天津農(nóng)學(xué)院景觀湖水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測報告

張舒蕾

天津農(nóng)學(xué)院景觀湖水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測報告

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)污染的動態(tài)及其規(guī)律，進一步研究其危害，以天津農(nóng)學(xué)院東校區(qū)景觀湖為研究對象，對湖中的一些常規(guī)水質(zhì)污染指標(biāo)進行連續(xù)監(jiān)測。其中，以重鉻酸鹽法測定COD、高錳酸鹽指數(shù)；以碘量法測定DO、BOD5；以納氏試劑分光光度法測定氨氮；以原子熒光法、原子吸收法測定重金屬，并對所得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析。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)測目的

通過水環(huán)境監(jiān)測實驗，深入了解水環(huán)境監(jiān)測中環(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)測區(qū)域為天津農(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中白點處。

圖1 采樣點衛(wèi)星圖——google earth

3 監(jiān)測項目

監(jiān)測指標(biāo)與方法如表1所示。

4 優(yōu)化布點和采樣

4.1 監(jiān)測布點

根據(jù)監(jiān)測目的，將采樣點設(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)檢驗方法 水樣的采集與保存》，分別采集測定金屬離子、COD、TN、TP以及一般性監(jiān)測項目樣品，采集水樣的容器選用玻璃容器和聚乙烯瓶。

表1 監(jiān)測指標(biāo)與方法

污染物測定方法參照標(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計法水質(zhì)監(jiān)測 有效磷鉬酸銨分光光度法《環(huán)境監(jiān)測》 硝態(tài)氮紫外分光光度法地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測指導(dǎo)書 鐵原子吸收法地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測指導(dǎo)書 懸浮物重量法《環(huán)境監(jiān)測》 總懸浮物重量法《環(huán)境監(jiān)測》 堿度指示劑法《環(huán)境監(jiān)測》

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；測定DO和BOD5時用虹吸法采樣，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)測定

5.1 化學(xué)需氧量COD的測定

5.1.1 實驗原理——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的測定

5.2.1 實驗原理——碘量法

向水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀時，水中的溶解氧會氧化低價錳，形成四價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）計算如下：

=5×0.05×1 000/

=10.73 mmol/L

溶解氧含量1（mg/L）計算如下：

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的測定

5.3.1 實驗原理——碘量法

當(dāng)向水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀時，水中的溶解氧會氧化低價錳，形成四價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）計算如下：

=5×0.05×1 000/

=10.87 mmol/L

BOD5含量（mg/L）計算如下：

2=Mr×2×/41

=1－2

2=4.22 mg/L

=3.51 mg/L

5.4 氨氮的測定

5.4.1 實驗原理——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 總磷的測定

5.5.1 實驗原理——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 有效磷的測定

5.6.1 實驗原理——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 總氮的測定

5.7.1 實驗原理——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處分別測定吸光度，計算校正吸光度，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。最后計算得=0.753 mg/L。

5.8 硝態(tài)氮的測定

5.8.1 實驗原理——紫外分光光度法

采用紫外分光光度法，在波長220 nm和275 nm處分別測定吸光度，計算校正吸光度，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。最后計算得= 0.912 mg/L。

5.9 重金屬的測定

5.9.1 實驗原理——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。

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

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

5.9.2 數(shù)據(jù)處理

實驗室樣品中的金屬濃度計算公式如下：

=×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 懸浮物的測定

5.10.1 實驗原理——質(zhì)量法

懸浮物是指將待測水樣通過孔徑為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)的測定

5.11.1 實驗原理——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，樣品中的某些有機物和無機還原性物質(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 堿度的測定

5.12.1 實驗原理——指示劑法

在酚酞指示劑下滴定，溶液由紅色變?yōu)闊o色時，溶液pH為8.3，此時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，溶液pH為4.4～4.5，此時重碳酸鹽被完全中和；根據(jù)達到兩終點時所耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液量，計算水中碳酸鹽、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，mg/L）=××28.04×1 000/=67.61。

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

重碳酸鹽堿度（HCO3-，mol/L）=××1 000/=2.41。

6 評價

各項指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)值的比較如表2所示。

表2 各項指標(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17個指標(biāo)進行監(jiān)測，對照地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002，該水域各項水質(zhì)指標(biāo)均符合要求。

通過分析實驗數(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)，對在校的全體師 生不會造成健康危害。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〕