8-2 水环境要素的认识与观测在线视频

流量测量的方法大概就是上面这几种方法

我这里也有一个流速仪

就是水文测量部门

他们通常用的这样一个流速仪

这里面主要有着几个零部件

主要的一个零部件就是螺旋桨

螺旋桨里面通过电磁切割

知道它转了几圈

这几圈把信息输出出来

有这样一个仪器

用那个线连接起来

它告诉这个仪器我到底转了几圈

然后这样的话我们就可以把流速求出来

在这个断面上我们如果测了多个点

就像咱们刚才讲的在某些位置测

测完以后我们可以把平均流速算出来

然后再用断面形状我们可以算出它的流量

这是我们现在用的最多的

一会儿咱们出去的话

大家也可以试着测一下

我们下面再讲地表水环境监测

因为我们现在这个课程是一个野外实习的课程

所以我们主要关注怎么取样

另外就是怎么做现场的监测指标

至于说有些样品我们需要搬回实验室做的那些

我们这个里面就不再详细的介绍了

我们首先看一下这个表

因为对地表水环境监测来说

这个表可以说就是我们的

相当于是一个总纲

我们国家有个地表水环境质量标准

我相信大家都知道

这个标准实际上是02年的已经很早了

现在可能正在准备修编

这里面我们关注的指标是这样24个指标

但是后面还有五个选测的指标

现在我们别管是国家还是各个省各个市

用来做地表水考核地就是这24个指标

我们测完以后地表水分成几类

一类到五类

大家别的课程应该介绍过

而我们如果是能够做饮用水的

就是三类以上的水

我们可以做饮用水

四类水可以做景观水

五类水基本上就不能利用了

但是我们之前有的时候

有的人还会把它分成劣五类水

就是比五类水还差的叫劣五类水

实际上标准方法里倒是没有这样一个提法

我们看如果我们

做地表水环境监测或者做地表水环境的调查

我们到底应该怎么做

让我们分这样几个部分给大家做一个简单的介绍

首先是前期准备

首先我们要确认我们要监测这个断面

它到底有什么样的基本信息

这里面因为我们实际上现场做的时候

不像我们在这里看的都是小河

特别小河可能走进去测都没关系

但有的时候可能是大江大河

能去把水采出来是一个很困难的事情

我们需要确定到底我们什么样的工具

在什么地方采

是桥上采还是用船只采

有些感潮断面我们可能还需要确定它的涨潮期

或者说平潮期退潮期

到底在哪个地方采

在北方有的时候冬天还要在冰上作业

我们要把这些断面的信息准备清楚

另外我们还要需要带一些设备

要确定到底测几个点

我们需要知道水深也需要知道河的宽度

所以我们要能够测出水深

要能够测出河的宽度

另外我们还要准备一些采样器

采样器分这几种

这个就是一个普通的采样器

大多数水的指标都是用采样器采出来的

另外这个是测温度的仪器

实际上我们现在大多数干的话

都是把水打上来

在水桶里测的温度

这个可能有的时候会有一定的误差

像温度计它可以是打上来的时候把水存到这里面

温度计也是在里面的

这样的话它的精度会高一些

另外这个是石油类的采样器

石油类的采样器采样要求的比较高

它要求我们要采到大概900毫升左右

因为这个瓶子是1000的

要采到900毫升左右

不能少于800毫升也不能打满

所以像玩杂技一样

这个上面有个盖子

你把瓶子放下去以后你往上一拽

然后水灌进来

灌进来还得保证不能让它灌满

还不能灌得太少

所以没采过的人可能打十个八个都满足不了要求

一不小心就灌满了

另外我们可能还要准备一些抽滤的装置

这是抽滤的装置

有些指标按照规范的话我们需要抽滤的

另外我们可能还要带一些别的设备

比方说试纸，要加稳定剂

试纸是需要的

另外有些地方我们可能需要离心机

在泥沙比较大的地方

或者尼龙筛

或者说还有水比较深的时候需要深水采样器

等等这些或者破冰的工具

这个工具是破冰的工具

在北方有些地方我们需要用破冰的工具破冰

同时我们要监测这个项目

因为我们这24个项目可能用于不同的研究目的

或者说不同调查目的

我们不见得说我们把24个项目都做

但是不同的项目我们需要准备不同的瓶子

这里面瓶子有玻璃瓶有塑料瓶

玻璃瓶还分棕色的瓶子和透明的瓶子

因为有些比方需要避光的

我们就需要用棕色的瓶子

塑料瓶子和玻璃瓶子什么区别

有些指标它是又可以用玻璃瓶又可以用塑料瓶

但是咱们通常来讲如果塑料瓶可以

我们肯定会尽量用塑料瓶子

因为它不容易破碎

但有些瓶子我们是必须用玻璃瓶子

因为塑料瓶子比方说我们如果测COD

我们用了塑料瓶子

塑料瓶子有可能会渗出来一些化学物质

或者说掉出来一点东西

有可能会对COD产生影响

就基于这样的原理

所以说我们不同的指标要选择不同的瓶子

选择准备完以后

我们还需要把这瓶子做清洗

并不是说我们把瓶子

哪怕是你新买的瓶子直接拿过来用

有的时候也会产生很大的误差

我们需要通过不同的洗涤方式

洗涤类型又分了1到5这几种类型

这里面大多是先用洗涤剂

洗涤剂有也可能是酸的

先洗完以后然后再用自来水冲洗

最后再用纯水冲洗

基本上分这样的步骤

洗涤的时候我们可以把瓶子做一下分类

这里面我们大概用的洗涤剂就是这几种

一种是铬酸的洗液

这里面我们一般都是用重铬酸钾来配的

或者说用一些洗涤剂

也有用硝酸来配的

你比方说我们如果测重金属的塑料瓶

我们一般情况下需要用酸给它泡一泡

因为塑料里面有可能会有重金属

你用酸泡完以后重金属可能就解析出来了

你再采水样

不至于说塑料瓶里面的重金属再释放出来

我们洗完以后

要确定我们的瓶子是洁净的

能够满足要求的

所以我们也需要把我们的空白样品瓶做一些测试

证明我们的瓶子不会产生大的干扰

但这一般需要抽测

比方说抽个1%或者百分之几

不见得说所有都要测

所有都要测那你可能

就相当于是重新再洗一遍瓶子了

也没意义了

瓶子我们最后一关洗涤或者说我们

因为我们也需要采一些平行样或者空白样

需要按照我们的实验室用水规范

制出我们的纯水

有的时候我们可能会用蒸馏水

但是蒸馏水很多时候是满足不了要求的

因为我们需要的是二级水

蒸馏水有的时候能满足二级水

但是有的时候可能也不一定

我们样品采完以后

水样在瓶子里

在瓶子里面因为我们知道瓶子里面它可能有

各种各样的微生物

我们需要加一些稳定剂抑制微生物的活动

如果微生物在里面活动

比方说采回来到实验室

可能过了几个小时

或者甚至过了一天两天

如果没有加稳定剂的话

微生物的活动可能改变了这里面污染物的浓度

或者说它也会发生一些别的反应

我们现在加稳定剂的目的

主要就是为了让它抑制生物的活动

或者其他的反应

稳定剂主要分这几种一种是酸

这里面可能是硫酸 硝酸或者盐酸

也可能是一些碱

或比方说氢氧化钠

或者一些固体的硫酸铜等等这些物质

根据我们不同的指标我们需要加不同的稳定剂

对于稳定剂我们也需要专门的箱子给它装上

实际上如果你的水非常清洁的话

稳定剂在这个箱子里会产生相互干扰

比方这里面你装了酸又装了碱

封在一个箱子里

有的时候酸和碱会挥发出来

也会相互串相互影响

这些以前有人也做过实验

可能有些稳定剂都需要给它分开

分成不同的箱子

在我们现场的话

我们一般都会用这样的一次性的滴管来移取试剂

同样对稳定剂来说

也不是我们随便买一个稳定剂我们就可以来用的

我们也需要把我们的稳定剂做抽检

看看到底稳定剂里面

我们所关注的污染物的浓度能不能满足要求

有可能里面杂质很多

加到这个里面的话

有可能你的样品是很清洁的

但是稳定剂把你的样品给污染了也有可能

特别像有一些特别敏感的物质

比如说汞

实际上整个自然界里面水体里面

汞的浓度都非常低

如果你的稳定剂里面有一点点汞加进去以后

可能整个的一瓶水都污染了

前面是我们工具准备或者样品瓶的准备

下面我们再看到了现场以后

我们怎么布设采样点

这是我们假设的一个河流的示意图

大家可以想想

如果在这个研究区

应该在哪些地方

布设监测断面

大家可以考虑一下

我们现在把它收缩到很小的区域

有可能这个是拉长到一个很长的流域里面的

大家考虑一下

你应该在哪些地方布设监测断面

才能够获得可靠的监测数据

这里面一般的流域的入口

我们是需要设立一个断面的

因为这个地方有一个自来水的取水口

我们要关注上下游的变化

有一个支流的汇入

我们可能要关注这个地方

这个地方因为上面有一个排污口

我们同样需要关注这个地方

这个地方也有支流汇入

然后还有一个排污口

所以说我们在这地方也设一个监测断面

然后下面这个地方也有个排污口

我们也设一个监测断面

最终还有流域出口这个地方

我们再设一个监测断面

根据我们的需要

我们会布设我们监测断面

至于说在同一个段面上

我们是采一个点或者采多个点

这个有规范

比如说小于50米的时候

我们一般设一个垂线

河宽在50到100米的时候

在左右两岸设两个垂线

大于一百米的时候在左中右设三条垂线

但是设垂线以后垂线上我们到底

是应该取一层水还是取两层水

下面也有规范

比如水深小于五米的时候

我们一般是在表层以下0.5米处取一个点

然后5到10米的水深我们分上下两层

取两个点

大于10米的话分三层

但是对湖泊来说跟河流稍微有点不同

它这里面当然也分了5米和5到10米及大于10米

但是湖泊里面有可能会有一个斜温层

或者可能叫做逆温层

并且可能有的湖很深的情况

有的地方可能达到100米100多米

它有可能会有多个逆温层

这样话有多个斜温层的话

我们都需要在多个斜温层的地方都要采集水样

我们看看这是一个假设的河流

比方说这个河宽是有120米

水深的话大概可能有个10来米

就在这个上面

我们如果要布设监测点位我们应该怎么布设

大家可以考虑一下

首先我们设垂线应该是几条垂线

大家说的对

我们需要设三条垂线

如果这个垂直方向的话

我们设分层的取样点应该设几个

还有我们要需要三条垂线是吧

左边一个中间一个

反正左中右一看河往哪边流了

这边一个 这边一个 中间一个

这边的话水比较浅可能小于5米

我们取一个点就行了

但中间这个地方我们需要取三个点

应该是已经超过10米了

它这边应该也是在大概可能5到10米

可能设两个点就可以了

我们到了现场以后还要再做具体的判断

比方说在冰封期

我们在冰封期的时候到底应该怎么采

因为有的时候我们需要凿冰

凿完冰以后水下到底有没有水

一般情况下我们是

冰下只要有活水我们才采集水样

如果没有活水就不采集水样

然后有些可能还会受藻类影响这些地方

藻类实际上在很多湖泊里面都存在

或者说在一些富营养化的河流里面

我们同学说一下如果你采集这样水里的话

你需要把藻类采到你的瓶子里面

需要回到实验室做分析

还是说你要把藻类去除掉

然后只采集其它的水

大家想一想

我们采集藻类比较多的水体的话

我们需要把藻类给过滤掉

先过滤掉藻类然后把过滤掉的水样采集出来

然后另外还有可能会有感潮河段

感潮河段的话因为每个地方

它的可能潮涨的时候潮落的时候是不一样的

我们要知道它的时间节点

另外可能还有有水深的因素

比如说小于0.5米

水深比方说只有咱们现在咱们一会去的河

水深可能只有20厘米30厘米

这样话我们如果水面以下0.5米可能都没有了

我们这种只需要采它中间的位置

比方水深只有20厘米

那我们在水下10厘米采一点就可以了

我们再看一般的河流湖库点位的采样

大体上我们可以按照这样一个步骤来采集

因为我们一般情况我们需要把水打上来

打上来以后

实际上很多指标上我们需要先静置的

静置为什么

因为有些可能泥沙比较多

一方面让泥沙沉降下来

还有一些可能有一些漂浮物

漂浮物飘上去

有些比方说重金属

重金属我们还需要给它做抽滤的

对于重金属，如果河流里面包含一些颗粒物

颗粒物里面本来可能来源于

富含金属矿的地方

它的这些矿石冲刷的碎屑

可能这里面本来就有重金属

我们把这些采集上来

实际上它不代表水体里面的溶解的污染物的浓度

所以我们需要把这些颗粒物给抽滤掉

然后像石油类我们用需要用专门的瓶子

叶绿素也需要把浮游的这些植物给它过滤掉

我们这些指标

有些指标我们是静置30分钟以后

需要用虹吸的方法把它吸出来

我不知道大家之前采没采集过水样

我们实际上很多时候是拿桶打上来以后

直接往瓶子里灌了

像这样是不合理的

上层有可能就是漂浮物下层会有泥沙

你一定要用管子插到里面水面以下5厘米

然后把水虹吸过来

然后石油类需要用专门的采样器采集

因为石油它很多时候在表面上

如果你弄不好的话它可能会吸附到管壁上

重金属我们需要给它做抽滤

叶绿素也是沉降加过滤

要把浮游的这些植物给它去除掉

水样静置我们需要一个用的一个大的容器

你比方说你预计你要采你需要5升水

可能你弄一个比方说8升的或者10升的

这样一桶给它静置

静置完以后把水给它虹吸出来

同样有可能你需要很多瓶子

很多瓶子我们如果你做的比较多了

你会发现如果你摆不好这个次序

或者说你这个程序捋的不好

很有可能你把它给弄混了

然后本来是采BOD的

你可能用瓶子采了总磷

因为它俩这个瓶子可能是看的差不多了

或者有的时候我们偷点懒

可能需要用棕色的全用的透明的

我们有的时候需要把这个东西摆成一个一定的次序

这样的话就不容易乱不容易串

水样灌装我们有的时候有些需要

是把水样直接灌装到瓶子里

有些时候我们还需要在现场的话

用实际的水样在润洗我们的瓶子

润洗几次然后再灌装水样

在这里面

因为你可能要同时采20多个指标的话

你要把次序安排好

有的可能需要先采有的需要后采

这个时间是很长的

如果你采用24个指标的话

全部按照规范的方法采

每个点大概可能需要1到2个小时

才能完成这个工作

就光采集水样

采集完以后我们还需要分门别类的把

每个样品里面给它加上稳定剂

同样我们可能需要用滴管

你记得你的滴管千万不能混了

也不能说你本来这个地方是加硝酸的

后来用滴管又加了硫酸

你的稳定剂全都混掉了

不同的指标对稳定剂是有不同的要求的

因为第一个是加的稳定剂的种类不一样

另外我们一般是调节它的ph值

让ph值要达到什么标准

还有有一些是要在里面加一些物质

加出来让它产生比如说絮凝或者说想产生沉淀

采集完以后

实际上我们的水样如果放到温度比较高的地方

即便你加了稳定剂

可能还会对你的指标产生影响

可能里面微生物活动

或者其它一些化学反应

或者物理的反应能产生影响

所以说我们需要把它进行冷藏

一般是0到5度进行冷藏

同时我们做完以后也需要填写现场采样的记录

我们可以准备类似这样的表格

我们再看一下特殊的样品的采样

比方说就像藻类很多的地方

采样你记得一定不能把这些藻类采到水里面

我们刚才说了你一定要把藻类给它拨开

拨开了以后

采集的水样先需要用筛给它过滤掉

过滤掉以后还要再沉降一会

大概30分钟

然后再分装你的水样

感潮河段一般需要采集

涨潮的时候或者说退潮的时候

这个时间点实际上非常非常短

你需要在这个点上给它采集

所以说一定要把这个时间给提前查好了

有些指标比方说像感潮河段

这些因为泥沙比较大

我们很多时候需要用离心机要给它离心的

就是我们沉淀完以后还需要再判断

如果这里面还有大颗粒的物

我们需要离心机给它离心

同样对于多泥沙的河流也是

像黄河流域它泥沙含量非常大

你即便是沉降了30分钟

水可能还非常混浊

这里面大多数是泥沙

高泥沙的河流水质不见得差

有的时候可能它的水质反倒是非常好的

所以我们不能把泥沙混到我们的样品里面

在沉淀完以后如果还有很多的泥沙

我们需要再把水样离心

离心完以后取上清液

就同样对于水深比较小的这地方

一会我们出去采的这些咱们小的河流也是

有的时候我们可能需要涉水采样

或者有些地方我们可能用采水器也采不了

因为我们采水器大概可能也得有30厘米的高度

有的地方水深可能只有20厘米

你用采水器也采不出来

有的时候我们这种情况下需要用水瓢去取

水瓢取的话你记得要把水瓢伸到大概中间的位置

去采集水样

实际上我们采集的水样大多数是需要

拿到实验室 在实验室做分析的

当然我们现场也可以测几个指标

这些检测指标就前面那几个水温 ph 溶解氧等

这三个指标我们可以是现场测的

现场测的跟实验室测的

实际上精度没有太大差别

通常来讲我们有的时候很多时候会测一个电导率

所以说在这里面没有

其他这些指标也有现场监测的方法

比方用便携式的仪器我们也可以测一部分的指标

但是这些通常来讲会有比较大的误差

另外一个如果你去做

当成一个比方说用来做中裁的方法

或者说当了一个非常标准的规范化的这种方法

现场的指标都是实现不了的

一会赵老师也带了一个现场监测的仪器

能测几个指标氨氮 硝态氮还有总磷

应该能测几个指标

我们一会

赵老师给大家再介绍一下仪器怎么用

就现场监测的

对我们搞科研的来说

有的时候这些会很有用的

比方说我们跑到很偏僻的地方

去采集水样

我们如果运回来可能需要很长的时间

现场如果能做一做的话也是非常有用的

现场监测指标第一个就是pH

这是我们基本上所有的调查我们都需要用的

我们这也有一个现场用的pH计

就这样一个仪器

这pH计它一般是有这样一个专门的电极

在这里面它是有两个电极

这里面有一个玻璃电极

玻璃电极是用来测ph的

然后另外还有一个饱和甘汞电极

这个电极是一个参比电极

有这两个以后就可以把这个

通过这里面的一个电化学的反应产生一个电流

通过电流就可以测出来pH值

当然我们测之前我们需要做校准的

我们大多数稍微专业一点的pH计都是可以做校准的

同样这个仪器也可以

这里面有校准功能

我们这里面有校准

这个仪器是还比较自动化一点

因为它这里面有配好的这种缓冲液

这个缓冲液实际上我们就是把某一种物质

你看这里面有一个四硼酸钠

四硼酸钠它的pH值如果用250毫升稀释完以后

可以到9.18

就是不同的物质我们给它稀释到不同的浓度

它的pH值是固定的

当然这个跟温度有关系

我们通常指的是25度

它有一个标准的pH值

我们用这个可以校准我们的仪器

这个仪器可以自动校准

你只要需要校一点或者两点或者三点

给它校准

这里面我们有三种浓度

最终配出来pH值分别是4 6.86和9.18

反正我们可以用这个来校正我们的仪器

校正完以后就会保证我们的仪器不会有大的误差

这是我们常用的几种pH值的标准缓冲溶液

当然在不同的温度下它的pH值是不一样的

所以说pH计需要把温度因素考虑进来

因为不同的温度它的pH值

同样的溶液可能是不一样的

但是这个仪器它可以自动把温度的因素考虑进来

它能够自动补偿温度

在不同的温度下把你的测量数值校准出来

这个是pH的

然后我们还有现场测的指标还会有溶解氧

溶解氧是用的是比较多的

上面我们讲的pH它基本上只受温度的影响

就是你只要温度高低

同样的溶液pH这种变化的数值

如果没有温度校准的功能的话

会有差别

但是溶解氧仪器可能更脆弱

它受温度也受气压也受盐度的影响

所以这里面我们需要

把这些参数都告诉这个仪器

它可以自动的把这个东西

把这些参数考虑进来

最终出来正确的数值

当然我们这个仪器我们测的话也需要校准它

比方说

溶解氧我们一般都

会有这样一个零氧校准液

这里面我们一般是会用亚硫酸钠

再加上二价的汞盐配置

配置完以后

因为它是还原性的物质

然后它把里面的氧都吸出来

让你这个溶液里面保证基本上都没有氧气了

所以你把你的探头放进去了

基本上这个点我们可以当成是一个零点

就这里面是零氧的 没有氧气

另外我们还会再做另外一个点校准

校准的话我们需要在纯水里面用气泵往里打气

往里充气

可能10分钟20分钟

这里面是处于饱和溶解氧的状态

然后我们再把我们的电极放到里面

再测饱和溶解氧这种状态下它的溶解氧浓度

这两个点校准完以后

我们的仪器我们可以保证它是基本上是准确的

记得我们然后很多时候

现场最容易犯的错误就是我们拿个仪器就过来用

可能那个是别人校准的校准

可能是一个月前两个月前甚至一年以前了

你现在在过来用这仪器可能非常不准了

所以你必须保证你每次用之前

都要把你的仪器做校准

水温就不详细说了

水温因为我们刚才说了有专门的测量水温的仪器

但是现在我们像这些探头里面

也基本上都可以测水温

比方说pH 溶解氧或者电导率这些仪器

都能把水温测出来

有的时候我们还会测一个透明度

透明度现在也没有说特殊的仪器

就是一个塞式盘

大家应该都用过一半白一半黑的

这个之前大家应该都讲过在这里不多说了

还有电导率

电导率这里面我们也有电导率的仪器

对电导率也一样

电导率它实际上对温度也是比较敏感的

就是这个仪器上

我们要不就需要它有温度补偿功能

像这个仪器它也是有温度补偿功能的

但也有的仪器没有温度补偿功能

你需要现场测

测完以后你可能再回来做换算

你可能你测的比方说电导率是300

可能你回来换算以后有可能变成280 290

或者300多一点都有可能

好 我们这节课就讲到这里

大家现在有什么问题

或者你想熟悉一下这仪器可以过来

熟悉一下这些仪器

好 下课