环境工程基础实验指导
主编：张庆乐
泰山医学院
实验一 废水悬浮固体和浊度的测定
一、 实验目的和要求
1. 掌握悬浮固体和浊度的测定方法。 2. 实验前复习第二章残渣和浊度的有关内容。 二、悬浮固体的测定
（一）原理
悬浮固体指剩留在滤料上并于103－105℃烘至恒重的固体。测定的方法是将水样通过滤料后，烘干固体残留物及滤料，将所称重量减去滤料重量，即为悬浮固体（总不可滤残渣）。 （二）仪器和试剂 1. 烘箱 2. 分析天平 3. 干燥器
4. 孔径为0.45um滤膜及相应的滤器或中速定量滤纸。 5. 玻璃漏斗
6. 内径为30－50mm称量瓶 （三） 实验步骤
1. 将滤膜放在称量瓶中，打开瓶盖，在103－105℃烘干2小时，取出冷却后盖好瓶盖称重，直至恒重（两次称重相差不超过0.0005g）。 2. 去除漂浮物后，振荡水样，量取均匀适量水样（使悬浮物大于2.5mg），通过面称至恒重的滤膜过滤；用蒸馏水洗残渣3－5次。如样品中含油脂，用10mL石油醚分两次洗残渣。
3. 小心取下滤膜，放入原称量瓶内，在103－105℃烘箱中，打开瓶盖烘2h，冷却后盖好盖称重，直至恒重为止。
（四） 数据处理
悬浮固体（mg/L）=
(AB)*1000*1000
V式中：A——悬浮固体＋滤膜及称重瓶重（g） B——滤膜及称重瓶重（g） V——水样体积（mL） （五）注意事项
（1）树叶、木棒、水草等杂质应先从水中去除。
（2）废水粘度高时，可加2－4倍蒸馏水稀释，振荡均匀，待沉淀物下降后再过滤。
（3） 也可采用石棉坩锅进行过滤。 （六） 思考题
1. 进行称重之前对水样如何进行预处理？ 2. 为什么控制温度在103－105℃？
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3. 悬浮物的质量浓度和浊度有无关系？ 4. 分析产生测定误差的原因？ 三、浊度
（一）原理
浊度是由水中含有的泥沙、粘土、有机物、无机物、浮游生物等悬浮物质造成的。水体浑浊会影响阳光的透射，影响水生动植物的生长。
浊度以度为单位。1mg一定粒度的白陶土（或硅藻土）在1000mL水中产生的浊度，称为1度。
测定水样浊度可用分光光度法、浊度仪法和目视比浊法。
样品收集于具塞玻璃瓶内，应在取样后尽快测定。如需保存，可在4℃冷暗处保存24h，测试前要激烈振摇水样并恢复到室温；
（二）仪器
100ml具塞比色管、1L容量瓶、移液管，白陶土，标准筛（75μm），烘箱，干燥器，托盘天平。5％氯化汞溶液。
（三）实验步骤
1．把粉碎的白陶土放在105摄氏度烘箱中烘3h，放入干燥器内冷却后取出，用75μm的标准筛进行筛选。称取筛出的粉末（约200～300目）1.00g，放入1L容量瓶中，加水至标线。此标准溶液的浊度为1000度。
2．用移液管取上述标准溶液100mL，放入另一个1mL容量瓶中，加5％的氯化汞溶液0.2mL，然后用蒸馏水稀释到标线。该溶液的浊度为100度。
3．把浊度为100度的白陶土标准液，一边充分振荡，一边迅速用移液管吸取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0mL，移入10个100mL比色管中，加水稀释至标线，加盖振荡。它们的浊度分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.O、9.O、10.0度。
4．取待测水样100mL于比色管中，与上述配制的标准溶液比色管并列放在黑纸上，从上往下垂直观察，将水样和标准溶液相比较，确定水样的浊度。
备注：浊度仪法：
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原理与方法：
光电浊度仪运用了光散射的理论。当光束碰在水中微粒表面时，由于光的反射与衍射效应，在微粒的任何一方都产生了一定的光强，这种光称为散射光。散射光也包括沿光束直线方向前进散射和后向散射。每个颗粒的散射光之间也是相互影响的。
散射光的强度受到颗粒物的数量、形状、大小、表面构造以及颜色和水的折射指数等的影响。
光电浊度仪原理，光源入射强度P0的光束通过水样槽中的水样后，在水中颗粒浓度为C的微粒作用下，沿光束方向上的强度减弱为Pt，并在垂直光束方向产生强度为Ps的散射光。它们之间存在如下关系：
lg(P0/Pt) = KbC(透射式浊度仪原理) Ps/P0 = kbC (散射式浊度仪原理)
式中 b—光程 K、k—常数
依据上述原理可设计成两种浊度仪，其中散射式浊度仪更适用于低浊度的测量。 仪器
测量步骤：
1 浊度仪的校正：同分光光度计法步骤1可采用福尔马肼聚合物标准溶液进行标定与校正。另外，采用标准浊度玻璃去校正浊度仪，将标准玻璃放入浊度仪光程中，调节浊度仪读数至标准玻璃上所示值。
2 浊度的测定：将呈有待测浊度水样的皿放入浊度仪光程中，记录浊度仪所示值，即为水样的浊度(NTU或FTU)。 注意
若水样浊度超出测量量程，则要变换量程，重复步骤1、2即可。
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实验二 废水中色度和氟化物的测定
一、 目的和要求
1. 了解色度的基本概念，掌握铂钴比色法和稀释倍数法测定废水中色度方法，以及不同方法的适用范围。
2. 掌握用离子活度计或pH计、晶体管毫伏计及氟离子选择电极测定废水氟化物的原理和测定方法，分析干扰测定的因素和消除方法。
二、 废水中色度的测定
水是无色透明的，当水中存在某种物质时，会表现出一定的颜色。溶解性的有机物，部分无机物离子和有色悬浮微粒均可使水着色。
PH值对色度有较大的影响，在测定色度的同时，应测量溶液的PH值。 1. 铂钴比色法 （一）原理
色度通常采用铂钴比色法色度，即把氯铂酸钾与氯化钴配成标准溶液，与水样进行目视比色。每升水中含有1mg铂和0.5mg钴时所具有的颜色，称为1度，作为标准色度单位。
如水样混浊，则放置澄清，也可用离心法或用孔径为0.45um滤膜过滤除去悬浮物，但不可用滤纸过滤，因滤纸可吸附部分溶解于水的颜色。
（二）
仪器和试剂
① 50mL具塞比色管，其刻度线高度一致。
② 钴铂标准溶液：称取1.246g氯铂酸钾（K2PtC16）(相当于5000mg铂) 及1.000g氯化钴（COCl6·H2O）（相当于250mg钴），溶于100mL水中，加100mL盐酸，用水定容到1000mL。此溶液色度为500度，保存在密塞玻璃瓶中，存放在暗处。 （三） 实验步骤
① 标准色列的配制：向50mL比色管加入0、0.50、1.00、2.00、2.50、3.00、 3.50、4.00、4.50、5.00、6.00、7.00钴铂标准溶液，用水稀释至标线，混匀。各管的色度依次为0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、60、70度。密塞保存。
② 水样的测定：
（1） 分取50.0mL澄清透明水样于比色管中，如水样色度较大，可酌情少取水样，用水稀释至50.0mL。
（2） 将水样与标准色列进行目视比较。观察时，可将比色管置于白瓷板或白纸上，使光线从管底部向上投过液柱，目光自管口垂直向下观察，记下于水样色度相同的钴铂标准色列的色度。 （四） 数据处理 色度（度）＝
A×50 B 式中：A——稀释后水样相当于钴铂标准色列的色度 B——水样的体积（mL）
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（五）注意事项
①如果样品中有泥土或其他分散很细的悬浮物，虽经预处理而得不到透明水样时，则只测其表色。
②可用重铬酸钾代替氯铂酸钾配置标准色列。方法是：称取0.0437g重铬酸钾和1.000g硫酸钴（COSO4·7H2O），溶于少量水中，加入0.50 mL硫酸，用水稀释到500 mL。此溶液的色度为500度。不宜久存。
（六） 思考题
① 溶液比较混浊时应该如何进行预处理？ ② 为什么不能用滤纸过滤？ 2. 稀释倍数法 （一）原理
将有色工业废水用无色水稀释到接近无色时，记录稀释倍数。以此表示该水样的色度，并辅以用文字描述颜色性质、如深兰色、棕黄色等。
（二）仪器
50ml具塞比色管，其标线高度要一致。 （三）测定步骤
① 取100-150ml澄清水样置于烧杯中，以白色瓷板为背景，观察并描述其颜色种类。
② 分取澄清的水样，用水稀释成不同倍数，分取50ml，分别置于50ml比色管中，管底部衬一白瓷板，由上向下观察稀释后水样的颜色，并与蒸馏水相比较，直至刚好看不出颜色，记录此时的稀释倍数。
（四）注意事项
如测定水样的真色，应放置澄清取上清夜，或用离心法去除悬浮物后测定；如测定水样的表色，待水样中的大颗粒物悬浮物沉降后，取上清夜测定。
（五）思考题
1.色度的测定在操作上应注意什么问题？ 2.
三、废水中氟化物的测定 （一）原理
将氟离子选择电极和外参比电极（如甘汞电极）浸入欲测含氟溶液，构成原电池。该原电池的电动势与氟离子活度的对数呈线性关系，故通过测量电极与已知F—浓度溶液组成的原电池电动势和电极与待测F-浓度溶液组成原电池的电动势，即可计算出待测水样中F—浓度。常用定量方法是标准曲线法和标准加入法。
对于污染严重的生活污水和工业废水，以及含氟硼酸盐的水样均要进行蒸馏。 （二）仪器
1．氟离子选择性电极。
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2．饱和甘汞电极或银-氯化银电极。 3．离子活度计或pH计，精确到0.1mV。
4．磁力搅拌器、聚乙烯或聚四氟乙烯包裹的搅拌子。 5．聚乙烯杯：100mL，150mL。 6．其他通常用的实验室设备。 （三）试剂
所用水为去离子水或无氟蒸馏水。
1．氟化物标准贮备液：称取0.2210g基准氟化钠（NaF）（预先于105—110℃烘干2h，或者于500-650℃烘干约40min，冷却），用水溶解后转入1000mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。贮存在聚乙烯瓶中。此溶液每毫升含氟离子100ug。
2．氟化物标准溶液：用无分度吸管吸取氟化钠标准贮备液10.00mL，注入100mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。此溶液每毫升含氟离子10ug。
3．乙酸钠溶液：称取15g乙酸钠（CH3COONa）溶于水，并稀释至100mL。 4．总离子强度调节缓冲溶液（TISAB）：称取58.8g二水合柠檬酸钠和85g硝酸钠，加水溶解，用盐酸调节pH至5-6，转入1000mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。
5．2mol/L盐酸溶液。 （四）测定步骤 1．仪器准备和操作
按照所用测量仪器和电极使用说明，首先接好线路，将各开关置于“关”的位置，开启电源开关，预热15min，以后操作按说明书要求进行。测定前，试液应达到室温，并与标准溶液温度一致（温差不得超过±1℃）。
2．标准曲线绘制：用无分度吸管吸取1.00、3.00、5.00、10.00、20.00mL氟化物标准溶液，分别置于5支50mL容量瓶中，加入10mL总离子强度调节缓冲溶液，用水稀释至标线，摇匀。分别移入100mL聚乙烯杯中，各放入一只塑料搅拌子，按浓度由低到高的顺序，依次插入电极，连续搅拌溶液，读取搅拌状态下的稳态电位值（E）。在每次测量之前，都要用水将电极冲洗净，并用滤纸吸去水分。在半对数坐标纸上绘制E-lgcF-标准曲线，浓度标于对数分格上，最低浓度标于横坐标的起点线上。
3．水样测定：用无分度吸管吸取适量水样，置于50mL容量瓶中，用乙酸钠或盐酸溶液调节至近中性，加入10mL总离子强度调节缓冲溶液，用水稀释至标线，摇匀。将其移入100mL聚乙烯杯中，放入一只塑料搅拌子，插入电极，连续搅拌溶液，待电
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位稳定后，在继续搅拌下读取电位值（EX）。在每次测量之前，都要用水充分洗涤电极，并用滤纸吸去水分。根据测得的毫伏数，由标准曲线上查得氟化物的含量。
4．空白实验：用蒸馏水代替水样，按测定样品的条件和步骤进行测定。 当水样组成复杂或成分不明时，宜采用一次标准加入法，以便减小基体的影响。其操作是：先按步骤2测定试液的电位值（E1），然后向试液中加入一定量（与试液中氟的含量相近）的氟化物标准液，在不断搅拌下读取稳态电位值（E2）。
（五）计算
1．标准曲线法：根据从标准曲线上查知稀释水样的浓度和稀释倍数即可计算水样中氟化物含量（mg/L）。
2．、标准加入法
cs·VS ΔE Vx
cx = ————（10—— － ——— ）－1
Vx+Vs S Vx+Vs 式中： cx———水样中氟化物（F-）浓度（mg/L）；
Vx———水样体积（mL）；
cs———F—标准溶液的浓度（mg/L）； VS———加入F—标准溶液的体积（mL）；
ΔE——等于E1–E2（对阴离子选择性电极），其中，E1为测得水样试液的电位值（mV），E2为试液中加入标准溶液后测得的电位值（mV）；
S——氟离子选择性电极的实测斜率。 如果VS〈〈VX,则上式可简化为：
cx=cx·VS (10△E/S-1) -1/Vx （六）注意事项
1．电极用后应用水充分冲洗干净，并用滤纸吸去水分，放在空气中，或者放在稀的氟化物标准溶液中。如果短时间不再使用，应洗净，吸去水分，套上保护电极敏感部位的保护帽。电极使用前仍应洗净，并吸去水分。
2．如果试液中氟化物含量低，则应从测定值中扣除空白试验值。
3．不得用手触摸电极的敏感膜；如果电极膜表面被有机物等沾污，必须先清洗干净后才能使用。
4．一次标准加入法所加入标准溶液的浓度（cS），应比试液浓度（cX）高10-100
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倍，加入的体积为试液的1/10-1/100，以使体系的TISAB浓度变化不大。
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实验三 水体自净程度的指标
各种形态的氮相互转化和氮循环的平衡变化是环境化学和生态系统研究的重要内容之一。水体中氮产物的主要来源是生活污水和某些工业废水及农业面源。当水体受到含氮有机物污染时，其中的含氮化合物由于水中微生物和氧的作用，可以逐步分解氧化为无机的氨 (NH3)或铵 (NH4+)、亚硝酸盐 (NO2-)、硝酸盐 (NO3-)等简单的无机氮化物。氨和铵中的氮称为氨氮；亚硝酸盐中的氮称为亚硝酸盐氮；硝酸盐中的氮称为硝酸盐氮。通常把氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮称为三氮。这几种形态氮的含量都可以作为水质指标，分别代表有机氮转化为无机氮的各个不同阶段。在有氧条件下，氮产物的生物氧化分解一般按氨或铵、亚硝酸盐、硝酸盐的顺序进行，硝酸盐是氧化分解的最终产物。随着含氮化合物的逐步氧化分解，水体中的细菌和其它有机污染物也逐步分解破坏，因而达到水体的净化作用。
有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的相对含量，在一定程度上可以反映含氮有机物污染的时间长短，对了解水体污染历史以及分解趋势和水体自净状况等有很高的参考价值，见表6-1。目前应用较广的测定三氮方法是比色法，其中最常用的是：纳氏试剂比色法测定氨氮，盐酸萘乙二胺比色法测定亚硝酸盐氮，二磺酸酚比色法测定硝酸盐氮。 一、 实验目的
1. 掌握测定三氮的基本原理和方法。
2. 解测定三氮对环境化学研究的作用和意义。
二、 仪器
(1) 玻璃蒸馏装置。 (2) pH计。 (3) 恒温水浴。
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(4) 分光光度计。 (5) 电炉：220V/1KW。 (6) 比色管：50mL。
(7) 陶瓷蒸发皿：100或200mL。
(8) 移液管：1mL、2mL、5mL。容量瓶：250mL。
三、实验步骤
（一）氨氮的测定——纳氏试剂比色法 1. 原理
氨与纳氏试剂反应可生成黄色的络合物，其色度与氨的含量成正比，可在425nm波长下比色测定，检出限为0.02μg/mL。如水样污染严重，需在pH为7.4的磷酸盐缓冲溶液中预蒸馏分离。 2. 试剂
(1) 不含氨的蒸馏水：水样稀释及试剂配制均用无氨蒸馏水。配制方法包括蒸馏法（每升蒸馏水中加入0.1mL浓硫酸，进行重蒸馏，流出物接受于玻璃容器中）和离子交换法（让蒸馏水通过强酸型阳离子交换树脂来制备较大量的无氨水）。
(2) 磷酸盐缓冲溶液（pH为7.4）：称14.3g 磷酸二氢钾和68.8g磷酸氢二钾，溶于水中并稀释至1L。配制后用pH计测定其pH值，并用磷酸二氢钾或磷酸氢二钾调至pH为7.4。
(3) 吸收液：2%硼酸或0.01mol/L 硫酸。
① 2%硼酸溶液：溶解20g硼酸于水中，稀释至1L。
② 0.01mol/L硫酸：量取20mL0.5mol/L的硫酸，用水稀释至1L。
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(4) 纳氏试剂：称取5g碘化钾，溶于5mL水中，分别加入少量氯化汞（HgCl2）溶液（2.5 gHgCl2溶于40mL水中，必要时可微热溶解），不断搅拌至微有朱红色沉淀为止。冷却后加入氢氧化钾溶液（15g氢氧化钾溶于30mL水中），充分冷却，加水稀释至100mL。静置一天，取上层清液贮于塑料瓶中，盖紧瓶盖，可保存数月。
(5) 酒石酸钾钠溶液：称取50g 酒石酸钾钠（KNaC4H4O6·4H2O）溶于水中，加热煮沸以驱除氨，冷却后稀释至100mL。
(6) 氨标准溶液：称取3.819 g无水氯化铵（NH4Cl）（预先在100℃干燥至衡重），溶于水中，转入1000mL容量瓶中，稀释至刻度，即配得1.00mgNH3-N/mL 的标准储备液。取此溶液10.00mL稀释至1000mL，即为10μg NH3-N/mL的标准溶液。 3. 步骤
较清洁水样可直接测定，如水样受污染一般按下列步骤进行。
(1) 水样蒸馏：为保证蒸馏装置不含氨，须先在蒸馏瓶中加200mL无氨水，加10mL磷酸盐缓冲溶液、几粒玻璃珠，加热蒸馏至流出液中不含氨为止（用纳氏试剂检验），冷却。然后将此蒸馏瓶中的蒸馏液倾出（但仍留下玻璃珠），量取水样200mL，放入此蒸馏瓶中（如预先试验水样含氨量较大，则取适量的水样，用无氨水稀释至200mL，然后加入10mL磷酸盐缓冲液）。另准备一只250mL的容量瓶，移入50 mL吸收液（吸收液为0.01 mol/L硫酸或2%硼酸溶液），然后将导管末端浸入吸收液中，加热蒸馏，蒸馏速度为每分钟6～8mL，至少收集150mL馏出液，蒸馏至最后1～2min时，把容量瓶放低，使吸收液的液面脱离冷凝管出口，再蒸馏几分钟以洗净冷凝管和导管，用无氨水稀释至250mL，混匀，以备比色测定。
(2) 测定：如为较清洁的水样，直接取50mL澄清水样置于50mL比色管中。一般水样则取用上述方法蒸馏出的水样50mL，置于50mL比色管中。若氨氮含量太高可酌情取适量水样用无氨水稀释至50mL。
另取8支50mL比色管，分别加入铵标准溶液（含氨氮10μg/mL）0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、5.00、7.00、10.00mL，加无氨水稀释至刻度。
在上述各比色管中，分别加入1.0mL酒石酸钾钠，摇匀，再加1.5mL纳氏试剂，
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摇匀放置10min，用1cm比色管，在波长425nm处，以试剂空白为参比测定吸光度，绘制标准曲线，并从标准曲线上查得水样中氨氮的含量（μg/mL）。 （二）亚硝酸盐氮的测定—盐酸萘乙二胺比色法 1. 原理
在pH 2.0～2.5时，水中亚硝酸盐与对氨基苯磺酸生成重氮盐，再与盐酸萘乙二胺偶联生成红色染料，最大吸收波长为543nm，其色度深浅与亚硝酸盐含量成正比，可用比色法测定，检出限为0.005μg/mL，测定上限为0.1μg/mL。 2. 试剂
(1) 不含亚硝酸盐的蒸馏水：蒸馏水中加入少量高锰酸钾晶体，使呈红色，再加氢氧化钡（或氢氧化钙），使呈碱性，重蒸馏。弃去50mL初馏液，收集中间70%的无锰部分。也可于每升蒸馏水中加入1mL浓硫酸和0.2mL硫酸锰溶液（每100mL蒸馏水中含有36.4g MnSO4·H2O），及1～3mL0.04%高锰酸钾溶液使呈红色，然后重蒸馏。
(2) 亚硝酸盐标准储备液：称取1.232g 亚硝酸钠溶于水中，加入1mL氯仿，稀释至1000mL 。此溶液每毫升含亚硝酸盐氮约为0.25mg。由于亚硝酸盐氮在湿空气中易被氧化，所以储备液需标定。
标定方法：吸取50.00mL 0.050mol/L高锰酸钾溶液，加5mL浓硫酸及50.00mL亚硝酸钠储备液于300mL具塞锥型瓶中（加亚硝酸钠贮备液时需将吸管插入高锰酸钾溶液液面以下）混合均匀，置于水浴中加热至70～80℃，按每次10.00mL的量加入足够的0.050 mol/L草酸钠标准溶液，使高锰酸钾溶液褪色并过量，记录草酸钠标准溶液用量（V2）；再高锰酸钾溶液滴定过量的草酸钠到溶液呈微红色，记录高锰酸钾溶液用量（V1）。用50mL不含亚硝酸盐的水代替亚硝酸钠贮备液，如上操作,用草酸钠标准溶液标定高锰酸钾溶的浓度，按下式计算高锰酸钾溶液浓度（mol/L）：ρ1/5KMnO4=0.0500*V4/V3
按下式计算亚硝酸盐氮标准储备液的浓度：
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ρ亚硝酸盐氮=(V1*ρ1/5KMnO4-0.0500*V2)*7.00*1000/50.00
式中，ρ1/5KMnO4是经标定的高锰酸钾标准溶液的浓度，mol/L；V1是滴定标准储备液时，加入高锰酸钾标准溶液总量，mL；V2是滴定亚硝酸盐氮标准储备液时，加入草酸钠标准溶液总量，mL；V3是滴定水时，加入高锰酸钾标准溶液总量，mL；V4是滴定水时，加入草酸钠标准溶液总量，mL；7.00是亚硝酸盐氮（1/2 N）的摩尔质量，g/mol；50.00是亚硝酸盐标准储备液取用量，mL；0.0500是草酸钠标准溶液浓度（1/2 Na2C2O4，0.0500mol/L）。
(3) 亚硝酸盐使用液：临用时将标准贮备液配制成每毫升含1.0μg的亚硝酸盐氮的标准使用液。
(4) 草酸钠标准溶液（1/2 Na2C2O4，0.0500mol/L）：称取3.350g 经105℃干燥2h的优级纯无水草酸钠溶于水中，转入1000mL容量瓶中加水稀释至刻度。
(5) 高锰酸钾溶液（1/5KMnO4，0.050mol/L）：溶解1.6 g 高锰酸钾于约1.2L水中，煮沸0.5h至1h，使体积减小至1000mL左右，放置过夜，用G3号熔结玻璃漏斗过滤后，滤液贮于棕色试剂瓶中，用上述草酸钠标准溶液标定其准确浓度。
(6) 氢氧化铝悬浮液：溶解125g硫酸铝钾[KAl(SO4)2·12H2O]或硫酸铝铵[NH4Al (SO4)2·12H2O]于1 L水中，加热到60℃，在不断搅拌下慢慢加入55mL浓氨水，放置约1h，转入试剂瓶内，用水反复洗涤沉淀，至洗液中不含氨、氯化物、硝酸盐和亚硝酸盐为止。澄清后，把上层清液尽量全部倾出，只留浓的悬浮物，最后加100mL水。使用前应振荡均匀。
(7) 盐酸萘乙二胺显色剂：50mL冰醋酸与900mL水混合，加入5.0g对氨基苯磺酸，加热使其全部溶解，再加入0.05g盐酸萘乙二胺，搅拌溶解后用水稀释至1L。溶液无色，贮存于棕色瓶中，在冰箱中保存可稳定一个月（当有颜色时应重新配制）。 3. 步骤
(1) 水样如有颜色和悬浮物，可在每100mL水样中加入2mL 氢氧化铝悬浮液，搅拌后，静置过滤，弃去25mL初滤液。
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(2) 取50.00mL澄清水样于50mL比色管中（如亚硝酸盐氮含量高，可酌情少取水样，用无亚硝酸盐蒸馏水稀释至刻度）。
(3) 取7支50mL比色管，分别加入含亚硝酸盐氮1μg/mL的标准溶液0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL，用水稀释至刻度。
(4) 在上述各比色管中分别加入2mL显色剂，20 min后在540nm处，用2cm比色皿，以试剂空白作参比测定其吸光度，绘制标准曲线。从标准曲线上查得水样中亚硝酸盐氮的含量（μg/mL）。
（三）硝酸盐氮的测定—二磺酸酚比色法 1．原理
浓硫酸与酚作用生成二磺酸酚，在无水条件下二磺酸酚与硝酸盐作用生成二磺酸硝基酚，二磺酸硝基酚在碱性溶液中发生分子重排生成黄色化合物，最大吸收波长在410nm处，利用其色度和硝酸盐含量成正比，可进行比色测定。少量的氯化物即能引起硝酸盐的损失，使结果偏低。可加硫酸银，使其形成氯化银沉淀，过滤去除，以消除氯化物的干扰，（允许氯离子存在的最高浓度为10μg/mL，超过此浓度就要干扰测定）。亚硝酸盐氮含量超过0.2 μg/mL时，将使结果偏高，可用高锰酸钾将亚硝酸盐氧化成硝酸盐，再从测定结果中减去亚硝酸盐的含量。本法的检出限为0.02μg/mL硝酸盐氮，检测上限为2.0μg/mL。 2．试剂
(1) 二磺酸酚试剂：称取15g精制苯酚，置于250mL三角烧瓶中，加入100mL浓硫酸，瓶上放一个漏斗，置沸水浴内加热6h，试剂应为浅棕色稠液，保存于棕色瓶内。
(2) 硝酸盐标准储备液：称取0.7218g分析纯硝酸钾（经105℃烘4 h），溶于水中，转入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度。此溶液含硝酸盐氮100μg/mL。如加入2mL氯仿保存，溶液可稳定半年以上。
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(3) 硝酸盐标准溶液：准确移取100mL硝酸盐标准储备液，置于蒸发皿中，在水浴上蒸干，然后加入4.0mL二磺酸酚，用玻棒磨擦蒸发皿内壁，静置10min，加入少量蒸馏水，移入500mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至标线，即为20μgNO3-N/mL 的标准溶液(相当于88.54μg NO3-)。
(4) 硫酸银溶液：称取4.4g硫酸银，溶于水中，稀释至1L，于棕色瓶中避光保存。此溶液1.0mL相当于1.0mg 氯（Cl-）。
(5) 高锰酸钾溶液（1/5KMnO4，0.100 mol/L）：称取0.3g高锰酸钾，溶于蒸馏水中，并稀释至1L。
(6) 乙二胺四乙酸二钠溶液：称取50g乙二胺四乙酸二钠，用20mL蒸馏水调成糊状，然后加入60mL浓氨水，充分混合，使之溶解。
(7) 碳酸钠溶液（1/2Na2CO3，0.100mol/L）：称取5.3g无水碳酸钠，溶于1L水中。实验用水预先要加高锰酸钾重蒸馏，或用去离子水。 3. 步骤
(1) 标准曲线的绘制：分别吸取硝酸盐氮标准溶液0.00、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、4.00mL50mL比色管中，加入1.0mL二磺酸酚，加入3.0mL浓氨水，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。用1mL比色皿，以试剂空白作参比，于波长410nm处测定吸光度，绘制标准曲线。
(2) 样品的测定
脱色：污染严重或色泽较深的水样（即色度超过10度），可在100mL水样中加入2mL Al(OH)3悬浮液。摇匀后，静置数分钟，澄清后过滤，弃去最初滤出的部分溶液（5～10mL）。
除去氯离子：先用硝酸银滴定水样中的氯离子含量，据此加入相当量的硫酸银溶液。当氯离子含量小于50mg/L时，加入固体硫酸银。1mg氯离子可与4.4 mg硫酸银作用。取50mL水样，加入一定量的硫酸银溶液或硫酸银固体，充分搅拌后。再通过
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离心或过滤除去氯化银沉淀，滤液转移至100mL的容量瓶中定容至刻度；也可在80℃水浴中加热水样，摇动三角烧瓶，使氯化银沉淀凝聚，冷却后用多层慢速滤纸过滤至100mL容量瓶，定容至刻度。
扣除亚硝酸盐氮影响：如水样中亚硝酸盐氮含量超过0.2mg/L，可事先将其氧化为硝酸盐氮。具体方法如下：在已除氯离子的100mL容量瓶中加入1mL 0.5mol/L硫酸溶液，混合均匀后滴加0.100mol/L高锰酸钾溶液，至淡红色出现并保持15min不褪为止，以使亚硝酸盐完全转变为硝酸盐，最后从测定结果中减去亚硝酸盐含量。
测定：吸取上述经处理的水样50.00mL（如硝酸盐氮含量较高可酌量减少）至蒸发皿内，如有必要可用0.100mol/L碳酸钠溶液调节水样pH至中性（pH 7～8），置于水浴中蒸干。取下蒸发皿，加入1.0mL二磺酸酚，用玻棒研磨，使试剂与蒸发皿内残渣充分接触，静止10min，加入少量蒸馏水，搅匀，滤入50mL比色管中，加入3毫升浓氨水（使溶液明显呈碱性）。如有沉淀可滴加EDTA溶液，使水样变清，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，测定吸光度。根据标准曲线，计算出水样中硝酸盐氮的含量(μg/mL)。
四、数据处理
绘制NH3-N、NO2--N、NO3--N的浓度与吸光度的工作曲线，根据工作曲线和样品吸光度，计算水样中“三氮”的含量；并比较水样中“三氮”的含量，评价水体的自净程度。
五、思考题
1. 如何通过测定三氮的含量来评价水体的“自净”程度？如水体中仅含有NO3--N，而NH4+和NO2-未检出，说明水体“自净”作用进行到什么阶段？如水体中既有大量NH3-N，又有大量NO3--N，水体污染和“自净”状况又如何？ 2. 用纳氏比色法测定氨氮时主要有哪些干扰，如何消除？
3. 在三氮测定时，要求蒸馏水不含NH3、NO2-、NO3-，如何检验？
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4. 在蒸馏比色测定氨氮时，为什么要调节水样的pH在7.4作用？pH偏高或偏低对测定结果有何影响？
5. 在亚硝酸盐氮分析过程中，水中的强氧化性物质会干扰测定，如何确定并消 除？
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实验四 生物化学需氧量的测定----BOD5
一、 目的和要求
1. 了解BOD测定的意义及稀释法测BOD的基本原理。
2. 掌握本方法操作技能，如稀释水的制备、稀释倍数选择、稀释水的校核和溶解氧的测定等。
二、 原理
生物化学需氧量是指在好氧条件下，微生物分解有机物质的生物化学过程中所需的溶解氧量。
根据参加反应的物质和最终生成的物质，可用下列的反应式来概括生物化学反应过程：
酶
6C6H12O6+16O2+4NH3 4C5H7O2N+16CO2+28H2O
O2
有机污染物 CO2+H2O+NH3
微生物
微生物分解有机物是一个缓慢的过程，要把可分解的有机物全部分解掉常需要20d以上的时间，微生物的活动与温度有关，所以测定生化需氧量时，常以20℃作为测定的标准温度。一般来说，在第5天消耗的氧量大约是总需氧量的70%，为便于测定，目前国内外普遍采用20℃培养5d所需氧作为指标，以氧的mg/L表示，简称BOD5。
水体发生生物化学过程必须具备：
1. 水体中存在能降解有机物的好气微生物。对易降解的有机物，如碳水化合物、脂肪酸、油脂等，一般微生物均能将其降解，如硝基或硫酸取代芳烃等，则必须进行生物菌种驯化。
2. 有足够的溶解氧。为此，实验用的稀释水要充分曝气以达到氧的饱和或接近饱和。稀释还可以降低水中有机污染物的浓度，使整个分解过程在有足够的溶解氧的条件下进行。
3. 有微生物生长所需的营养物质。本实验加入了一定量的无机营养物物质，如
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磷盐酸、钙盐、镁盐和铁盐等。
稀释法测定BOD是将水样经过适当稀释后，使其中含有足够的溶解氧供微生物5d生化需氧的要求，将此水样分成两份。一份测定培养前的溶解氧；另一份放入20℃恒温箱内培养5d后测定溶解氧，两者的差值即为BOD5。
水中有机污染物的含量越高，水中溶解氧消耗愈多，BOD值也愈高，水质愈差。BOD是一种量度水中可被生物降解部分有机物（包括某些无机物）的综合指标，常用来评价水体有机物的污染程度，并已成为污水处理过程中的一项基本指标。
三、 仪器与试剂
1. 恒温培养箱[（20+1）℃]。 2. 20L细玻璃瓶。
3. 抽气泵（或无油压缩泵）。
4. 特制搅拌棒。在玻璃下端安装一个2mm厚，大小和量筒相匹配的有孔橡皮片。 5. 250~300mL碘量瓶。
6. 氯化钙溶液。称取27.5g无水氯化钙，溶于水中，稀释至1L。
7. 三氯化铁溶液。称取0.25g三氯化铁（FeCl3·6H2O），溶于水中，稀释至1L。 8. 硫酸镁溶液。称取22.5g硫酸镁（MgSO4·7H2O）,溶于水中，稀释至1L。 9. 磷酸盐溶液。称取8.5g磷酸二氢钾（KH2PO4）、21.75g磷酸氢二钾（K2HPO4）、33.4g磷酸氢二钠（NaHPO4·7H2O）和1.7g氯化氨（NH4CL），溶于水中，稀释至1L，此溶液的pH应为7.2。
10.葡萄糖-谷氨酸溶液。分别称取150mg葡萄糖和谷氨酸（均于130℃烘过1h），溶于水中，稀释至1L。
11.1mol盐酸溶液。 12.1mol氢氧化钠溶液。
13.稀释水。在20L玻璃瓶内加入18L水，用抽气或无油压缩机通入清洁空气2~8h，使水中溶解氧饱和或接近饱和（20℃时溶解氧大于8mg/L）。使用前，每升水中加入氯化钙溶液、三氯化铁溶液、硫酸溶液和磷酸盐溶液各1mL，混合。稀释水pH应为7.2，BOD5值应小于0.2mg/L。
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实验十 空气中SO2的测定
SO2是主要大气污染物之一，为大气环境污染例行监测的必测项目。它来源于煤和石油等燃料的燃烧，含硫矿石的冶炼硫酸等化工产口生产排放的废气。SO2是一种无色、易溶于水、有刺激性气味的气体，能通过呼吸进入气管，对局部组织产生刺激和腐蚀作用，是诱发支气管炎等疾病的原因之一，特别是当其它烟尘等气溶胶共存时，可加重对呼吸道粘膜的损害。 一、实验目的和要求
掌握甲醛缓冲溶液吸收，盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定大气中二氧化硫浓度的分析原理和操作技术。 二、原理：
SO2被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟甲基磺酸加成化合物，在样品溶液中加入氢氧化钠，使加成化合物分解，释放出SO2与副玫瑰苯胺、甲醛作用，生成紫红色化合物，用分光光度计在577nm处进行测定。 三、仪器与试剂
多孔玻板吸收管：10ml（用于短时间采样）。多孔玻板吸收瓶：50ml（用于24h时间采样）。
空气采样器：短时间采样的采样器，流量范围0—1L/min，或24h连续采样的采样器应具有恒温、恒流、计时、自动控制仪器开关的功能，流量范围0.2～0.3L/min。 分光光度计（可见光波长380—780nm） 具塞比色管：10ml。
恒温水浴器：广口冷藏瓶内放置圆形比色管架，插一支长约150mm，0～40℃温度计，其误差范围不大于0.5℃。 试剂：
蒸馏水25℃电导率小于1.0μΩ.cm，PH值6.0～7.2 1、氢氧化钠溶液，Ｃ（ＮaＯＨ）＝1.5mol/L
称取氢氧化钠6g溶于水中，稀释至100ml。 2、0.05mol/L环己二胺四乙酸二钠CDTA-2Na：
称取1.82g反式1，2-环己二胺四乙酸CDTA溶解于6.5ml，氢氧化钠溶液（1.5mol/l），用水稀释至100ml。 3、甲醛缓冲吸收液贮备液：
吸取36%—38%的甲醛溶液5.5ml，CDTA-2Na溶液20.00ml，称取2.04g邻苯二甲酸氢钾，溶于少量水中，将上述三种溶液合并，用水稀释至100ml，贮于冰箱，可保存一年。
4、甲醛缓冲吸收液：
用水将甲醛缓冲吸收液贮备液稀释100倍。此溶液每毫升含0.2mg甲醛。 5、0.06％氨磺酸钠溶液：
称取0.60g氨磺酸（H2NSO3H）置于100ml容量瓶中，加入氢氧化钠溶液4.0ml，用水稀释至标线，摇匀。此溶液密封保存可用10天。 6、碘贮备液，Ｃ＝（1/2I２）＝0.1mol/l
称取12.7g碘（I2）于烧杯中，加入40g碘化钾和25ml水，搅拌至完全溶解，用水稀释至1000ml，贮存于棕色细口瓶中。 7、碘溶液，C（1/2I2）=0.05mol/l
量取碘贮备液250ml，用水稀释500ml，贮于棕色细口瓶中。
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8、0.5％淀粉溶液：
称取0.5g可溶性淀粉，用少量水调成糊状（可加0.2g二氯化锌防腐），慢慢倒入100ml沸水中，继续煮沸至溶液澄清，冷却后贮于试剂瓶中。临用现配。 9、碘酸钾标准溶液，C（1/6KIO3）=0.1000mol/l：
称取3.5667g碘酸钾（KIO3优级纯，经110 ℃干燥2h）溶于水，移入1000ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。 10、（1+9）盐酸溶液：
量取10ml浓盐酸溶于90ml水中。
11、硫代硫酸钠贮备液C（Na2S2O3）=0.10mol/l。
称取25.0g硫代硫酸钠，溶于1000ml新煮沸但已冷却的水中，加入0.20g无水碳酸钠，贮于棕色细口瓶中，放置一周后备用。如Na2S2O3.5H2溶液呈现浑浊，必须过滤。
12、硫代硫酸钠标准溶液，C（Na2S2O3）=0.05mol/l。 取250.0ml硫代硫酸钠贮备液置于500ml容量瓶中，用新煮沸但已冷却的水稀释至标线，摇匀，贮于棕色细口瓶中。 标定方法：
吸取三份10.00ml碘酸钾标准溶液，分别置于250ml碘量瓶中，加70ml新煮沸但已冷却的水，加1.0g碘化钾，振摇至完全溶解后，加10ml（1+9）盐酸溶液，立即盖好瓶塞，摇匀，于暗处放置5min后，用硫代硫酸钠标准溶液滴定溶液至浅黄色，加2ml淀粉溶液，继续滴定溶液至蓝色刚好褪去为终点。硫代硫酸钠标准溶液的浓度按下式计算：
0.1000?10.00
CNa2S2O3? V式中 CNa2S2O—硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mol/L； V—滴定所耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，mL。 13、0.05％乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA）溶液：
称取0.25gEDTA-2Na溶于500ml新煮沸但已冷却的水中，临用现配。 14、二氧化硫标准溶液
称取0.200g亚硫酸钠（Na2SO4），溶于200ml浓度为0.05％EDTA—2Na溶液（用新煮沸并冷却的水配制），放置2—3h后标定。此溶液每毫升相当于320—400ug二氧化硫。
标定方法：吸取三份20.00ml二氧化硫标准溶液，分别置于250ml碘量瓶中，加入50ml新煮沸但已冷却的水，0.05mol/L碘溶液20.00ml及1.0ml冰乙酸，盖塞，摇匀。于暗处放置5min后，用0.05mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定溶液至浅黄色，加入2ml淀粉溶液，继续滴定至溶液兰色刚好褪去为终点。记录体积消耗量V。
另吸取配制亚硫酸钠溶液所用的0.05％EDTA—2Na溶液20ml三份，用同法进行空白实验。记录滴定硫代硫酸钠标准溶液的体积V，ml。
平行样滴定所耗硫代硫酸钠标准溶液体积之差应不大于0.04ml。取其平均值。 二氧化硫标准溶液浓度按下式计算：
?V0?V??C?Na2S2O3??32.02 CSO2??100020.00式中：
C—二氧化硫标准溶液的浓度，μg/ml；
V0 —空白滴定所耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，ml；
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V—二氧化硫标准溶液滴定所耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，ml； C（Na2S2O3）—硫代硫酸钠标准溶液（3.12）的浓度，mol/l；
32.02—与1mol/L硫代硫酸钠标准溶液（Na2S2O3）相当的二氧化硫的质量，g。 15、二氧化硫标准储备液：
待标定出亚硫酸钠溶液中二氧化硫准确浓度后，立即用吸收液将亚硫酸钠溶液稀释成每毫升含10.00ug二氧化硫的标准溶液贮备液（贮存于冰箱，可保存三个月）。 16、二氧化硫标准使用溶液：
临用时，再用吸收液稀释为每毫升含1.00ug二氧化硫的标准溶液。在冰箱中5℃ 保存。
17、0.20g/100ml盐酸副玫瑰苯胺（prarosaniline,简称PRA，）贮备液。
取正丁醇和1.0mol/L盐酸溶液各500ml，放入1000ml分液漏斗中，盖塞，振荡3 min，使其互溶达到平衡，静置15min待完全分层后，将下层水相和上层有机相分别移入细口瓶中备用。称取0.100g盐酸副玫瑰苯胺（C19H18N3Cl·3HCl）放入小烧杯中，加平衡过的1.0mol/L盐酸40ml，用玻棒搅拌至完全溶解后，移入250ml分液漏斗中，再用80ml平衡过的正丁醇洗涤小烧杯数次，洗涤液并入同一分液漏斗中，盖塞，振荡3min，静置15min，待完全分层后，将下层水相移入另一250ml分液漏斗中，再加80ml平衡过的正丁醇，依上法反复提取8～10次后，将水相滤入50ml容量瓶中，用1.0mol/L盐酸溶液稀释至标线，摇匀此贮备液为橙黄色。 18 、0.05g/100ml 盐酸副玫瑰苯胺使用液：
吸取经提纯的PRA贮备液25.00ml移入100ml容量瓶中，加30ml 85%的浓磷酸，12ml浓盐酸，用水稀释至标线，摇匀，放置过夜后使用。避光密封保存，可使用9个月。
四、实验步骤
1、标准曲线的绘制：取14支10ml具塞比色管，分A、B两组，每组7支，分别对应编号。A组按表1配制标准溶液系列：
表1 管号 二氧化硫标准溶液（ml） 甲醛吸收液（ml） 二氧化硫含量（μg） 0 0 1 2 3 4 5 6 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 10.00 0 10.00 9.50 9.00 8.00 5.00 2.00 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 10.00 B组各管加入1.00mL0.05％PRA溶液，A组各管分别加入0.5mL0.60％氨磺酸钠溶液和0.5ml1.5mol/L氢氧化钠溶液，混匀，再逐管迅速将溶液全部倒入对应编号并盛有PRA溶液的B管中，立即具塞混匀后放入恒温水浴中显色，显色温度与室温之差应不超过3℃，根据不同季节和环境条件按表2选择显色温度与显色时间。
表2显色温度与显色时间 显色温度10 15 20 25 30 /℃ 显色时间40 25 20 15 5 /min 稳定时间35 25 20 15 10 /min 用1cm比色皿，在波长577nm处，以水为参比，测定吸光度。
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用最小二乘法计算标准曲线的回归方程式：
y?bx?a
式中：Y—（A-A0）校准溶液吸光度A与试剂空白吸光度A0之差，
X—二氧化硫含量，（μg）
b—回归方程的斜率（由斜率倒数求得校正因子：Bs=1/b）； a—回归方程的截距（一般要求小于0.005）
要求校准曲线斜率为0.044±0.002，试剂空白吸光度A。在显色规定条件下波动范围不超过±15%。 2、采样
短时间采样：根据空气中二氧化硫浓度的高低，采用内装10.00ml吸收液的多孔玻板吸收管，以0.5L/min流量避光采样60分钟。采样时吸收液温度的最佳范围在23—29℃范围。
24h采样：用内装50ml吸收液的多孔玻板吸收瓶以0.2～0.3L/min的流量采样。吸收液温度须保持在23℃～29℃。
3、样品测定：样品溶液中如有浑浊物，则应离心分离除去。采样后样品放置20min，以使臭氧分解。
短时间样品：将吸收管中样品溶液全部移入10ml比色管中，用甲醛吸收液稀释至标线，加0.5ml氨磺酸钠溶液，混匀，放置10min以除去氮氧化物的干扰，以下步骤同标准曲线的绘制。
24h样品：将吸收瓶中样品全部移入50ml容量瓶（或具塞比色管）中，用甲醛吸收液稀释至标线。吸取适量样品溶液（2～10ml于10ml比色管中，用吸收液稀释至标线，加0.5ml氨基磺酸钠溶液，混匀，放置10min以除去氮氧化物的干扰，以下步骤同标准曲线的绘制。如样品吸光度超过校准曲线上限，则可用试剂空白溶液稀释，在数分钟内再测量其吸光度，但稀释倍数不要大于6。 五、数据处理
?A?A0??BSVt计算： SO2,mg/m3??VVa式中：A—样品溶液的吸光度 nA0—试剂空白溶液的吸光度
Bs—校正因子1/b，μgSO2/ A. 12ml Vt—样品溶液总体积，ml
Va—测定时所取样品溶液体积，ml
Vs—标准状况下的采样体积L（0℃，101.325Kpa）。 六、注意事项：
（1） 因为温度对显色影响较大，温度越高时，空白值越大，温度高时显色快，退色
亦快，因此在实验中要注意温度控制，一般需用恒温水浴法进行控制. 另外，注意使水浴水面高度超过比色管中溶液的液面高度，否则会影响测定准确度。 (2)对品红的提纯很重要，因提纯后可降低试剂空白值和提高方法的灵敏度。提高酸度虽可降低空白值，但灵敏度也有下降。
(3)六价铬能使紫红色络合物退色，产生负干扰，所以应尽量避免用硫酸或铬酸洗液洗涤玻璃器皿，若已洗，则要用（1+1）盐酸浸泡1h，用水充分洗涤，除去六价铬。 (4)此操作关键的一步是将含有标准溶液或样品溶液、吸收液、氨基磺酸钠及氢氧化钠溶液倒入对品红溶液时，一定要倒干净，为此在绘制标准曲线及进行测定时，应尽量选择台肩小的比色管，同时每倒3个溶液后，等3min，再倒3个，依次进行，以确保每支比色管的显色时间皆为15min。
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（5）用过的比色管及比色皿及时用酸洗涤，否则红色难于洗净，比色管用（1+4）的盐酸及1/3体积的95%乙醇混合液洗涤。 七、问答题
1．实验过程中存在哪些干扰？应如何消除？ 2．多孔玻板吸收管的作用是什么？
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