張舒蕾

天津農(nóng)學(xué)院景觀湖水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)報(bào)告

張舒蕾

（天津農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院環(huán)境科學(xué)系，天津 300384）

為掌握校園水質(zhì)污染的動(dòng)態(tài)及其規(guī)律，進(jìn)一步研究其危害，以天津農(nóng)學(xué)院東校區(qū)景觀湖為研究對(duì)象，對(duì)湖中的一些常規(guī)水質(zhì)污染指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。其中，以重鉻酸鹽法測(cè)定COD、高錳酸鹽指數(shù)；以碘量法測(cè)定DO、BOD5；以納氏試劑分光光度法測(cè)定氨氮；以原子熒光法、原子吸收法測(cè)定重金屬，并對(duì)所得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，天津農(nóng)學(xué)院東校區(qū)景觀湖水域的pH值、氨氮、總氮、總磷、CODCr等指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838—2002）。

溶解氧；化學(xué)需氧量；氨氮；總磷

1 監(jiān)測(cè)目的

通過水環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，深入了解水環(huán)境監(jiān)測(cè)中環(huán)境污染因子的采樣分析方法、數(shù)據(jù)處理方法和技巧，并分析水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，判斷校園水環(huán)境質(zhì)量是否符合國家相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2 背景資料的收集

天津農(nóng)學(xué)院東校區(qū)于2015年建成啟用，位于天津市西青區(qū)，占地面積約250 hm2，總建筑面積155萬m2，現(xiàn)有師生3萬余人。監(jiān)測(cè)區(qū)域?yàn)樘旖蜣r(nóng)學(xué)院東校區(qū)景觀湖，湖長20 m，寬5 m，位于校區(qū)東部，采樣位置位于圖1中白點(diǎn)處。

圖1 采樣點(diǎn)衛(wèi)星圖——google earth

3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

監(jiān)測(cè)指標(biāo)與方法如表1所示。

4 優(yōu)化布點(diǎn)和采樣

4.1 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)

根據(jù)監(jiān)測(cè)目的，將采樣點(diǎn)設(shè)置在湖中心處，如圖1所示。

4.2 樣品的采集與保存

水樣的采集與保存遵循GB/T 5750.2—2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 水樣的采集與保存》，分別采集測(cè)定金屬離子、COD、TN、TP以及一般性監(jiān)測(cè)項(xiàng)目樣品，采集水樣的容器選用玻璃容器和聚乙烯瓶。

表1 監(jiān)測(cè)指標(biāo)與方法

污染物測(cè)定方法參照標(biāo)準(zhǔn) COD重鉻酸鹽法GB 3838—2002 DO碘量法GB 3838—2002 BOD5碘量法GB 3838—2002 氨氮納氏試劑分光光度法GB 3838—2002 總磷鉬酸銨分光光度法GB 3838—2002 總氮堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法GB 3838—2002 汞原子熒光光譜法GB 3838—2002 銅原子吸收法GB 3838—2002 鉛原子熒光光譜法GB 3838—2002 高錳酸鹽指數(shù)重鉻酸鹽法GB 3838—2002 pHpH計(jì)法水質(zhì)監(jiān)測(cè) 有效磷鉬酸銨分光光度法《環(huán)境監(jiān)測(cè)》 硝態(tài)氮紫外分光光度法地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)指導(dǎo)書 鐵原子吸收法地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)指導(dǎo)書 懸浮物重量法《環(huán)境監(jiān)測(cè)》 總懸浮物重量法《環(huán)境監(jiān)測(cè)》 堿度指示劑法《環(huán)境監(jiān)測(cè)》

將水樣器豎直放入水中，使其底部距水面0.5 m，在水中感溫3～5 min，慢慢提起后記錄水體溫度，將水樣分裝至盛水器中。向金屬離子樣品中加入2 mL濃HNO3并混合均勻；向COD、TN、TP樣品中加入1 mL濃H2SO4并混合均勻；測(cè)定DO和BOD5時(shí)用虹吸法采樣，向DO樣品中加入1 mL的MnSO4溶液與2 mL堿性碘化鉀溶液并混合均勻；BOD5樣品中不用添加任何試劑。

5 指標(biāo)測(cè)定

5.1 化學(xué)需氧量COD的測(cè)定

5.1.1 實(shí)驗(yàn)原理——重鉻酸鹽法

向水樣中加入已知量的重鉻酸鉀溶液，在強(qiáng)酸介質(zhì)中以銀鹽為催化劑，煮沸回流后，以鄰菲羅啉為指示劑，再用硫酸亞鐵銨滴定水樣中未被還原的重鉻酸鉀，由重鉻酸鉀的消耗量計(jì)算消耗氧的質(zhì)量濃度。

5.1.2 數(shù)據(jù)處理

硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度計(jì)算如下：

（mol/L）=（5.00 mL×0.250 mol/L）/

=25.10 mL、25.30 mL

=0.049 6 mol/L

COD質(zhì)量濃度：

=×（0－1）×8 000/2

0=24.3 mL，1=23.7 mL，2=23.6 mL

=25.792 mg/L

5.2 溶解氧DO的測(cè)定

5.2.1 實(shí)驗(yàn)原理——碘量法

向水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀時(shí)，水中的溶解氧會(huì)氧化低價(jià)錳，形成四價(jià)錳的棕色氫氧化物沉淀。酸化后，沉淀物溶解并與碘離子反應(yīng)釋放游離碘。以淀粉為指示劑，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋放等量碘，即可計(jì)算溶解氧含量。

5.2.2 數(shù)據(jù)處理

采樣水溫為27 ℃，水樣1的pH=12，水樣2的pH=13。

硫代硫酸鈉濃度（，mmol/L）計(jì)算如下：

=5×0.05×1 000/

=10.73 mmol/L

溶解氧含量1（mg/L）計(jì)算如下：

1=Mr×2×/41

兩次滴定體積分別為9.2 mL、8.8 mL，=7.73 mg/L。

5.3 五日生化需氧量BOD5的測(cè)定

5.3.1 實(shí)驗(yàn)原理——碘量法

當(dāng)向水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀時(shí)，水中的溶解氧會(huì)氧化低價(jià)錳，形成四價(jià)錳的棕色氫氧化物沉淀。酸化后，沉淀物溶解并與碘離子反應(yīng)釋放游離碘。以淀粉為指示劑，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋放等量碘，即可計(jì)算溶解氧 含量。

5.3.2 數(shù)據(jù)處理

硫代硫酸鈉濃度（mmol/L）計(jì)算如下：

=5×0.05×1 000/

=10.87 mmol/L

BOD5含量（mg/L）計(jì)算如下：

2=Mr×2×/41

=1－2

2=4.22 mg/L

=3.51 mg/L

5.4 氨氮的測(cè)定

5.4.1 實(shí)驗(yàn)原理——納氏試劑分光光度法

氨氮（游離態(tài)的氨或銨離子）與納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物，在波長420 nm處測(cè)量吸光度，其吸光度大小與氨氮含量成正比。

5.4.2 數(shù)據(jù)處理

結(jié)果表示如下：

N=（s－b－）×/（×）

空白試驗(yàn)以及兩水樣吸光度分別為0.067、0.165、0.166。N=1.180 mg/L。

5.5 總磷的測(cè)定

5.5.1 實(shí)驗(yàn)原理——鉬酸銨分光光度法

在中性條件下，樣品用過硫酸鉀或硝酸-高氯酸消解，所有磷被氧化成正磷酸鹽。在酸性介質(zhì)中，正磷酸鹽與鉬酸銨在銻鹽作用下反應(yīng)生成磷鉬酸雜多酸，抗壞血酸還原生成藍(lán)色絡(luò)合物。

5.5.2 數(shù)據(jù)處理

總磷含量=/，=0.007、0.007，=0.032 4 mg/L。

5.6 有效磷的測(cè)定

5.6.1 實(shí)驗(yàn)原理——鉬酸銨分光光度法

在酸性介質(zhì)中，正磷酸鹽與鉬酸銨在銻鹽作用下反應(yīng)生成磷鉬酸雜多酸，抗壞血酸還原生成藍(lán)色絡(luò)合物。

5.6.2 數(shù)據(jù)處理

有效磷含量=/，=0.006、0.007，=0.013 2 mg/L。

5.7 總氮的測(cè)定

5.7.1 實(shí)驗(yàn)原理——堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法

在120～124 ℃下，樣品中含氮化合物的氮在堿性過硫酸鉀的作用下轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，采用紫外分光光度法，在波長220 nm和275 nm處分別測(cè)定吸光度，計(jì)算校正吸光度，總氮含量與成正比。=220－2275。

5.7.2 數(shù)據(jù)處理

結(jié)果表示如下：=（－）×/（×），其中220=0.199、0.186，275=0.036、0.040，=0.097，=0.030、0.009。最后計(jì)算得=0.753 mg/L。

5.8 硝態(tài)氮的測(cè)定

5.8.1 實(shí)驗(yàn)原理——紫外分光光度法

采用紫外分光光度法，在波長220 nm和275 nm處分別測(cè)定吸光度，計(jì)算校正吸光度，硝態(tài)氮含量與成正比。=220－2275。

5.8.2 數(shù)據(jù)處理

結(jié)果表示如下：=（－）×/（×），其中220=0.164、0.168，275=0.048、0.050，=0.084、0.084。最后計(jì)算得= 0.912 mg/L。

5.9 重金屬的測(cè)定

5.9.1 實(shí)驗(yàn)原理——微波消解法、原子熒光法、原子吸收法

水樣消解采用微波酸解法。水樣和酸的混合物吸收微波能量后，酸的氧化反應(yīng)活性增高，樣品中的金屬元素被釋放到溶液中。

測(cè)定汞、鉛采用原子熒光法。在輻射能的激發(fā)下，通過測(cè)定試樣中待測(cè)元素的原子蒸氣產(chǎn)生的熒光發(fā)射強(qiáng)度，來確定待測(cè)元素含量。

測(cè)定銅、鐵采用原子吸收法。通過測(cè)定被測(cè)元素基態(tài)原子蒸氣對(duì)其共振輻射線的吸收特性對(duì)試樣中的元素進(jìn)行定量分析。

5.9.2 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)室樣品中的金屬濃度計(jì)算公式如下：

=×1×2/

汞樣品濃度為1.40 ng/mL，水樣中汞的濃度=0.47× 10-3mg/L。

銅樣品濃度為0.00 mg/L，水樣中銅的濃度=0 mg/L。

鉛樣品濃度為0 ng/mL，水樣中鉛的濃度=0 mg/L。

鐵樣品濃度為0.35 mg/L，水樣中鐵的濃度=0.12 mg/L。

5.10 懸浮物的測(cè)定

5.10.1 實(shí)驗(yàn)原理——質(zhì)量法

懸浮物是指將待測(cè)水樣通過孔徑為0.45 μm的濾膜，濾膜上截留的部分在103～105 ℃下烘干至恒重的固體物質(zhì)。

5.10.2 數(shù)據(jù)處理

抽濾水樣體積為250 mL，微孔濾膜抽濾前為0.098 4 g，抽濾后為0.099 5 g。

坩堝中水樣體積為100 mL，坩堝為90.790 g，烘干后為90.807 g。

懸浮物（SS）含量（mg/L）=（－）×106/= 4.4 mg/L。

總懸浮物（TS）含量=170 mg/L。

5.11 高錳酸鹽指數(shù)的測(cè)定

5.11.1 實(shí)驗(yàn)原理——重鉻酸鹽法

加入已知量的高錳酸鉀和硫酸，沸水浴加熱30 min，樣品中的某些有機(jī)物和無機(jī)還原性物質(zhì)被高錳酸鉀氧化，再加入過量的草酸鈉還原剩余的高錳酸鉀，用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴過量的草酸鈉，計(jì)算高錳酸鹽指數(shù)。

5.11.2 數(shù)據(jù)處理

MN=[（10+1）10/2－10]××8×1 000/100=3.30，其中1=3.7 mL，2=9.7 mL，=0.010 0 mol/L。

5.12 堿度的測(cè)定

5.12.1 實(shí)驗(yàn)原理——指示劑法

在酚酞指示劑下滴定，溶液由紅色變?yōu)闊o色時(shí)，溶液pH為8.3，此時(shí)OH-已被完全中和，碳酸鹽轉(zhuǎn)化為重碳酸鹽；在甲基橙指示劑下滴定，溶液由桔黃色變?yōu)榻奂t色時(shí)，溶液pH為4.4～4.5，此時(shí)重碳酸鹽被完全中和；根據(jù)達(dá)到兩終點(diǎn)時(shí)所耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液量，計(jì)算水中碳酸鹽、重碳酸鹽及總堿度。

5.12.2 數(shù)據(jù)處理

鹽酸的標(biāo)定：所用鹽酸的體積為22.80 mL，= 0.027 4 mol/L。

入4滴酚酞指示劑后，溶液呈無色，再滴入3滴甲基橙指示劑，再用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，消耗鹽酸體積：

滴1=8.8 mL，2=8.8 mL，=0。

碳酸鹽（CO32-）=0。

重碳酸鹽堿度（以CaO計(jì)，mg/L）=××28.04×1 000/=67.61。

重碳酸鹽堿度（以CaCO3計(jì)，mg/L）=××50.05×1 000/=120.68。

重碳酸鹽堿度（HCO3-，mol/L）=××1 000/=2.41。

6 評(píng)價(jià)

各項(xiàng)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)值的比較如表2所示。

表2 各項(xiàng)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)值的比較

污染物是否超標(biāo)ρ/（mg·L-1）標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)限值是否超標(biāo) COD25.79IV類30未超標(biāo) DO7.73I類7.5未超標(biāo) BOD53.51III類4.0未超標(biāo) 氨氮1.18V類2.0未超標(biāo) 總磷0.032 4II類0.2未超標(biāo) 總氮0.753III類1.0未超標(biāo) 汞0.000 47IV類0.001未超標(biāo) 銅0I類0.01未超標(biāo) 鉛0I類0未超標(biāo) 高錳酸鹽指數(shù)3.30II類4.0未超標(biāo) pH7.20 6.5～7.5未超標(biāo) 有效磷0.013 2 硝態(tài)氮0.912 鐵0.117 懸浮物4.4 總懸浮物170 堿度120.68

7 建議

通過對(duì)17個(gè)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)照地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002，該水域各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均符合要求。

通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，水域pH值、氨氮、總氮、總磷、CODCr等指標(biāo)均符合國家（GB 3838—2002）《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，水質(zhì)清澈透明，無懸浮雜質(zhì)。說明該校的景觀用水符合國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)在校的全體師 生不會(huì)造成健康危害。DO、銅、鉛符合I類水域標(biāo)準(zhǔn)；總磷、高錳酸鹽指數(shù)符合II類水域標(biāo)準(zhǔn)；BOD5、總氮符合III類水域標(biāo)準(zhǔn)；COD、汞符合IV水域標(biāo)準(zhǔn)；氨氮符合V類水域標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，本校該景觀湖水域各項(xiàng)指標(biāo)均符合國家要求，屬于IV類水域。

2095－6835（2021）06－0010－03

X832

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.004

張舒蕾（1999—），女，山西運(yùn)城人，天津農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院環(huán)境科學(xué)系本科生（在讀）。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕