A. 污水化验室设计
化验检验工作是现代污水治理及环境保护工作的重要环节。分析数据不仅对进、出水进行分析，还要及时为工艺流程提供分析数据，检验工艺运行的效果。根据工艺参数生产要求及政策法规分析任务，建立化验室，购置必要的仪器、设备及化学试剂，选拔培训合格的化验人员，实行严格的科学管理，使化验工作井然有序的进行．1化验室设计要求1)房间布局及人员配备。化验室按功能大致分为如下部门：①样品制备室：样品的采集准备、预处理、转移和留样储备：②物品储藏室：化学试剂和玻璃器皿的贮藏和保管，有毒和危险试剂的安置(配备安全柜)③综合理化室：基本的化验操作、普通的理化分析；④精密仪器室：放置精密仪器，这类仪器存放需要防电磁干扰、防震动、防噪音、防腐蚀、防尘和恒定的温湿度等，此外需要稳定的电力条件；⑤天平室：专业的称量工作问：⑥生物检验室：对环境和通风有特定的要求，负责生物学实验，无菌洁净室有标准的洁净度要求；⑦辅助钢瓶室：存放气体钢瓶的场所；⑧办公室(辅助室)：数据处理、档案存放及日常事务管理及组织后勤补给等工作。人员培训上岗。具有专业技能和理论基础。2)建筑要求：房间结构防震、防火、防尘防中毒，采光充足，建筑结构以钢筋水泥结构为主，隔断和顶棚装饰材料考虑防段键培火性能，地面用地板砖或水磨石地面，窗户要严密、防尘，安装避光窗帘。实验台选用耐腐、耐热材料制成。要求牢固，台面平整。3)给排水：从室外的供水网引水，直接供水。室内安装一个总阀门，要求易操作，安装地漏。上水管、上水阀门及连接件材质需要耐酸碱腐蚀，一般选用聚乙烯材质；化验水槽建议PP材料模具制作，较强的耐腐蚀性能，排水管、连接件，三通，弯头直管等采用PVC材质。排水管预留高度标准：80～100mm．4)通风设计：化验室工作可能产生有害气体，提供安全、舒适的工作环境必须做好通风设施。自然通风是常用的通风形式，其优点是不消耗能量，但当空间大，效果差时可引导气流按一定方向流动，可提高通风效果：机械通风是某些需要较为洁净的握唯实验环境的必须方式，这些化验室需要安装抽风机或排气扇强制换气(局部或全室)，在房间的进风口安装适当的过滤器阻隔带入的室外灰尘和其他干扰物；对于产生危害气体的实验需在通风柜内进行，它具备气体不倒流、隔离功能，是实验室建设的重要问题：在寒冷地区，冬季气温较低，化验室必须加装暖气系统以维持适当的室温；此外对温湿度有较高要求的，还需要考虑安装空调，进行空气调节．5)用电设计：预算实验室供电总容量，室内有三相交流电源和单项交流电源，设置总电源控制开关，若实验停止后仍需运转的，应有专用供电电源，不至于因切断总电源而影响其工作，对精密仪器的供电采用专用供电，必要时保证电压稳定，安装UPS稳压电源。安装三相插座和单项插座，大功率的插座应有开关控制和保险设备(如20安电流以上的插座)，以防短路，不影响整个室内的正常供电。此外照明用电和设备用电分开，常规的实验室的照明在75～150LZ。6)安全设计：化验室要配备适宜的消防器材，配备有害废液废物的收集装置，以便进行无害化处理。根据污水排入城市下水道水质标准(CJ3082—1999)、污水综合排放标准(GB8978—1996)及江苏省城镇污水处理厂运行管理考核标准(试行)规定，制定污水、污泥处理检测项目和周期如下：处理水量10万=3／d以下污水处理检测的项目及周期：①每日一次：CODcr、PH、BOD5、SS、TP、NH3一N、N03-N、TN、氯化物、MLSS、MLVSS、SV％、曝气池Do；每周一次：粪大肠菌群；②每日一次：含水率、有机物、pH．每周一次：粪大肠菌群。2根据规定的检测项目和本人多年的经验总结，确定小型污水化验室的仪器器皿和试剂购置2．I污水处理化验分析项目仪器设备及试剂一览如下1)CODcr：方法：重铬酸钾法(GBIl914—89)；仪器设备：加热消解器；(注：CODcr自动测定装置可选用)；玻璃器皿：回流装置(冷凝管)、铁架台、50mL酸式滴定管、250mL三角锥形瓶、玻璃珠：备用试剂：重铬酸钾(GR)、灵菲哆啉、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、浓硫酸、硫酸银、硫酸汞、邻苯二甲酸氢钾(GR)。2)PH(加水温)：方法：玻璃电极法(GB6920-86)；仪亮带器设备：PII计(带温度传感)：玻璃器皿：100mL烧杯；备用试剂：PH标准试剂25℃(4．00，6．86。9．23)。3)色度：方法：稀释倍数法(GBll903—89)：玻璃器皿：50mL具塞比色管。4)BoD5：方法：稀释接种法(GB一7488—87)；仪器设备：BOD培养箱，Do测定仪，磁力振荡器： (注：BOD自动测定仪可选用)；玻璃器皿。溶解氧瓶、玻璃搅棒、1000～2000mL量筒、5～20L细口玻璃瓶、倒虹管；备用试剂：磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、七水合磷酸氢二钠、氯化铵、硫酸镁、氯化钙、氯化铁、亚硫酸钠、盐酸、氢氧化钠、葡萄糖、谷氨酸。5)ss：方法：重量分析GBll901-89；仪器设备：微孔滤膜过滤装置、真空泵、鼓风干燥箱、水浴锅、电子分析天平(万分之一)：玻璃器皿：吸滤瓶，无齿扁嘴镊子、干燥器、蒸发皿、直径30～50mm的称量瓶：备用试剂：0．45um滤膜。6)NH3-N：方法：纳氏试剂光度法(GB7479—87)；仪器设备：分光光度计、PH计；玻璃器皿：50mL具塞比色管、聚乙烯瓶、玻璃棒、蒸馏装置(制备无氨水)、试管架；备用试剂：氢氧化钠、碘化钾、碘化汞、酒石酸钾钠、氯化铵(GR)。7)TN：方法：紫外分光光度法(GBll894-89)：仪器设备：紫外分光光度计、压力蒸汽消毒器或民用压力锅(压力为1．1～1．3kg／cm2，相应温度120～124℃)；玻璃器皿：25ml具塞比色管、烧杯、试管架：备用试剂：氢氧化钠、过硫酸钾、盐酸、硝酸钾(GR)。8)TP：方法：紫外分光光度法(GBll894-89)；仪器设备：分光光度计、压力蒸汽消毒器或民用压力锅(压力为1．O～1．5kg／cm2)：玻璃器皿：50=I(磨口)具搴比色管、试管架：备用试剂：过硫酸钾、硫酸、抗坏血酸、钼酸铵、酒石酸锑氧钾、磷酸二氢钾(GR)．9)氯化物：方法：硝酸银滴定法(GBll896-89)；玻璃器皿：150ml锥形瓶，50mL棕色酸式滴定管；备用试剂：氯化钠(GR)，硝酸银(GR)，铬酸钾、酚酞、硫酸铝钾、过氧化氧、高锰酸钾、乙醇。10)DO：方法：碘量法(GB7489-87)仪器法；仪器设备：Do便携式测定仪可选用；玻璃器皿：50mL棕色碱式滴定管、碘最瓶、250～350mL溶解氧瓶、移液滴管、棕色瓶；备用试剂：硫酸锰、氢氧化钠、碘化钾、硫酸、淀粉、重铬酸钾(GR)、硫代硫酸钠。1 1)MLSS：方法：重量分析；仪器设备：离心机、鼓风干燥箱、水浴锅、电子分析天平(万分之一)；玻璃器皿：lOOmL瓷碗、lOOml量筒、坩埚钳、干燥器。12)MLVSS：方法：重量分析；仪器设备：离心机、鼓风干燥箱、水浴锅、电子分析天平(万分之一)、马弗炉(箱式电阻炉)；玻璃器皿：50ml坩埚、lOOml量筒、坩埚钳、干燥器。13)SV％：玻璃器皿：lOOml、1000ml量筒。14)生物相：仪器设备：生物显微镜；玻璃器皿：载玻片、盖玻片、50ml烧杯，滴管。15)污泥含水率：方法：重量分析；仪器设备：电子分析天平(万分之一)、鼓风干燥箱；玻璃器皿：lOOml瓷碗、坩埚钳、干燥器。16)污泥有机物：方法：重最分析；仪器设备：鼓风干燥箱、电子分析天平(万分之一)、马弗炉(箱式电阻炉)；玻璃器皿．50ml坩埚、坩埚钳、干燥器。17)粪大肠菌群：方法：多管发酵法：仪器设备：压力蒸汽消毒器、恒温培养箱、；玻璃器皿：lOml发酵管带硅胶塞、小倒管、试管架、酒精灯、接种针；备用试剂：乳糖蛋白胨培养基、Ec培养液。2．2常规实验操作备用器皿和仪器1)实验用水制备：仪器设备：纯水机、(蒸馏水发生器)、电导率仪；玻璃器皿及辅助物：塑料集水桶、玻璃放水瓶、橡胶导管。2)溶液的配制、贮存：仪器设备；普通电子天平、电子分析天平(万分之一)、磁力搅拌器、冰箱；玻璃器皿及辅助物： (100ml、500ml、1000m1)量筒、(50ml、I0Oml、200mL、500ml、IO0Oml、2000m1)烧杯、蒸馏烧瓶、无色、棕色试剂瓶(细口、大口和磨口非磨口之分)，无色、棕色滴瓶，无色、棕色容量瓶(50m1．100ml，200ml，250m1，500ml，1000m1)：刻度吸管(1、2、5、lOml四种规格)；大肚移液管(1、2、5、10、20、50、lOOml)；洗瓶和滴管；普通漏斗(短管和长管)；常用球形分液漏斗；玻璃砂芯漏斗、称量瓶(直径160～300mm)，角匙；玻璃棒，洗耳球、称量纸和滤纸。3)加热、蒸馏、分馏：仪器设备：酒精灯、电炉，水浴锅、蒸馏(分馏)装置；玻璃器皿及辅助物：阋底、平底烧瓶，球形(蛇形)冷凝管、接管、铁架台、石棉网、沸石、橡胶导管。4)器皿的洗涤和干燥：仪器设备：器皿干燥器：玻璃器皿及辅助物：毛刷、试管刷、试管架、移液管架、手套。
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B. 测试污染土壤中的Cd含量过程中，种植物前需要对土壤测什么指标
应该测一下PH， 污灌农田土壤镉污染状况及分布特征研究 王芸1 , 张建辉2 , 赵晓军2 (1. 北京科技大学土木与环境工程学院, 北京100083;2. 中国环境监测总站, 北京100029) 摘要: 对沈阳郊区某河沿岸部分乡镇的污灌农田土壤中重金属全镉含量进行了分析,评价了土壤镉污染状况,并探讨了该河沿岸土壤中镉的沿程分布特征、横向分布特征和垂向分布特征。结果表明,农田土壤重金属镉含量范围为0115～8123mgPkg, 均值为1175mgPkg。用土壤环境质量标准二级标准值对土壤中的全镉含量进行评价,平均镉污染指数为5195,为重度污染;用土壤背景值标准评价,平均镉污染指数为5195, 超过当地背景值水平8139 倍,污灌已造成该地区重金属镉污染,且污染程度十分严重。该河渠从上游到下游,沿岸土壤镉含量呈降低趋势;横向分布上,距离该河渠越远,镉含量有逐渐减少的趋势;垂收稿日期:2006212229 作者简介:王芸(1982- ) ,女,湖北荆州人,硕士研究生. 引用污水灌溉农田在我国尤其是北方缺水地区曾经被广泛采用,工业及城市生活污水中有较高含量的N 和P 等营养物质[1] ,会对农作物生长起到一定的促进作用[2] 。污灌缓解了农业生产用水资源不足,解决了城市污水排放问题,同时也造成了土壤中镉等重金属的积累,进而导致农作物重金属含量超标,并且危害灌区居民人体健康[3] ,成为影响农村生态环境安全和制约农业可持续发展的重要因素之一。位于沈阳市郊区的某河,自1957 年开始接纳城市工业废水和生活污水,水质受到严重污染,已经失去天然水体的功能,成为一条城市排污河渠。而沿岸地区引用该河河水灌溉农田长达40 多年,使部分农田土壤呈现典型的累积性重金属污染,尤其以重金属镉污染最为严重。 本研究对沈阳郊区某河渠沿岸部分乡镇农田土壤的镉污染状况进行了评价,并且分析了表层(0～20cm) 土壤沿程分布、横向分布及土壤的垂向分布特征,为该区域镉污染土壤的治理和灌区土地资源的合理利用提供科学、准确的依据。 1 研究方法 111 样点布设 研究区域位于沈阳市西郊,属浑河冲击平原,表层亚粘土厚度为012～6125m, 表层土以下为砂和砂砾石,层厚达100m 以上,渗透性较强。上世纪五十年代,为解决农业生产缺水问题,该河与卫工、肇工明渠接通,接纳沈阳市西部污水,用来灌 第23 卷第5 期2007 年10 月 中国环境监测 . http://www.cnki.net 溉该河沿岸的农田,近年来监测发现,土壤受到严重污染,尤其镉污染超标严重。 11111 镉污染状况研究 选择沿岸具有代表性的四个乡镇(A、B、C、D,采用网格法布点,即每个面积为1km2 的网格内布设1 个采样点,共布设18 个点位,采集表层0～20cm 土样分析镉污染状况。 11112 镉污染分布特征研究 对沿岸上游、中游、下游土壤进行了采样并分析镉含量;沿途选取6 个采样点,分别采集0～20、 20～40、40～60、60～80、80～100cm 五个剖面层的土壤样品;选取河渠的两条断面线路,对距河渠不同距离(015、110、115、210、215、3km) 的土壤进行了表层采样。每个点位按梅花形取样法,取5 点土样均匀混合,反复四分法弃取后,自然风干,过 100 目尼龙筛,装瓶备用,测定土壤样品中全镉含量。 112 测试分析方法 全镉的分析方法采用KI-MIBK 火焰原子吸 收分光光度法(GBPT17140-1997 ) 测定。 113 评价标准 以沈阳市土壤中镉元素的背景值[4] 和土壤 境质量标准( GB15618-1995 ) 中的二级标准(保障农业生产,维护人体健康的土壤限制值) 作为评价标准[5] (表1) 。土壤中镉的含量采用单因子评价 模式: Pi = Ci PSi ,式中Pi 为污染物i 的单项污染指数; Ci 为污染物i 的实测浓度; Si 为污染物i 的评价标准。按照土壤环境质量标准,污染等级的划分按照表2 划分成4 级[6] 。 表1 土壤环境背景值及土壤 环境质量标准二级标准值 元素 土壤环境质量标准(mgPkg) pH<6 15 pH6 15～715 pH>7 15 背景值(mgPkg) Cd ≤0130 ≤0130 ≤0160 0119 表2 土壤中镉污染的污染程度分级 级别1 2 3 4 污染指数P ≤1 1 <P ≤2 2 <P ≤3 P>3 污染程度未污染轻度污染中度污染重度污染 2 结果和分析 211 沿岸乡镇农田土壤中镉污染的状况 四个乡镇农田土壤表层中重金属全镉含量及其评价结果见表3。其中,P1 是以土壤环境质量标准评价的镉污染指数,P2 是以当地土壤背景值评价的镉污染指数。 表3 土壤全镉含量及其评价结果 乡镇名称采样点pH 全镉(mgPkg) 按照二级质量标准按照当地背景值标准P1 污染等级P2 超过背景值倍数 A 1 # 6153 116 5133 重污染8142 7142 2 # 315 319 13 重污染20153 19153 3 # 612 3106 1012 重污染16111 15111 4 # 6151 1143 4177 重污染7153 6153 5 # 6 211 7 重污染11105 10105 6 # 6102 8123 27143 重污染43132 42132 7 # 614 1196 6153 重污染10132 9132 8 # 6109 1128 4127 重污染6174 5174 B 9 # 5165 112 4 重污染6132 5132 10 # 6116 0176 2153 中污染4 3 11 # 5175 1119 3197 重污染6126 5126 12 # 6111 0144 1147 轻污染2132 1132 C 13 # 6118 119 6133 重污染10 9 14 # 6186 0125 0183 未污染1132 0132 15 # 5135 0115 015 未污染0179 - D 16 # 5189 1159 513 重污染8137 7137 17 # 5142 0121 017 未污染1111 0111 18 # 5193 0186 2187 中污染4153 3153 平均值5192 1178 5195 重污染9139 8139 7 2 中国环境监 测第23 卷第5 期 2007 年10 月 �0�8 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 以土壤环境质量二级标准( GB15618-1995 ) 进行评价,四个乡镇农田土壤的18 个监测点位的平均镉污染指数为5195, 属于重度污染。其中6#点位镉污染最重,污染指数为27143,15 # 点位最轻为015。根据表2 中污染等级的划分,受到重度污染的点位占6617%, 中度污染占1111%, 轻度污染的占516%, 未受污染的占1617% 。可见大部分土壤都受到重度的镉污染,应予充分重视。土壤背景值是以未受污染的土壤为依据实际测定的,是反映区域土壤质量比较真实的数据,也是当前人类保护土壤环境质量的目标。我国土壤镉的背景值为01097mgPkg[4] ,而沈阳市土壤镉的背景值为0119mgPkg[4] ,极显著高于全国水平,属于Cd 高背景区。采用沈阳市土壤重金属镉的背景值对沿岸乡镇农田土壤镉污染状况进行评价,除了15# 点位外,其余的点位镉含量均超过了当地的土壤镉元素背景值水平,且大部分都远远超过当地背景值,最高超标倍数达42132。土壤由于地区背景差异较大,因此用当地背景值标准评价更反映出土壤的人为污染程度。以上可以看出,沿岸乡镇农田土壤已经受到了不同程度的镉污染,大部分地区镉污染十分严重,须采取环境修复技术或其它措施进行污染治理, 否则会给当地居民的生活和生产造成危害。 212 土壤中镉污染的分布特征 21211 表层(0～20cm) 土壤镉污染的沿程分布 如表4 所示,该河上游土壤重金属镉平均含量达到1198mgPkg, 几乎是中游和下游的3 倍,超标率(按照土壤环境质量标准评价) 也为中游和下游地区的212 倍和3 倍,处于重污染水平。中游和下游地区土壤重金属镉平均含量均处于中污染水平,但超标率中游地区比下游地区高出十个百分点。土壤镉污染呈沿程降低趋势,即上游污染最重, 向下游逐渐减轻, 但下游地区也超标2814%, 镉污染不可忽视。在灌溉的过程中,水体中镉主要以悬浮物形式输送,在上游流程较短,重金属净化效果不大;到达下游时,经过沿途的净水沉积,会降低水体中重金属的含量[5] ,使得上游地区镉含量高于中游和下游。 表4 某河沿程土壤中镉污染及评价结果 点位含量范围(mgPPkg) 含量均值(mgPkg) P1 平均超标倍数超标率( %) 污染等级 上游0115～40110 1198 616 516 8617 重度污染 中游0115～16134 0163 211 111 3816 中度污染 下游0115～13193 0161 2 1 2814 中度污染 21212 表层(0～20cm) 土壤镉污染的横向分布如图1 所示, 两条断面线路中, 距离河渠015km以内的土壤镉含量都相当高, 分别达到13120 和8171mgPkg,0 15km 以外范围的土壤镉含量均小于4mgPkg, 远远低于015km 以内的含量,且015km以外范围的镉含量都相差不大, 这表明015km 以内的土壤为主要受污染的区域。对土壤中的镉含量与距某河的不同距离作回归分析,计算二者之间的相关性。1 号线和2 号线的相关方程和相关系数分别为 y1 = 919633 -3 14400x , r1 = - 017031 y2 = 617133 -2 12543 x , r2 = - 01716 (r0101 = 01917 , r0105 = 01811) 结果表明,土壤中的镉含量与距河岸的距离负相关,但相关性未达到显著,二者并不呈线性相关。由此得出,距某河距离越远,土壤中的镉含量有逐渐减少的趋势。 21213 土壤镉污染的垂向分布 不同剖面层土壤全镉含量如图2 所示。总体图1 距某河不同距离的表层土壤全镉含量来看, 0～100cm 深度的5 个层面中, 土壤中镉含量由上至下呈下降趋势,且梯度变化较大;其中最高含量均分布在0～20cm 的土壤表层,且表层土壤的含镉量大部分都远高于20～40cm 土层。这与多数研究者认为重金属在土壤中主要累积在0～20cm 耕层,纵向向下迁移较慢的研究结果[7,8] 是相符的。6 个采样点中,40～60cm 的下层土壤镉含量均高于该地区镉的土壤背景值(0119mgP 王 芸等: 污灌农田土壤镉污染状况及分布特征研究7 3 �0�8 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net kg) ,这说明在长期的污灌条件下,受污灌水不断下渗的影响,不仅造成了该灌区表层土壤的污染,而且污染已经向纵向发展,应引起重视。 图2 某河沿岸不同剖面层土壤全镉含量 3 结论 (1) 对沈阳郊区某河沿岸部分乡镇农田表层土壤中重金属全镉含量的分析结果表明,该污灌区土壤重金属镉含量范围为0115～8123mgPkg, 均值为1178mgPkg。用土壤环境质量标准二级标准值对土壤中的全镉含量进行了评价,平均镉污染指数分别为5195, 为重度污染; 用当地土壤背景值评价,平均镉污染指数为9139, 超出当地背景值水平8139 倍,污灌已造成表层土壤重金属镉累积性污染,且污染程度较重。 (2) 土壤污染分布特征:从上游到下游,土壤镉含量呈沿程降低趋势;横向分布上,距河的距离越远,土壤中的镉含量有逐渐减少的趋势;垂向分布上,镉污染主要集中在表层,并且已向下迁移,但是迁移速度较慢。 4 讨论 该河渠每年冬春两季接纳城市排放污水长达半年,城市污水进入河渠后,一些主要污染物滞留沉积,水质受到严重污染,使之失去天然水体的功能,成为一条城市排污河渠。灌溉期开始,引入外水,河槽在激流的冲击下,沉渣泛起,这时沿岸几十处泵站,抽水灌田,污水流入田间遣散,随着悬浮物下降及土壤表层有机、无机胶体的吸附作用,大量重金属沉积在0～20cm 表层中。重金属镉保持率为85% ～95%, 在土壤中有很大的累积性。沿岸农田土壤经多年污水灌溉,在灌渠渠底及表层土壤中会累积相当量的镉,一旦受酸水浸洗,很易释放镉离子。土壤中重金属镉主要以酸溶性和交换态存在,具有较大活性,易被农作物吸收。土壤中80% 的镉与占无机配位体中主导地位的Cl- 结合,形成可溶性的CdCl2 及CdCl- 离子,极易为水稻等作物吸收,导致稻米中镉含量严重超标。 在土壤镉污染的垂向分布的研究中还发现,2 # 、3 # 、4 # 和5 # 点位剖面层,出现下层土壤镉含量高于上层土壤的情况。这表明在某些剖面中可能存在地下水镉污染导致土壤下层含镉量增高的可能性,但是这一现象仍有待进一步证实。 根据本次研究结果可以看出,虽然目前已经停止污水污灌,但是沿岸土壤中重金属镉污染程度仍然很严重。土壤镉污染在短期内对其进行修复十分困难,该地区的农作物以及地下水都会受到污染,严重威胁该地区人群的健康,因此污水灌溉的危害仍然存在。 参考文献: [1 ] 陈竹君,周建斌. 污水灌溉在以色列农业中的应用[J]. 农业环境保护,2001 ,20(6) :462～464. 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