水环境监测设计方案.docx
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水环境监测设计方案
环境监测课程设计
-------水环境监测设计方案
学号：
姓名：
组员：
指导老师：
一、监测背景……………………………………………………………………1
二、基础资料的收集…………………………………………………………2
三、监测断面和采样点的设置………………………………………………3
四、检测项目的确定……………………………………………………………4
五、采样时间和采样频率的确定………………………………………………4
六、样品的采集与保存…………………………………………………………4
6.1样品的采集方法………………………………………………………4
6.2样品的保存……………………………………………………………4
七、样品的预处理………………………………………………………………5
7.1水温……………………………………………………………………5
7.2pH………………………………………………………………………5
7.3浊度……………………………………………………………………5
7.4电导率…………………………………………………………………5
7.5溶解氧…………………………………………………………………5
7.6化学需氧量……………………………………………………………5
7.7生化需氧量……………………………………………………………6
7.8高锰酸盐指数…………………………………………………………6
7.9总磷……………………………………………………………………7
7.10总氮……………………………………………………………………7
7.11氨氮……………………………………………………………………7
7.12硝酸盐氮………………………………………………………………7
7.13硫化物……………………………………………………………………8
7.14石油类……………………………………………………………………8
7.15大肠杆菌群………………………………………………………………8
八、结果表达、质量保证和实施计划………………………………………………8
8.1结果表达……………………………………………………………………8
8.2质量保证……………………………………………………………………9
8.3实施计划……………………………………………………………………9
水环境监测设计方案
一、监测背景
水是人类维系生命的基本物质，是工农业生产和城市发展不可缺少的重要资源。
人类习惯于把水看成是取之不尽、用之不竭的最廉价的自然资源，但随着人口的膨胀和经济的发展，水资源短缺的现象正在很多地区相继出现，水污染更加剧了水资源的紧张，并对人类的生命健康形成威胁。
我国的水资源总量并不贫乏，但人均净流量较低，且存在着严重的时空分布不均衡性。
因此为了更好地了解学校周边的水环境情况，我们针对三号水体，即南京理工大学七号门外西侧桥向南的中间小桥向南至友谊河转弯处水体，开展了为期一周的水环境监测课程设计。
二、基础资料的收集
1、南京地处中纬度地区，属于亚热带季风气候，具有冬冷夏热、四季分明的特点。
南京年降水量在1000毫米以上，属于湿润地区。
三号水体处于玄武区和白下区交汇处，丰水期为每年六月、七月、八月和九月，枯水期为每年冬季（一月、二月、十一月、十二月），其余月份为平水期。
三号水体自北向南汇入秦淮河，秦淮河汇入长江，所以每年长江汛期时，三号水体水位最高。
由于友谊河河床较高，而旁边的银城东苑等小区地势较低，所以常有小区被水淹的情况发生。
2、
南京降雨量
v01000
v04001
v13011
v13012
v13052
v13052_001
v13052_002
v13011_000
台站
年
降水量
降水距平百分率
最大日降水量
最大日降水量出现日
最大日降水量出现月
日降水量≥0.1mm日数
58238
2000
10296
-3
1178
2
6
123
58238
2001
7373
-31
813
29
8
101
58238
2002
10746
1
677
24
8
119
58238
2003
16583
56
2072
5
7
132
58238
2004
9751
-8
939
25
6
98
58238
2005
9923
-7
952
11
7
105
58238
2006
11068
4
793
20
7
115
58238
2007
10709
1
1064
8
7
109
58238
2008
9750
-8
869
2
8
109
表2-1
3、据现场观察，该水体一侧为公路（公路另一侧为学校运动场和学生宿舍），另一侧为居民小区，无较大污染源（如图2-1）。
监测河段开始处及结束处的水面上方分别有一条燃气管道和自来水管道凌空穿过河面，整段水体有两个排污口，一个位于第二个桥南侧（如图2-2），另一个位于监测河段接近拐弯处（如图2-3）。
其中位于第二个桥南侧的排污口因操场打地基，需改造而封掉了。
同时，学校里的排水系统均已改造为雨污分流，故污水不直接排入友谊河，仅雨水排入（如图2-4）。
图2-1图2-2
图2-3图2-4
4、水体两岸不均匀分布多种草本植物，生长茂盛。
河岸两侧生活垃圾较多，还有很多枯枝和枯叶，河堤两侧均有行道树。
水体转弯处靠近马路的一侧河岸上有一片较大的菜园，园内种植各种蔬菜。
5、该监测河段主要用途是防洪排涝。
据兴河市政工作人员介绍，紫金山上流下来的径流雨水，上游和沿岸的生活污水和雨水都排入友谊河，该地区尚未实行雨污分流，所以河道污染严重。
河水一直呈黑色或墨绿色，且伴有臭味，周边居民怨声载道。
6、实地勘察发现：
水面漂浮较多枯叶，水较浅，有些地方可见河床上的青苔，部分河底的青苔脱落，漂浮在水面上。
水体呈黑色，有臭味。
晴天时河水很浅，雨后稍变深。
监测日水深1.3米，流速0.108米/秒，河床较高。
监测河段的宽度如图2-所示
图2-
三、监测断面和采样点的设置
根据实地勘察所得的水体情况，确定设置四个监测断面，如图3-1所示，两个对照断面，一个控制端面，一个削减断面。
对照断面是为了了解流入监测河段的水体水质状况而设置，所以选在河流进入该水体的地方，即七号门外马路的北侧（A-A）和三号水体的东侧汇入处（C-C）。
为了评价监测河段两岸污染源对水体水质的影响，将控制断面设置在排污口下游，但为了方便实际采样，我们在七号门外马路的南侧设置了控制端面B-B。
在监测河段结束处，即解放军理工大学家属院门口的桥上设置削减断面D-D。
图3-1
由于水面宽18.4<50米,水深1.3<5米，故只在中泓垂线上，水面以下0.5米处设一个采样点。
因监测河段有马路和桥，利用地理优势，在桥中间处采样。
采样点位置如图3-2所示。
图3-2
四、监测项目的确定
水温、pH、浊度、电导率、溶解氧、化学需氧量、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、总磷、总氮、氨氮、硝酸盐氮、硫化物、石油类、大肠杆菌群。
水温、浊度属于感官性状指标，pH、化学需氧量、高锰酸盐指数、五日生化需氧量是保证水体自净的指标，磷和氮是防止封闭水域富营养化的指标，大肠菌群是细菌学指标。
五、采样时间和采样频率的确定
为使采集的水样能够反映水质在时间和空间上的变化规律，必须按照国家水质监测规范，合理地安排采样时间和采样频率。
所监测河段属于小河流，全年监测次数设置为六次，采样时间为丰水期（六月、七月、八月和九月）、枯水期（一月、二月、十一月、十二月）、平水期（三月、四月、五月、十月），每期采两次，具体采样时间为每两个月一次。
又因为三号水体的具体排污时间不确定，因而每次的采样时间视具体情况选定。
六、样品采集及保存
6.1样品的采集方法——混合水样采集
由于监测河体较浅，采集表层水水样，在同一采样点、不同时间，可用适当的容器如塑料瓶等直接采集。
注意事项：
（1）测定pH、溶解氧、生化需氧量、油类、硫化物、微生物等项目需要单独采样；其中，测定溶解氧、生化需氧量和有机污染物等项目的水样必须充满容器；pH、电导率、溶解氧等项目宜在现场测定。
另外，采样时还需同步测定水文参数和气象参数。
（2）采样时必须认真填写采样登记表；每个水样瓶都应贴上标签（填写采样点编号、采样日期和时间、测定项目等）；要塞紧瓶塞。
必要时还要密封。
6.2样品的保存
测定项目
容器器材
保存方法
保存期
备注
水温
聚乙烯瓶
——
——
现场测定
pH
聚乙烯瓶
4℃
12h
尽量现场测定
浊度
聚乙烯瓶
4℃，暗处
24h
——
电导率
聚乙烯瓶
4℃
24h
尽量现场测定
DO
溶解氧瓶
加
、碱性
溶液固定，4℃,暗处
24h
尽量现场测定
高锰酸盐指数
玻璃瓶
加
使pH<2,4℃
48h
——
COD
玻璃瓶
加
使pH<2,4℃
48h
——
BOD5
溶解氧瓶
4℃,避光
6h
最长不超过24h
氨氮
聚乙烯瓶
加
使pH<2,4℃
24h
——
硝酸盐氮
聚乙烯瓶
4℃，避光
24h
尽快测定
总氮
聚乙烯瓶
加
使pH<2,4℃
24h
——
总磷
聚乙烯瓶
加
使pH
2
24h
——
硫化物
聚乙烯瓶
加NaOH和Zn（Ac）2,溶液固定，避光
24h
石油类
玻璃瓶
加HCl，使pH<2,4℃
7d
不加酸，24h内测定
总大肠杆菌
玻璃瓶
加Na2S2O3,溶液除余氯4℃
12h
——
表6-1
七、样品的预处理及分析技术
7.1水温
水温测量在现场进行，用水温计进行测量。
水温计的水银球部悬于采水器的贮水杯内，水温计的顶端栓以一定长度的绳子。
测量时将水温计插入装满水样品的贮水杯中，放置5分钟后，迅速提出水面并读数。
7.2pH值
用pH测定仪现场测定。
7.3浊度
现场测定，采用浊度仪法，通过测量水样对一定波长光的透射或散射强度而实现浊度测定。
7.4电导率
用电导仪现场测定水样电导率。
7.5溶解氧
使用溶解氧测定仪现场测定，待读数变化较小时记录数据。
7.6化学需氧量
重铬酸钾法（CODCr）
在强酸性溶液中，用重铬酸钾氧化水样中的还原性物质，过量的重铬酸钾以试铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据其用量计算水样中还原性物质消耗氧的量。
CODCr=（V0-V1）×c×8×1000/V
V0——滴定空白时消耗硫酸亚铁铵标准溶液体积（mL）；
V1——滴定水样消耗硫酸亚铁铵标准溶液体积（mL）；
V——水样体积（mL）；
c——硫酸亚铁铵标准溶液浓度（mol/L）；
8——氧（
O）的摩尔质量（g/mol）。
7.7生化需氧量
五天培养法（20℃）
原理：
水样经稀释后，在20ºC1ºC条件下培养5天，求出培养前后水样中溶解氧含量，二者的差值为BOD5。
1）稀释水
稀释水一般用蒸馏水配制，先通入经活性炭吸附及水洗处理的空气，曝气2—8h，使水中溶解氧接近饱和，然后再在20℃下放置数小时。
临用前加入少量氯化钙、氯化铁、硫酸镁等营养盐溶液及磷酸盐缓冲溶液，混匀备用。
稀释水的pH值应为7.2，BOD5应小于0.2mg/L。
2）水样稀释倍数
水样稀释倍数应根据实践经验进行估算.
工业废水的稀释倍数由CODcr值分别乘以系数0.075、0.15、0.25获得。
通常同时作三个稀释比的水样。
3）测定结果计算
对稀释后培养的水样：
B1——稀释水（或接种稀释水）在培养前的溶解氧的浓度（mg/L）；
B2——稀释水（或接种稀释水）在培养后的溶解氧的浓度（mg/L）；
f1——稀释水（或接种稀释水）在培养液中所占比例；
f2——水样在培养液中所占比例。
7.8高锰酸盐指数
酸性高锰酸钾法适用于氯离子含量不超过300mg/L的水样。
当高锰酸盐指数超过10mg/L时，应少取水样并经稀释后再测定。
测定过程如下：
取水样100mL（原样或经稀释）于锥形瓶中
↓←（1+3）H2SO45Ml
混匀
↓←0.01mol/L高锰酸钾指标溶液（
KMnO4）10.0ml
沸水浴30min
↓←0.0100mol/L草酸钠标准溶液（
Na2C2O4）10.00mL
褪色
↓←0.01mol/L高锰酸钾指标溶液（
KMnO4）回滴
终点微红色
V1——滴定水样时消耗高锰酸钾标准溶液的体积，mL；
K——校正系数；
M——草酸钠标准溶液的浓度mol/L；
8——氧（
O）的摩尔质量，g/mol；
100——取水样体积，mL。
7.9总磷
预处理：
将水样经0.45微米滤膜过滤滤液转变成正磷酸盐
分析技术：
钼锑钪分光光度法
在酸性条件下，正磷酸盐与钼酸盐、酒石酸锑氧钾反应，生成磷钼杂多酸，再被抗坏血酸还原，生成蓝色络合物（磷钼蓝）,于700nm波长处测量吸光度，用标准曲线法定量。
7.10总氮
分析技术：
紫外分光光度法
用过硫酸钾氧化，使有机氮和无机氮转变为硝酸盐，用紫外分光光度法测定。
7.11氨氮
预处理：
絮凝沉淀或蒸馏法
分析技术：
纳氏试剂分光光度法
在经过絮凝沉淀的水样中加入碘化汞和碘化钾的强碱溶液（纳氏试剂），则与氨反应生成黄棕色胶态化合物，此颜色在较宽的波长范围内具有强烈吸收，通常使用410—425nm范围波长光比色定量。
7.12硝酸盐氮
预处理：
水样浑浊、有色时，加氢氧化铝后过滤；加入硫酸银溶液使氯离子沉淀并过滤；滴加高锰酸钾溶液，使亚硝酸盐氧化为硝酸盐，最后从硝酸盐氮测定结果中减去亚硝酸盐氮量。
分析技术：
酚二磺酸分光光度法
硝酸盐在无水存在情况下与酚二磺酸反应，生成硝基二磺酸酚，于碱性溶液中又生成黄色的硝基酚二磺酸三甲盐，于410nm处测其吸光度，并与标准溶液比色定量。
7.13硫化物
预处理：
酸化-吹气法
分析技术：
对氨基二甲基苯胺分光光度法
在含高铁离子的酸性溶液中，硫离子与对氨基二甲基苯胺反应，生成蓝色的亚甲蓝染料，颜色深度与水样中硫离子浓度成正比，于665nm波长处比色定量。
7.14石油类
分析方法：
红外分光光度法
用四氯化碳萃取水样中的油类物质，测定总萃取物，然后用硅酸镁吸附法除去萃取液中的动、植物油等极性物质，测定吸附后滤除液中的石油类物质。
总萃取物和石油类物质的含量均由波数分别为2930cm-1、2960cm-1和3030cm-1谱带处的吸光度A2930、A2960、A3030进行计算，动、植物油的含量为总萃取物含量与石油类含量之差。
7.15大肠杆菌群
粪便中存在有大量的大肠杆菌群细菌，其在水体中存活时间和对氯的抵抗力等与肠道致病菌相似，因此以总大肠杆菌群作为粪便污染的指示。
检验方法：
滤膜法
将水样注入已灭菌、放有微孔滤膜（孔径0.45μm）的滤器中，经抽滤，细菌被截留在膜上，将该滤膜贴于品红亚硫酸钠培养基上，37℃恒温培养24小时，对符合发酵法所描述特征的菌落进行涂片、革兰氏染色和镜检。
凡属革兰氏阴性无芽孢杆菌者，再接种于乳糖蛋白胨培养液或乳糖蛋白胨半固体培养基中，在37℃恒温条件下，前者经24小时培养产酸产气者，或后者经6～8小时培养产气者，则判为总大肠杆菌群阳性。
由滤膜上生长的大肠杆菌群菌落总数和所取过滤水样量，按下式计算1升水中总大肠杆菌群数：
总大肠菌落数/L=
八、结果表达、质量保证和实施计划
8.1结果表达
水质监测所测得的众多化学、物理以及生物学的监测数据，是描述和评价水环境质量，进行环境管理的依据，必须进行科学的计算和处理，并按照要求的形式在监测报告中表示出来。
（1）各种测量、计算的数据修约时，应驯兽下列规则：
四舍六入五考虑，五后非零要进一，五后为零视奇偶，五前为偶应舍去，五前为奇则进一。
（2）处理数据时，必须剔除离群数据以使测量结果更符合客观实际。
检验的方法有两种：
狄克逊（Dixon）检验法和格鲁布斯（Grubbs）检验法。
（3）用算术均数代表集中趋势，用算术均数和标准偏差表示测定结果的精密度，用置信区间代表总体均数的可靠程度。
表8-1监测结果记录表
水样编号
水温/℃
pH
溶解氧mg/L
浊度
电导率（ms/cm）
A-A断面水样
26.5
6.45
4.0
27
0.545
B-B断面水样
26.5
7.14
3.5
38
0.531
C-C断面水样
26.5
6.10
2.5
31
0.518
D-D断面水样
26.5
7.39
2.0
38
0.536
分析上表：
⑴上游河段无较大排污口，且上游河段流速较下游快，故而污染较监测河段下游较小，溶解氧的含量较大。
同时也要注意到水中溶解氧的含量与大气压力、水温及含盐量的关系，大气压力下降、水温升高、含盐量增加都会导致溶解氧含量降低。
另外，下游水样的溶解氧比上游的低，可能是由于在下游河段有排污口。
⑵由于河水深度较小，在有些地方河底淤泥甚至露出水面，所以整体水温无明显分层，各处水温都较接近。
⑶pH在各断面处都较接近，说明排污口并没有明显酸性或碱性物质排入水体。
⑷电导率在监测河段不同断面处差别很小，说明无机物的排放量较低，整个监测河段浓度相差不大。
⑸浊度在整个监测河段内呈明显增大趋势，推测是由于排污口排放的污水所导致的。
总的看来，该河段污染较严重，急需治理。
8.2质量保证
环境监测质量保证是整个监测过程的全面质量管理，包括制定计划；根据需要和可能确定检测指标及数据的质量要求；规定相应的分析检测系统。
环境监测质量控制是环境监测质量保证的一个部分，它包括实验室内部质量控制和外部质量控制两个部分。
⑴实验室内部质量控制：
实验室自我控制质量的常规程序，它能反映分析质量稳定性如何，以便及时发现分析中的异常情况，随时采取相应的校正措施。
⑵外部质量控制：
由常规监测意外的中心监测站或其他有经验的人员来执行，以便对数据质量进行独立评价，各实验室可以从中发现所存在的系统误差等问题，以便及时校正、提高监测质量。
8.3实施计划
时间
周一
周二
周三
周四
周五
上午
上课，课后实地勘察
上课，交流资料
采样，检测
写报告
完善报告和ppt，答辩前准备
下午
准备勘察现场所需要的工具，搜集相关资料
准备采水器和容器，做采样前准备
整理资料
写报告
制作ppt
答辩
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