水质指数（通用8篇）
水质指数 篇1
0 引言
沉积物中的硅藻种类可反映沉积时水体污染的性质和程度, 是指示水体污染的指标之一。在利用硅藻进行水质状况分析时, 通常有两种方法:一种是直接利用某些特定属种对不同水质的响应指示水体特征;另一种是利用硅藻种间关联和相关分析进行水质类型划分。但由于不同硅藻的耐受性不同, 有时很难准确反映出水质特征。近年来, 人们通过对生物多样性和均匀度等综合判别, 综合分析硅藻对水质特征的响应取得了较好效果。本文主要通过Shannon-Wiener多样性指数、Margalef多样性指数和Lloyd-Ghelardi均匀度指数结合, 建立模糊隶属函数判别模式, 利用兰州市银滩湿地公园表层沉积物中硅藻分布特征检验该方法的可靠性, 并了解湿地公园水质变化特征。
1 研究区域概况
兰州市银滩湿地公园位于安宁区北滨河路西段银滩大桥北端的东西两侧 (见图1) 。湿地总长度约3 000m, 北面与北滨河路相接, 南临黄河, 东西两端都以自然过渡的河滩为界。水源由黄河水供给。采样当时是湿地的丰水期, 水位高, 水域面积广。
2 样品采集与分析
沉积物样品利用Grab (抓斗) 采样在湿地水体流动较强的河道和滞留水体两种不同的环境中采集。其中, 样点1处于浅水流急的河道位置, 样点2处于河道入湖口。其余处于较为滞留的深水和边沿区。而样点10和样点11水体平静、水体较深, 与排污口较近, 但排污口未直接排入黄河, 对湿地水体影响较小。采样点水体酸到中性 (p H处于5.5~7.0范围) 。
硅藻分析鉴定根据Battarbee (1986) [1]方法进行。取0.1 g左右样品, 加入5 m L 30%的H2O2于70℃条件下水浴加热3 h~4 h, 再加入过量的10%HCl溶液去除碳酸盐及剩余的H2O2溶液, 冷却后加入焦磷酸钠 (Na4P2O7·10H2O) 并离心3次~4次, 去除上清液。定量稀释后, 移取0.3 m L溶液于载破片上, 自然风干后用中性树胶封片。在400倍光镜下统计硅藻壳体数目, 在1 000倍油镜下进行属种鉴定。硅藻分类依据Krammer和Lange-Bertalot (1986—1991) [2]的分类系统, 属种鉴定主要参考齐雨藻 (1984、1995) [3]、尤庆敏 (2006) [4]等人的文献。每个样品共统计400粒~500粒。
3 结果与分析
3.1 优势种分析
鉴定出2纲26个属, 115个硅藻种及变种。Cymatopleura solea var.regula (草鞋型波缘藻整齐变种) 和Cymbella affinis (近缘桥湾藻) 在个别样点 (3样点、11样点) 有较高含量, 达到40×103个/g。在各个样点含量均较高的主要有Navicula simplex (简单舟形藻) 、Navicula viridula var.rostellata、Nitzschia palea (谷皮菱形藻) 、Nitzschia angustata var.acuta (窄菱形藻尖变种) 、Cyclotella quadrijuncta (四联小环藻) 、Gyrosigma scalproides (刀形布纹藻) 、Cymatopleura solea (草鞋型波缘藻) 等 (见图2) 。
在26个属中, 中心纲有 (Cyclotella) 小环藻属、 (Melosira) 直链藻属2个属。中心纲中出现了丰度较高的四联小环藻。变异直链藻 (Melosira varians) 变异直链藻的含量在0个/g~6×103个/g范围, 含量相对较低, 其主要在碱性寡污带、α中污带和β中污带中生长。
羽纹纲中出现种类最多的属为舟形藻属和菱形藻属。1号样点、2号样点的总硅藻浓度和属种比较少, 主要有Gyrosigma acuminatum (尖布纹藻) , Gyrosigma scalproides, Cyclotella quadrijuncta, Navicula capitatioradiata, Navicula radiosa (放射舟形藻) , Nitzschia angustata var.acuta (窄菱形藻尖变种) , Nitzschia palea, Nitzschia linearis (线形菱形藻) 等。Gyrosigma acuminatum主要生活在碱性水体中[5]。Navicula capitatioradiata主要生活在淡水溪流、小水渠、沼泽、水草滩等环境附生[4]。总体上, 从1样点、2样点的硅藻属种组合特征可看出, 河道水体为偏酸性, 有机质含量较高的α中污带淡水水体。
研究区除了位于河道水流较急的1号样点、2号样点外, 其余各点硅藻浓度均较高, 以Navicula simplex (简单舟形藻) 、Navicula viridula var.rostellata、Nitzschia palea、Nitzschia angustata var.acuta为主。西藏 (朱惠忠, 1994) 和新疆 (尤庆敏, 2006) 的调查表明, Navicula simplex主要生活在温暖、水草较为繁盛的静止—流动水体中, 指示了α-中污带特征的淡水特征。Navicula viridula var.rostellata也主要生活在路边积水、小水沟, 水草附生的碱性温暖环境。Nitzschia angustata var.acuta也主要生活在湖泊、小水渠、浅水滩、路边积水滩、沼泽中, 水体呈酸偏碱性特征[4]。Nitzschia palea (谷皮菱形藻) 在多污带、α-中污带和β-中污带中均可生长, 尤其在多污带较多, 指示水体受有机污染严重, 研究区除了位于河道水流较急的1号样点、2号样点外, 其余各点浓度均较高。王翠红等 (2007) 研究认为Gyrosigma scalproides (刀形布纹藻) 是寡污带指示生物, 耐污性差, 生长于清洁环境中。此外Cymatopleura solea (草鞋型波缘藻) 是酚污染的指示生物[6], 本次研究发现其变种Cymatopleura solea var.regula (草鞋型波缘藻整齐变种) 在3号采样点大量出现。普通等片藻含量较低, 在0个/g~2×103个/g的范围, 普通等片藻为油污染的指示种[7]。10月份后兰州湿地公园水位开始明显下降, 水体有机质含量较高, 富营养化现象明显。同时也表明, 水体中有少量油脂、酚类污染物存在, 这与黄河中游艇、上游的化工炼油厂等有关, 指示了工矿企业、生活等对黄河有较明显污染。
3.2 生物指数模糊综合评价水质
由于硅藻等微生物对环境的耐性有一定范围, 尽管通过硅藻种属的分析可明确水介质性质, 但对硅藻综合分析可能与实际情况更为一致。目前, 有许多种方法利用硅藻属种进行水质监测, 比较常用的有Shannon-Wiener多样性指数法 (H′) 、Lloyd-Ghelardi均匀度指数法 (E) 、Margalef多样性指数法 (R) 等综合比较评价, 建立模糊集合隶属函数对各种指数法归一处理, 最终得到与环境比较一致的结果[8]。它们的主要原理和监测结果如下:
a) Shannon-Wiener多样性指数 (H′) 。
式 (1) 中, N为样品中硅藻总个体数;S为样品中硅藻总种数;Ni为样品中第i种的个体数;H′值为0~1为多污带;1~2为α中污带;2~3为β中污带;>3为寡污带;
b) Lloyd-Ghelardi均匀度指数 (E) 。
式 (2) 中, Si为第i个采样点的硅藻种数;S为硅藻总种数;E>0.5为清洁, 0.4~0.5为β中污带, 0.3~0.4为α中污带, 0~0.3为多污带;
c) Margalef多样性指数 (R) 。
式 (3) 中, S为硅藻总种数;N为硅藻总个体数;R在0~1为重污染, 1~3为中污染, 大于3为轻或无污染。
为对各种指数进行比较和综合评价, 利用模糊集合隶属函数对各种生物指数进行归一化处理[8,9], 综合评价公式如下:
式 (4) ~式 (5) 中, U为综合评价结果;ui (x) 为模糊隶属函数, x为生物指数;α、β分别为隶属函数的最大值与最小值在x变化区间上对应的上确界和下确界。ui (x) 在0~1之间变化, 其值越大表明污染程度越大[9]。湿地公园各样点的生物指数与隶属函数之间均为正向关系, 模糊隶属函数对单项指数值进行标准化处理, 处理结果见表1。
如表1所示, 污染最为严重的是9号采样点, 该点的优势种为Nitzschia angustata var.acuta, 是耐污染的种, 在α中污带、β中污带和寡污带都可生存。其次是4、6、7、8、10、11样点为β中污染, 这些样点的优势种均为耐污染种, 尤其是Nitzschia palea。而轻污染的1、2、3、5号样点, 硅藻种数均不超过30种, 个体数低于20×103个/g, 且1号和2号样点的指示种是喜清洁的Gyrosigma scalproides。出现这种情况可能是由于水质相对较好, 受到水体营养物质含量及流速等的影响, 硅藻不能大量繁殖。整体来说优势种指示与生物指数综合评价有较好的一致性, 能部分反应水质情况。
4 结语
兰州湿地公园表层沉积物中鉴定出2纲、26个属、115个硅藻种及变种。中心纲有Cyclotella、Melosira 2个属。羽纹纲中出现种类最多的属为Navicula和Nitzschia。深水区和边沿区硅藻浓度比水流较急的河道含量高, 水体有机质含量较高, 富营养化现象明显。同时, 水体中也有少量油脂、酚类污染物的存在, 这与黄河中游艇、上游的化工炼油厂等有关, 指示了工矿企业、生活等对黄河有较明显污染。利用不同生物指数法对优势种及模糊隶属函数综合评价, 与硅藻属种反映的水环境有相同特征, 但硅藻种群结构对小生境的差异反应更为敏感。
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水质指数 篇2
泉州饮用水源地水质指数评价法应用
水质指数评价法被广泛应用于饮用水水质评价中,本文针对此法在应用中的.不足,介绍了一种改进的WQI水质指数值评价法,并应用该方法对泉州市饮用水水源地水质现状进行评价.结果表明:该方法能较好地反映饮用水水质的客观实际,满足当前环境评价、环境管理的需要.
作 者：王萍萍 作者单位：泉州市环境保护科学技术研究所,福建,泉州,362000 刊 名：环境与可持续发展 英文刊名：ENVIRONMENT AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT 年，卷(期)：2008 “”(2) 分类号：X832 关键词：水质指数 水质评价 饮用水水源地水质指数 篇3
水环境的污染已成为当今世界范围内普遍的问题。河道水质调查评价是环境保护技术的重要组成部分, 是为了解环境状况质量和评价环境状况质量提供数据、资料和信息;同时也为制定环境管理, 各项法律法规, 提供科学依据[2]。因此, 河道水质调查评价是环境保护不可缺少的手段。文中着重利用水质评价方法对青浦区境内的河道开展水质调查评价, 为青浦区内的河道保护提供参考。目前对水环境质量现状的描述和评价通常采用两种方法, 一是定性评价, 即水质类别的判定;二是定量评价, 即综合污染指数评价方法, 对河流水质进行比较。水资源评价的根本作用在于从水的素质来判断开发利用水资源和维护生态系统平衡的可能性和必要性[3]。
1镇村河道水质监测
1.1监测点布置原则
镇村河道水质监测点断面布置总体上遵循“覆盖面、信息量和经济性、代表性、可控性”相结合的原则。能够客观地反映全区中小河道水环境质量状况以及污染特征。
1.2监测点布置情况
根据上述布局原则, 合理布置了青浦区镇村级河道水质监测点。
2监测方法
监测频率要求年度内不少于4次。监测项目参照上海市河道水质监测实施细则中环保考核河道的监测项目。共8项, 分别为水温、p H、溶解氧 (DO) 、高锰酸盐指数 (CODMn) 、化学需氧量 (CODcr) 、五日生化需氧量 (BOD5) 、氨氮 (NH3-N) 、总磷 (TP) 。其中, DO、CODMn、CODcr、BOD5、NH3-N、TP 6个项目是分析评价重要的水质指标。
2.1垂线、采样点的布设[4]
(1) 每个监测断面, 设1条垂线, 垂线位置设在河流中泓。
(2) 每条垂线在水面下0.5 m处采集样品。
(3) 采样位置一经确定, 非特殊情况, 不作随意变动。
2.2实验室分析
实验室分析应采用国家或行业标准分析方法 (表1) , 此外, 实验室质量控制应满足计量认证的要求。
3标准选择
选取《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002) 作为评价标准, 根据上海市水环境功能区划和相应的水质控制标准, 青浦区水域水质控制标准见表2。
4评价方法
4.1水质综合污染指数的计算[5]
由于不同类别水体的水质要求有差异, 利用单一标准来评价水质的优劣是不可取的, 故在计算水质污染指数时, 按照水体功能对应的标准进行计算。水质综合污染指数则是在单项污染指数评价的基础上计算得到的。
式中, Ci为污染物实测浓度;Si为相应类别的标准值;n为参与评价的项目。
4.2水质污染程度的判别
根据水质综合污染指数来判别污染程度是相对的, 即对应于水体功能要求评判其污染程度。如II类水体的水质要求明显高于III类、IV类、V类水体, 假如不同类别水体的水质相同, 则要求越高的水体, 其对应的污染程度越严重。根据水质综合污染指数判别水质污染程度必须基于下述条件。
污染程度的分级是为了定性反映水质的现状, 水体污染说明该水域原定的功能不能安全、全面地发挥效应, 其功能得不到保证。不同功能水体即使达到相同的污染程度, 其危害和影响也是各不相同的。根据水质综合指数的大小可将水体分为合格、基本合格、污染和重污染四类。不同类型水体相对应的综合指数和水质现状阐述如下:
合格:P≤0.8, 各项水质指标基本上能达到相应的功能标准, 即使有个别指标超标, 但超标倍数较小 (1倍以内) , 水体功能可以得到充分发挥, 没有明显的制约因素。
基本合格:0.8<P≤1.0, 有少数指标超过相应类别的标准, 但这些指标不直接影响到水体功能效应, 水体功能没有受到明显损害, 但在一定程度上受到某些因素 (水质指标) 的制约。
污染:1.0<P≤2.0, 由于综合指数已明显超过1.0的标准限值, 多项指标值已超过相应的标准值, 其水体功能明显受到制约, 要充分发挥水体的原有功能需采取一定的工程性或非工程性措施, 水质对应于其功能已受到污染。
重污染:P>2.0, 各项水体指标的总体均值已超过标准1倍以上, 部分指标可能超过标准数倍, 水体功能已受到严重危害, 如不采取必要的措施, 直接利用其水体功能可能是危险的。对这类水体必须采取必要的措施, 或改变其功能, 或付诸行动开展污染整治。
5结果与分析
5.1单项污染指数
运用公式 (1) 计算青浦区镇村河道主要污染物的单项污染指数, 如表3所示。
由表3可以看出高锰酸盐指数污染较轻外, 青浦镇村河道大部分指标单项污染指数均大于1, 超过水利片水功能区划水质控制标准, 表明青浦区镇村河道水质仍然较差, 需要继续加强水环境治理和水资源保护。从4个水利片的单项污染指数来看, 青松片的HHH营养化指标中氨氮单项污染指数最高。
由图1可以看出, 2006—2010年期间, 调查区域涵盖8个镇和3个街道, 调查涉及镇村河道流经该区4个水利片及部分片外地区。计算各行政区域内水质主要几项污染指标的年平均值, 由单向污染指数比较结果可以看出 (图2) :青浦西部各镇的水质状况比青浦城区和青浦东部各镇要好, 主要几项污染指标单项污染指数排序为PNH 3>PTP>PCOD>PDO>PBOD>PCODMn, 表明镇村河道中收氨氮和总磷的污染比较严重。
5.2综合污染指数
由表3可知, 镇村河道总体水质状况呈现好转的趋势。其中商塌片、太南片、太北片从2006年的污染, 转为基本合格, 青松片水质状况虽有好转, 但较其他水利片区仍污染较重。
6小结
从综合污染指数整体评价来看, 镇村河道的水质与区域经济发展, 城市化程度有密切关系, 经济发达、城市化程度较高的青松片水质较差;商塌片、太南片、太北片水质较好。随着青浦区生态文明区上升为国家战略, 青浦区境内河道水环境保护的重要性越来越突出。为提高青浦区境内镇村级河道水质评价和水环境质量, 可从以下几点入手:
(1) 目前仍有部分河道没有检测布点成为水质检测“盲区”, 应提高镇村级河道检测点的密度, 保证更加客观反映水环境质量, 为水环境评价提供更全面、更客观、更准确的数据支撑。
(2) 积极推进污水纳入市政管道工作, 加大污水纳管力度, 杜绝污水排入河道现象发生, 从源头上进行河道污染的治理。
(3) 近年来, 青浦区逐步实施农村生活污水处理工程, 为解决农村生活污水的面源污染提供契机, 因此, 要持续加大农村生活污水处理强度, 极大地减少了农村河道纳污的压力。
摘要：[目的]调查评价上海青浦区境内的河道水质状况。[方法]利用水质综合污染指数评价法对上海市青浦区商榻片、太南片、太北片、青松片4个水利片区2006—2010年镇村河道水质监测数据进行了评价。[结果]2006—2010年期间, 青浦区镇村河道总体水质状况呈现好转的趋势, 其中商塌片、太南片、太北片从2006年的污染好转为基本合格, 青松片水质状况虽有好转, 但较其他水利片区污染较重。[结论]结果为青浦区内的河道保护提供了参考。
关键词：水利片,镇村河道,水质,综合污染指数
参考文献
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水质指数 篇4
基于熵权的综合指数法在海水水质评价中的应用
摘要：将海水水质监测值和标准值相结合,建立水质评价矩阵,通过熵权法确定各评价指标权重,应用综合指数法对泉州湾水质进行评价.结果表明,之前,泉州湾水质虽有所波动,但均明显优于三类水质标准.泉州湾水质出现恶化,但仍优于四类水质标准.该研究改进了传统的海水水质评价方法,计算更为简便,评价结果更合理.作 者：郭树宏 林志杰 洪小琴 佘日新 Guo Shuhong Lin Zhijie Hong Xiaoqin She Rixin 作者单位：泉州市环境监测站,福建,泉州,36期 刊：环境科学与管理 Journal：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT年，卷(期)：,34(12)分类号：X824关键词：水质评价 熵权 指标权重 综合指数
水质指数 篇5
一、测定原理
样品中加入已知量的高锰酸钾和硫酸,在沸水浴中加热30min,高锰酸钾将样品中的某些有机物和无机还原性物质氧化,反应后加入过量的草酸钠还原剩余的高锰酸钾,再用高锰酸钾标准溶液回滴过量的草酸钠,通过计算得到样品中高锰酸盐指数。
二、注意问题与经验探讨
(一)高锰酸钾氧化还原滴定法的特点
高锰酸钾(KMnO4)是一种强氧化剂,溶液呈紫红色,其氧化能力的大小与溶液的酸度有关,在该法的测定中不可用盐酸和硝酸代替硫酸,因为CL-具有还原性,能与KMnO4反应,硝酸具有氧化性,可能氧化某些被滴定的物质。
在弱酸、弱碱或中性溶液中,KMnO4的氧化能力不如在强酸性溶液中强,还原产物为MnO2褐色沉淀(实际是MnO2的水合物)。
例Ⅰ:2KMnO4+3Na2SO3+H2O=3Na2SO4+2KOH+2MnO2↓
在碱性溶液中,还原产物为绿色的MnO42-。
例Ⅱ:2KMnO4+Na2SO3+2KOH=2K2MnO4+Na2SO4+H2O
在例Ⅰ和例Ⅱ两种反应中,产物均影响终点的观察,故不宜采用。
(二)溶液的配置
KMnO4不易提纯,常含有MnO2、硫酸盐、氯化物等少量杂质;在水或空气中常含有微量的还原性物质,这些物质都能与KMnO4反应析出MnO2沉淀,MnO2沉淀又会加速KMnO4的分解,此外光热等外在条件也能促使KMnO4溶液分解,因此不能用KMnO4直接配制成标准溶液。通常在配制KMnO4标准溶液时常采用以下措施:一是称取KMnO4时应稍多于理论用量,如配制110.1mol/1的KMnO,溶液,KMnO4用量为3.16g,一般称取3.2g～3.5g;二是在KMnO4溶液配制中为尽可能使存在的还原性物质完全氧化,要将配好的溶液煮沸2h,并放置2d～3d倾出上清液,贮于棕色玻璃瓶中,放置暗处以待标定;三是KMnO4溶液不能接触橡胶制品或其它有机物,不宜长期储存,以免和空气中的还原性物质反应影响其浓度。
(三)溶液的标定
在高锰酸盐指数(GB11892-89)的测定中,主要用高锰酸钾标准溶液具有深紫色,以其自身颜色的改变指示滴定终点的到达。
例如KMnO4与Na2C2O4在酸性溶液中反应时,
为使反应迅速进行,滴定时要注意以下四点:
第一,溶液温度。
在室温下反应缓慢,为加快反应速度,必须将溶液加热至70℃～80℃,但温度不能高于90℃,否则在酸性条件下会使部分H2C2O4发生分解。
第二,溶液酸度。
滴定应在强酸性溶液中进行,开始时酸度约0.5mol/l～1.0mol/l,滴定终了时约为0.2mol/l～0.5mol/l,因为酸度过低会被还原为MnO2,酸度过高会促使H2C2O4分解。
第三,滴定速度。
开始滴定速度不宜过快,以免滴入的KMnO4在热的酸溶液中来不及与H2C2O4反应而发生分解,从而影响标定的准确性。开始加入的几滴KMnO4溶液褪色较慢,但当其作用完毕,溶液产生Mn2+后,反应速度会逐渐加快,因为Mn2+在反应中起催化剂的作用。
第四,终点的判断。
用KMnO4溶液滴定至溶液呈现粉红色并维持0.5min～1.0min不褪色时,即认为达到滴定终点,时间过长,由于空气中还原性物质的作用,溶液的粉红色会逐渐消失。用Na2C2O4作基准物质标定KMnO4时,根据等物质量的原则如下:
(四)草酸钠标准溶液保存
高锰酸盐指数(GB11892-89)的测定中对草酸钠溶液存放的时间没有明确做出规定,但草酸钠具有强还原性,易和空气中氧化性物质发生氧化还原反应,从而降低草酸钠溶液的浓度,故不宜放置太久,应每次测定前配制,提高测定的准确率。
(五)加热时间对高锰酸盐指数测定结果的影响
为了使高锰酸钾将酸性样品中的某些有机物和无机还原性物质完全氧化,“GB11892-89水质一高锰酸盐指数的测定”中要求将装水样的“锥形瓶置于沸水浴内30±2min(水浴沸腾,开始计时)”,加热时间的长短对测定的高锰酸盐指数的影响很大(见表1)。
真值范围标准:
由上得出,如加热时间取28min时测定结果系统偏小,加热时间取35min时将使测定结果系统偏大,一般取32min为佳。
摘要：水质高锰酸盐指数测定过程中影响准确测定含量的因素很多。作者针对影响因素,结合实际工作经验,就操作中应注意的几个问题进行了分析,对消除误差,提高精密度,准确测定高锰酸盐指数有重要意义。
水质指数 篇6
高锰酸盐指数是反映水体被还原性无机物, 比如亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等, 及有机物质污染程度的常用指标。定义为在特定的条件下, 以高锰酸钾 (KMn O4) 为氧化剂, 氧化水中部分无机还原物质及有机物, 由消耗的KMn O4量计算相当的氧量。表示单位为氧的毫克/升 (O2, mg/L) 。
1 原理及分析方法
由于在特定的条件下, 很多有机物只能部分被氧化, 同时, 许多容易挥发的有机物质不包括在测定的范围之内, 所以, 高锰酸盐指数不能作为总有机物含量或理论需氧量的指标, 这样命名是为区别于K2Cr2O7法的化学需氧量。它是衡量地下水和地表水受有机物和还原性无机物污染程度的一项综合性指标, 同时也是一个相对的条件性指标, 它的测定经常受试剂和被测水样的p H值、KMn O4溶液的浓度、加热时长和滴定时温度的影响, 因此, 为了使监测结果具有准确性和可比性, 在分析过程中必须严格遵守操作规程。
根据测定溶液的酸碱性质不同, 高锰酸盐指数的分析方法分为酸性KMn O4法和碱性KMn O4法。碱性KMn O4法常用于测定含Cl-1浓度较高的水样。因为KMn O4的氧化能力在碱性条件下比在酸性条件下稍弱, 此时不能氧化水中的Cl-1。当水样中Cl-1浓度高于300mg/L时, 采用碱性KMn O4法[1]。针对吕梁市境内的实际水样, 我们在操作中使用酸性KMn O4法居多。
2 操作过程
2.1 样品保存
采样后加入H2SO4, 使样品p H处于1~2之间, 2 d内测定。
2.2 酸性KMn O4法的反应原理
将100 ml水样放入锥形瓶中, 加入H2SO4使溶液呈酸性后, 加入10 ml KMn O4溶液, 放入沸水中, 待水重新煮沸后开始计时, 反应半个小时后, 取出锥形瓶, 向溶液中加入10 ml Na2C2O4溶液来反应剩余的KMn O4, 多余的Na2C2O4由KMn O4溶液回滴, 由滴定管中KMn O4溶液的消耗量计算高锰酸盐指数。反应方程式为:
方法的最低检出限为0.5 mg/L, 当水样的高锰酸盐指数超过10 mg/L时, 取适量的水样稀释至100 m L后再按操作步骤进行测定。
水样100 ml (原液或稀释液) 放入锥形瓶, 加 (1+3) H2SO45 ml和0.01 mol/L的KMn O4溶液10 ml混匀, 沸水浴30 min, 趁热加入10 ml 0.01 mol/L的Na2C2O4溶液直到褪色, 用0.01 mol/L的KMn O4溶液滴定到产生粉红色, 记录KMn O4溶液的使用量。
2.3 酸性KMn O4法的操作步骤
2.3.1 氧化校正系数K值的测定
上述溶液滴定完毕后, 将溶液加热到60℃~80℃, 将10.00 m L的0.010 0 mol/L Na2C2O4标准溶液滴定到加入后的溶液中, 再用0.01 mol/L的KMn O4溶液滴定, 直到溶液显微红色, 记录该过程滴定管中KMn O4溶液的消耗量 (V) 。按下面的公式求得KMn O4溶液的校正系数 (K) 。
2.3.2 校正系数K的计算公式
式 (1) 中, V为校正过程中KMn O4溶液的消耗量, m L;10.00为加入Na2C2O4标准溶液的体积, m L;
如果水样经稀释时, 同时另取100 m L水, 同水样操作步骤, 同时进行空白试验[1]。
3 影响反应的因素
3.1 样品酸度
在酸性条件下 (加入 (1+3) H2SO45 ml) , KMn O4将某些有机物和还原性物质氧化。反应应该在强酸性条件下进行, 开始时酸度在0.5 mol/L~1.0 mol/L, 滴定终点时酸度在0.2 mol/L~0.5 mol/L, 如果酸度过低, Mn O4-会被还原, 如果酸度过高, C2H2O4会被分解。
3.2 蒸馏水水质
高锰酸盐指数的分析用水应为不含有机物的蒸馏水, 但在日常的分析中蒸馏水多少会有些不同, 这些差异在某些项目的分析中没有影响, 但对高锰酸盐指数的分析会有影响[2]。如果蒸馏水中含有机物, 那么会使测定值偏大。
3.3 水浴加热时间
加热时间对于式样中的氧化过程很重要, 如果加热时间短, 会使氧化不完全, 测定结果偏低, 而加热时间过长, 氧化率过高, 使得测定结果偏高。因此, 在分析过程中要严格按照操作规程进行, 把时间控制在30 min±2 min的范围内[2]。
3.4 滴定过程
在酸性条件下, KMn O4和Na2C2O4的反应温度应保持在60℃~80℃之间, 如果温度过低, KMn O4和Na2C2O4的反应不充分, 测定结果偏低, 如果温度太高, 会使Na2C2O4分解, 也会造成测定结果偏低。在整个滴定过程中, 溶液应成串珠状往下滴, 滴定在2min内完成, 速度不宜过快, 否则KMn O4溶液会发生部分分解, 影响测定结果;速度过慢, 会使水样随着滴定时间的延长温度降低, 使测定结果偏高。滴定终点观察颜色时应将锥形瓶置于白纸上, 这样更容易观察到颜色的变化。滴定终点应为粉红色, 并保持30 s不褪色。
4 操作过程中的注意事项
a) 水样是否需要稀释, 在刚开始加入10 m L0.01mol/L的KMn O4溶液时就可以初步判断, 如果溶液颜色由清亮的紫色变成淡红色或是全部褪色, 则需稀释水样后再测定;
b) 水浴加热时间要严格限定在30 min。向水浴锅中放置水样时, 每隔2 min放入一个, 以确保每个水样的水浴加热时间为30 min。水浴锅内的水面一定要高于锥形瓶内水样的液面;
c) 在水浴加热完毕后, 溶液仍应保持淡红色, 如颜色变浅或颜色全部褪去, 应将水样的稀释倍数加大后再按操作步骤重新测定, 使加热氧化后剩余的KMn O4为其加入量的1/2~1/3为宜。同时要求回滴用的KMn O4溶液量在5 m L左右, 如滴定过程中所消耗的KMn O4体积量太大或太小, 应更改水样取用量后重新分析;
d) 在试验中, 需要准确测定校正系数K值, K值最好在0.95~1.0之间, 大量试验结果表明K值相差0.01, 测定浓度浮动在0.02 mg/L左右。一批水样没有必要每个样品均测定一次K值, 一般在4 h~5 h之内测定3个K值, 取平均值计算这段时间内水样浓度, 在4 h~5 h之内K值不会随时间和样品的变化而变化。
5 结语
高锰酸盐指数是一个相对的条件指标, 在操作过程中必须严格遵守操作规程和注意事项, 严格控制溶液的p H值、水浴加热的时间和温度、滴定时间等才能使测定结果准确可靠。
摘要：水质监测分析中高锰酸盐指数是指在特定条件下, 以高锰酸钾 (KMnO4) 为氧化剂, 氧化水中部分有机物及无机还原性物, 由试验过程中所消耗的KMnO4量计算。它是水体中有机物及无机可氧化物质污染的常用指标。探讨了水质监测分析中高锰酸盐指数的分析过程和注意事项。
关键词：高锰酸盐指数,分析,注意事项
参考文献
[1]魏复盛, 毕彤.水和废水监测分析方法[M].第四版增补版.北京:中国环境科学出版社, 2002.
水质指数 篇7
1 资料与方法
1.1 资料来源
数据资料来源于北海市农村饮用水水质监测网络直报系统。每年监测工作有严格的监测方案和质量控制措施,监测点按比例随机抽样设立。本次对2014年北海市农村饮水安全工程218个水质监测样本结果进行评价分析。
1.2 评价参数
采用监测指标菌落总数、总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希菌;砷、氟化物、硝酸盐(以N计);色度、浑浊度、p H值、铁、锰、氯化物、硫酸盐、溶解性总固体、总硬度(以Ca CO3计)、耗氧量、氨氮共18项作为评价参数。
1.3 评价方法
1.3.1 水质合格率
水质检验结果按照现行GB5479-2006《生活饮用水卫生标准》执行,检测水样有1项指标超标即判定为不合格水样。
1.3.2 DWQI
采用袁志彬等[1,2]提出的综合性饮用水DWQI进行评价。
式中:(1)Ii=Ci/Si,Ii为单项指标;Ci为单项指标测定值(或平均值);Si为对应项的指标标准值,当Ci<Si的1/10或低于检测限的,I=0.1;(2)Ii(max)为最大指数值;Ii(exceed)为单项指标超标项目的指数值(全部指标均合格时不计算该值,下同),也称为“惩罚项”;(3)n为单项指标项数;(4)细菌学指标(包括细菌总数和总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希菌)符合标准时,I=1;不符合标准时,按菌落总数I=1+lg Ci/Si计算,总大肠菌群、大肠杆菌、大肠埃希菌按I=1+lg Ci/0.3计算[4];(5)对于下限有标准的指标如余氯值,按照Si/Ci计算;(6)对于上下限都有标准的指标,符合标准时,I=0.1;不符合标准时,I=(Ci-D)/(上限或下限-D)(D为上下限的均值)。
1.4 评价标准
根据与国际接轨的公共信息图形符号,对DWQI值进行五色等级分类分级,DWQI>1(黄色)作为水质污染界值。见表1。
1.5 统计学分析
应用SAS 9.1软件对水质基本情况进行描述,计算DWQI并运用五色分级法对水质进行分级及综合评价;应用t’检验(方差不齐)或方差分析对不同分组情况下的DWQI值进行比较,以P<0.05为差异有统计学意义。
注:DWQI—饮用水水质指数。
2 结果
2.1 水质合格率
2014年北海市农村饮水安全工程水质合格率仅为16.06%(35/218)。其中海城区的样本,合格率为零(0/16),银海区水质合格率为20.83%(10/48),铁山港区为4.17%(2/48),合浦县为21.70%(23/106)。不同水期的合格率分别为枯水期11.82%(13/110),丰水期20.37%(22/108)。不同水样类型水质的合格率分别为出厂水16.67%(18/108),末梢水15.45%(17/110)。
2.2 DWQI和综合分级
2014年北海市农村饮水安全工程DWQI为4.00±9.19,最小值0.46,最大值73.44。按照五色等级分类法对DWQI进行分级,218份水样中,绿色24份,蓝色53份,黄色74份,红色38份,黑色29份。以DWQI>1(黄色)为污染分界线,污染水质占64.68%(141/218);水质综合评价为5级(很差黑色)。
2.2.1不同地区饮用水DWQI和综合分级
结果显示,不同地区间DWQI差异有统计学意义(F=3.76,P<0.05),进一步两两比较显示,银海区与合浦县之间DWQI差异有统计学意义(P<0.05)。海城区、银海区、铁山港区、合浦县分别有75.00%(12/16)、45.83%(22/48)、79.17%(38/48)、65.09%(69/106)水质受到污染。水质综合评价分别为3级(较差黄色)、3级(较差黄色)、4级(差红色)、5级(很差黑色)。见表2。
注:DWQI—饮用水水质指数。
2.2.2 不同水期、类型饮用水DWQI和综合分级
结果显示,枯水期和丰水期的饮用水、出厂水和末梢水DWQI差异均无统计学意义(t’=1.77,P>0.05;t’=-0.64,P>0.05)。枯水期和丰水期分别有68.18%(75/110)、61.11%(66/108)水质受到污染,水质综合评价为4级、5级。出厂水、末梢水分别有63.89%(69/108)、65.45%(72/110)水质受到污染,水质综合评价为4级、5级。见表3。
2.2.3 不同水源DWQI和综合分级
结果显示,不同水源的DWQI差异无统计学意义(F=1.58,P>0.05)。浅井水、深井水、江河水和水库水分别有50%(2/4)、66.84%(127/190)、66.67%(8/12)、33.33%(4/12)受到污染,水质综合评价分别为4级、4级、5级、4级。见表4。
注:DWQI—饮用水水质指数。
注:DWQI—饮用水水质指数。
3 讨论
水质评价的目的是对水质的质量和利用价值作出评定。自20世纪60年代HORTON等提出水体质量评价的水质指标概念以来,国内外对水质评价指标选取和评价方法开展了一系列的研究。现在,水质评价几乎成为所有综合环境质量评价中不可缺少的重要内容,但其在饮用水评价中应用很少[5]。目前常用水质合格率来评价饮用水质量。但因其对多个指标的超标程度缺乏进一步的综合评价,故无法更加准确地衡量水质优劣[6]。由于对水样进行总体评价时需要综合考虑各个指标在不同方面的意义,才能比较不同水样优劣,从而产生了DWQI综合评价方法[7]。DWQI方法主要有水质合格率法、常规水质综合指数法、模湖数学类方法、人工神经网络模型、多元统计方法[6]。DWQI综合考虑各个水质指标对人体健康的影响,具有重要的社会、经济、环境价值。建立DWQI需要明确两点,一是建立指数计算方法,二是指标的选择。目前还没有普遍适用的水质综合评价方法。为此,要针对我国城乡饮水水质的特点,探索建立适合我国国情的水质综合评价方法。
在本研究中,2014年北海市农村饮水安全工程DWQI均值为4.00,污染水质占64.68%,水质综合评价为5级,与水质合格率仅为16.06%的情况基本相符。提示北海市农村饮水安全工程应当整改或停止使用,北海市农村饮水安全工程虽解决了农村的饮水困难,但水质问题没有得到有效解决,政府及有关部门必须采取针对性措施解决农村饮水安全工程水质问题。北海市一县三区中合浦县水质最差,综合评价为5级,黑色水质占25%,提示合浦县的农村饮用水水质亟待提高,为下一步农村饮用水监管重点区域。
本研究以常规单项指标评价北海市一县三区水质合格率从低到高分别为海城区、铁山港区、银海区、合浦县,而以DWQI和五色等级分类法评价水质质量,北海市一县三区水质从低到高分别为合浦县、铁山港区、海城区、银海区。本研究显示,不同水源DWQI差异无统计学意义,与张旭辉等[8]报道的云南省农村饮用水水质以地表水作为水源的合格率高于以地下水作为水源的合格率的研究结果不同。张晓丹等[9]报道使用模型所得到的水质合格率要高于实际的合格率。可见以不同的评价方式得到的结果并不一致[10]。
不同评价方法各有其利弊:以常规单项指标合格与否评判水质,并以此计算水质合格率,具有简便易行的优点,能反映影响水质质量的主要因素,有利于采取针对性措施解决影响水质问题,但因其仅评价指标是否超标或合格,对多个指标的超标程度缺乏进一步的综合评价,故无法更加准确地衡量水质优劣[6],不利于水质综合评价结果与人群健康之间的关系研究。水质综合评价方法已经广泛应用于水质信息的综合和比较,有着其独特的优势:(1)易于理解,适合在不同发展程度国家和地区开展评价;(2)指数法有较强的稳定性,因而适合于使用同一指数进行不同地区间的比较,或者对同一地区的水质变化趋势进行大体的描述[6]用饮用水DWQI和五色等级分类法评价水质质量便于信息发布和公众理解水质,显而易见地体现水质的优劣程度,具备综合的定量评价,有利于水质综合评价结果与人群健康之间的关系研究,但目前DWQI计算繁琐,无法反映出影响水质的因素,不利于采取措施加以解决。
水质评价的最终目标是根据不同的目标评估水质对人类活动或生态系统的影响,其中水质评价结果与健康结局的关系有着重要的学术价值,对人类健康具有重大意义。但到目前为止,多数水质与健康结局的关系研究集中于某一个水质指标与某个特定的健康结局的关系,例如,HELLARD等[11]对饮用水微生物学指标和胃肠炎的关系的研究,WADE等[12]发表的关于娱乐用水与胃肠道疾病的系统综述和Meta分析等。因此,进一步的完善DWQI,探讨新的计算模型,开发便捷的应用软件,DWQI将在水质综合评价结果与人群健康之间的关系研究中发挥更大的作用。
作者声明本文无实际或潜在的利益冲突
摘要：目的 应用饮用水水质指数(DWQI)综合评价2014年北海市农村饮水安全工程水质状况。方法 依据2014年北海市218份农村饮水安全工程水质监测数据,应用改良袁志彬饮用水水质指数法和五色等级分类法,对农村饮用水水质进行综合评价分析。结果 2014年北海市农村饮水安全工程水质合格率仅为16.06%(35/218),DWQI为4.00±9.19。五色分级评价,绿色(1级,水质优良)24份,蓝色(2级,水质良好)53份,黄色(3级,水质较差)74份,红色(4级,水质差)38份,黑色(5级,水质很差)29份。污染水质占64.68%(141/218),水质综合评价为5级(很差黑色)。不同地区DWQI比较,差异有统计学意义(P<0.05);其中合浦县水质最差,为5级(很差黑色)。不同类型、水期、水源饮用水比较,差异均无统计学意义(均P>0.05)。结论 应用DWQI评价水质便于信息发布和公众理解,但还需要进一步完善;北海市农村饮水安全工程水质尤其是合浦县水质亟待提高。
水质指数 篇8
关键词：高锰酸盐指数,酸性法,草酸钠,K值
高锰酸盐指数适用于地面水、饮用水和水源水的测定。高锰酸盐指数的测定受诸多因素的影响, 如采样、样品加热时间和加热温度等。本文主要探讨的是酸性法高锰酸盐指数中样品在不同温度下加入草酸钠对K值的影响。
1 方法原理
将已知量的高锰酸钾标准溶液和硫酸加入到待测样品中, 在沸水浴 (温度大于98℃) 中加热30min, 高锰酸钾将样品中的部分有机物和无机还原性物质 (S2-, Fe2+) 氧化, 向反应后的样品中加入过量的草酸钠将剩余的高锰酸钾还原, 然后用高锰酸钾标准溶液回滴过量的草酸钠。通过计算求得样品中高锰酸盐指数。
2 试验过程
2.1 仪器
2.1.1 数显恒温水浴锅。
2.1.2 250ml锥形瓶。
2.1.3 25ml酸式滴定管 (A级) 。
2.1.4 定时钟。
2.1.5 温度计 (0~100℃) 。
2.2 试剂
2.2.1 草酸钠标准溶液:
浓度是0.0100mol/L。配制方法:用天平称取0.6705g在120℃下烘干2h且放冷的草酸钠溶解水中, 移入1000毫升容量瓶中, 用水稀释至标线, 颠倒混匀。
2.2.2 高锰酸钾标准贮备液:
浓度约为0.1 mol/L。配制方法:称取3.2g高锰酸钾溶解于水并稀释至1000ml。在90~95℃水浴下加热此溶液2h, 冷却。存放两天后, 倒出清液, 储存于棕色瓶中。
2.2.3 高锰酸钾标准溶液:
0.01 mol/L:配制方法:用大肚吸管吸取100 ml高锰酸钾贮备液于1000 ml容量瓶中并用水稀释至标线, 颠倒混匀。
2.2.4 硫酸:
1+3溶液。配制方法:将100 ml硫酸慢慢加入到300 ml水中且不断搅拌散热。趁热用高锰酸钾溶液滴定此溶液直到出现粉红色。
2.3 分析方法及步骤
由于滴定时温度低于60℃, 反应速度缓慢, 且滴定过程中温度降低较快, 故实验中选择加入草酸钠的温度分别为80℃、90℃。
2.3.1用大肚吸管量取100.0 ml纯水, 置于250 ml锥形瓶中, 加入5ml (1+3) 硫酸, 用大肚吸管加入10.00ml高锰酸钾标准溶液, 摇匀。将锥形瓶置于沸水浴内加热30分钟。
2.3.2取出后用大肚吸管加入10.00ml草酸钠标准溶液至溶液变为无色。趁热用高锰酸钾标准溶液滴定至刚出现粉红色, 并保持30S不退色。
2.3.3向2.3.2中滴定后的溶液中分别于80℃、90℃下用大肚吸管加入10.00ml草酸钠标准溶液。用高锰酸钾标准溶液滴定至刚出现粉红色, 并保持30S不退色。记录消耗的高锰酸钾标准溶液的体积并计算K值。
2.3.4向2.3.2中滴定后的溶液中分别于80℃、90℃下用大肚吸管加入10.00ml草酸钠标准溶液, 且在该温度下分别水浴10min、15min、20min后, 用高锰酸钾标准溶液滴定至纲出现粉红色, 并保持30S不退色。记录消耗的高锰酸钾标准溶液的体积并计算K值。
2.4 在不同条件下测定结果及分析
表1为分别在80℃、90℃条件下加入草酸钠后滴定样品的K值, 为减小系统误差和操作误差对测定结果的影响, 故在每个温度下滴定了5组平行样品, 然后取平均值。
根据表1可知, 在样品温度分别达到80℃、90℃情况下, 加入草酸钠滴定, 在90℃下比80℃下K值略高。考虑是否由于在90℃下加入草酸钠使草酸钠分解导致K值偏高, 为验证在90℃温度下草酸钠是否分解, 进行第二组实验, 即在80℃、90℃温度下加入草酸钠, 且在该温度下分别水浴10min、15min、20min后用高锰酸钾标准溶液滴定, 计算K值。实验结果见表2。
根据表2可知, 在80℃、90℃情况下, 分别水浴加入草酸钠的样品10min、15min、20min, 滴定K值, 无较大影响, 说明在90℃情况下, 草酸钠不分解。
3 结论
3.1 以上两组实验结果表明, 在酸性法高锰酸盐指数的测定中, 在80℃、90℃情况下加入草酸钠, 对K值无明显影响, 不影响高锰酸盐指数的测定。
3.2建议:由于在室温中样品温度降低较快且样品温度低于60℃时反应速率明显下降。通过上述两组实验证明在80℃、90℃情况下加入草酸钠, 对K值无明显影响, 考虑到实验人员安全因素, 因此建议在80℃下加入草酸钠。
参考文献
[1]水质高锰酸盐指数的测定GB 11892-89.
[2]水和废水监测分析方法 (第四版) [S].北京:中国环境科学出版社.