài);海洋在近岸和河口區(qū)由于陸地徑流攜帶大量泥沙、粘土、有機(jī)物造成的。不同河流因流經(jīng)地區(qū)的地質(zhì)土壤條件不同,混濁程度可能有很大的差別。地下水一般比較清澈透明,但若水中含有Fe2+鹽,與空氣接觸后就可能產(chǎn)生Fe(OH)3,使水呈棕黃色混濁狀態(tài);海洋在近岸和河口區(qū)由于陸地徑流攜帶大量泥沙和其它有機(jī)物,水質(zhì)比較混濁而遠(yuǎn)岸海區(qū)水區(qū)水質(zhì)透明。
混濁度是一種光學(xué)效應(yīng),它表示光線透過(guò)水層時(shí)受到阻礙的程度。這種光
學(xué)效應(yīng)和和微粒的大小及形狀有關(guān)。從膠體顆粒到懸浮顆粒都能產(chǎn)生混濁現(xiàn)象,
其粒徑的變化幅度是很大的。所有有相同懸浮物質(zhì)含量的兩種水體若顆粒粒徑分級(jí)狀況不同,其混濁程度就未必相等。渾濁度的標(biāo)準(zhǔn)單位是以不溶性硅如漂白土、高嶺土在光學(xué)阻礙作為測(cè)量的基礎(chǔ),即規(guī)定1mgSiO2.L-1所構(gòu)成的混濁度為1度。把預(yù)測(cè)水樣與標(biāo)準(zhǔn)混濁度按照比濁法原理進(jìn)行比較就可以測(cè)得其混濁度。
透明度是表示水體透明程度的指標(biāo)。它與混濁度的意義恰恰相反。都表明水中雜質(zhì)對(duì)透過(guò)光線的阻礙程度。若把某一方面白色或黑白相間的圓盤(pán)作為觀察對(duì)象,透過(guò)水層俯視圓盤(pán)并調(diào)節(jié)圓盤(pán)深度至恰能看到為止,此時(shí)圓盤(pán)所在深度位置稱(chēng)為透明度。
5.固體含量
天然水體中所含物質(zhì)大部分屬于固體物質(zhì),經(jīng)常有必要測(cè)定其含量作為直接的水質(zhì)指標(biāo)。各種固體含量可以分為以下幾類(lèi):
(1)總固體。即水樣在一定溫度下蒸發(fā)干燥后殘存的固體物質(zhì)總量,也稱(chēng)蒸發(fā)殘留物;
(2)懸浮性固體。即將水樣過(guò)濾①,截留物烘干后的殘存的固體物質(zhì)的量,也就是懸浮物質(zhì)的含量,包括不溶于水的泥土、有機(jī)物、微生物等;
(3)溶解性固體。即水樣過(guò)濾后,濾液蒸干的殘余固體量。包括可溶于水的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)及有機(jī)物質(zhì)??偣腆w量是懸浮固體和溶解性固體二者之和。此外還有可沉降固體,固體的灼燒減重等指標(biāo)。各種固體含量的測(cè)定都是以重量法進(jìn)行的,測(cè)定時(shí)蒸干溫度對(duì)結(jié)果的影響很大。一般規(guī)定的確105--110℃,不能*趕走硫酸鈣、硫酸鎂等結(jié)晶水。不易得到固定不變的重量;若在180℃蒸干,所得結(jié)果雖比較穩(wěn)定,但由于一些鹽類(lèi)如CaCl2 、Ca(NO3)2MgCl2、Mg(NO3)2等具有強(qiáng)烈的吸濕性,極易吸收空氣中的水分,在稱(chēng)量時(shí)也不易得到滿(mǎn)意的結(jié)果。因此測(cè)定的結(jié)果比較粗略。
(二)水質(zhì)化學(xué)指標(biāo)
利用化學(xué)反應(yīng)、生物化學(xué)的反應(yīng)及物理化學(xué)的原理測(cè)定的水質(zhì)指標(biāo),總稱(chēng)為化學(xué)指標(biāo)。由于化學(xué)組成的復(fù)雜性,通常選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)特性進(jìn)行檢查或作定性、定量的分析。根據(jù)不同的分析方法可以把化學(xué)指標(biāo)歸納如下:
1.中和的方法包括水體的堿度、酸度等;
2.生成螯合物的方法 如Ca2+ Mg2+及硬度等;
3.加熱和氧化劑分解法
將含生物體在內(nèi)的有機(jī)化合物的含量以加熱分解時(shí)產(chǎn)生CO2的量[總有機(jī)碳(TOC);微粒有機(jī)碳(POC)]、分解時(shí)消耗的氧量[總耗氧量(TOD)]或消耗氧化的量[化學(xué)耗氧量(COD)]來(lái)表示的指標(biāo);
4.生物化學(xué)反應(yīng)的方falun以生物化學(xué)耗氧量(BOD)為代表,是測(cè)定微生物分解有機(jī)物時(shí)所需消耗的氧量,包括測(cè)定微生物在呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的CO2的量以及利用脫氫酶等酶活性法來(lái)測(cè)定有效生物量等指標(biāo);
5.氧化還原反應(yīng)及沉淀法。典型為溶解氧含量及氯離子含量等指標(biāo)。
6.電化學(xué)法 有水的電導(dǎo)率,氯化-還原電位(pE)以及包括pH在內(nèi)的離子選擇電極的各種指標(biāo),如F-、NH4+以及許多金屬離子;
7.微量成分。以?xún)x器分析為主要檢測(cè)手段。包括分光光度法,原子吸收光譜法,氣相、液相色譜法,中子活化分析法以及等離子發(fā)射光譜法等。指標(biāo)項(xiàng)目眾多,如生物營(yíng)養(yǎng)元素、各種化學(xué)形態(tài)的重金屬離子及非金屬微量元素、微量有機(jī)物、水已的污染物(如有機(jī)農(nóng)藥、油類(lèi))以及放射性元素等等。
總之,系統(tǒng)了解各類(lèi)水質(zhì)指標(biāo)的含義具有重要意義。因?yàn)閷?duì)于任何水生生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境都是通過(guò)對(duì)一系列的、經(jīng)過(guò)嚴(yán)格選擇的、具有典型意義代表性的指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查或監(jiān)測(cè)分析結(jié)果,而加以綜合評(píng)價(jià)的。必須強(qiáng)調(diào),水質(zhì)的生物學(xué)指標(biāo)的調(diào)查分析結(jié)果對(duì)于科學(xué)評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量越來(lái)越大越顯示其重要性。象英、美、日等國(guó)對(duì)水環(huán)境的要求,都從生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā),重視生物監(jiān)測(cè)。例如英國(guó)泰晤士河由于進(jìn)行了常時(shí)間的治理,1969年已有魚(yú)群重新出現(xiàn),其治理效果就是用已有礙100多種魚(yú)類(lèi)重新回到泰晤士河加以表征的;日本1970年將生物學(xué)水知判斷法列入有關(guān)水環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)中;我國(guó)現(xiàn)在已將細(xì)菌學(xué)指標(biāo)列為部頒水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。