天津农学院景观湖水环境质量监测报告

张舒蕾

天津农学院景观湖水环境质量监测报告

张舒蕾

（天津农学院农学与资源环境学院环境科学系，天津 300384）

为掌握校园水质污染的动态及其规律，进一步研究其危害，以天津农学院东校区景观湖为研究对象，对湖中的一些常规水质污染指标进行连续监测。其中，以重铬酸盐法测定COD、高锰酸盐指数；以碘量法测定DO、BOD5；以纳氏试剂分光光度法测定氨氮；以原子荧光法、原子吸收法测定重金属，并对所得到的监测数据进行分析。结果表明，天津农学院东校区景观湖水域的pH值、氨氮、总氮、总磷、CODCr等指标均符合国家标准（GB 3838—2002）。

溶解氧；化学需氧量；氨氮；总磷

1 监测目的

通过水环境监测实验，深入了解水环境监测中环境污染因子的采样分析方法、数据处理方法和技巧，并分析水环境质量现状，判断校园水环境质量是否符合国家相关环保标准的要求。

2 背景资料的收集

天津农学院东校区于2015年建成启用，位于天津市西青区，占地面积约250 hm2，总建筑面积155万m2，现有师生3万余人。监测区域为天津农学院东校区景观湖，湖长20 m，宽5 m，位于校区东部，采样位置位于图1中白点处。

图1 采样点卫星图——google earth

3 监测项目

监测指标与方法如表1所示。

4 优化布点和采样

4.1 监测布点

根据监测目的，将采样点设置在湖中心处，如图1所示。

4.2 样品的采集与保存

水样的采集与保存遵循GB/T 5750.2—2006《生活饮用水标准检验方法 水样的采集与保存》，分别采集测定金属离子、COD、TN、TP以及一般性监测项目样品，采集水样的容器选用玻璃容器和聚乙烯瓶。

表1 监测指标与方法

污染物测定方法参照标准 COD重铬酸盐法GB 3838—2002 DO碘量法GB 3838—2002 BOD5碘量法GB 3838—2002 氨氮纳氏试剂分光光度法GB 3838—2002 总磷钼酸铵分光光度法GB 3838—2002 总氮碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法GB 3838—2002 汞原子荧光光谱法GB 3838—2002 铜原子吸收法GB 3838—2002 铅原子荧光光谱法GB 3838—2002 高锰酸盐指数重铬酸盐法GB 3838—2002 pHpH计法水质监测 有效磷钼酸铵分光光度法《环境监测》 硝态氮紫外分光光度法地表水环境质量监测指导书 铁原子吸收法地表水环境质量监测指导书 悬浮物重量法《环境监测》 总悬浮物重量法《环境监测》 碱度指示剂法《环境监测》

将水样器竖直放入水中，使其底部距水面0.5 m，在水中感温3～5 min，慢慢提起后记录水体温度，将水样分装至盛水器中。向金属离子样品中加入2 mL浓HNO3并混合均匀；向COD、TN、TP样品中加入1 mL浓H2SO4并混合均匀；测定DO和BOD5时用虹吸法采样，向DO样品中加入1 mL的MnSO4溶液与2 mL碱性碘化钾溶液并混合均匀；BOD5样品中不用添加任何试剂。

5 指标测定

5.1 化学需氧量COD的测定

5.1.1 实验原理——重铬酸盐法

向水样中加入已知量的重铬酸钾溶液，在强酸介质中以银盐为催化剂，煮沸回流后，以邻菲罗啉为指示剂，再用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾，由重铬酸钾的消耗量计算消耗氧的质量浓度。

5.1.2 数据处理

硫酸亚铁铵标准溶液浓度计算如下：

（mol/L）=（5.00 mL×0.250 mol/L）/

=25.10 mL、25.30 mL

=0.049 6 mol/L

COD质量浓度：

=×（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的测定

5.2.1 实验原理——碘量法

向水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾时，水中的溶解氧会氧化低价锰，形成四价锰的棕色氢氧化物沉淀。酸化后，沉淀物溶解并与碘离子反应释放游离碘。以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放等量碘，即可计算溶解氧含量。

5.2.2 数据处理

采样水温为27 ℃，水样1的pH=12，水样2的pH=13。

硫代硫酸钠浓度（，mmol/L）计算如下：

=5×0.05×1 000/

=10.73 mmol/L

溶解氧含量1（mg/L）计算如下：

1=Mr×2×/41

两次滴定体积分别为9.2 mL、8.8 mL，=7.73 mg/L。

5.3 五日生化需氧量BOD5的测定

5.3.1 实验原理——碘量法

当向水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾时，水中的溶解氧会氧化低价锰，形成四价锰的棕色氢氧化物沉淀。酸化后，沉淀物溶解并与碘离子反应释放游离碘。以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放等量碘，即可计算溶解氧 含量。

5.3.2 数据处理

硫代硫酸钠浓度（mmol/L）计算如下：

=5×0.05×1 000/

=10.87 mmol/L

BOD5含量（mg/L）计算如下：

2=Mr×2×/41

=1－2

2=4.22 mg/L

=3.51 mg/L

5.4 氨氮的测定

5.4.1 实验原理——纳氏试剂分光光度法

氨氮（游离态的氨或铵离子）与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物，在波长420 nm处测量吸光度，其吸光度大小与氨氮含量成正比。

5.4.2 数据处理

结果表示如下：

N=（s－b－）×/（×）

空白试验以及两水样吸光度分别为0.067、0.165、0.166。N=1.180 mg/L。

5.5 总磷的测定

5.5.1 实验原理——钼酸铵分光光度法

在中性条件下，样品用过硫酸钾或硝酸-高氯酸消解，所有磷被氧化成正磷酸盐。在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵在锑盐作用下反应生成磷钼酸杂多酸，抗坏血酸还原生成蓝色络合物。

5.5.2 数据处理

总磷含量=/，=0.007、0.007，=0.032 4 mg/L。

5.6 有效磷的测定

5.6.1 实验原理——钼酸铵分光光度法

在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵在锑盐作用下反应生成磷钼酸杂多酸，抗坏血酸还原生成蓝色络合物。

5.6.2 数据处理

有效磷含量=/，=0.006、0.007，=0.013 2 mg/L。

5.7 总氮的测定

5.7.1 实验原理——碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法

在120～124 ℃下，样品中含氮化合物的氮在碱性过硫酸钾的作用下转化为硝酸盐，采用紫外分光光度法，在波长220 nm和275 nm处分别测定吸光度，计算校正吸光度，总氮含量与成正比。=220－2275。

5.7.2 数据处理

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

5.8 硝态氮的测定

5.8.1 实验原理——紫外分光光度法

采用紫外分光光度法，在波长220 nm和275 nm处分别测定吸光度，计算校正吸光度，硝态氮含量与成正比。=220－2275。

5.8.2 数据处理

结果表示如下：=（－）×/（×），其中220=0.164、0.168，275=0.048、0.050，=0.084、0.084。最后计算得= 0.912 mg/L。

5.9 重金属的测定

5.9.1 实验原理——微波消解法、原子荧光法、原子吸收法

水样消解采用微波酸解法。水样和酸的混合物吸收微波能量后，酸的氧化反应活性增高，样品中的金属元素被释放到溶液中。

测定汞、铅采用原子荧光法。在辐射能的激发下，通过测定试样中待测元素的原子蒸气产生的荧光发射强度，来确定待测元素含量。

测定铜、铁采用原子吸收法。通过测定被测元素基态原子蒸气对其共振辐射线的吸收特性对试样中的元素进行定量分析。

5.9.2 数据处理

实验室样品中的金属浓度计算公式如下：

=×1×2/

汞样品浓度为1.40 ng/mL，水样中汞的浓度=0.47× 10-3mg/L。

铜样品浓度为0.00 mg/L，水样中铜的浓度=0 mg/L。

铅样品浓度为0 ng/mL，水样中铅的浓度=0 mg/L。

铁样品浓度为0.35 mg/L，水样中铁的浓度=0.12 mg/L。

5.10 悬浮物的测定

5.10.1 实验原理——质量法

悬浮物是指将待测水样通过孔径为0.45 μm的滤膜，滤膜上截留的部分在103～105 ℃下烘干至恒重的固体物质。

5.10.2 数据处理

抽滤水样体积为250 mL，微孔滤膜抽滤前为0.098 4 g，抽滤后为0.099 5 g。

坩埚中水样体积为100 mL，坩埚为90.790 g，烘干后为90.807 g。

悬浮物（SS）含量（mg/L）=（－）×106/= 4.4 mg/L。

总悬浮物（TS）含量=170 mg/L。

5.11 高锰酸盐指数的测定

5.11.1 实验原理——重铬酸盐法

加入已知量的高锰酸钾和硫酸，沸水浴加热30 min，样品中的某些有机物和无机还原性物质被高锰酸钾氧化，再加入过量的草酸钠还原剩余的高锰酸钾，用高锰酸钾标准溶液回滴过量的草酸钠，计算高锰酸盐指数。

5.11.2 数据处理

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 碱度的测定

5.12.1 实验原理——指示剂法

在酚酞指示剂下滴定，溶液由红色变为无色时，溶液pH为8.3，此时OH-已被完全中和，碳酸盐转化为重碳酸盐；在甲基橙指示剂下滴定，溶液由桔黄色变为桔红色时，溶液pH为4.4～4.5，此时重碳酸盐被完全中和；根据达到两终点时所耗盐酸标准滴定溶液量，计算水中碳酸盐、重碳酸盐及总碱度。

5.12.2 数据处理

盐酸的标定：所用盐酸的体积为22.80 mL，= 0.027 4 mol/L。

入4滴酚酞指示剂后，溶液呈无色，再滴入3滴甲基橙指示剂，再用盐酸标准溶液进行滴定，消耗盐酸体积：

滴1=8.8 mL，2=8.8 mL，=0。

碳酸盐（CO32-）=0。

重碳酸盐碱度（以CaO计，mg/L）=××28.04×1 000/=67.61。

重碳酸盐碱度（以CaCO3计，mg/L）=××50.05×1 000/=120.68。

重碳酸盐碱度（HCO3-，mol/L）=××1 000/=2.41。

6 评价

各项指标与标准值的比较如表2所示。

表2 各项指标与标准值的比较

污染物是否超标ρ/（mg·L-1）标准标准限值是否超标 COD25.79IV类30未超标 DO7.73I类7.5未超标 BOD53.51III类4.0未超标 氨氮1.18V类2.0未超标 总磷0.032 4II类0.2未超标 总氮0.753III类1.0未超标 汞0.000 47IV类0.001未超标 铜0I类0.01未超标 铅0I类0未超标 高锰酸盐指数3.30II类4.0未超标 pH7.20 6.5～7.5未超标 有效磷0.013 2 硝态氮0.912 铁0.117 悬浮物4.4 总悬浮物170 碱度120.68

7 建议

通过对17个指标进行监测，对照地表水环境质量标准GB 3838—2002，该水域各项水质指标均符合要求。

通过分析实验数据发现，水域pH值、氨氮、总氮、总磷、CODCr等指标均符合国家（GB 3838—2002）《地表水环境质量标准》，水质清澈透明，无悬浮杂质。说明该校的景观用水符合国家地表水环境质量标准，对在校的全体师 生不会造成健康危害。DO、铜、铅符合I类水域标准；总磷、高锰酸盐指数符合II类水域标准；BOD5、总氮符合III类水域标准；COD、汞符合IV水域标准；氨氮符合V类水域标准。

综上所述，本校该景观湖水域各项指标均符合国家要求，属于IV类水域。

2095－6835（2021）06－0010－03

X832

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.004

张舒蕾（1999—），女，山西运城人，天津农学院农学与资源环境学院环境科学系本科生（在读）。

〔编辑：严丽琴〕