水环境中的有害物质检测与分析

　　近年来,随着生产的发展和生活水平的提高,引起废物排出量的增加和性质的变化。过去,地表水在光、氧气、微生物等作用下可以进行自然净化,但近来由于排出废物的量超过了自净能力,甚至排出的废物为水体无法自净的物质或者是其它有毒的物质,破坏了生态环境,从而成为严重的社会问题。采用历来的化学分析方法,不仅占用大量人力,要求熟练的技术,而且速度慢。污染水的测定项目*其复杂,大概分为三种。A类,主要是有害重金属、氰离子等类的特定成分的浓度测定。B类则是不局限于测定单一种类的物质,比如COD、苯环类萃取物质等,而是用该分析检测方法制定的操作规程获得的测定值来表示具有相似化学性质的总量。C类,为以某类成分为对象,如悬浮物等,用以确定污染水物理特性的分析项目。水的污染项目和污染的程度不仅与人类活动有关,还经常受到降雨等气象条件的影响而发生变化。
 

　　1 传统的理化分析方法的优劣性

　　从前的水质实验实际是在所分析的成分比较大量存在的情况下进行的。而近年来,水质污染已成为社会上瞩目之事,因此微量,进而超微量的成分分析法已成为必要。不过传统的方案测定是溶解氧,化学需氧量(COD),生化需氧量(BOD),硬度等。根据需要,除了分析氯离子、氟离子、硫酸离子、亚硫酸离子、铵离子、氰离子、亚砷酸离子、硝酸离子、亚硝酸离子、磷酸离子、硅酸离子、硼酸离子、硫化氢外,还分析了纳、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌、铅、汞、、铝、铬等金属离子。现已在水中测定化学需氧量来说明传统的检测方法的优劣。
 

　　COD(化学需氧量)是环境水质标准及污、废水排放标准的重要指标之一,是有机性水质污染的控制项目之一。然而,存在于水中的全部污染物质,其氧化情况是不同的。因此,由于被氧化物质的数量和种类的不同,使高锰酸钾的使用受到限制。在COD测定中处于流动状态的试样溶液及储存在容器内的试剂溶液做间接采集和计量方法,把适量的检测水放入300毫升的三角烧瓶中,加水稀释至100毫升,此时,被检测的水量是按反应终了时,高猛酸钾残留一半以上的用量决定的。因此,*终测定的COD值,宜在10ppm以下。在COD自动测定装置中,采集的试样量也应根据和COD值的关系自动稀释予以调节。使用的试剂有硫酸10毫升,硫酸银粉末1克,高锰酸钾10毫升,二酸钠10毫升;在碱性测定法中,用10毫升浓度为5%的氢氧化钠溶液代替10毫升硫酸使用。
 

　　1.1 仪器

　　①COD恒温加热器;②磨口的量筒,磨口冷凝管;③50ml酸式滴定管,50ml量筒,250ml三角形锥形,吸球,500ml蒸馏瓶,移液管(10ml,5ml,2ml)。
 

　　1.2 试剂

　　①重铬酸钾标准溶液(0.2500mol/L);②硫酸-硫酸银溶液(10g/L);③试亚铁灵指示剂;④硫酸亚铁铵标准溶液(0.1mol/L)。
 

　　1.3 步骤

　　①取20ml混合均匀的水样置250ml磨口的回流锥形瓶中,准确加入10ml重铬酸钾标准溶液,缓缓加入30ml硫酸;②加热2小时后,把磨口瓶中的水样倒入250ml锥形瓶中,加90ml蒸馏水冷却至室温;③加3滴试亚铁灵指示剂,再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;④测定水样时同时做空白试验。
 

　　2 现代生物学检测理论

　　目前,废水毒性的测定主要有理化方法和生物学方法。传统的理化分析方法能定量分析污染物中主要成分的浓度,但不能直接、全面地反映各种有毒物质对环境的综合影响,因水中有毒物质的多样性,实际中不可能对全部物质都分别实施检测,更不可能考虑到各种化学物质之间的拮抗、抑制和协同作用;而生物检测可以能够弥补理化检测方法的不足,综合多种有毒物质的相互作用,判定有毒物质的质量浓度和生物效应之间的直接关系,从而为水质的检测和综合评价提供科学依据,因而得到了迅速发展和广泛应用。生物检测技术在当今社会水质安全评价和水生生态保护中将起到重大的作用。它不仅可以核定未知化学物质的影响,也可以反映化学物质间的相互作用和化学物质的生物可利用性,比较不同化学物质的毒性高低。生物的检测方法分为多种,在这里大体分为急性毒性检测方法、慢性毒性检测方法、遗传毒性检测方法、亚急性毒性检测方法、生物致畸、致癌、致突变检测方法等多种。
 

　　在高浓度、短时间之内被测的废水能够引起实验的水生物体死亡或中毒的实验称为急性毒性检测方法。而急性毒性检测方法又可分为鱼类毒性实验、蚤类毒性实验、藻类毒性实验、微生物毒性实验、原生动物毒性试验和群落级毒性试验等。在污水毒性测试方法中,细菌法、微生物检测和藻类实验是一类非常好的综合毒性测定方法,快速、简便、灵敏,在现在中国的环境中,污染物常是多来源、多种类的复合污染,所以使用细菌和微生物可以降低成本并成功地检查众多污染物的联合毒性。
 

　　在水生态环境中,藻类是*初级的生产者,对生态系统的稳定与平衡起着很大的作用,是一种较理想的生物毒性实验材料。现代科技新的以氧电*法的光合率作为藻类毒性测试指标的方法灵敏度非常高,而且解决了传统方法中的耗时长等,由传统的测定时间96h缩短到2h,测定方法非常简单:设定铜离子对羊角月牙藻光合作用效率的抑制效应,随时测定受试毒物对藻类光合作用的影响,与藻类生长抑制作用的急性毒性实验比较其光合作用、呼吸作用、酶的活性和生长等,常用的测试指标有:光密度、细胞数、叶绿素浓度及细胞干重、细胞数及光密度。测试简单,不需要昂贵的费用和指标准确使藻类毒性实验成为了现代水环境中有害物质检测的主要的形式。
 

　　在微生物实验中以研究微生物呼吸作用作为其中的重要的指标,当微生物受到有毒物质的抑制会表现出活性下降和生理的重大变化。基于这些性质,研究者将底泥中的硝化细菌、硝化细菌富集培养物用于污水的毒性检测,放入硝化细菌通过测定硝化细菌的呼吸速率的变化来检测废水毒性,从而测得毒物的EC50值。
 

　　该方法适用于测试城市污水和工业废水的污染程度,也适用于河道底泥的毒性检测因此被广泛用于废水的毒性检测。
 

　　3 未来水环境检测的发展方向

　　众所周知,未来水质检测和计量的目标*不是仅仅检测到它的大概的排放量或者是能够研究分析出达标排放的量。未来的水环境检测的意义在于如何保护水及相关生态系统,加强流域生态保护与修复,而这些迫切需要水利科技提供相关理论、方法和技术的支持。而未来水生态与水环境重大研究计划将更加注重与大型观测计划相配合。在全球和国家尺度上,有关地球环境资源变化的长期观测、全球海洋观测系统(GOOS)等一系列全球性巨型观测系统以及众多地区性和国家性大型观测系统等将逐渐建立。
 

　    该方法适用于测试城市污水和工业废水的污染程度,也适用于河道底泥的毒性检测因此被广泛用于废水的毒性检测。
 

　　3 未来水环境监测的发展方向

　　众所周知,未来水质监测和计量的目标*不是仅仅监测到它的大概的排放量或者是能够研究分析出达标排放的量。未来的水环境监测的意义在于如何保护水及相关生态系统,加强流域生态保护与修复,而这些迫切需要水利科技提供相关理论、方法和技术的支持。而未来水生态与水环境重大研究计划将更加注重与大型观测计划相配合。在全球和国家尺度上,有关地球环境资源变化的长期观测、全球海洋观测系统(GOOS)等一系列全球性巨型观测系统以及众多地区性和国家性大型观测系统等将逐渐建立。
 

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