环境水质测试指南


我们这个星球**重要的资源之一就是水。随着人口的不断增加,我们必须监测环境中的水质,以便我们能够发现变化并根据需要采取行动。

这篇文章将讨论关键的水质测量以及如何在现场校准以获得**佳结果。

什么是水质?

水质衡量水是否适合用于特定目的,如游泳,农业或发电。被认为不适合一种应用的水可能完全可以用于其他目的。质量是基于关键条件的水的物理,生物和化学特征的陈述。这些条件可能因地点而异,例如在河流的不同点或时间取决于气候。地表水和地下水也会影响彼此的质量,因为这两者在地下水位连接。重要的是要认识到自然和人为因素都会对水质产生不利影响。定期监测水源有助于在潜在问题造成严重危害之前对其进行识别。 

在现场校准

校准是获得准确和可重复结果的重要步骤。理想情况下,您应该在采样当天使用之前校准您的测试设备。可以在**结束时执行后校准检查以确定仪器是否偏离校准。根据项目的性质,除了当天结束时的检查外,您可能还需要在**内执行更频繁的校准检查。 请记住只使用新标准和清洁探针,因为碎片可能会对您的结果产生不利影响。 

什么是关键的  水质测试参数?

可以测量许多参数来指示水质。这些参数可以衡量物理特性,如pH,电导率或温度; 关于水中各种营养素含量的声明,如硝酸盐和磷酸盐; 或指示水中的关键元素和化合物,如溶解氧。每个参数都有一些通用标准和指南,用于确定测试样品是否应被视为可接受或危险。这些测试的结果不一定是**的,因为必须将它们与被认为是水体的正常水平进行比较。 

pH值 

什么是pH值?

pH是水中氢离子和氢氧根离子的相对浓度的量度。标度范围为0**14,其中0为强酸性溶液,14为强碱性。 

pH值

 

为什么测量pH值很重要?

pH是一种评估水对活植物和动物有机体的适用性的方法。如果水由于天然或人为污染物而变得过于酸性或碱性,则会对水生生物产生深远的负面影响。如果pH值为5.0**9.0,则在水体中认为pH是正常的,但理想情况下它将落在6.0**8.0的范围内。

我们如何测量pH值?

常见的pH测试,如化学测试试剂盒和pH条,简单且便宜。但是,它们会带来一些可能导致结果不准确的问题。 这两种测试pH的方法都可以根据导致颜色变化的化学反应得出结果。当您的纸张或液体样品改变颜色时,您将其与提供的颜色指南相匹配并获得您的pH读数。 

更准确的pH测试方法是使用pH计。 在选择pH测试仪或仪表时,有许多与电极和设备相关的考虑因素。确保找到**适合野外工作的pH计和电极。 

现场pH校准

首先要选择能够包含预期价值的缓冲解决方案。什么是包围?也称为两点或多点校准,包围包括校准到两个pH点 - 一个在上面,一个在你想要的pH范围之下。例如,如果您想测量pH值约为2的柠檬汁的pH值,您可以使用技术缓冲液  1.00  和 4.01  进行两点校准。如果水样的pH值未知,则第三个校准点将确保**佳准确度。

校准程序

  1. 用足够的pH校准缓冲液填充烧杯以覆盖电极接头(在100mL烧杯中约75mL)。
  2. 将电极放入含有pH校准缓冲液的烧杯中并轻轻搅拌。
  3. 当读数稳定时,或者数字**少5秒钟没有变化时,请确认校准点。
  4. 重复其他校准点。务必在校准点之间用纯水冲洗。建议**少使用两个校准点。
  5. 校准完成。用去离子水冲洗探头并按照制造商的说明存放探头。

查看我们的完整pH测量SOP。

 

现场测试

 

温度 

什么是 温度?

温度是我们日常生活中**常见的测量之一。在水质方面,温度可以指示水生植物和动物的生活条件。温暖的温度通常被认为有利于水生种群的生长。然而,在某一点温度可能产生相反的效果后,会导致水体中生物多样性的下降。

为什么测量温度很重要?

鱼类和浮游生物等水生生物是冷血动物,因此水的温度直接影响它们的体温。这些生物体具有可以存活或繁殖的温度范围。随着温度达到其生物体范围的上限,生物活动将达到峰值。此活动将在范围的底部减少。如果温度超过生物体的可接受范围,则可用的氧气供应可能太低而不能维持生命。这是因为温水的氧饱和点远低于冷水。如果温度低于可接受的范围,则没有足够的活动来生长物种。高温也有助于藻类繁殖的增长。当这些花朵被细菌分解时会消耗氧气,

水体中的温度根据**中的时间和加热水面的太阳光量而变化。可接受的温度也取决于所监测的河流或河流的类型。这取决于流入河流的分水岭。例如,如果河流由山地泉水供给,那么河流的自然温度可能非常凉爽(低于68华氏度)。被认为是温水的流将具有大于68华氏度但小于89华氏度的平均温度。温度也可以受到水体流速的影响。如果水流量增加,可能是由于大雨,可以预期温度会降低。增加的电流对水的温度具有冷却效果。

温度污染,也称为热污染,可以由在沥青或混凝土上加热的水的径流引起。它也可以来自排放到水体中的工业废水,或者用作核电厂中的冷却剂的水。这种水明显比它排出的水更热,这可以提高水体的整体温度。温度也可与浊度相关联。由于吸收的光量随着水变暗而增加,因此温度会升高。

我们如何测量温度?

许多简单的温度计都使用热敏电阻技术。热敏电阻是一种半导体器件,其电阻随温度变化。随着温度升高,电阻降低。然后将由热敏电阻测量的该电阻转换为以摄氏度或华氏度刻度显示的值。热敏电阻传感器适用于-50°**150°C(-58°**302°F)的温度范围。

温度校准

许多仪表都经过工厂校准,可用于温度读数。优良作法是在实验室环境中每年**少检查一次温度传感器是否正常工作。 

 

电导率(EC)/总溶解固体(TDS)

什么是电导率?

电导率(EC)测量物质传输电流的程度。称为离子的小带电粒子有助于通过物质携带电荷。这些离子可带正电或带负电。离子越多,电导率越高; 较少的离子会导致较低的电导率。EC通常以毫西尔每厘米(mS / cm)报告。

总溶解固体(TDS)是溶液中溶解物质的量。该测量读取液体中所有溶解的无机和有机物质。该读数的结果显示为毫克每升(mg / L),百万分率(ppm),克每升(g / L)或千分之几(ppt)。

为什么测量电导率很重要?

电导率(EC)是评估水质的另一种方式,因为EC表示的总溶解固体(TDS)的增加可能是污染物的指标。EC可能受到来自石灰石的碳酸盐,人造点源污染物(如污水处理厂)或人造非点源污染物(如化粪池系统或农业径流)的影响。

高浓度的TDS会降低水质并导致个体生物的水平衡问题。另一方面,低浓度可能会限制水生生物的生长。针对酸度和二氧化碳参数讨论的一些效果与EC有关,例如其对光合作用的负面影响。这是因为固体含量增加会使水变得更加模糊,这会降低光合作用的速度。EC提供总溶解固体的指示,其中总溶解盐是组分。如果TDS中的盐含量高,这也可能导致水的酸度。但是,如果TDS中的碳酸盐含量很高,这可能会导致碱度增加,这有助于防止酸度变化。这是水质参数之间相互关系的一个很好的例子。

河流和溪流中可接受的EC水平取决于存在的溶解固体的类型,这决定了河流的使用,例如用于捕鱼,游泳或作为饮用水源。

水流

TDS和Total Solids之间的结合非常重要。总固体是指悬浮或溶解在水中的所有固体物质。溶解的固体在水中不可见,因为通过溶解它们已成为溶液的一部分。TDS是水样中水溶性物质的测量值。在从河流中采集的样品溶液中,这些溶解的物质称为溶质,水称为溶剂。

我们如何测量电导率?

使用EC仪表测量电导率的**佳方法。 将具有施加的AC电压的两个电极置于溶液中。这产生了取决于溶液的导电性质的电流。仪表读取此电流并以电导率(EC)或ppm(TDS)显示。

现场电导率校准

在样品之前校准电导率很重要。这是因为油性涂层和生物污染物实际上可以改变表观细胞的几何形状,导致细胞常数的变化。在执行电导率校准之前,请务必检查EC传感器是否有碎屑或堵塞。 

大多数仪表根据单个标准进行校准,该标准接近环境样品的特定电导率。第二个标准可用于检查仪器在测量范围内的线性度。 

校准程序

  1. 用足够的标准填充烧杯以覆盖电极接头(在100mL烧杯中约75mL)。将额外的标准品倒入第二个烧杯中,用于冲洗传感器。
  2. 将电极放入冲洗烧杯中,并通过升高和降低烧杯几次确保EC传感器通道充满新标准。
  3. 将探头放入校准烧杯中,轻敲以去除任何残留的气泡。
  4. 当读数稳定时,或者数字**少5秒钟没有变化时,请确认校准点。(有些仪表要求您输入电导率标准值)。
  5. 校准完成。用去离子水冲洗探头并按照制造商的说明存放探头。

 

溶解氧(DO) 

什么是溶解氧?

水中溶解氧(DO)的浓度在自然界和人类环境中都非常重要。在海洋,湖泊,河流和其他地表水体中,溶解氧对水生生物的生长和发育**关重要。没有氧气,由于有机物质的厌氧腐烂,水会变得有毒。在工业环境中,水必须含有**少2 mg / L的氧气才能保护水管免受腐蚀。然而,在许多情况下,锅炉系统水不能含有大于10毫克/升的氧气。 

为什么溶解氧很重要?

DO水平可以帮助指示水体的相对健康状况。如果DO水平正常或高,水是各种水生生物蓬勃发展的良好环境。如果DO水平低,则可能表明水中存在污染物。一些水生生物可以存在于具有广泛DO的水中,但是其他水生生物不能在低DO环境中存活。

水流

如果水具有显着的工厂寿命,则预期DO测量具有大的波动。这是由于光合作用过程。由于夜间光合作用较少,当光不存在时,
水中的植物和动物通过呼吸消耗氧气,但同时产生的氧气不多。因此,清晨的DO水平与**中的其他时间相比较低。一旦光合作用开始,DO水平就会上升。这是在**中的不同时间测量参数的好处的一个很好的例子。如果仅进行黎明前DO测量,则可以得出关于水的健康性的不准确结论。

虽然DO水平部分受光合作用活动的影响,但DO的大量来源是大气氧与水混合。如果水是湍流,这种情况会发生很大的变化。湍流增加了水的表面积,因此大气中的氧气可以更容易地与之混合。空气中的氧气浓度比水中的氧气浓度高20倍以上。当两者相遇时,这种浓度差异导致大气中的氧气溶解在水中。如果在该界面处有更多的水表面,那么来自空气的更多氧气将被吸收。

影响DO水平的其他因素是温度和径流水。氧气在冷水中更容易溶解,冷水能够比温水保持更高水平的气体,因此随着水变暖,DO水平会降低。径流可包括天然有机废物或人造污染物; 在这两种情况下,水中的生物必须在分解这些污染物的过程中使用氧气。此外,有机废物可导致水生植物的生长。当植物在生长季节结束时死亡,当它们分解时会发生大量的氧气消耗。

我们如何测量溶解氧?

溶解氧浓度通常以每升水的毫克气体mg / L为单位报告。(单位mg / L相当于百万分率= ppm)。  通常使用DO探头和仪表在水中进行测量。 

重要的是在**中的不同时间以及在不同的水深处测量DO水平。这些测量将给出正在研究的水体中DO水平的总体情况。与所有水质参数一样,必须随时监测这些水位。这将产生一定数量的数据点,因此可以识别和评估趋势。

现场溶解氧校准

使用具有膜的电极测量水中的溶解氧(DO)含量。不幸的是,刷子或其他清洁物体可能会损坏膜,因此更换膜帽和电解质是进行定期维护的**佳方式。尽管在现场外出校准DO传感器可能更容易,但**好在采样点进行校准,因为校准和测量位置之间的高度和气压差异可能导致误差。务必确认气压,电导率和温度读数是否正确。 

校准程序(100%)

  1. 用水填充校准烧杯(或者,可以将湿海绵或湿纸巾放在DO校准容器的底部)。
  2. 将探头松散地装入校准烧杯中以防止水分逸出。*确保不要让DO传感器弄湿,因为温度传感器或DO探头上的水分蒸发可能会影响校准期间的读数。
  3. 让容器充满水蒸气(约10**15分钟)。* 在此期间,打开仪器以使DO探头预热。 
  4. 当读数稳定时,或者数字**少5秒钟没有变化时,请确认校准点。
  5. 校准完成。用去离子水冲洗探头并按照制造商的说明存放探头。

校准程序(0%)

  1. 在校准烧杯中加入  足够的0%DO溶液以覆盖电极接头(在100 mL烧杯中约75 mL)。
  2. 将DO传感器浸入溶液中。
  3. 当读数稳定时,或者数字**少5秒钟没有变化时,请确认校准点。
  4. 校准完成。用去离子水冲洗探头并按照制造商的说明存放探头。 *务必冲洗掉所有0%DO溶液,以免影响环境样品的测量。

 

浊 

什么是 浑浊?

在**简单的形式,浊度只是水的浑浊。浑浊通常来自悬浮在水中的颗粒,我们无法单独看到。这些颗粒可能是藻类,污垢,矿物质,蛋白质,油类,甚**细菌。

浊度是指示悬浮颗粒存在的光学测量。通过将光照射通过样品并量化悬浮颗粒浓度来测量。溶液中的颗粒越多,浊度越高。

重要的是要注意,虽然浊度与悬浮固体有关,但测量浊度与测量总悬浮固体(TSS)不同。TSS测量是重量分析,其通过称量分离的固体来量化悬浮在样品中的固体的质量。

黄色海草攻击森林湖

为什么测量浊度很重要?

浊度可以有助于水体的整体健康和质量。如果水比较清澈,那么水生生物可以从光合作用增加的光中受益。这种增加的光合作用有助于增加水中的氧气供应。浊度是水中潜在问题的简单指示,因为它可以通过视觉和定量方法进行测量。如果浊度很高,它可能是许多潜在促成因素的早期指标,例如硝酸盐或磷酸盐等营养物质增加,水温升高或二氧化碳含量增加。它还可能表明人为污染物,如农业径流或工业排放,对水的清澈度产生负面影响。

在混浊的水域中生物生命的多样性减少了。随着时间的推移,物种将会死亡,水只会被那些系统足够坚固以在这种环境中生存的生物所占据。由于光合作用的速度仍然很低,浑水中的总体水质将继续下降。增加的浊度还可以为重金属和其他毒素提供颗粒主体。

我们如何测量浊度?

测量浊度的一种方法是使用Secchi磁盘。Secchi盘通过识别光不再穿透水的深度,提供植物生命可以生长的**大深度的指示。光合作用不能在没有光的情况下进行,因此植物不会在浸入时可见Secchi盘的水平以下的深度生长。因为Secchi磁盘测量是基于磁盘降低直到它消失,所以它不能用于浅水或低浊度的河流。

随着光合作用的变化以及藻类生长,Secchi圆盘读数随季节变化而变化。在大多数湖泊中,Secchi盘读数在春季开始减少,温度升高,生长增加,并持续减少,直到夏季藻类生长达到峰值。随着天气转凉,增长减少,Secchi磁盘读数再次增加。暴雨也可能影响读数。降雨,径流和高流速的侵蚀可能导致流入物流中悬浮颗粒的浓度升高,因此Secchi磁盘读数会降低。另一方面,进水的温度和体积可能足以用更冷,更清澈的水稀释湖泊并降低藻类生长速率。更清晰的水和更低的生长速率将导致Secchi磁盘读数增加。

测量浊度的更精确方法是使用浊度计。Ť urbidity米 通过使红外光的光束通过含有样品的小瓶操作以进行测试。传感器检测样品中存在的未溶解颗粒散射的光量。然后微处理器将读数转换为比浊法浊度单位(NTU)。

现场浊度校准

使用市售的聚合物一级标准品(AMCO-AEPA-1),校准很简单。这些预制标准是优选的,但可以使用Formazin根据EPA分析方法180.1制备标准。比色皿应没有划痕或裂缝,并且仅通过触摸盖子或其顶侧就能轻易地处理比色杯,以免污染它。任何有明显划痕的比色皿都将被丢弃。

校准程序

* 如果使用formazin标准品,轻轻混合比色皿约1分钟,然后在校准前让标准物静置一分钟。

  1. 使用<0.1 NTU标准插入并校准仪表。
  2. 如果仪器不接受第二个标准,请选择下一个标准并校准或验证校准。
  3. 根据需要重复,直到仪表完全校准。 

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