《环境监测实验》教学大纲doc.docx
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《环境监测实验》教学大纲doc
《环境监测实验》教学大纲
一、基本信息
课程代码：
260360
实验课程名称:
环境监测实验
英文名称:
ExperimentsofEnvironmentMonitoring
课程总学时:
环境科学专业45学时，学分1.5；环境工程专业36学时，学分1.0
适用对象：
环境科学，环境工程
二、实验课程的性质与任务
《环境监测实验》是环境科学专业一门重要专业必修课，其任务是使学生进一步掌握环境监测原理、技术及常见环境污染物的测定，学习环境监测的基本技能，包括样品处理、分析测试、数据处理等。
提高学生的实践技能以及分析问题、解决问题能力。
三、实验教学目的与要求
目的：
经过本课程学习，学生能够熟练、准确地进行常见环境污染物监测分析。
要求：
1.掌握水、气、土壤及生物体中常见污染物和噪声的监测。
2.进一步加强学生基本实验技能的训练。
3.进一步熟悉和掌握紫外可见分光光度计、原子吸收分光光度计、冷原子吸收测汞仪、离子色谱和气相色谱等仪器的原理和操作。
四、考核办法和成绩评定标准
课程考核办法：
实际操作抽查（20%），平时实验技能（20%），考勤（20%），实验报告（40%，每个实验3-4%）。
五、实验指导书
曲东主编，《环境监测》.北京：
中国农业出版社，2007.8
六、实验项目、内容与要求
实验一水样物理指标的测定#
实验类型：
基本操作
实验学时：
3
每组人数：
2
实验目的：
1．了解悬浮固体物的含义，掌握水中悬浮固体物测定的原理和基本操作。
2.了解浊度的含义，掌握分光光度法测定浊度的基本原理和操作。
3.了解真色、表色、色度的含义，掌握稀释倍数法测定水的色度的原理和基本操作。
教学要求：
1.掌握悬浮固体物（SS），浊度、色度等物理指标的含义。
2.掌握上述3个物理指标的测定原理及实际操作。
3.学会电子天平、恒温干燥箱、分光光度计使用，学习抽滤的基本操作。
教学方法：
教师讲解操作要点和注意事项，学生自已动手操作，教师现场指导。
实验内容提要：
1.水样中悬浮物的测定：
水样中悬浮固体物简称悬浮物（suspendedsubstance）又称总不可过滤残渣，常用SS表示，水样中的悬浮物是指水样通过孔径为0.45μm的滤膜，截留在滤膜上并于103～105℃烘干至恒重的固体物质。
测定方法是将一定体积的水样通过已知重量（事先烘干至恒重）的滤料，然后将滤料及固体残留物于103～105℃烘干至恒重，滤料及固体残留物的总重量减去滤料的重量再除以水样的体积，即得水样中悬浮物含量，以mg/L表示。
2.分光光度法测定水样的浊度：
在适当的温度下，硫酸肼与六次甲基四胺发生聚合反应，生成白色高分子聚合物，以此作为浊度标准液，在一定条件下（680nm波长）与水样浊度比较，先测定系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲线（吸光度与浊度的关系曲线），在相同条件下测得水样的吸光度，在标准曲线上查得相应的浊度值。
或以浊度值为y，吸光度值为x，用最小二乘法计算回归方程（y=ax+b），将水样的吸光度代入回归方程计算水样的浊度。
3.稀释倍数法测定水样色度：
将样品用光学纯水稀释。
用目视法与光学纯水相比，刚好看不出颜色（即与光学纯水看不出区别）时的稀释倍数，为该样品的颜色强度，单位为倍。
并用文字描述样品颜色的性质：
颜色的深浅（如无色，浅色或深色），色调（如红、橙、黄、绿、蓝、紫等），样品的透明状况（如透明、混浊、不透明等）。
实验二水的电导率的测定#
实验类型：
基本操作
实验学时：
2
每组人数：
2
实验目的：
1.了解电导率的含义
2.掌握电导率的测定方法
教学要求：
1.掌握电导、电导率的概念及其与水中所含污染物的类型、含量的关系。
2.学会FELLOWDDS－12型电导率仪的使用，包括电导电极的选择。
学会用电导率仪检验蒸馏水、去离子水等纯水的质量。
测定地表水、自来水、蒸馏水、工业废水的电导率，并进行分析评价。
教学方法：
实验教师讲解要点－操作演示－学生实验－教师指导。
实验内容提要：
电导率是表示溶液导电能力的物理量。
水的电导率与其所含的无机酸、碱、盐的量有一定关系。
当它们的浓度较低时。
电导率随浓度的增大而增加，因此该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。
水溶液的电导率与溶液中离子的浓度、性质和溶液的温度、粘度有关。
不同类型的水有不同的电导率：
超纯的电导率小于0.1µS/cm，新鲜蒸馏水的电导率为0.5～2µS/cm，放置一段时间后，因吸收空气中的CO2，其电导率可增加2~4µS/cm，因此可用测电导率的方法检查蒸馏水、去子水的质量；天然水的电导率一般在50～500µS/cm之间，矿化水可达500～1000µS/cm；含酸、碱、盐的工业废水电导率可超过10000µS/cm；海水的电导率可达30000µS/cm。
电导率仪接通电源，预热，调节零点，根据水样电导率的范围选择电极，调节电极常数和温度补偿，电容补偿，选择测量量程，测定水样电导率。
测定实验室纯水、自来水、珠江水、生活污水、电镀废水的电导率。
实验三水样氟化物含量的测定（氟离子选择电极－标准曲线法）#
实验类型：
基本操作
实验学时：
2
每组人数：
4
实验目的：
掌握离子选择电极法测定氟化物的基本原理和操作。
教学要求：
1.了解水中氟化物的环境效应。
2.了解氟离子选择电极的结构。
3.掌握利用pH-离子计，离子选择电极、参比电极测定离子浓度的原理及操作方法。
教学方法：
实验教师讲解要点－操作演示－学生实验－教师指导。
实验内容提要：
当氟电极与含氟的试液接触时，电极的电极电位（E）随溶液中氟离子活度变化而改变，并遵从Nernst方程。
当采用离子强度调节剂后，溶液的总离子强度为定值，可将溶液的活度用活度系数与浓度的乘积表示，且活度系数为恒定。
此时的电极电位服从以下关系式：
式中：
E－电极电位
F－法拉第常数
R－气体常数
T－测定温度（K）
CF-－待测溶液氟离子浓度（mol/L）
在电位分析法中，用氟电极作为指示电极，以饱和甘汞电极（SCE）为参比电极组成电池，用电位计测定电池的电动势（Emf），则电动势与氟离子浓度（CF-）的关系可由下式表示：
Emf（mV）=ER－EF-=K+SlgCF-
即电池的电动势（Emf）与溶液中lgCF-呈线性关系，可通过测定电动势判断溶液中的CF-。
水样中的氟化物通过蒸馏法处理，吸收液中的氟离子可用离子选择性电极法测定。
配制标准系列溶液，分别测定电动势，计算回归方程（标准曲线），测定自来水、地表水（珠江水）中的电动势。
代入回归方程计算氟离子浓度。
实验四水样高锰酸盐指数的测定*
实验类型：
基本操作
实验学时：
3
每组人数：
2
实验目的：
1.掌握高锰酸盐指数的含义。
2.掌握高锰酸盐指数的测定方法。
教学要求：
掌握高锰酸盐指数的含义与意义，掌握高锰酸盐指数的测定方法原理及有关注意事项。
熟悉恒温水浴锅的使用，进一步熟练滴定操作。
教学方法：
实验教师讲解要点－学生实验－教师指导。
实验内容提要：
在水中加入一定量的过量的高锰酸钾和硫酸，在沸水浴中加热30分钟，使水中有机物氧化（保持红色），加入过量草酸钠，使未反应的高锰酸钾与草酸钠作用（变成无色），最后用高锰酸钾反滴定多余的草酸钠（红色出现时为终点，自身指示剂），根据用去的高锰酸钾量计算出耗氧量。
（以O2，mg/L计）
实验五水样化学需氧量（COD）的测定# （快速法）
实验类型：
基本操作
实验学时：
3
每组人数：
4
实验目的：
1.掌握化学需氧量的含义。
2.掌握化学需氧量的测定方法。
教学要求：
掌握化学需氧量的含义与意义，掌握化学需氧量的测定方法原理及有关注意事项。
进一步熟悉加热回流操作和滴定操作。
了解快速法与国家标准方法的异同点。
教学方法：
实验教师讲解要点－学生实验－教师指导。
实验内容提要：
取20.00mL混合均匀的水样（或适当稀释后的水样），置于250mL锥形瓶中，准确加入15.00mL重铬酸钾溶液及40mL硫酸银－硫酸溶液5－6粒玻璃珠。
装上回流冷凝管，接通冷凝水,接通电源加热，自溶液沸腾起计时，准确回流10分钟。
稍冷却后，自冷凝管上端加入150mL蒸馏水，取下锥形瓶，冷却至室温。
加入3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液颜色由黄色经蓝绿到绿色，最后变成红褐色为终点，记录消耗的硫酸亚铁铵溶液体积V1（mL）。
同时以20.00蒸馏水代替水样，按步骤
（1）～（3）操作，做空白试验。
记录消耗的硫酸亚铁铵溶液体积V0（mL）。
以下式计算稀释后水样（未经稀释则为原水样）的化学需氧量COD（O2，mg/L）：
如果测定的是稀释后的水样，则原水样的化学需氧量应在上述计算结果基础上再乘以稀释倍数。
测定水样：
校园生活污水。
实验六水样五日生化需氧量（BOD5）的测定#
实验类型：
基本操作
实验学时：
4
每组人数：
4
实验目的：
1．了解五日生化需氧量的含义。
2．掌握BOD5的测定原理和测定步骤。
3．掌握溶解氧的测定方法。
4．学习恒温培养箱的使用。
教学要求：
掌握稀释培养法测定BOD5的原理、操作过程及其计算，掌握碘量法测定水中溶解氧的方法。
教学方法：
实验教师讲解要点及注意事项－学生分组实验－教师指导。
实验内容提要：
生化需氧量（BOD）是指水中有机物和部分无机物经生物化学氧化所消耗的溶解氧的量，以O2的mg/L表示。
五日生化需氧量（BOD5）是指水样在20±1℃的恒温培养箱中培养5天，微生物氧化水样中有机物和部分无机物时所消耗的溶解氧的量。
将均匀水样注满两培养瓶，塞好后应不透气，其中一瓶立即测定溶解氧含量，另一瓶放在20±1℃的恒温培养箱中培养5天后，测定剩余溶解氧含量，由两者的差值可计算出每升水样消耗掉氧的量，即BOD5值。
由于许多水样中含有的需氧物质较多，培养过程中水样中的溶解氧不够消耗，因此测量前，应用溶解氧接近饱和的稀释水将水样进行适当稀释。
稀释后应保证在培养过程中消耗的溶解氧大于2mg/L,剩余的溶解氧大于1mg/L。
有些废水经过高温处理，其中微生物含量很少，在测定BOD5时要进行接种，引入能分解废水中有机物的微生物。
有些废水有含有难被一般生活污水中的微生物降解的有机物或含有毒物质时，应对微生物进行驯化后再进行接种。
实验七水样中氨态氮的测定*
实验类型：
基本操作
实验学时：
3
每组人数：
2
实验目的：
1．了解氨氮的含义。
2．掌握纳氏试剂比色法测定氨氮的基本原理和操作方法
教学要求：
了解水中氨氮的来源及其环境效应，掌握纳氏试剂比色法测定氨氮的基本原理和操作方法，熟悉氨氮的蒸馏操作，分光光度计的使用。
了解氨的其他测定方法。
教学方法：
实验教师讲解要点及注意事项－学生分组实验－教师指导
实验内容提要：
氨氮是指以游离的氨和铵离子等形式存在的氮。
游离态的氨和铵离子与纳氏试剂（碘化汞钾）反应生成黄棕色配合物，其色度与氨氮的含量成正比，可用分光光度法测定。
水样蒸馏、标准系列配制及显色，水样蒸馏液显色，测定吸光度，以标准系列溶液中氨氮的含量为y,吸光度为x,计算回归方程。
将试样的吸光度代入回归方程，计算其氨氮的含量。
实验八废水中挥发酚的测定#
实验类型：
基本操作
实验学时：
3
每组人数：
2
实验目的：
1．熟悉预蒸馏法消除水样中干扰物的操作方法。
2．掌握4-氨基安替比林比色法测定挥发酚的原理和操作方法方法。
教学要求：
1.了解酚的污染特点及其环境效应。
了解挥发配酚的测定方法，掌握4-氨基安替比林比色法测定挥发酚的原理，了解酚标液的标定方法。
2.掌握挥发酚的蒸馏操作。
3.进一步熟悉分光光度计的使用。
教学方法：
实验教师讲解要点及注意事项－学生实验－教师指导。
实验内容提要：
天然水中的酚类化合物主要来自于炼油、炼焦、煤气洗涤和某些化工厂排放的废水和废物。
酚可分为挥发酚与不挥发酚，用蒸馏法使挥发性酚类化合物蒸馏出，并与干扰物质和固定剂分离，由于酚类化合物的挥发速度是随馏出液的体积变化的，因此，馏出液的体积必须与试样的体积相等。
被蒸馏出的酚类化合物，在pH值为10.0±0.2的介质中，在铁氰化钾存在时，与4-氨基安替比林反应，生成橙红色的安替比林染料。
当挥发酚的浓度低于0.5mg/L时，可先用氯仿将此染料从不溶液中萃取出来，然后在460nm波长处进行比色测定；如果挥发酚的浓度较大于0.5mg/L时，在水溶液中生成的橙红色安替比林染料可直接在510nm处进行比色测定。
实验九水样中矿物油的测定（重量法）#
实验类型：
基本操作
实验学时：
3
每组人数：
2
实验目的：
1．了解重量法测定水样中含油量的原理。
2．掌握萃取操作方法。
教学要求：
1.了解矿物油的污染及其环境效应。
2.了解水中矿物油的分析方法类型。
3.学会萃取操作，恒温水浴锅的使用，烘箱的使用。
教学方法：
实验教师讲解要点及注意事项－学生实验－教师指导。
实验内容提要：
以硫酸酸化水样，用石油醚萃取矿物油，蒸发除去石油醚后，称其重量。
此法测定的是酸化样品中可被石油醚萃取的、且在试验过程中不挥发的物质总量。
溶剂去除时，轻质油有明显损失。
由于石油醚对油有选择地溶解，因此，石油中的较重成分可能不被溶剂萃取。
实验十废水中总砷的测定*
实验类型：
基本操作
实验学时：
4
每组人数：
4
实验目的：
1．掌握二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法测定水样中总砷的原理及操作方法。
2．掌握测总砷的水样消解方法。
教学要求：
1.了解砷的污染及其环境效应。
了解砷的监测方法类型。
2.掌握二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法测定砷的原理。
3.掌握水样的消解操作，砷化氢的发生与吸收操作。
教学方法：
实验教师讲解要点及注意事项－学生分组实验－教师指导。
实验内容提要：
测定前用硫酸－硝酸消解水样，将水样中各种形态的砷转化为五价砷，在碘化钾和氯化亚锡存在下，使五价砷还原为三价砷，三价砷被由金属锌与酸反应生成的新生态氢还原成砷化氢（胂）；二乙基二硫代氨基甲酸银－三乙醇胺的氯仿溶液吸收砷化氢，生成红色胶体银，在波长530nm处，测量吸收液的吸光度，用标准曲线法定量。
实验十一废水水中苯系物的测定*
实验类型：
基本操作
实验学时：
3
每组人数：
8
实验目的：
掌握用顶空法预处理水样，用气相色谱法测定苯系物的原理和操作方法。
教学要求：
1.了解苯系物污染的来源及其环境效应。
2.复习气相色谱分析的基本知识及色谱仪各组成部分的工作原理。
教学方法：
教师重点介绍水样处理－演示气相色谱仪的调试，配制标准溶液，演示进样－绘制标准曲线－学生处理水样，进样测定水样，根据各组分的峰高计算各组成浓度。
实验内容提要：
苯系物通常包括茉、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、异丙苯、苯乙烯等，是地表水、生活饮用水质量标准和污水排放标准中严格控制的有毒物质。
本实验顶空气相色谱法测定，在恒温密闭容器中，水样中的苯系物挥发进入容器上方的气相中，当气液两相达到平衡时，取液相上方的气相样品进行色谱分析。
实验十二校园空气质量监测#
实验类型：
综合实验
实验学时：
8
每组人数：
8
实验目的：
1.根据采样布点原则，选择适宜方法进行布点，确定采样频率和采样时间。
2.掌握二氧化硫、氮氧化物、TSP的测定原理、采样及测定的操作。
教学要求：
本实验为综合性实验，目前，我国规定用二氧化硫、氮氧化物、TSP三项主要污染物指标计算城市空气污染指数（API），表征城市空气质量状况。
要求学生学会布点、采样、分析测定全过程，并根据测定结果计算空气污染指数，评价空气质量状况。
教学方法：
教师讲解重点及注意事项，学生分组工作，事先提出布点、采样频率及采样时间方案，教师提出修改意见，学生修改。
实地采样、测定，数据整理，计算API，评价空气质量。
实验内容提要：
用甲醛缓冲溶液吸收－盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定空气中的二氧化硫。
用盐酸萘乙二胺分光光度法测定空气中的氮氧化物。
用滤膜捕集－重量法测定空气中的总悬浮颗粒物（TSP。
计算三种污染的日平均浓度，计算三种污染物的污染分指数，确定校园空气污染指数（API）、当日首要污染物、空气质量类别及空气质量善。
实验十三室内空气中甲醛深度的测定*
实验类型：
基本操作
实验学时：
3
每组人数：
4
实验目的与教学要求
1.了解甲醛污染的危害。
2.了解甲醛测定方法的类型。
3.掌握乙酰丙酮分光光度法的测定原理及操作过程。
4.了解美国ITNTERSCAN公司生产的4160型甲醛分析仪；
教学方法：
实验教师讲解要点及注意事项－学生分组实验－教师指导。
实验内容提要：
用大气采样器采样，空气中的甲醛用水吸收后，在pH为6的乙酸－乙酸铵缓冲溶液中，与乙酰丙酮在沸水浴中反应，生成稳定的黄色化合物，在413nm处进行比色测定，用标准曲线法定量。
实验十四土壤中总铬的测定#
实验类型：
基本操作
实验学时：
3
每组人数：
2
实验目的与教学要求
1.了解土壤铬污染的危害。
2.了解铬的测定方法的类型。
3.掌握二苯碳酰二肼测定铬原理及操作过程。
4.学习土壤样品的消解。
教学方法：
实验教师讲解要点及注意事项－学生实验－教师指导。
实验内容提要：
土壤样品经过硝酸－硫酸，磷酸消解，高锰酸钾氧化，使三价铬转化成六价铬。
过量的高锰酸钾用叠氮化钠溶液分解去除。
与二苯碳酰二肼反应生成紫红色化合物，于波长540nm处进行测定。
用标准曲柄法定量。
实验十五污泥中铜、锌和镍的测定*
实验类型：
基本操作
实验学时：
3
每组人数：
6
实验目的与教学要求
1．掌握污泥的盐酸－硝酸－氢氟酸－高氯酸全分解方法。
2.学习原子吸收分光光度的使用。
教学方法：
实验教师讲解要点及注意事项－教师调试原子吸收分光光度计－学生分组实验－教师指导。
实验内容提要：
污泥样品经消解，使各种形态的待测元素转化为离子状态进入溶液。
用火焰原子化（空气－乙炔焰）原子吸收分光光度法分别测定各元素。
实验十六环境噪声监测
实验类型：
基本操作
实验学时：
3
每组人数：
4
实验目的与教学要求
1.学会声级计的使用方法。
2.学会测定网络的划分、测量点的选择。
3.掌握区域环境噪声的监测方法。
4.掌握城市交通噪声监测方法。
5.学会噪声污染图的绘制。
教学方法：
实验教师讲解要点及注意事项－学生分组实验－教师指导。
实验内容提要：
1.区域（学校）环境噪声监测
（1）将学校（或某一地区）划分为25×25m的网格，测量点选在每个网格的中心，若中心点的位置不宜测量，可移到旁边能够测量的位置。
（2）每组配置一台声级计，顺序到各网点测量，时间从8：
00～17：
00，每一网格至少测量四次，时间间隔尽可能相同。
（3）读数方式用慢挡，每隔5s读一个瞬时A声级，连续读取200个数据。
读数同时要判断和记录附近主要噪声来源（如交通噪声、施工噪声、工厂或车间噪声、锅炉噪声...）和天气条件。
2.城市交通噪声监测
（1）选取一段马路，在每个交叉路口之间的距交叉中50m以上选择一个测点，测点在马路边人行道上，离马路20cm。
（2）读数方式用慢挡，每隔5s读一个瞬时A声级，连续读取200个数据。
测量的同时记录机动车辆流量。
3.数据处理
（1）区域环境噪声
环境噪声是随时间而起伏的无规律噪声，因此测量结果一般用统计值或等效声级来表示，本实验用等效声级表示。
将各网点每一次的测量数据（200个）顺序排列找出L10、L50、L90，求出等效声级Leq，再将该网点一整天的各次Leq值求出算术平均值，作为该网点的环境噪声评价量。
以5dB为一等级，用不同颜色或阴影线绘制学校（或某一地区）噪声污染图。
（2）城市交通噪声
交通噪声符合正态分布，计算每一个测点的Leq。
将每个测点按5dB（A）一档分级，用不同颜色或不同记号绘制一段马路的噪声，即得到某一地区某一段马路的交通噪声污染图。
七、其他说明
标注“#”的实验为两专业必做实验，标注“*”的实验为选做实验，根据实际条件选择。
环境工程专业环境噪声监测实验放在噪声控制工程课程中去做，控制实验总学时数为36。
环境科学专业在除了标注“#”的实验必做外，环境噪声监测也是必做实验，其他实验选做，控制总学时数为45。
大纲修订人：
周遗品修订日期：
2007.9
大纲审定人：
张磊周康群审定日期：
2007.9
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