第3章 水和污水监测 目的与要求  1） 清楚水资源及其水质污染监测的对象、目的、监测项目和主要的水质监测分析方法； 2） 掌握水质在物理性质、金属化合物和非金属无机物、有机化合物监测的项目及监测方法；  3） 掌握水质监测方案制订、水样采集保存和预处理以及底质监测。

水质监测项目及水质标准 本节内容： 1）概括介绍我国和世界水资源现状， 2）水体和水体污染的基本概念， 3）水质监测的对象和目的， 4）水质标准 5）介绍水质监测分析方法。

水资源及水污染 1、水资源

我国水资源：

2、水污染（water pollution ） （1）污染源 自然：氟化钙（萤石），会引起水体中氟含 量增加，饮用此水会出现氟中毒现象。黄曲霉素等。 非自然：由于人类的活动产生的污染源。 例如：工业废水、生活污水、其他废弃物等。

（2）水质污染类型

（3）水体自净 当污染物进入水体后，首先被大量水稀释，随后经一系列物理、化学和生物变化，其结果使污染物浓度降低，并发生质的变化。

水质监测的对象和目的 1、水质监测的对象　

2、水质监测的目的 1）地表水及地下水——经常性监测 2）生产和生活过程——监视性监测 3）事故监测——应急监测 2）生产和生活过程——监视性监测　　 3）事故监测——应急监测　　 4）为环境管理——提供数据和资料 5）为环境科学研究——提供数据和资料　　

已建的42个水质自动监测站

监测项目的（monitoring items）确定 1、确定监测项目的依据   

2、地表水监测项目：

3、工业废水监测项目：

4、生活污水监测项目 COD、BOD、悬浮物、NH3-N、总N、总P、阴离子洗涤剂、细菌总数、大肠菌群等。 5、医院污水监测项目： PH、色度、浊度、悬浮物、余氯、COD、BOD、致病菌、细菌总数、大肠菌群等。 6、海水监测项目

水污染监测结果表示方法 质量浓度(mg/L) 质量分数(%) 细菌学指标(个/mL) 其它表示法

水质监测主要分析方法 1、选择分析方法的原则 1）灵敏度、准确度能满足定量要求； 2）方法成熟； 3）操作简便，易于普及； 4）抗干扰能力好。

2、水质监测分析方法分类　 （试用方法）

3、水质监测常用的方法：　　 化学法、电化学法、原子吸收分光光度法、离子色谱法、气相色谱法、等离子体发射光谱(ICP—AES)法等。其中，化学法(重量法、容量滴定法和分光光度法)目前在国内外水质常规监测中还普遍被采用，占测定方法总数的50％以上(见表4-3)。各种方法测定的组分列于表4-4。水污染可连续自动监测的项目及方法见表4-5

表3-3各类分析方法在水质监测中所占比重

表3-4常用水质监测方法测定项目

表3-5水污染可连续自动监测的项目及方法

污染物的形态分析 1、污染物的形态： 化学状态、价态、异构状态 2、形态分析方法: 直接测定法； 分离测定法； 理论计算法

水质标准 水质标准是环境质量标准的重要组成部分，包括环境水质标准和污染物控制标准（排放标准）两大类。 环境水质标准即地面水环境质量标准（GB 3838 –2002）及密切相关并派生出来的标准，有饮用水标准、渔业水质标准、农田灌溉用水标准、海水水质标准。排放标准有污水综合排放标准（GB 8978 –88）及医院污水排放标准 等。

（一）地面水环境质量标准 （GB 3838 –2002） 地表水环境质量标准适用于江、河、湖泊、水库等具有使用功能的地面水水域。 1、水域功能分类 依据地面水水域使用目的和保护目标，将其划分为五类 ： Ⅰ类 主要适用于源头水、国家自然保护区。 Ⅱ类 主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍 贵鱼类保护区、鱼虾产卵区等。 Ⅲ类 主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一 般鱼类保护区及游泳区。 Ⅳ类 主要适用于一般工业用水及人体非接触的娱乐用水区。 Ⅴ类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。 同一水域兼有许多类功能的，依最高功能划分类别。 有季节性功能的，可分季节划分类别。

2、水质要求： （1）不得用瞬时一次监测值使用本标准。 （2）标准值单项超标，即表明使用功能不能保证。危害程度应参考背景值及水生生物调查数据、硬度修正方程及有关基准资料综合评价。 3、水质监测 （1）监测取样点，应布设于各功能区代表位置。 （2）本标准各参数的检测分析方法按《地面水环境标准选配分析方法（GB 3838-2002）》执行。

（二）生活饮用水标准（GB5749-85) （《生活饮用水水质卫生规范》2001年） 饮用水包括自来水（取自江、河、湖的地表水）、井水及深井水。饮用水的标准是以维护人的健康为基本点的，不存在自净，因此没有COD及BOD指标。

（三）污水综合排放标准 （GB 8978 –1996） 适用于排放污水和废水的一切企事业单位 1、标准分级 本标准按地面水域使用功能要求和污水排放去向，对地面水水域和城市下水道排放的污水分别执行一 、二、三级标准。 2、标准值 排放的污染物按其性质分为二类：第一类污染物，指能在环境或植物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响者。最高允许排放浓度应符合 表1-6（第一类污染物最高容许排放浓度，P18）的规定。第二类污染物，指其长远影响小于第一类的污染物质 。最高允许排放浓度应符合表1-7（第二类污染物最高允许排放浓度，P19-22）的规定

（四）回用水标准 再生水回用景观水体的水质标准（CJ/T95-2000） 生活杂水水质标准（CJ25.1-89)

水污染监测样品的采集与处理 本节内容： 1）水样的类型； 2）掌握地面水、废水、底质等水样的采集和采样器使用及水流量测量； 3）掌握水样的运输和保存原理与方法； 4）其中要求熟练掌握的重点内容是： 地面水的采集方法和采样器， 水样的类型：瞬时水样、混合水样和综合水样，水样的冷藏或冷冻法与加入化学试剂的保存方法。

1、水样的采集与保存 影响水质均匀的因素： （1）时间因素 （2）空间因素 因此，在水质监测时应以上述两个因素作为确定采样时间、采样频率和布设采样点的主要依据，以获得有代表性的监测数据。

2、采样点的布设： （1）河流采样断面和采样点的布设： a)控制断面； b)消减断面； c)对照断面； d)背景断面

背景断面

监测断面的布设原则： （1）在对调查研究结果和有关资料进行综合分析的基础上，监测断面的布设应有代表性，即能较真实、全面地反映水质及污染物的空间分布和变化规律；根据监测目的和监测项目，并考虑人力、物力等因素确定监测断面和采样点。

（2）有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游。较大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处，入海河流的河口处，受潮汐影响的河段和严重水土流失区。湖泊、水库、河口的主要入口和出口。国际河流出入国境线的出入口处。 （3）饮用水源区、水资源集中的水域、主要风景游览区、水上娱乐区及重大水力设施所在地等功能区。 （4）断面位置应避开死水区及回水区，尽量选择河段顺直、河床稳定、水流平稳、无急流浅滩处。 （5）应尽可能与水文测量断面重合；并要求交通方便，有明显岸边标志。

采样垂线的设置 说明: 1)监测断面上采样垂线的布设，应避开岸边污染带。对有必要进行监测的污染带，可在污染带内酌情增加垂线。 2)对无排污河段或有充分数据证明断面上水质均匀时，可只设一条中泓垂线。 3)凡布设于河口，要计算污染物排放通量的断面，必须按本规定设置采样垂线。

采样点的设置 说明： 1)水深不足1m时，在1/2水深处； 2)河流封冻时，在冰下0.5m处； 超 说明： 1)水深不足1m时，在1/2水深处； 2)河流封冻时，在冰下0.5m处； 3)若有充分数据证明垂线上水质均匀，可酌情减少采样点数； 4)凡布设于河口，要计算污染物排放通量的断面，必须按本规定设置采样点。

（2）湖泊、水库监测断面的设置 首先判断湖、库是单一水体还是复杂水体；考滤汇入湖、库的河流数量，水体的径流量、季节变化及动态变化，沿岸污染源分布及污染物扩散与自净规律、生态环境特点等。    然后按照前面讲的设置原则确定监测断面的位置：   1）进出湖、水库的河流汇合处分别设置监测断面。 2）以各功能区(如城市和工厂的排污口、饮用水源、风景游览区、排灌站等)为中心，在其辅射线上设置弧形监测断面。    3）在湖库中心，深、浅水区，滞流区，不同鱼类的回游产卵区，水生生物经济区等设置监测断面。 4）无明显功能区别，可用网格法等设置监测垂线。

2、地面水质监测方案的制订 （一）基础资料收集 （二）监测断面和采样点的设置 （三）采样时间与采样频率的确定 （四）采样及监测技术的选择 （五）结果表达、质量保证及实施进度计划

（一）基础资料收集 1、水体的水文、气候、地质和地貌资料。如水位、水量、流速及流向的变化；降雨量、蒸发量及历史上的水情；河宽、河深、河床结构及地质状况等。 2、水体沿岸城市分布、工业布局、污染源及其排污情况、城市给排水情况等。 3、水体沿岸水资源现状及用途。如饮用水源分布和重点水源保护区，水体流域土地功能及近期使用计划等。 4、历年水质监测资料、水文实测资料、水环境研究成果等。

（二）监测断面和采样点的设置 1、监测断面设置 （1）河流监测断面设置 （2）湖泊（水库）监测断面设置 （3）地下水采样点的布设 （4）工业废水采样点的布设 （5）城市污水采样点的布设 2、采样位置的确定 （1）采样垂线的设置 （2）采样点的设置

（三）采样时间与采样频率的确定 1）饮用水源地：全年采样不少于12次，采样时间根据具体情况选定。 2）河流：较大水系干流和中、小河流全年采样不少于6次，采样时间为丰水期、枯水期和平水期，每期采样两次。流经城市或工业区，污染较重的河流、游览水域，全年采样不少于12次。采样时间为每月一次或视具体情况选定。 3）排污渠：全年采样不少于3次。 4）底泥：每年在枯水期采样一次。 5）背景断面：每年采样一次。在污染可能较重的季节进行。

6）潮汐河流：全年按丰、枯、平三期，每期采样2天，分别在大潮期和小潮期进行，每次应当在当天涨潮、退潮时采样，并分别加以测定。涨潮水样应当在各断面涨平时采样，退潮时也应在各断面退平时采样，若无条件，小潮期可不采样。 7）湖泊、水库：设有专门监测站的湖、库，每月采样不少于1次，全年不少于12次，其他湖、库每年采样2次，枯、丰水期各一次。有废水排入、污染较重的湖、库，应酌情增加采样次数。

（四）采样及监测技术的选择 要根据监测对象的性质、含量范围及测定要求等因素选择适宜的采样、监测方法和技术。

（五）结果表达、质量保证及实施进度计划 对监测中获得的众多数据，应进行科学地计算和处理，并按照要求的形式在监测报告中表达出来。质量保证概括了保证水质监测数据正确可靠的全部活动和措施。质量保证贯穿监测工作的全过程。实施进度计划是实施监测方案的具体安排，要切实可行，使各环节工作有序、协调地进行。

3、地下水质监测方案的制订 （一）调查研究和收集资料  （二）采样点的设置  （三）采样时间和采样频率的确定

（一）调查研究和收集资料 (1)收集、汇总监测区域的水文、地质、气象等方面的有关资料和以往的监测资料。 (2)调查监测区域内城市发展、工业分布、资源开发和土地利用情况，尤其是地下工程规模应用等；了解化肥和农药的施用面积和施用量；查清污水灌溉、排污、纳污和地面水污染现状。

(3)测量或查知水位、水深，以确定采水器和泵的类型，所需费用和采样程序。 (4)在完成以上调查的基础上，确定主要污染源和污染物，并根据地区特点与地下水的主要类型把地下水分成若干个水文地质单元。

（二）采样点的设置 1、背景值监测点的设置 设在污染区外围不受或少受污染的地方。在垂直于地下水流方向的上方设置。 2、监测井的布设 1）点状污染区（渗坑、渗井和堆渣区的污染物在含水层渗透小的地区形成的），监测井设在距污染源最近的地方。 2）块状污染区（污灌区、污养区及缺乏卫生设施的居民区），监测井设在地下水流向的平行和垂直方向上。 3）条（带）状污染区（渗坑、渗井和堆渣区的污染物在含水层渗透大地区及沿河、渠排放的工业废水和生活污水）,宜用网格布点法设置监测井。一般监测井在液面下0.3～0.5m处采样。

（三）采样时间和采样频率的确定 1、每年在丰水期、枯水期分别采样测定；四季采样；月采样。 2、每一采样期至少监测1次，饮用水每一采样期监测2次，其间隔至少10天，即采一次分析检验一次，10天后再采、检一次，可作为监测数据报出。 3、对有异常情况的井点，应适当增加采样监测次数。

4、工业废水监测方案的制订

（一）调查研究，收集资料 （二）采样点设置 1、工业废水 （1）在车间或车间处理设备的废水排放口设置采样点，测一类污染物（汞、镉、砷、铅、六价铬、有机氯化合物、强致癌物质等）。 （2）在工厂废水总排放口布设采样点，测二类污染物（悬浮物、硫化物、挥发酚、氰化物、有机磷化合物、石油类、铜、锌、氟、硝基苯类、苯胺类等）。

（3）已有废水处理设施的工厂，在处理设施的排放口布设采样点。为了解废水处理效果，可在进出口分别设置采样点。 （4）在排污渠道上，采样点应设在渠道较直，水量稳定，上游无污水汇入的地方。可在水面下1/4～1/2处采样，作为代表平均浓度水样采集。

2、城市污水（生活污水(sanitary waste)和医院污水(hospital sewage)、综合排污口等） 1）城市污水管网：在一个城市的主要排污口或总排污口设点采样，城市污水干管的不同位置，污水进入水体的排放口，非居民生活排水支管接入城市污水干管的检查井。 2）城市污水处理厂：在污水处理厂的污水进出口处设点采样；

水样的的类型

（一）采集前的准备（preparation before sampling） 地表水样的采集（Collecting of surface water sample） （一）采集前的准备（preparation before sampling）

（二）采样方法和采样器 (Sampling process and water Sampler)

采样容器

地下水样的采集 （Collecting of groundwater sample ） 水井(water well)利用抽水机设备 对于自来水，也要先将水龙头完全打开，放水数分钟，排出管道中积存的死水后再采样 涌水口处直接采样

废水样品的采集 (一)采样方法 一、浅水采样 可用容器直接采集，或用聚乙烯塑料长把勺采集。 二、深层水采样 可使用专制的深层采水器采集，也可将聚乙烯筒固定在重架上，沉入要求深度采集。 三、自动采样 采用自动采样器或连续自动定时采样器采集。如自动分级采样式采水器，可在一个生产周期内，每隔一定时间将一定量的水样分别采集在不同的容器中；自动混合采样式采水器可定日连续地将定量水样或按流量比采集的水样汇集于一个容器内。

(二)废水样类型

（三）采样时间和频率 工业废水：每年采样监测 2－4 次； 生活污水：每年采样监测 2次，春、夏季各1次； 医院污水：每年采样监测 《环境监测技术规范》对向国家直接报送数据的废水排放源规定： 工业废水：每年采样监测 2－4 次； 生活污水：每年采样监测 2次，春、夏季各1次； 医院污水：每年采样监测 4次，每季度1次。

水样的保存和运输（Preservation and transportation of water sample）

（一）、水样的运输 注意以下两点： 1）塞紧采样器塞子，必要时用封口胶、石蜡封口；避免因震动、碰撞而损失或玷污，因此最好将样瓶装箱，用泡沫塑料或纸条挤紧； 2）需冷藏的样品，应配备专门的隔热容器，放入制冷剂，将样瓶置于其中；冬季应注意保温，以防样瓶冻裂。

（二）、 水样的保存 1、保存要求： 不发生物理、化学、生物变化；不损失组分； 不玷污（不增加待测组分和干扰组分） 2、容器的要求 选性能稳定，不易吸附预测组分，杂质含量低的材料制成的容器，如聚乙烯和硼硅玻璃材质的容器是常规监测中广泛使用的，也可用石英或聚四氟乙烯制成的容器，但价格昂贵。 3、保存时间要求： 即最长贮放时间，一般污水的存放时间越短越好。 清洁水样72h；轻污染水样48h；严重污染水样12h；运输时间24h以内。

4、保存方法： 1）、冷藏或冷冻法 2）、加入化学试剂保存法见表2-13 （1）加入生物抑制剂 （2）调节pH值 （3）加入氧化剂或还原剂 保 存 剂 作    用 适  用  范  围 HgCl2 HNO3 H2SO4 NaOH 抑制微生物生长 防止金属沉淀 抑制微生物生长，与碱作用 防止化合物的挥发 各种形式的氮和磷 多种金属 含有机物水样（COD、TOC、油和油脂）、胺类 氰化物、有机酸、酚类

采集水样注意事项 1、测定悬浮物、pH、溶解氧、BOD、油类、硫化物、余氯、放射性、微生物等项目需单独采样；在测定溶解氧、BOD和有机污染物等项目的水样必须充满容器；测定pH、溶解氧和电导率等项目宜在现场测定。采样时要同步测量水文和气象参数。 2、填写登记表

流量的测量（flow measurement） （一）测量参数：在采集水样的同时，还需要测量水体的水位(m)、流速(m／s)、流量（m3／s）等水文参数， （二）意义：因为在计算水体污染负荷是否超过环境容量、控制污染源排放量、估价污染控制效果等工作中，都必须知道相应水体的流量。 （三）测量方法原则：对于较大的河流，水文部门一般设有水文监测断面，应尽量利用其所测参数。

（四）测量方法： 1、流速仪法（流速－面积法）      对于水深大于0.05m，流速大于0.15m／s的河、渠，可 用流速仪测定水流速度。 2、浮标法     浮标法是一种粗略测量流速的简易方法。 3、堰板法（溢流沿法）  这种方法适用于不规则的污水沟、污水渠中水流量的测 量。 4、其他方法   用容积法测定污水流量也是一种简便方法。   现已生产多种规格的污水流量计，测定流量简便、准 确。此外，还可以用压差法、根据工业用水平衡计算法或排水管径大小测量法估算污水流量。

底质样品的采集与制备： （1）采样点的布设 （2）底质监测的时间和频率 （3）底质样品的采集 （4）底质样品的制备和保存

水样的预处理 水样的消解 富集与分离(enriching and separation)

水样的消解 （一）目的：破坏有机物，溶解悬浮性固性， 将各种价态的欲测元素氧化成单 一高价态或转变成易于分离的 无机化合物。 （二）要求：消解后的水样应清澈、透明、 沉淀。 （三）方法：消解水样的方法有湿式消解法和 干式分解法(干灰化法)。

5.HNO3-KMnO4 6.多元消解法

1）湿式消解法  表2-14湿式消解法－1

1）湿式消解法 

2）、干灰化法（高温分解法） 干灰化法又称高温分解法。其处理过程是：取适量水样于白瓷或石英蒸发皿中，水浴蒸干，移入马弗炉，450—550℃灼烧到残渣呈灰白色，有机物完全分解除去。取出蒸发皿，冷却，用适量2％HN03(或HCl)溶解样品灰分，过滤，滤液定容后供测定。 　　本方法不适用于处理测定易挥发组分(如砷、汞、镉、硒、锡等)的水样。

富集与分离(enriching and separation)

富集与分离常用的方法 （一）挥发、蒸发与蒸馏法 （二）萃取法 （三）吸附法 （四）离子交换法 （五）共沉淀法 (六）其他富集分离预处理方法

（一）挥发（气提）、蒸发（顶空）与蒸馏法 (volatilize,evaporating and stilling) 蒸 馏 法 各污染组分具有不同沸点

蒸馏法 常压蒸馏 减压蒸馏 分馏法

（solvent extraction method） （二）萃取法 1、溶剂萃取法(液一液萃取) （solvent extraction method）

2、固相微萃取（SPE) 萃取剂是固体. 工作原理：水样中的欲测组分与共存干扰组分在固相萃取剂上作用力强弱不同，使它们彼此分离。固相萃取剂是含C18或C8、腈基、氨基等基团的特殊填料。

（三）吸附法

（四）离子交换法

（五）共沉淀法

A、利用吸附作用的共沉淀分离

B、利用生成混晶的共沉淀分离

C、用有机共沉淀剂进行共沉淀分离

(六）其他富集分离预处理方法 （1）膜分离方法 （2）泡沫浮选法 （3）离心分离法 （4）纸色谱法和薄层色谱法 等

思考与练习 对流经城市的河流的监测，应该设置哪几种监测断面？分别设在什么地方？ 解释下列名词，并分别说明适用于哪几种情况？瞬时水样、混合水样、综合水样、平均水样、平均比例混合水样 水样的待测组分的含量很低，可用什么方法进行预处理？ 常用的水样的消化方法有哪些？分别举例说明。

谢谢！