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水質分析中的常用化學指標
更新時間：2024-09-29
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指溶解在水中的分子態氧(O2)，簡稱DO)。水中溶解氧的含量與大氣壓、水溫及含鹽量等因素有關。大氣壓力下降、水溫升高、含鹽量增加，都會導致溶解氧含量減低。
一般清潔的河流，DO可接近其溫度的飽和值，當有大量藻類繁殖時，溶解氧可能過飽和;當水體受到有機物質、無機還原物質污染時，會使溶解氧含量降低，甚至趨于零，此時厭氧細菌繁殖活躍，水質惡化。水中溶解氧低于3~4mg/L時，許多魚類呼吸困難，窒息死亡。溶解氧是表示水污染狀態的重要指標之一。
化學需氧量是指以重鉻酸鉀(K2Cr2O7)或高錳酸鉀(KMnO4)為氧化劑，氧化水中的還原性物質所消耗氧化劑的量，結果折算成氧的量(以mg/L計)。 水中還原性物質包括有機物和亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等無機物?；瘜W需氧量反應了水中受還原性物質污染的程度。基于水體被有機物污染是很普遍的現象，該指標也作為有機物相對含量的綜合指標之一，在與水質有關的各種法令中均采用它作為控制項目。
注：我國頒布的環境地面水質標準(1988年)中，規定了以酸性重鉻酸鉀法測得的COD值稱為化學需氧量，(簡稱CODCr)，而將高錳酸鉀法測得的COD值稱為高錳酸鹽指數，(簡稱CODMn)。
高錳酸鹽指數，又稱為耗氧量，是反映水體中有機及無機可氧化物質污染的常用指標。定義為：在一定條件下，用高錳酸鉀氧化水樣中的某些有機物及無機還原性物質，由消耗的高錳酸鉀量計算相當的氧量。它反映了水中懸浮和溶解的可被高錳酸鉀氧化的那一部分無機物和有機物的量。
高錳酸鹽指數在以往的水質監測分析中，亦有被稱為化學需氧量的高錳酸鉀法。但是，由于這種方法在規定條件下，水中有機物只能部分被氧化，并不是理論上的需氧量，也不是反映水體中總有機物含量的尺度，因此，用高錳酸鹽指數這一術語作為水質的一項指標，以有別于重鉻酸鉀法的化學需氧量，更符合于客觀實際。
CODcr一般為CODMn的2到5倍，我們在實際工作中得到的數據基本上都在這個范圍
生化需氧量是指在有溶解氧的條件下，好氧微生物在分解水中有機物的生物化學氧化過程中所消耗的溶解氧量。同時亦包括如硫化物、亞鐵等還原性無機物質氧化所消耗的氧量，但這部分通常占很小比例。
有機物在微生物作用下好氧分解大體上分為兩個階段。
1)含碳物質氧化階段，主要是含碳有機物氧化為二氧化碳和水;
2)硝化階段，主要是含氮有機化合物在硝化菌的作用下分解為亞硝酸鹽和硝酸鹽。約在5-7日后才顯著進行。故目前常用的20℃五天培養法(BOD5法)測定BOD值一般不包括硝化階段。
BOD是反映水體被有機物污染程度的綜合指標，也是研究廢水的可生化降解性和生化處理效果，以及生化處理廢水工藝設計和動力學研究中的重要參數。
總磷(Total Phosphorus簡稱TP)
總磷為控制水體富營養化主要指標。以水中可被強氧化物質氧化轉變成磷酸鹽的各種形態磷的總量計。磷是植物生長的營養元素，也是生命必須的。如果水中的磷超過臨界濃度后，就會刺激水生植物的生長，以至發生“藻花"，造成水體的富營養化。
磷是由若干不同途徑進入水體的，如排放含磷化合物的廢水，農田的地表徑流，以及畜牧場等。近年來，由于含磷洗滌劑和其他日用含磷物質的使用，也增加了磷的排放量。
氨氮(Ammonia nitrogen簡稱NH3-N)
水中的氨氮是指以游離氨NH3(也稱非離子氨)和離子氨NH4+形式存在的氮。對地面水，常要求測定非離子氨。兩者的組成比決定于水的pH值和溫度，當pH值偏高時，游離氨的比例較高，反之，則氨鹽的比例較高。
水中氨氮主要來源于生活污水中含氮有機物受微生物作用的分解產物，焦化、合成氨等工業廢水，以及農田排水等。氨氮含量較高時，對魚類呈現毒害作用，對人體也有不同程度的危害。
總氮 (Total Nitrogen簡稱TN)
水中各種形態無機和有機氮的總量。包括NO3-、NO2-和NH4+等無機氮和蛋白質、氨基酸和有機胺等有機氮，以每升水含氮毫克數計算。常被用來表示水體受營養物質污染的程度。
水中的總氮含量是衡量水質的重要指標之一。其測定有助于評價水體被污染和自凈狀況。地表水中氮、磷物質超標時，微生物大量繁殖，浮游生物生長旺盛，出現富營養化狀態。
總有機碳(Total Organic Carbon，簡稱TOC)
以碳的含量表示水體中有機物質總量的綜合指標。由于TOC的測定采用燃燒法，因此能將有機物全部氧化，它比BOD5或COD更能反映有機物的總量。
總需氧量(Total Oxygen Demand，簡稱TOD)
是指水中有機物質在燃燒中氧化時所需要的氧量，結果以O2的mg/L表示。TOD只能反映幾乎全部有機物質經燃燒后變成CO2、H2O、NO、SO2…所需要的氧量。它比BOD、COD更接近于理論需氧量值。
硬度(hardness)
硬度起初表示水中肥皂起泡程度的大小，現在，人們在化學上把水中Ca、Mg離子含量，換算為與其相對應的CaCO3量來計算硬度值，用mg/L表示。硬度有總硬度、鈣硬度、鎂硬度、碳酸鹽硬度(暫時硬度)、非碳酸鹽硬度等表示方式。
pH值(pH value)
pH值表示水中酸堿性的強弱，用溶液中氫離子活度的負對數表示： pH =-lgαH+
pH表示水的最基本性質，它可以控制水體的弱酸、弱堿的離解程度，降低氯化物、氨、硫化氫等的毒性，防止底泥重金屬的釋放。它對水質的變化、生物繁殖的消長、腐蝕性、水處理效果等均有影響，是評價水質的一個重要參數。天然水的pH值多在6-9范圍內;飲用水在6.5-8.5間;某些工業用水的pH值必須保持在7.0-8.5間,以防止金屬設備和管道被腐蝕。
電導率(conductivity)
水的電導率與其所含無機酸、堿、鹽的量有一定關系。該指標常用于推測水中離子的總濃度或含鹽量。不同類型的水有不同的電導率。
氧化還原電位(Oxidation reduction potential)
氧化還原電位是水中多種氧化物質與還原物質發生氧化還原反應的綜合結果。這一指標雖然不能作為某種氧化物質與還原物質濃度的指標，但能幫助我們了解水體的電化學特征，分析水體的性質，是一項綜合性指標。水體的氧化還原電位必須在現場測定。
濁度 (Turbidity)
濁度是表現水中懸浮物對光線透過時所發生的阻礙程度。水中含有泥沙、黏土、有機物、無機物、浮游生物和微生物等懸浮物質時，可使光散射或吸收，濁度大。水的濁度大小不僅和水中存在顆粒物含量有關，而且和其粒徑大小、形狀、顆粒表面對光散射特性有密切關系。濁度的高低一般不能直接說明水質的污染程度，但濁度增高表明水質變壞。
透明度(Transparency)
是指水樣的清澈程度，潔凈的水是透明的。透明度與濁度相反，水中懸浮物和膠體顆粒物越多，其透明度就越低。測定透明度的方法有鉛字法、塞氏盤法、十字法等。
懸浮物(Suspended solids簡稱SS)
水中的固體污染物主要以懸浮狀態、膠體狀態和溶解狀態的形態存在于水體中。懸浮狀態的固體污染物通常稱為懸浮物，是指雜質、泥沙類的無機物、動植物體腐敗而產生的有機質和浮游生物。固體懸浮物，它會造成水體外觀惡化、混濁度升高，改變水的顏色。懸浮物沉積于河底淤積河道，危害水底棲生生物的繁殖，影響漁業生產;沉積于灌溉的農田，則會堵塞土壤毛細管，影響通透性，造成土壤坂結，不利于農作物的生長。
鎘(Cadmium)(Cd)
鎘的融點320.9℃，沸點765℃，是富延展性且柔軟的金屬，溶于稀硝酸。鎘的毒性很強，可在人體的肝、腎等組織中蓄積，造成各種臟器組織的破壞，尤以對腎臟損害最為明顯，還可以導致骨質疏松和軟化，引起痛痛病。
絕大多數淡水的含鎘量低于1μg/L，鎘在自然界中多以硫鎘礦存在，并常與鋅、鉛、銅、錳等礦共存。所以在這些金屬精煉過程中都可以排出大量的鎘。另外，電鍍、染料、電池和化學工業等排放的廢水也是鎘的主要污染源。
鉻(六價)(Chromium)(Cr6+)
具有光澤的銀白色固體金屬，耐腐蝕、耐熱，是人體的必須的微量元素之一，鉻化合物的常見價態有三價和六價。鉻的毒性與其存在價態有關，金屬鉻無害，六價鉻具有強毒性，為致癌物質，并易被人體吸收而在體內蓄積，通常認為六價鉻的毒性比三價鉻大100倍。三價鉻和六價鉻化合物可以相互轉換。鉻的工業污染源主要來自鉻礦石加工、金屬表面處理、皮革鞣制、印染、照相材料等行業的廢水。鉻是水質污染控制的一項重要指標。
銅(Copper)(元素符號：Cu)
銅具有延展性，易于加工，是熱和電的良導體。銅是人體所必需的微量元素，人體缺銅會發生貧血、腹瀉等病癥，但過量攝入銅也會產生危害。銅對水生生物的危害較大，牡蠣在銅離子污染的水中，體內可蓄積高量的銅，在日本延岡灣及中國臺灣二仁溪均發生過綠牡蠣案件。銅對水生生物的毒性與其形態有關，游離銅離子的毒性比絡合態銅大的多。銅的主要污染源是電鍍、冶煉、五金加工、礦山開采、石油化工和化學工業等部門排放的廢水。
鐵(Iron)(元素符號：Fe)
鐵是天然水體中的微量元素之一，在水中的含量取決于該地區的地質狀況，也取決于水體中的其他化學成分。二價和三價鐵離子是鐵在水環境中的基本形態。二價鐵存在于缺少溶解氧的水體中或存在于具有厭氧底層的可分層的湖泊深水中，當水中溶解氧增加或遇到氧化物質，二價鐵迅速被氧化成三價鐵離子，而以一種氫氧化鐵形式，或是與其它陰離子一起沉降至水底的沉積物中，三價鐵的氧化物實際上是不溶的。如果底泥中有硫化氫，則分別形成硫化亞鐵，于是便產生了黑色的無機物。
鐵是植物和動物必需的微量元素，在有些水體中，鐵有可能是一種限制藻類和其他植物生長的制約因素，在脊椎動物和某些無脊椎動物血液中鐵是一個極為主要的輸氧因素。
鐵對人體健康無毒理影響，只是影響水的使用。鐵明顯地影響飲水的味道，而且能夠沾污洗滌衣物。
鋅(Zinc)(Zn)
鋅是廣泛應用于日常生活的金屬，融點419.5℃，可溶于酸、濃堿。其常與其他金屬的硫化物，特別是鉛、銅、鎘和鐵的硫化物締合在一起。鋅是人體必需的元素，但對魚類和其他水生生物影響較大，鋅對魚類的安全濃度約為0.1mg/L。此外，鋅對水體的自凈過程有一定抑制作用。其主要污染源是電鍍、冶金、顏料及化工等部門的排水。
硒(Selenium)(Se)
在水體中，元素硒或硒酸鹽的形式存在，水體的天然含硒濃度與土壤的含硒量成正比。硒是人體必需的元素，但若攝入過多的硒也會產生中毒現象。金屬硒的毒性低，二價態硒的毒性非常高，一般經腸道吸收，蓄積于肝、腎中。其污染源主要是采礦、金屬冶煉及硒制品廠等排出的廢水。
重金屬(Heavy metals)
化學上跟據金屬的密度把金屬分成重金屬和輕金屬，常把密度大于4.5g/cm3的金屬稱為重金屬。如：金、銀、銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鉻、汞、鎘等大約45種。
水體中的重金屬元素有些是人體健康必須的常量元素和微量元素，有些是有害于人體健康的，如汞、鎘、鉻、鉛、銅、鋅、鎳、鋇、釩、砷等。受污染的地面水和工業廢水中有害金屬化合物的含量往往明顯增加。有害金屬侵入人體后，將會使某些酶失去活性而出現不同程度的中毒癥狀。其毒性大小與金屬種類、理化性質、濃度及存在的價態和形態有關。例如，汞、鎘、鉻(六價)、鉛、及其化合物是對人體健康產生長遠影響的有害金屬;汞、鉛、砷等金屬的有機化合物比相應的無機化合物毒性要強得多;可溶性金屬要比顆粒態金屬毒性大;六價鉻比三價鉻毒性大等等。
