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关键词:总氮;过硫酸钾消解;紫外风光光度计;探讨
总氮是指水体中所有含氮化合物中的氮含量,即亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机盐氮、溶解态氮及大部分有机含氮化合物中的氮的总和。它是反映水体富营养化程度的重要指标之一。
一、实验部分
1、方法原理
总氮的测定方法为GB11894-1989《碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》,其原理是过硫酸钾在60 ℃以上的水溶液中,能分解产生硫酸氢钾和原子态氧,硫酸氢钾在溶液中离解而产生氢离子,加入氢氧化钠用以中和氢离子,使过硫酸钾分解完全,同时分解出的原子态氧在120~124 ℃条件下,可使水样中含氮化合物的氮元素转变为硝酸盐,并且在此过程中有机物同时被氧化分解。由于硝酸根离子在220 nm处有特征吸收峰,测定水样的吸收光度来定量测定硝酸盐氮的含量,进而测定总氮含量。
2、仪器
(1)Lambda25紫外可见分光光度计及10mm石英比色皿。
(2)医用手提式蒸汽灭菌器。
(3)25mL具有玻璃磨口塞的比色管。
3、试剂
(1)实验室所用盐酸、硫酸、氢氧化钠、过硫酸钾均为分析纯试剂,实验用纯水均为无氨水。
(2)碱性过硫酸钾溶液:称取40g过硫酸钾(K2S2O8),另称取15g氢氧化钠(NaOH), 溶于纯水中, 稀释至1000mL。现用现配。
(3)总氮标准使用溶液:CN=10mg/L。
取10ml总氮标准物质(100308:500 mg/L)移至500ml容量瓶中,用纯水稀释至标线。
(4)硝酸盐氮标准使用溶液:CN=10mg/L。
取10ml硝酸盐氮标准物质(80616:500 mg/L)移至500ml容量瓶中,用纯水稀释至标线。
(5)亚硝酸盐氮标准使用溶液:CN=10mg/L。
取10ml亚硝酸盐氮标准物质(103305:100 mg/L)移至100ml容量瓶中,用纯水稀释至标线。
4、分析步骤
分别用总氮标准使用溶液、硝酸盐氮标准使用溶液、亚硝酸盐氮标准使用溶液配制校准曲线,在25mL比色管中分别加入0mL、0.50mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL、7.00mL、10.0mL标准使用液,加纯水稀释至10.00mL。加入5mL碱性过硫酸钾溶液,塞紧磨口塞,用纱布及纱绳裹紧管塞,以防高温消解时迸出。将比色管置于医用手提式蒸汽灭菌器中,加热至顶压阀吹气时开始计时,保持45分钟。等灭菌器压力降为零后,打开放气阀,移去盖子,取出比色管冷却至室温。加入(1+9)V/V盐酸1mL,用纯水稀释至25mL标线,混匀。在Lambda25紫外分光光度计上,以纯水作参比,用10mm石英比色皿分别在220nm、275nm波长处测定吸光度,并用式(1)计算出校准吸光度A。
A=A220-2A275…………………(1)
在校准曲线上求出相应的总氮含量。
二、实验结果
1、用不同标准物质绘制的工作曲线及检测结果
(1)分别用总氮标准使用溶液(CN=10.0mg/L)、硝酸盐氮标准使用溶液(CN=10.0mg/L)、亚硝酸盐氮标准使用溶液(CN=10.0mg/L)绘制工作曲线,并测定同一总氮自控样,检测结果如表1所示。
表1:不同标准物质绘制的工作曲线及检测结果
标准物质 线性相关系数 斜率 截距 总氮自控样(203223)浓度(mg/L)
总氮 0.9997 95.5 -0.123 4.92
硝酸盐氮 0.9995 95.1 0.128 4.86
亚硝酸盐氮 0.9990 93.7 0.424 4.89
注:总氮自控样(203223)的真值为:4.78±0.34mg/L。
(2)分别用总氮标准使用溶液(CN=10.0mg/L)、硝酸盐氮标准使用溶液(CN=10.0mg/L)、亚硝酸盐氮标准使用溶液(CN=10.0mg/L)对总氮自控样(203223)加标,其结果如表2所示。
表2:不同加标物质及其回收率
总氮标准使用液 硝酸盐氮标准使用液 亚硝酸盐标准使用液
加标量(ug) 10.0 10.0 10.0
(总氮标准物质)工作曲线 回收率(%) 94.0 109 97.0
(硝酸盐氮标准物质)工作曲线 回收率(%) 97.0 112 100
(亚硝酸盐氮标准物质)工作曲线 回收率(%) 90.0 97.0 95.0
2、总氮标准使用液(CN=10.0mg/L)分别在第1、10、20、30天配制总氮工作曲线进行实验。其工作曲线的斜率分别为:94.4、95.6、94.0、95.4,截距分别为:0.477、-0.241、0.414、0.471。用这些曲线测定总氮自控样(90306)的浓度分别为:2.162、2.276、2.218、2.282。测定结果都在自控样的真值范围内。
总氮自控样(90306)的真值为:2.255±0.113mg/L
三、结论
在水质分析的总氮检测中,只要严格控制对实验产生影响的条件(例如实验用水、实验试剂、消解温度及时间等),用不同的标准物质(总氮标准物质、硝酸盐氮标准物质、亚硝酸盐氮标准物质)绘制测定总氮的工作曲线,对测定总氮是没有什么影响的,是完全可行的。其次,配制好的总氮标准使用液,存放在冰箱中,至少可以使用一个月。
参考文献:
[关键词]水质分析;质量控制
中图分类号:O213.1文献标识码: As:%u-, 百拇医药
水质分析是评价水质和废水处理效果的重要手段,并且环境监测技术和环境保护的重要组成部分。水质分析的目的是为了获取准确的、可靠的、可供评价环境水质质量和了解环境水质质量状况的信息,从而关系到正确制订管理措施,、科学立法等多方面。为此,水质分析的质量即结果是否具有精密性、准确性、代表性、可比性和完整性,逐渐引起各有关方面的共同关注。只有取得合乎质量要求的分析测试结果,才能做出科学的判断并指导人们认识水环境、评价水环境、管理水环境、治理水环境的行动。s:%u-, 百拇医药
1 样品的准备s:%u-, 百拇医药
样品的准备工作主要包括:现场样品的采集、保存和运输。样品的采集是水质分析过程的第一步,同时也是非常关键的一步,决定了样品是否具有代表性,典型性等。因此,样品的采集过程是水质分析质量保证工作中的重要环节,而所采集的样品质量是否在允许范围之内,是关系到分析结果准确与否的一个先决条件。s:%u-, 百拇医药
1.现场采样及样品保存
水质现场采样质量控制工作可确保样品具有代表性、完整性,能全面准确地反映该区域水质及污染物的分布和变化规律。为保证从样品采集到测定这段时间间隔内,样品待测组分不产生任何变异或使发生的变化控制在最小程度,在样品保存、运输等各个环节都必须严格遵守有关规定并针对水样的不同情况和待测物特性实施保护措施,力求缩短运输时间。当待测物浓度很低时,更要注意水样保存,应尽快送实验室进行分析。采样人员应根据不同项目的不同要求,进行有效处理和保管,指定专人运送样品并与实验室人员交接登记。样品的采集与保存应严格按照GB/T5750.2-2006规定标准进行控制。
2 实验室控制
实验室内部质量控制可以从以下几个方面进行。
2.1 实验方法的选择:根据分析要求和目的的不同,从各实验室目前设备和条件出发,选择适宜的分析方法。最好采用“标准分析方法”,这样有利于分析结果的相互比较。n6#4j, 百拇医药
2.2 必须规定相对标准偏值:有质控水样和质量控制图的项目,随机插入10%~20%的样品进行平行双样的测定,若同批样品数量较少时,适当增加双样测定率;无质控水样和控制图的检测项目对全部样品进行平行双样测定;平行样品的测定结果的相对偏差应在规定的最大允许参数范围之内,超出此范围的应查找原因,采取纠正措施,每批样品重新分析并增加10%~20%的平行双样测定。
η=|x1-x2|/(x1+x2)/2*100%
2.3 标准曲线的检验:校准曲线是描述待测物质浓度值与测量仪器响应值之间定量关系的曲线;它直接关系到结果的准确度和精密度的。在没测定水样之前一定要做出正确的标准曲线,然而,在实际绘制标准曲线过程中往往出现个别点偏离直线的情况,此时可用直线回归方程式进行计算,然后根据计算结果绘制出理论标准曲线,这样既比较精确,又可用来检验结果的可靠性。在检测分析中所求得的校准曲线,应控制其相关系数r≥0.9990;否则需从量器、仪器、分析方法及操作等方面查找原因,改进后重新绘制。若同一测定指标的截距值出现异常,则应进行t检验。斜率是反映方程的灵敏度。一个实验室在使用固定的计量仪器、试剂和严格操作等条件下,不同时间里绘制的校准曲线的斜率,其波动范围是很小的。若校准曲线的斜率出现较大的波动,应考虑标准曲线溶液浓度、试剂、操作条件和测量仪器的灵敏度等是否有变化。此外,回归方程的适用范围应限制于原制备曲线的数据范围之内,不能随意外推。
2.4 质量控制图的运用:质量控制图的形式有很多,目前在水质分析中用得较多的为x-R控制图[2、3],即均值一差值控制图。为了绘出符合要求的控制曲线,既要有较好的精密度和准确度做保证,又要有一定的样本量(一般样本总量不少于15个)。在做未知样品之前,先做已知浓度的内控样品,每次测定都应保证在同一工作时间内用同一种方法同等条件下进行。所检测结果,通过计算控制样的平均值(x),标准差(S)和相对标准差(CV)。又根据统计理论,认为偶然误差通常都是以正态形式分布。可采用95%或99.7%的置信度,即有95%或99.7%的把握,认为真值落在x±tS/n的区间内(其中t值可在有关的书中查得)。控制图以纵座标表示试验结果,横座标表示时间或结果次序,中心线表示平均值或标准值,上下控制限表示行动的准则。
当质量图绘制完成之后,将每次结果标于图上,对控制样品进行分析,计算控制样品的平均值和重复测定的两次结果的差距,点于质量控制图上,如果测定结果都在控制范围内,表明测定结果可靠,可以进行未知样品测定;相反如果两者之一超过控制限将采取校正措施。通过质量控制图,可以了解分析过程测定结果是否稳定,能直观地展示出分析过程是否处于统计控制中,当控制图表示失控时,它能指出在多大置信度水平、什么位置、什么时间出现问题,并可能预测问题的性质和来源。im;#, 百拇医药
2.5 数据的合理性检验:对分析数据异常值的判别有格鲁布斯法(Grubbs)、狄克逊法(Dixon)、科克伦法(chran)。
格鲁布斯检验法(Grubbs)可用于检验多组测量均值的一致性和剔除多组测量值为均值中的异常值,亦可用于检验一组测量值的一致性和一组测量值中的异常值,检出的异常值个数不超过1.
狄克逊检验法(Dixon)用于一组测量值的一致性检验和剔除一组测量值的异常值,适用于检出一个和多个异常值。
科克伦检验法(chran)最大方差检验法用于剔除多组测量值中精密度较差的一组数据,或对多组测量值的方差一致性检验。
对同一样品的分析测试结果常用格鲁布斯检验法(Grubbs)和狄克逊检验法(Dixon)。
3 讨论im;#, 百拇医药
水质分析的质量保证与多方面因素有关.如玻璃器皿、试剂、仪器实验室的管理、分析人员的素质、制备高纯水以标准的计算、配制等等。这些无疑是取得正确数据的重要保证,水质分析质量控制内容很多,除了上面讨论的样品采集控制,质量控制图的应用外,还有其他质控措施,例如,平行双样、空白试验、控制样、比较试验或标准样的对照分析、密码样分析,等等。各水质实验室应制订全面的质量管理制度,以确保水质分析资料的可靠性及科学性和准确性。
关键词:水质分析;重要意义;主要方法
中图分类号:TU991.21 文献标识码:A 文章编号:
随着我国工农业的迅速发展和城市化进程,工业废水和生活污水排放量日益增加,湖泊河流等开发活动加剧,加之人们一个时期以来,环保意识淡薄,全国性的湖泊河流污染及富营养化问题不断出现和发生。截止至1997年底,我国各类水体82%左右的河段受到不同程度的污染,其中大约39%的河段污染严重,70%以上的城市河段达不到饮水水源的标准,50%的城市地下水浑浊不清,长江、珠江等七大水系水质持续恶化,湖泊水库普遍受到污染。根据2009年我国环境保护部公布的数字表明,全国地表水污染依然很严重。2007年,在我国七大水系197条河流407个重点监测断面中,I~Ⅲ类水质占49.9%,IV、V类水质占26.5%,劣V类水质占23.6%。其中,松花江为轻度污染,淮河、黄河为中度污染,海河、辽河为重度污染。为了应对水质的急剧变化,对水质的分析是相当必要的。
1水质分析概述
在水文、水利工作中,水质分析的定义为通过物理学、化学以及生物学方法对水质样品的水质参数的性质、含量、形态以及危害进行定性与定量分析。水质是指水资源的质量,地球上的水资源循环包括自然循环与社会循环两种,自然循环的过程是在地球引力以及太阳辐射的作用下以不同的流动、蒸发、降雨等形式构成,而社会循环则是指人们为了满足社会发展的需要,从自然界中开发水资源进行利用,使用后的废水或污水又重新排放入水资源当中。社会循环对水质造成的问题主要体现为水污染,水污染问题已经得到了我国社会以及政府部门广泛的重视,而自然循环同样会因为水资源中混入杂质而使水资源产生水质的变化,所以水质分析的对象不仅包括受到污染的水资源,同时包括自然循环中的水资源。水质分析的任务在于通过对水资源的鉴定来了解水资源是否能满足用水的需求,同时指导水处理工程的建设以及水污染控制的决策。
2水质分析的重要意义
2.1 水质分析对水资源保护的重要意义
水资源是保障社会发展与经济发展的重要资源,人类在工业生产、农业生产以及日常生活中都离不开水资源,而当前水资源短缺已经成为了社会发展的最大制约因素。我国当前水资源十分短缺并且体现出分布不均匀的特点,同时年均缺水量达到了500多亿立方米,所以水资源的保护具有必要性与紧迫性。水质分析能够对当前我国可利用水资源的质量作出科学的评估,对水资源质量的鉴定能够及时发现区域内水资源存在的问题并指导区域内对水资源保护的决策制定,突出的表现为以水资源保护为出发点的生产力合理布局方面水质分析能够起到重要的预警作用。
2.2 水质分析对水资源合理开发和利用的重要意义
随着我国经济的发展,工业、农业以及城市现代化建设也取得了重要的进展,于此同时水资源的开发与利用面临着重要的挑战,一些地区已经表现出严重的水资源供需不足的情况,而水资源的过度开发不仅不符合水资源的可持续发展原则,同时也产生了一系列问题,如地下水过度开发形成地下水漏斗区很容易引发不必要的地质灾害。当前我国水资源供需不足与水资源浪费现象是同时存在的,所以确保水资源合理的开发与利用对水资源的保护以及社会的发展都具有重要作用。水质分析能够对区域内的水质量做出评估,同时根据水资源利用的不同途径来确定水资源的再利用方向,以控制当前社会中的水资源浪费现象,实现水资源合理利用的最大化。
2.3 水质分析在水污染处理中的重要意义
当前我国水污染已经得到了有关部门的重视,并且水污染治理工作中所需的硬件设施以及科学技术的不断完善为水污染治理工作起到了重要的支撑作用。应当认识到水质分析是水污染治理工作中的基础内容,对水质进行科学的分析,能够预防水污染事件的出现,尤其是预防突发性水污染事件的发生,同时在水污染事件发生后能够对水污染程度做出合理的判定,对水污染处理的措施以及方案能够提供必要的依据。同时居民生活饮用水的水质也影响着人们的身体健康,对饮用水进行必要的水质监测与分析能够确保引用水的质量。所以水质分析不仅是水污染处理中贯彻以预防为主方针的重要途径,也是水污染处理工作中的重要内容。
3水质分析的主要方法简述
3.1化学分析法
在水质分析中常用的化学分析法包括酸碱滴定法、络合滴定法、沉淀滴定法以及氧化还原滴定法,这些水质分析的方法都是以化学反应为基础的。其中酸碱滴定法是以酸碱反应为主要基础的水质分析方法,也被称作中和法,通过酸碱指示剂的变色原理来测定水资源中的PH值强度。结合滴定法利用形成络合物的反应进行滴定分析,首先要求络合反应产生的速度要快,而且形成的络合物要相对稳定,同时在确定滴定的化学计量点基础上要保证一定的条件下反应只形成固定的络合物。沉淀滴定法以形成沉淀反应为基础来进行水质的分析,但是并不是所有的沉淀反应都能够应用于滴定分析,因为沉淀滴定分析必须同时满足以下条件:必须保证溶解度很小的沉淀,保证沉淀反应的产生速度快,保证化学计量点的确定,保证沉淀产生的吸附不会对滴定的准确度造成影响。氧化还原滴定法以氧化还原反应为依据,由于水中许多物质具有氧化性与还原性,所以氧化还原滴定法的应用比较广泛,用氧化还原滴定法进行水质分析时因为其反应速度较慢并且根据反应条件的不同会产生一些副反应并生成新物质,所以运用氧化还原滴定法的过程中要考虑到反应条件以及反应速度对水质分析的影响。
3.2 仪器分析法以及分析方法的选用
随着水污染趋势的不断加剧,水资源保护、水污染处理都对水质分析提出了更高的要求。在实际工作中,复杂的水污染情况下通常仅仅应用化学分析法不能满足水质分析的要求,所以为了提高水质分析的速度以及提高水中物质进行分析的准确度、灵敏度,仪器分析法被广泛的应用。仪器分析法包括气象色谱分析法、极谱分析法、典韦分析法、原子吸收光谱分析法以及闭塞分析和分光光度法等。随着科技的发展将会有更多的一些分析法应用到水质分析工作中,为水质分析工作的精确性起到更加明显的促进作用。而在当前的水质分析中,不同的地区水资源具有不同的特点,所以在分析方法的选用中,水质分析工作者应当对每一种水质分析法的适用范围以及局限性做出正确的认识,从而根据分析的对象以及所拥有的硬件设施等条件为重要依据来选用一种或多种最适合实际情况的水质分析方法,以保证水质分析的科学性与精确性。仪器分析法相比较化学分析法具有更多的优势,但是仪器分析法中的许多干扰因素也必须通过化学分析法来排除,所以在水质分析的过程中,要重视仪器分析法与化学分析法的结合,以确保仪器分析法的高效性与精确性。
结语
水体污染使得城市居民的饮水安全和身体健康遭受到严重威胁,不仅加剧了水体资源短缺的矛盾,也对我国的可持续发展战略带来了严重的负面影响。水体污染导致的富营养化的危害也是多方面的,它可以使水体变得腥臭难闻,降低水体透明度,影响水体中的溶解氧,向水体释放有毒物质,影响供水质量,增加供水成本,加速湖泊衰亡。因此水质分析的意义重大,可为水体污染的治理提供科学依据。
参考文献:
[1]马春香,边喜龙.水质分析方法与技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2008年1月
关键词:水质分析;总氮测定;因素
中图分类号:C35文献标识码: A
引言
总氮是指水体中所有含氮化合物中的氮含量,即亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机盐氮、溶解态氮及大部分有机含氮化合物中的氮的总和。它是反映水体富营养化程度的重要指标之一。
1、实验用水
因为实验室环境中常存在氨,因此标准方法和文献,均要求实验用水必须为无氨水,以酸化蒸馏法制备为最好(1L水中加0.1mLH2SO4)[4]。刘京提出实验用水为超纯水或电导率低于0.5μS/cm的水。曹群等用去离子水、蒸馏水和无氨水进行空白实验发现,去离子水的吸光度值>蒸馏水>无氨水,所以要用无氨水作为试验用水。另外,无氨水的加入顺序对吸光度也有影响,在空白试验中,可以在消解后再加入无氨水,使无氨水中的N不会被氧化为NO,对结果产生的误差较小。无氨水的吸光值随存放的时间延长而增大,因此要现配现用。
2、器皿的洗涤
标准法要求所用玻璃器皿需用1+9盐酸浸泡,清洗后再用无氨水冲洗数次。蒋晶晶提出用1+3硫酸荡洗,可有效地达到去除干扰物的目的。对于石英比色皿,用1+2盐酸、乙醇洗液洗涤。
3、实验室环境
总氮的分析应在无氨、无尘、通风良好的环境中进行,应避免与氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮等实验项目同处一室进行分析;挥发酚、总硬度在测定中均使用挥发性较大的浓氨水,也应避开。同时试剂、玻璃器皿应避开氨的交叉污染,最好专用。
4、实验影响因素分析
4.1、试剂浓度
紫外分光光度法测定总氮所使用试剂的纯度是影响总氮测定结果的重要因素之一,特别是过硫酸钾和Na OH这2种试剂,通常,碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定总氮要求过硫酸钾和氢氧化钠的含氮质量分数应小于0.0005%,硝酸钾应采用基准试剂或优级纯。但在实际实验中,受生产工艺影响,国产试剂中含氮量较高,往往会造成空白实验值偏高,实验显示,空白吸光度值测定结果通常会出现大于2的情况,导致无法正常比色测定。而国内市面上所提供的过硫酸钾试剂纯度为分析纯,其纯度无法满足该实验测定需要,因此,很多实验人员只能选用进口试剂,使得测定成本增加。
本文通过多次实验,国产过硫酸钾经重结晶提纯后可以满足实验测定需要。除以上两种试剂外,为了减小实验系统误差,在实际测定中盐酸也应采用优级纯试剂。
4.2、K2S2O8溶液对空白值的影响
过硫酸钾的浓度为40g/L,当在10ml水样中加入浓度为40g/L的碱性过硫酸钾溶液5ml,稀释到25ml后如果不发生反应消耗,过硫酸钾的浓度最高可达到8g/L。K2S2O8溶液在220nm处有很强的吸收峰,在浓度大于0.4g/L时吸光度达到0.300,会对比色产生严重的干扰,使空白值偏高;当浓度更高时,吸光度可达到1以上,而且K2S2O4溶液在275nm处也有较强的吸收,当浓度达到0.4g/L时,吸光度达到0.089。因此只要在消解过程中有少量的残余就可对比色产生严重的干扰。
4.3、重结晶K2S2O8溶液对空白值的影响
在20℃时对饱和K2S2O8溶液冷却到0℃时,过滤后得到重结晶过硫酸钾,在干燥剂中晾干后,配成不同浓度的K2S2O8溶液做比对试验。不同浓度的重结晶K2S2O8溶液在220nm处和275nm处的吸光度略有提高,但是变化不大。在220nm处和275nm处仍有很强的吸收峰,在浓度大于0.4g/L时在220nm处吸光度大于0.300,会对比色产生严重的干扰,使空白值偏高;当浓度更高时,吸光度可达到1以上,而且K2S2O8溶液在275nm处也有较强的吸收,当浓度达到0.4g/L时,吸光度达到0.089。所以采取K2S2O8重结晶精制对减小空白值无效。
4.4、硫酸钾对空白值的影响
当过硫酸钾消解后转变为硫酸钾,以空白超纯水作参比,对不同浓度硫酸钾溶液作比对实验,K2SO4溶液浓度高达40g/L时,波长为220nm的吸光度只有0.025,所以K2SO4溶液在220nm和275nm处吸收很弱,对空白值的影响较小。
4.5、消化过程对空白值的影响
消化过程中过硫酸钾是否完全分解,关键取决于消煮时间和温度。在40℃以上即可自动分解,显然在高温区持续越久分解就越完全。研究表明,过硫酸钾在120℃下,30min可分解完全。依照方法的方案让空白样加碱性过硫酸钾在120~140℃分别消化5、10、20、25、30、40min时,吸光度见表1。
表一空白样不同消解时间后的吸光度
4.6、消解温度、压力和时间的控制
一些学者提出,在样品消解中如操作不慎,即使只有原量1%的K2S2O8。残余,仍对比色产生严重干扰,因此,样品消解中千万不能漏气,要保证消解温度达120~124℃,压力为1.1~1.4kg/cm2,消解时间为30min。为保证消解完全,有人建议消解时间控制在45min,以降低空白值。
4.7、总氮和总磷的同时测定
总磷和总氮一样,也是水质富营养化指标。有时需要同时测定水样中的总磷和总氮,一般都是采取分步消解、分步测定。徐明家、李飞探讨了同时消解测定水中总氮和总磷的可能性,取得了成功。方法是取适量水样稀释到50mL,加5mL碱性过硫酸钾,按标准方法消解后,各取25mL于两支50mL的比色管中,分别用于测定总氮、总磷。
4.8、波长定位准确性
总氮测定波长为220nm和275nm2个波长,分别用双光路和单光路紫外分光光度计测定同一浓度的标准溶液时,使用双光路的相对误差和RSD均比单光路的小,建议使用双光路紫外分光光度计。本实验室使用的是双光路紫外分光光度计(UV-2102型),批量测定水样时,建议对同一组样品最好先测定(220nm)波长,测定完后再调整至275nm波长测定,不能测完一个样品的2个波长吸光度后再测定下一个样品,避免反复切换波长产生的测量误差。
4.9、其余注意事项
在测定中,所有的酸性试剂取用后要马上加盖,以防吸入氨。样品消解时,要在一开始就放入,再在室温下加热,如先把灭菌锅水煮沸,再放入样品,会使测定产生较大偏差。用来包扎比色管的纱布,应及时洗净,最好现洗现用。压力锅内的水应及时更换,保持清洁。应定期校验压力锅、密封圈,以使压力锅的使用温度和压力与仪表显示的一致,以保证分析过程与标准方法规定的一致。在比色时,应在同一波长测定完一组样品后,再调整到另一波长测定,以防反复调整波长,引起测定误差,也减少麻烦。
5、结语
在水质分析的总氮检测中,只要严格控制对实验产生影响的条件(例如实验用水、实验试剂、消解温度及时间等),对测定总氮是没有什么影响的,是完全可行的。其次,配制好的总氮标准使用液,存放在冰箱中,至少可以使用一个月。
参考文献:[1]郭立军,李世荣,文新宇.水质分析中总氮测定的不确定度评定[J].湖南工业 大学学报,2010,03:86-88.
[2]古昕玲.水质分析中测定总氮影响因素的探讨[J].水利技术监督,2007,02:20-23.
[3]赵虹.水质总氮测定中影响因素分析[J].辽宁城乡环境科技,2005,06:12-14.
Abstract: Heihe Riveroir is a very important source for drinking water in Xi'an City. Its water quality and water quantity is related to the healthy of 3 million citizens and society economy sustainable development of Xi'an City directly. Based on the investigation on water quality of water source of Heihe reservoir, this paper analyzes the pollution source situation of water source, proposed the related countermeasures of water resources protection.
关键词: 黑河水库;水质;污染源;保护对策
Key words: Heihe Riveroir;water quality;pollution source;protection countermeasures
中图分类号:TV697.3 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)11-0087-03
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基金项目:西安2012年社会科学规划项目(XF205):黑河水资源保护与生态移民。
作者简介:李杰(1985-),女,陕西西安人,西安翻译学院经济管理学院,助教,硕士,研究方向为资源与环境管理。
0 引言
随着人们物质生活的提高越来越重视环境问题,作为生命之源的水问题已经引起了全社会的高度重视。在倡导可持续发展的今天,水质型缺水以及水污染已经构成了严重的水危机,这些都严重的制约着城市以及流域的发展,甚至影响人民群众的生产和生活。黑河水库作为西安市主要的饮用水水源地,其水质与水量直接关系到西安300万市民的身体健康与西安市社会经济的可持续发展。因此,对该水库的水质现状、污染源进行调查分析,进而提出有针对性的库区水资源保护对策,对进一步改善黑河水质具有重要的现实意义。
1 黑河水库概况
黑河位于东经107°43′~108°24′,北纬33°42′~34°13′之间,属于渭河右岸的较大支流。干流总长约125.8km,流域面积为2258km2,其中秦岭山区占72.8%,关中平原区仅占27.2%。流域内地表起伏较大,相对高差达3282m。
黑河水库位于西安市周至县马召镇黑峪口金盆村东侧,东经108°,北纬34°,向北距离周至县城约14公里,向东距离西安市约86公里。黑河水库是西安市黑河引水工程的主要水源工程,是一项以西安市城市供水为主,兼顾防洪、灌溉、发电等综合利用的大型水利枢纽。水库设计正常高水位594.0m,总库容为2.0亿m3,有效库容为1.77亿m3,多年平均调节水量4.28亿m3,其中向西安市城市供水3.05m3,日平均供水量为76.0万m3,供水保证率95%。
2 黑河水库水质现状
黑河发源地处于秦岭深处并且流域内植被良好,同时流经区域内没有工业污染以及人口密集的生活,因此外源污染很小,水库的整体水质状况良好。但是邱二生等人于2009年3月至12月对黑河水库连续抽样监测的结果显示:库区水体的总氮(TN)年平均含量1.29mg/L,超过了《地表水环境质量标准》((GB3838-2002))中Ⅲ类水域标准限值(1.0 mg/L),超标29%;部分抽样结果显示总磷(TP)年平均含量为0.031 mg/L,总体已超过Ⅱ类水标准(0.025 mg/L),并且相比2008年总磷(TP)平均含量0.091 mg/L,升高了63.2%。[1]
按照OECD(经济合作与发展组织)的营养状态分类,以总氮作为氮的评价指标,当总氮TN≥2.7 mg/L,TP≥0.1 mg/L时为重富营养状态。因此将TN、TP重营养状态的临界值确定为2.7 mg/L,0.1 mg/L,则水体的营养值可以按如下公式计算:
TV=TN/2.7×TP/0.1
当TV≥1,为重富营养水体;0.133≤TV
将2009年邱二生等人监测的总氮平均值TN=1.29mg/L,总磷平均值TP=0.031 mg/L,代入公式计算TV=1.29/2.7×0.031/0.1=0.148>0.133。这一结果表明黑河水库水质已超过中富营养水平。[1]
如果氮、磷等植物性的营养物质大量进入湖泊、水库等相对封闭的或者水流缓慢的水体,就会导致水中的藻类以及其他水生植物大量的繁殖,从而导致水体透明度和溶解氧(DO)下降而引起水质恶化、大量的水生生物死亡以及水体生态系统和水功能受阻和破坏的现象,这是由水体富营养化造成的。[2]有关资料显示,如果人饮用了含氮过量的水质,通过人体消化道后就会形成亚硝胺而致癌。
3 黑河水库污染源调查分析
经调查分析,水源区内,主要污染源为:以土壤侵蚀和流失污染、农村生活污水和垃圾污染、化肥农药污染、交通运输污染。
3.1 土壤侵蚀和流失对水库水质的影响 由于耕地中含有大量的氮磷等物质,随着土壤被侵蚀以及在土壤流失过程中随着径流和泥沙进入河道,这样就造成了水库富营养化而滋生藻类等植物,这些都直接影响到水厂对水库水的处理从而使水库丧失了供水功能。北京的官厅水库和苏州的太湖就市因此而丧失了供水功能。[3]土壤流失强度取决于降雨强度、地质地貌、土地利用方式和植被覆盖率等。实验表明:在年降雨量500mm情况下,坡度5-7°时土壤的年流失量是坡度1-5°时的7倍。可见,坡度越大的耕地土壤流失越剧烈。根据调查统计结果显示:黑河水源区耕地面积3484.9公顷,占该地区土地总面积的2.24%,大于15°的坡耕地面积占到黑河水源区总耕地面积的87.71%。其中,坡度在15°~25°的耕地占耕地总面积的16.46%,坡度大于25°的耕地占耕地总面积的71.25%,水源区各个乡(镇)的耕地、坡耕地面积情况如图1所示。
经初步估算,黑河水源区因水土流失每年进入河道水体中的总氮为418.5吨,总磷23.7吨,COD49.5吨。[4]
3.2 农村生活污水、垃圾对水库水质的影响 生活污水不仅污染地表水更会污染地下水而导致水环境恶化,这是因为生活污水虽然一般不会含有有毒物质但是含有大量的细菌如:病原菌、病毒以及寄生虫等。黑河水源区在主河道两侧的敏感区域目前有1.6万左右的农村人口,经测算,生活在此地的1.6万人口年产生COD233.6吨、氨氮23.4吨以及固体废弃物1752吨,因此生活污染直接对水源水质构成了严重的影响。除了这些生活居民外,还有企事业单位以及旅游餐饮业的从业人员4000人沿黑河水源保护区河道两侧居住,这些也对水质的安全造成了一定的影响。[3]目前,在水库区域人们只是将垃圾简单的堆放、焚烧或者直接倒入溪沟,而没有专门无公害化处理垃圾的场所,因此这些垃圾都会由地表径流渗透入水库内形成二次污染。
3.3 化肥、农药污染对水库水质的影响 在提高农作物的产量上化肥起着不可磨灭的作用,但是同时也是造成水库水质恶化的主要因素之一。根据相关资料显示:化肥大约有20%~30%会渗入到土壤、地下水以及挥发到空气中,而农药却又80%~90%流失到土壤、水体以及空气中。[5]由于农药以及化肥会通过灌溉以及降水等通过淋溶作用污染地表水以及地下水,因此常年累月的使用氮磷化肥,及其容易造成水体的富营养化而污染水体。并且在调查中我们还发现很多农民到了雨季直接把化肥撒在庄稼的地面上,然后通过雨水将其溶解,但是这种方法不仅很难被植物吸收利用,反而会随着雨水顺坡流下从而污染水利的水质。
3.4 交通运输污染对水库水质的影响 108国道和201国道横穿黑河水源地,108国道从黑河峪口一直沿黑河干流河道走向穿过水源区,直到秦岭梁后入陕南佛坪县;210国道,也是从沣峪口沿沣峪主河道,南北贯穿水源区,翻越秦岭。经调查得知:仅这两条国道每日车流量就均在3000辆以上,且随着旅游业和经济建设的发展,将有越来越多的车辆、人群进入水源区。车辆本身带来的汽车废气污染、铅污染、石油污染、公路维护过程中留下的沥青渣污染以及车辆运输有毒化学物品的泄漏污染,都对水源水质安全造成了潜在的威胁 [5]。
4 黑河库区水资源保护的对策
4.1 加大退耕还林力度,凡宜林地一律植树造林,封山育林 河流水质的质量与流域土地的利用状况有很大的关系,林地具有很好的防止水土流失以及减少沙尘的作用,所以加大林地的面积可以很好的控制流域非点源污染,因此黑河流域未来土地的多以种植林地为主并且加大退耕还林的力度,凡是适宜林地的一律植树造林。
4.2 有计划地实施人口迁移政策,控制流域人口数量 人口的过度膨胀是环境破坏的原始根源。结合周至扶贫工程,有计划的把水源区内的人口迁移出库,通过控制人口数量的方式来减少生活污水、生活垃圾对水体的直接污染。目前黑河金盆水库库区内共有人口3520户,13452人。如果全部实施移民,所需费用巨大,难以一次实施完成。按照先易后难、先急后缓、先重后轻、分步实施的原则分步进行:首先,一期移民工程搬迁安置移民334户1576人,已于2000年4月底完成。其次,二期移民工程针对黑河水库一、二级保护区内的159户590人实施移民安置。分两步骤进行:第一阶段计划2012年底完成马召镇88户321人的搬迁安置,第二阶段计划2013年底前完成楼观镇71户269人搬迁安置。再次,对于准保护区内的群众,根据该地区社会经济发展和资金情况缓后进行。
4.3 在进行库区的生活污水以及生活垃圾处理的时候,我们要坚持“集中收集、就地分拣、综合利用、无害化处理”这一原则,并在农村积极的开展治理生活污水和废弃物的工作,例如实施农村厕所改造,生活垃圾处理,排水改造等,并对生活废水进行综合的回收利用,生活垃圾定点投放回收或者进行统一的无害处理,家畜的排泄物统一收集,禁止随处倾倒[6]。
4.4 积极发展生态农业,创建无公害农产品基地,防止农药、化肥污染 由于水源区处于高山坡处并且土壤贫瘠容易发生侵蚀,加之光照不足农户只能靠传统的自然耕作的方式靠“广种薄收”来维持口粮,这样的耕作方式更加剧了水土流失而导致了水源水质的非点源污染。因此为了更好的减少耕地的水土流失,应当提倡科学的种田模式并且发展生态农业、高科技农业的无公害农产品基地从而调整水源地的产业结构。[7]水源保护区内应禁止剧毒农药的使用,大力推广生物治虫防病技术,鼓励使用农家有机肥、绿肥,限制化肥的使用量,科学合理使用农药、化肥,减少其造成的污染。
4.5 加大执法力度,强化水源保护区的管理 当地政府应加大执法力度,严格污染源控制和排污口审批管理。严肃查处向黑河水体直排、暗排、偷排污水的严重违法行为,一旦发觉,一律停业整治,并予以高限处罚;禁止在库区挖砂,禁止在保护区内开矿采石,违规开采企业应强制关闭并加大处罚力度。同时,当地政府应帮助这些企业做好停产、转产工作,协调安置转产、待岗职工,同时应适当给予企业经济补偿或相关优惠政策,保持企业稳定发展,维护职工合法权益。
4.6 加强宣传教育与对外技术合作交流力度 传统的生产、消费模式构成了资源高消耗低产出、重消费轻保护的局面。[7]长期以来养成的生产生活习惯无法在短期内彻底改变,因此,必须利用讲座、宣传海报以及各种媒体手段,大力宣传水源地保护工作的重要性和紧迫性,并引导库区人民争创文明卫生的生活环境,充分发挥群众在水源保护中的参与性,真正树立起保护水源人人有责、从我做起、从小事做起的环保意识。同时开展与水源地保护治理技术较为成熟地区的技术交流合作,学习其先进的管理理念和保护经验,为黑河水源地治理提供借鉴。[8]
参考文献:
[1]邱二生.黑河水库水质及藻类监测和水体分层研究[D].西安建筑科技大学,2010(5).
[2]徐文博,徐明宝.牛头山水库水源地保护存在的问题与对策探讨[J].浙江水利科技,2010(1):19-21.
[3]黎文安.四大污染威胁黑河安全http://.cn/c/2004-08-24/11303480722s.shtml 11:30.
[4]胥彦玲.基于土地利用、覆被变化的陕西黑河流域非点源污染研究[D].西安理工大学,2007(3).
[5]黄继元.南水北调水源地安康水库水质分析和保护对策[J].人民长江,2005(8):27-28.
[6]马越,黄廷林,谭盼等.分层型城市水源水库水质污染及成因分析[J].价值工程,2011(12):327-329.