实验十一 五日生化需氧量的测定 及海水净化能力的估算

Presentation on theme: "实验十一 五日生化需氧量的测定 及海水净化能力的估算"— Presentation transcript:

1 实验十一 五日生化需氧量的测定 及海水净化能力的估算
实验十一 五日生化需氧量的测定 及海水净化能力的估算

2 目的要求 方法概述 仪器与试剂 实验内容 BOD5测定 CODMn的测定 注意事项

3 实验目的要求 掌握五日生化需氧量的测定方法 估算海域水体天然净化能力

4 方法概述 生化需氧量 海域水体天然净化能力的估算

5 生化需氧量 生化需氧量（BOD）是指水中有机物在被好氧微生物分解氧化过程中所消耗溶解氧的量，它是反映水质有机污染最常用的指标之一。
生活污水、工厂排水是水环境有机污染的主要来源。这些有机质在水环境中由于微生物的氧化分解而被净化，当净化过程受阻或超负荷时，水质将严重恶化。水体中有机物在微生物降解的生物化学过程中，消耗水中溶解氧。用碘量法测定培养前和后两者溶解氧含量之差，即为生化需氧量，以氧的mg/L计。培养五天为五日生化需氧量(BOD5 )。 水中有机质越多，生物降解需氧量越多，一般水中溶解氧有限，因此，须用氧饱和的蒸馏水稀释。为提高测定的准确度，培养后减少的溶解氧要求占培养前溶解氧的40~70％为适宜。

6 海域水体天然净化能力的估算 天然“自净作用” 天然“净化能力”
水中需氧微生物利用有机物作为它们生长的能源，并消耗溶解氧将有机物分解为无机物，这种生化作用称为天然 “自净作用” 天然“净化能力” 天然净化能力主要反映于净化作用速度的快慢，而净化速度常以污染物质浓度的下降率或污染物含量有关的变化参数（BOD、COD、DO等）的变化率表示

7 天然水体对污染物具有一定的自净能力， 其能力的大小与环境的水文、理化和生物条件 密切相关。有机污染物排放入海后，除受污水 动力的稀释扩散作用外，还进一步得到物理、 化学和生物等诸过程的降解。

8 对于海域水体天然自净能力的估算可采用现场跟踪污染带调查的方法，即根据污染物的特点，选用某个指标为参数（如选择COD、BOD等指标）跟踪污水流向，在距污水口不同距离采样进行分析，结果可得到污水带中某个指标随距离的变化曲线如图1所示。 根据这一变化曲线和海区的潮流流速就可求得该海区水体的天然净化能力--半净化期。环境科学工作者常借助于净化常数或半净化期的测定来比较和研究不同水系的自然净化能力。

9

10 有关研究表明，污染物排放入海后的净化速度 可用一级反应的动力学方程来描述，其表达式为： （1） （2） 如果选择BOD为污染物指标
（1）式积分后为 ： （2） 如果选择BOD为污染物指标 则式中Co为初始的BOD值即排污口的BOD值； C为t时刻的BOD值即t时刻剩余的BOD值； k为净化常数（1／日）。 由于污染物净化时间t等于距离（S）除以水流速度（V），故（2）式可写为：

11 （3） 对于特定海区水流流速是可测值，因此可并入常数项，即令K1 = k1 /V，则（3）式可改写成： （4） 式中S为距排污口的距离（米），若将（4）式取自然对数则有： （5） 由（5）式可知，lnC对S作图可得一直线，该直线斜率即为净化系数k1 (1／米)。此外，若定义S1/2为污染物浓度衰减一半时的距离（米），则由下式可知某海区水体的半净化期为： （6）

12 小结 一级反应动力学方程描述污染物排放入海后的净化速度： t=s/v 由（6）可以看出：净化常数愈大，半净化期愈短，净化能力愈强 。
（1） （2） （3） （4） （5） （6） 由（6）可以看出：净化常数愈大，半净化期愈短，净化能力愈强 。 积分 t=s/v K1=k1/v 取自然 对数 S1/2为污染物浓度衰减一半时的距离

13 本实验拟以BOD为污染物指标， 分析测定距排污口不同距离水样的 BOD值，并由此估算海域水体天然净 化能力。

14 仪器与试剂 仪器 自动调温培养箱：不透光，以防光合作用产 生DO。 培养瓶：250mL特制的BOD瓶(具磨口塞和供封水用的喇叭口)。
DO和CODMn滴定的设备一套。

15 试剂 氯化钙溶液（27.5g/L）：溶解27.5gCaCl2于水中稀释至1L。
三氯化铁溶液（0.25g/L）：溶解0.25g FeCl3·6H2O于水中，稀释至1L。 硫酸镁溶液（22.5g/L）：溶解22.5g MgSO4·7H2O于水中，稀释至1L。 磷酸盐缓冲溶液（pH=7.2）：溶解8.5g KH2PO4, 21.75g， K2HPO4, 33.4g Na2HPO4·7H2O和1.7g NH4Cl于约500mL水中，稀释至1L。 测定DO和CODMn所需试剂。

16 实验内容 一、 BOD5测定 1、稀释水的制备 BOD测定需用特制稀释水，其作用是为分解水样中的有机物提供必要条件和适宜的环境。
稀释水满足： 氧气含量充分，20℃时，DO>8mg/L 含有微生物生长所需的营养物质，如Na+、K+ 、 Ca2+ 、Mg2+、Fe3+、N、P 等 具有一定的缓冲作用，pH维持在7左右（6.2～8.5），微 生物活动能力最强（否则会改变其正常生化作用） 要求稀释水本身的有机物含量低： 空白值：BOD<0.2mg/L

17 ，经过曝气后（8－12h），使溶解氧接近 饱和，盖严静置，备用。使用前于每升水 中加磷酸盐缓冲溶液，硫酸镁溶液，氯化
在20L大玻璃槽中加入一定体积的水 ，经过曝气后（8－12h），使溶解氧接近 饱和，盖严静置，备用。使用前于每升水 中加磷酸盐缓冲溶液，硫酸镁溶液，氯化 钙溶液，三氯化铁溶液各1mL，混匀。

18

19 2、水样采集和培养 水样采集后就应在6h内开始分析，若不能，则4℃或者4℃以下保存，而且不得超过24h，并将贮存时间和温度与分析结果一起报告。 （1）对未受污染海区的水样，可以直接取样。分装样品时，虹吸管的一头要插入培养瓶的底部，慢慢放水，以免带入气泡。直接测定当天水样和经过五天培养后水样中溶解氧的差值，即为五日生化需氧量。

20 （2）对于已受污染海区的水样，必须用 稀释水稀释后再进行培养和测定。水样稀释的倍数是测定的重要关键。稀释倍数的选择可根据培养后溶解氧的减少量而定，剩余的溶解 氧至少有1mg/L。一般采用20~75%的稀释量。在初次作时，可对每个水样同时作2~3个不同的稀释倍数。通常可先测水样的COD值，然后由COD值大小来确定水样的稀释倍数即： CODMn /4 ＜稀释倍数＜CODCr/5 。

21 稀释方法： 取一定体积水样于1000ml量筒 稀释后水样装入培养瓶 盖紧，封口 另取2个培养瓶，全部装入稀释水 盖紧，封口，作为空白
虹吸管从缸中引入 稀释水稀释 混合棒上下搅动 不可露出水面 充满 轻敲瓶身 取一定体积水样于1000ml量筒 稀释后水样装入培养瓶 盖紧，封口 另取2个培养瓶，全部装入稀释水 盖紧，封口，作为空白

22

23

24

25

26 a. 将每种水样测定结果及时记录在表3中。 b. 按下式计算五日生化需氧量
3、记录与计算 a. 将每种水样测定结果及时记录在表3中。 b. 按下式计算五日生化需氧量 BOD5 －五日生化需氧量mg/L； D1 －样品在培养前的溶解氧mg/L； D2 －样品在培养后的溶解氧mg/L； D3 －稀释水在培养前的溶解氧mg/L； D4 －稀释水在培养后的溶解氧，mg/L； f1 = ， f2 = ，其中V3为稀释水的体积 （mL）， V4为水样的体积（mL）。

27 4、BOD2 （二日生化需氧量）的测定 BOD2 （二日生化需氧量）的测定与 BOD5 一样，只是培养温度为30℃，培养时间 为二天。 BOD2与BOD5之间换算有一关系式：

28 二、DO测定 CNa2S2O3 ＝10.0×0.0100/ VNa2S2O3 （两次度数之差不超过0.03ml）
移取10.00ml 0.01mol/L KIO3 （碘量瓶中）＋0.5g KI＋1ml 1:3 H2SO4 暗处置2min 滴至蓝色消失（刚褪色） CNa2S2O3 ＝10.0×0.0100/ VNa2S2O3 （两次度数之差不超过0.03ml） 塞紧、混匀 少许水封口 50ml水 Na2S2O3淡黄色 不断振摇下 0.5％淀粉1ml

29 2、DO的测定 水样（250ml) ＋2mlMnSO4 ＋2mlNaOH-KI 沉淀到瓶高一半 沉淀 全溶解 取100ml 蓝色刚褪
沉淀到瓶高一半 沉淀 全溶解 取100ml 蓝色刚褪 DO=(C V) Na2S2O3 ×80（mg/L) 按住瓶盖上下 颠倒不下20次 置于暗处 1:1H2SO4 2ml 振荡 0.5％淀粉1ml Na2S2O3 滴定 到淡黄色

30 注意： 控制滴定终点：指示剂不应过早加入，因为淀粉会吸附大量的碘而析回溶液中速度慢 ， 所以要等接近终点才加入，否则误差较大，溶液蓝色刚消失为终点。 滴定接近终点，速度不宜太慢，否则终点变色不敏锐，若终点前溶液显紫色表示淀粉溶液变质

31

32

33

34

35 三、CODMn的测定 1、方法原理： 在碱性加热条件下，用已知量并且是过量的高锰酸钾，氧化海水中的需氧物质，然后在硫酸酸性条件下，用碘化钾还原过量的高锰酸钾和二氧化锰，所生成的游离碘用硫代硫酸钠标准溶液滴定。

36 2、分析步骤： （1）取100mL水样于250mL锥形瓶中（测平行双样，若有机物含量高，可取少量水样，加蒸馏水稀释至100mL），加入1mL NaOH溶液（250gNaOH溶于1000mL水中）混匀，加10.00mL mol/L的KMnO4 (1/5KMnO4 )溶液混匀。 （2）于电炉上加热至沸，准确煮沸10min（从冒出第一个气泡开始计时），然后迅速冷却至室温。 （3）加入5mL 1：3H2SO4 , 加0.5g KI 混匀，暗处放置 5min，用已标定的Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈淡黄色， 加1mL淀粉溶液（5g/L），继续滴定至蓝色刚退去为止。记 下滴定管读数V1 （两平行样读数不超过0.10mL）。 （4）另取100mL重蒸馏水代替水样，按上述步骤分析空白滴定值V2 。

37 COD测定步骤（只测1号污水样，取样体积1ml）
移取1ml污水样（1号）＋100mlH2O ＋1ml25%NaOH ＋10.00ml0.01N KMnO 冷却 暗处5min 蓝色消失，记为V1 另移取100mlH2O＋1ml25%NaOH ＋10.00ml0.01N KMnO4 照上述步骤作空白，记为V2 加热10min 加两粒玻珠 1:3H2SO4 1ml 0.5g KI 0.5％淀粉1ml Na2S2O3 滴定 到淡黄色

38

39 3、计算 N―Na2S2O3浓度（mol/L）； V1―滴定样品时Na2S2O3的体积（mL）；
V―取水样体积（mL）

40 注意： 水样加热后应冷却至室温，再加入H2SO4 和 KI，否则会因游离碘挥发造成误差 本法测COD是相对值，所以测定时应严格控
制条件，如加入试剂顺序和浓度，加热前溶 液总体积、加热时间、炉温高低都应力求相 同

41 四、海水净化能力估算 水样序号 1 2 3 4 距排污口距离（米） 0 200 1000 2000 BOD5 （mg/L）
选择一入海排污口，沿污水流向，在不同距离采集 水样，水样的序号与距离如表2。请按BOD测定方 法测出各站位的BOD值后： （1）作污水带中BOD随距离变化的曲线； （2）将lnC对S作图求净化常数K1 ； （3）求该海域水体的半净化期S1/2 表2 污水带中BOD随距离的变化 水样序号 距排污口距离（米） BOD5 （mg/L）

42 实验要求 1、实验数据按表3（5日生化需氧量分析记录）格式记录 2、每组5个样品，污水1、2、3、4、稀释水（空白）
实验要求 、实验数据按表3（5日生化需氧量分析记录）格式记录 、每组5个样品，污水1、2、3、4、稀释水（空白） 污水样号 稀释水（空白） 稀释倍数 ？ 取样体积（ml） ？ ？ ？ 1000ml ml ml ↓ ↓ ↓ 分装两瓶 分装两瓶 分装两瓶 分装两瓶 装两瓶 只测1号样CODMn， 稀释倍数：COD/4 取样体积：1000/稀释倍数 稀 释 水 稀 释 水 稀 释 水

43 3、实验自始至终用同一缸稀释水 4、用1升量筒移取稀释水时，应先取出搅拌棒， 以免影响体积 5、COD测定时，溶液呈淡黄色，否则属不正常， 应查原因 6、COD测定：标准两份（平行样），样品一份 7、培养5天后测DO： （1）重新标定Na2S2O3 （2）测DO

44 注意事项 （1）配制试剂和稀释水所用的蒸馏水不应含有 机质、苛性碱和酸。 （2）稀释水也可以采用新鲜天然海水，稀释水
应保持在20℃左右，并且在20℃培养五天后， 溶解氧的减少量在0.5mg/L以下。 （3）水样在培养期间，培养瓶封口处应始终保 持有水，可用纸或塑料帽盖在喇叭口上以减少培 养期间封口水的蒸发。经常检查培养箱的温度是 否保持在20±1℃。样品在培养期间不要见光， 以防光合作用产生溶解氧。

45 (4) 为使测定正确，尤其对初次操作者说来，可以用标准物质进行校验。常用的标准物质有葡萄糖和谷氨酸混合液。将葡萄糖和谷氨酸在103℃烘箱中干燥1h，精确称取葡萄糖150mg加谷氨酸150mg溶解在1000mL蒸馏水中，其20℃ BOD5为200±37mg/L。 (5) BOD的测定也可以用数字式BOD5测定仪测定，详见附录。

46 The End Thank You …