《水质快速检验》课件.ppt

第七章 水质快速检验,重庆医科大学公共卫生学院代兴碧2011-12-26,主要内容,1.概述2.一般化学性状快速检验（4项）3.无机毒物的快速检验（7项）4.有机毒物的快速检验（3项）实验教材内容：氨氮、亚硝酸盐氮、余氯、氰化物、砷化物、汞、六价铬、铅、钡、生物碱、有机磷,第一节 概述,一、饮用水的种类二、快速水质检验的分类三、快速水质检验的目的意义四、快速水质检验中常见的有害物质五、快速水质检验方法的特点和要求六、快速水质检验结果评价,第一节 概述,一、饮用水的种类1.集中式给水（突发、水灾、地震等必须快速检验）2.分散式给水 农村（有常规，也有快速检验）临时（必须快速检验）野外、行军作战（必须快速检验）,第一节 概述,二、快速水质检验的分类1.生物检验（防介水传染病、防生物细菌 武器）2.理化检验（防急性中毒、防核化武器）,第一节 概述,三、快速水质检验的目的意义1.查明常见有害物质，为水处理提供依据。2.评价水处理效果，为是否可以饮用提供依据。快速检验的重要意义在于防止急性中毒，防止灾后大疫，提出水源选择和水源水短期饮用是否安全的意见。同时，快速检验对于评价水的处理效果，并为水的处理提供有关数据也有一定的实际意义。此外，快速检验有利于及时发现高浓度的污染排放，从而避免严重的污染事故，还可作为水污染的预警手段。,第一节 概述,3.分散式给水的饮用标准在本书p213215附有几种水的标准可供参考.,为促进农村改水事业的发展，1991年5月3日，全国爱卫会、卫生部颁布了农村实施生活饮用水卫生标准准则，该准则适用于广大农村居民点的集中式给水和分散式给水。,第一节 概述,饮水期限的规定 1.生活饮用水卫生标准是以终生饮用为依据的。2.农村生活饮用水卫生标准也是以终生饮用为依据的，只有一般化学指标数字高一点，保险系数小一点。3.军队战时饮用水卫生标准饮水期限则分为7天与90天两类。7天以内是指应急情况，如遭受核、化、生武器袭击、缺水地区战斗、供水极端困难或天灾等意外或不正常的环境条件。此时，水质指标项目减少至最低限度，各项指标的限量值以不发生介水传染病和急性中毒，能保持军队战斗力为目标而定。,第一节 概述,90天以内则是指离开平时固定的营房，较长时期在野外的野营训练、防御战斗、施工等情况，水质指标项目与限量值和平时有所不同。此时不考虑可逆性慢性危害，亦不考虑敏感人群，主要以亚慢性毒理实验为依据。军用化学毒剂限量值的确定，则是以饮水3天计算的，因为动物试验和人体试服耐受量都以3天为依据，因大部分毒剂染毒水源后13天内，毒剂可水解一半或更多，且失能毒剂毕兹比较稳定，连服7天就有明显蓄积作用。,第一节 概述,四、快速水质检验中常见的有害物质水中常见的有毒有害物质，主要有砷、氰化物、汞、铅、钡、铬、酚、生物碱，以及有机磷和有机氯农药等。本书分类为：1.一般化学性状快速检验 2.无机毒物的快速检验3.有机毒物的快速检验,第一节 概述,五、快速水质检验方法的特点和要求1.水质快速检验方法主要是半定量或定性分析，只要求有一定的准确度。与常规方法比较，由于水质快速检验大多在农村或野外现场进行，因此要求选用的检验方法灵敏度高、快速、简便、易行、需样量少，使用的器材应便于携带。2.预制有标准色板，与标准色板比较，颜色浅时为合格。所用的试剂多为固体试剂、试纸条。快速检验产品，如水质理化检验箱，快速测定试剂盒，农药速测卡等。通常，对每一个待测项目都预制有标准色板，与标准色板比较，颜色浅时为合格。所用的试剂多为固体试剂、试纸条。3.为了防止假阳性，必须做空白对照。为了防止假阴性，必须做阳性标准对照。,例如：多参数水质现场快速分析测试仪器,mg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/l高浓度六价铬 0-1000g低浓度六价铬 0-300g色度 0-500PCUmg/l低浓度铜0-99g/lmg/lmg/l,检测项目 测量范围PH温度-50.0-150.0mg/LFTU/50-1000FTUmg/l,第一节 概述,六、快速水质检验结果评价对于砷、氰化物、汞、铅、钡、铬、酚、生物碱、有机磷和有机氯农药，无论哪一种显阳性反应，则被检验的水源水都不能供饮用。如果水中氨氮、亚硝酸盐氮超过标准色板的颜色时，说明水源水曾受过粪便或有机物污染。如急需使用，必须将水煮沸10min以上或用氯消毒后使余氯达1mgL方可使用。,第二节 一般化学性状检验,一、pH值最简便易行的是广泛pH试纸法。农村2级、3级标准为69，军队7天和90标准为59二、氨 氮纳氏试剂法 固体纳氏试剂，标准色板 氯化钠作为稀释剂，酒石酸钾钠掩蔽Ca2+、Fe3+、Mg2+等离子，同时使溶液呈碱性。检测范围 01.0mg/L未受污染的地下水中氨氮含量一般低于0.2mgL，测定这两项指标的意义：是否受过粪便或有机物污污染,第二节 一般化学性状检验,三、亚硝酸盐氮未受污染地面水中亚硝酸盐氮一般低于0.1mgL，格氏试剂法和改良格氏试剂法固体格氏试剂 89g酒石酸作稀释剂，同时使溶液呈酸性。标准色板固体改良格氏试剂 格氏试剂+甲萘基盐酸二氨基乙烯25g，此法显色明显，产物稳定 本法最低检测质量浓度为0.002mgL，测定范围在0.2mgL以内。测定这项指标的意义：是否受过粪便或有机物污污染还有是否投毒。,第二节 一般化学性状检验,四、余 氯1.邻联甲苯胺法 固体邻联甲苯胺试剂 标准色板原理：在酸性条件下，余氯可与邻联甲苯胺反应生成黄色联苯醌式化合物。与标准色板比色,可测定出余氯的大致含量。该法既可测得游离性余氯，又可测得总余氯(即游离性余氯和化合性余氯之和)。立即比色，测得结果为游离性余氯；如放置10min后比色，所得结果为总余氯。测定这项指标的意义：检验消毒效果,第二节 一般化学性状检验,2.二乙基对苯二胺法 固体试剂 标准色板可用于游离性余氯的测定。原理：在pH 67范围内，游离性余与二乙基对苯二胺作用生成紫红色化合物，根据颜色深浅比色定量。取加氯消毒30min后的水样3ml，加二乙基对苯二胺硫酸盐5mg，振摇1min后，若显紫红色表示含有游离性余氯，与标准板比色。本法最低检测质量浓度为0.025mgL，测定范围在0.02510mgL。,第三节 无机毒物的检验,一、砷、氰、汞、磷化锌检验检验结果评价：砷、氰、汞、磷化锌均具有很强的毒性，水中检出任何一种毒物，均不适合饮用。测定砷、氰、汞、磷化锌等毒物的方法有联合测定法和分别测定法1.多种毒物联合测定的方法采用一定的装置，控制一定的条件，将砷、氰、汞、磷化锌四种毒物转变成挥发性组分的形式，以空气作载体，使它们分别与有关的试剂或试纸接触显色。,第三节 无机毒物的检验,（1）砷化物溴化汞试纸法 试纸法 固体试剂 水中的砷主要以AsO33-（三价砷）或AsO43-（五价砷）形式存在，利用酸性溶液中加锌所产生的新生态氢把水中的砷还原为挥发性的砷化氢。砷化氢与溴化汞试纸作用，产生黄色至褐色色斑。（2）氰化物水合茚三酮法 棉花浸渍法 固体试剂氰化物在酸性环境中转化为挥发性的氰化氢，在水中离解产生的CN一可催化水合茚三酮进行自身氧化还原反应，所生成的产物与另一分子水合茚三酮的一羟基进行交换，生成一羟基茚三酮1，3。一羟基茚三酮1，3在碱性条件下可转化为红色的化合物。,第三节 无机毒物的检验,（3）汞碘化亚铜法 试纸法 固体试剂（想一想空气Hg的测定）利用SnCl2把水中汞化物还原成挥发性的汞，与碘化亚铜作用后形成红色碘化亚铜汞沉淀。此沉淀附着在不溶于水的碘化亚铜表面，反应式为：2Hg+2+Sn2+2Hg+Sn+4 2Hg+Sn2+2Hg+Sn4+4CuI+HgCu2HgI4(红色)+2Cu（4）磷化锌 试纸法磷化锌与酸作用生成磷化氢气体，该气体如遇硝酸银呈黑色；如遇溴化汞试纸则呈鲜黄色。磷化锌的检验可采用溴化汞试纸法或硝酸银法，反应式如下：Zn3P2+6H+3Zn2+PH3 PH3+3AgNO33Ag3P(黑色)+3HNO3 PH3+2HgBr22HBr+PHHgBr2(鲜黄色),第一节吸收管中装乙酸铅棉花，上端装新制备的HgBr2试纸条，用于检验磷化锌和砷；第二节吸收管中装入一块水合茚三酮棉花，用于检验氰化物，临用时取Na2CO3少许放到棉花上，再加蒸馏水数滴溶解使棉花润湿，这时棉花应呈黄色；第三节吸收管中装入两段脱脂棉，在两段脱脂棉之间装少量CuI粉剂，用于检验汞。,第三节 无机毒物的检验,打气显色法具有样品用量少、方法简单、不需要加温和预处理、反应快、干扰小、专一性强、灵敏度高等优点，在快速检验中颇受欢迎。用此法大约在10min内可检出或排除砷、氰、汞、磷化锌。改进的打气显色测定装置见p156,可联合测定砷、汞、氰、磷化锌、亚硝酸盐氮五种毒物。2分别测定法见p156157,水质快速检验方法创新实验的设想,四种无机毒物砷、氰、汞、磷化氢联合测定,第三节 无机毒物的检验,二、六价铬二苯碳酰二肼比色法 溶液法 液体试剂在酸性溶液中，二苯碳酰二肼与六价铬作用生成紫红色的配位化合物，颜色深浅与六价铬的含量成正比。最低检出质量浓度为0.02mgL，测定范围在1.0mgL以内，超过1.0mgL时应将水样稀释后再测。对含铁量高的水样，需先用氢氧化钠调节pH至811，使Fe3+沉淀，过滤再测，以免产生干扰。,第三节 无机毒物的检验,三、重金属铅、钡玫瑰红酸钠法检验铅、钡硫化氢一对苯二酚法检验铅 1玫瑰红酸钠法 溶液法 固体试剂原理：在酸性溶液中，铅、钡离子与玫瑰红酸钠反应，生成红色的玫瑰红酸铅(钡)沉淀。将酒石酸0.75g，酒石酸氢钠1.0g，玫瑰红酸钠O.2g，NaNO33.05g研磨混匀制成。本法测定应在酸性条件下进行，故用酒石酸和酒石酸氢钠作为缓冲剂，可控制在pH2.8左右。NaNO3用作混合试剂的稀释剂。取5ml水样，加混合试剂半匙，摇匀后，如显红色表示水中可能有铅、钡存在。,第三节 无机毒物的检验,2硫化氢-对苯二酚法 其原理是重金属试剂可与铅生成黑色的硫化铅沉淀。重金属试剂的配制：将硫化氢(硫化铁与稀盐酸作用而得)通入对苯二酚饱和水溶液中，析出灰白色结晶(如有颜色可用活性炭脱色)，滤去液体，将结晶在空气中干燥即可。测定:取5ml水样于试管中，加重金属试剂少许，摇匀后，溶液呈黄褐色或棕褐色为阳性。检验时，可用蒸馏水作空白对照，空白管应无色。本法最低检出质量浓度为2mgL。,第四节 有机毒物的检验,一、酚4一氨基安替比林比色法 溶液法 固体试剂原理在pH 1002的介质中，在铁氰化钾存在下，酚类化合物能与4-氨基安替比林作用生成红色的安替比林染料，其颜色深浅与酚含量成正比。,试剂的配制,(1)4一氨基安替比林固体试剂的配制：取4一氨基安替比林3.71g，KOH1.644g，NaHCO36.29g和无水NaCl 29.1g充分研磨混匀，即可得4一氨基安替比林混合试剂。(2)K3Fe(CN)6固体试剂的配制：取K3Fe(CN)67g和无水NaCl 43g充分研磨，即得铁氰化钾试剂。,测定,取10ml水样于试管中，加入4一氨基安替比林混合试剂约50mg振摇溶解后再加人铁氰化钾试剂约50mg，再振摇溶解，放置10min后与标准色板比色。教材中没有该实验，我们可不可以做这个测定？我们才做了水中酚的测定，可以做这个测定！,第三节 有机毒物的检验,二、生物碱 生物碱是一类存在于生物(主要是植物)体内、对人和动物有强烈生理作用的含氮碱基的有机化合物。生物碱的分子构造多数属于仲胺、叔胺或季胺类，少数为伯胺类。它们的构造中常含有杂环，并且氮原子在环内。生物碱大多呈碱性反应，能与酸作用生成盐而溶于水。生物碱常常是很多中草药中的有效成分，例如，麻黄中的平喘成分麻黄碱、黄连中的抗菌消炎成分小檗碱(黄连素)和长春花中的抗癌成分长春新碱等。常见的生物碱有士的宁、阿托品、乌头碱、马钱子碱、烟碱、吗啡、可待因、麻黄碱等。大多数生物碱可作药用。用药过量或误食含生物碱的植物均可引起中毒。,第三节 有机毒物的检验,水中生物碱的检验方法有：碘化汞钾法和BTB(溴麝香草酚蓝)反应法。1.碘化汞钾试剂法 固体试剂 溶液反应 原理：生物碱能与碘化汞钾作用产生沉淀或浑浊。碘化汞钾试剂的配制方法与氨氮（纳氏试剂）检验相同。检验时，如出现沉淀或浑浊为阳性。本法检验为阳性反应，表示可能含有生物碱，但不能确证含有生物碱。因为蛋白质及其分解产物及其他一些物质也有类似反应。要确证是否有生物碱存在，还要通过有关的确证试验来判断,第三节 有机毒物的检验,BTB（溴麝香草酚蓝）反应法：固体试剂 溶液反应原理：BTB与生物碱类化合物作用生成黄色化合物。该黄色化合物可被有机溶剂萃取，通过观察有机相的颜色来定性。取无水Na2HP041.708g，NaH2PO40.182g和溴麝香草酚蓝0.3g混匀，置于110烘箱中烘烤2h，在干燥器中放冷后迅速研细。再将研细的混合试剂，与块状焦磷酸钾(已于110120烘箱烘2h)以4：l的比例混合研磨均匀，即制得BTB试剂。,测定取10ml水样于试管中，加BTB混合试剂约40mg，加三氯甲烷2ml，密塞反复倒置20次，静置分层。若下层(三氯甲烷层)为黄色，上层无色或为蓝绿色为阳性；若下层(三氯甲烷层)无色，上层呈现BTB本身蓝绿色为阴性。,第三节 有机毒物的检验,三、有机磷农药有机磷农药种类很多，根据其毒性强弱分为高毒、中毒、低毒三类。我国目前常用有机磷农药有:对硫磷（1605）、内吸磷（1059）、甲拌磷（3911）、乙拌磷和磷胺（属高毒类）。敌敌畏、甲基对硫磷（甲基1065）和甲基内吸磷（甲基1059，4044）（属中毒类）。敌百虫、乐果、马拉硫磷（4049，马拉松）、二溴磷为和杀螟松（杀螟硫磷）（属低毒）,第三节 有机毒物的检验,有机磷农药是近年来水中最常见的毒物之一。它们既可从农田、果园蔬菜地面被雨水冲刷而进入各种水源，又可从工业废水直接排人水体，还可因投毒进入饮水或水体中。有机磷农药的检验分为预试验和确证检验，预试验可用氯化钯法和酶化学法。,第三节 有机毒物的检验,（一）预实验1氯化钯法原理：1605、1059、4049、乐果、敌百虫、敌敌畏等有机磷农药，均可与PdCl2反应得到黄色产物。,2酶化学法,2，6一二氯靛酚混合试剂法 原理：在3540和pH 7.2的条件下，胆碱酯酶能催化硫代乙酰胆碱水解成硫胆碱和乙酸。硫胆碱能使蓝色的2，6一二氯靛酚钠盐还原成无色产物。当有机磷或其他神经毒剂存在时，胆碱酯酶被抑制，水解硫代乙酰胆碱的能力减弱甚至丧失。使蓝色靛酚的褪色速度减慢。以此可以初步判断是否可能存在有机磷农药。,第三节 有机毒物的检验,（）2，6一二氯靛酚混合试剂的配制：将2，6一二氯靛酚2.9g、K2HPO4 54g、NaH2P04 474g充分研细混匀即可。K2HPO4 54g和NaH2P04 474g起缓冲剂和稀释剂的作用。,（）测定取3支试管，一支加5ml水样，另一支加5ml清洁水作空白对照。第三只做阳性对照，3管各加2，6一二氯靛酚混合试剂约60mg，摇匀。各加硫代乙酰胆碱片一片，充分振摇使之溶解。各加硫代乙酰胆碱酯酶片一片，充分振摇使之溶解。观察3管颜色变化。若空白管蓝色褪去或变淡，而水样管和阳性对照管仍呈明显蓝色为阳性。本法最低检出浓度为O.02O.04mgL。最适宜的反应温度为3540。温度超过50，酶的活性便会丧失。,第三节 有机毒物的检验,（二）确证实验(1)1605(对硫磷)的确证：1605可采用酚试剂法确证。在碱性溶液中1605水解成对硝基酚钠，对硝基酚被锌粉还原成对胺基酚，对胺基酚可与酚偶合生成蓝色的吲哚酚染料(靛酚)。反应式为：,在碱性溶液中1605水解成对硝基酚钠,第三节 有机毒物的检验,对硝基酚被锌粉还原成对胺基酚,对胺基酚可与酚偶合生成蓝色,第三节 有机毒物的检验,（）酚试剂的配制：取四硼酸钠（调节pH为9.5）4g和硅胶粉46g配成一种混合试剂，干燥保存。另取结晶酚5g和硅胶粉45g配成另一种混合试剂，干燥保存。临用时将两混合试剂按1：1的比例混合均匀即可。（）测定：取水样5ml于试管中，加600gL NaOH溶液0.1ml及锌粉500mg，充分振摇后，将试管置于沸水浴中加热15min，（碱性溶液中1605水解成对硝基酚钠，对硝基酚被锌粉还原成对胺基酚，），趁热加入酚试剂500mg，继续加热5min，若溶液呈蓝色，证明有1605存在。对胺基酚可与酚偶合生成蓝色的吲哚酚染料(靛酚)。,注意：加碱量要适当，少则反应不完全，多则对显色有影响或出现蓝色后又迅速褪色；试剂中加了四硼酸钠，可控制pH在95左右；如果最后溶液不出现蓝色，应加蒸馏水稀释一倍，加热，若仍无蓝色出现方可确定为阴性。,第三节 有机毒物的检验,(2)1059(内吸磷)的确证：亚硝酰铁氰化钠法确证。其原理是在碱性条件下1059水解产生硫醚(或硫醇)，这些水解产物能与亚硝酰铁氰化钠作用，酸化后生成洋红色化合物。反应式如下：,碱性条件下1059水解产生硫醚,亚硝酰铁氰化钠作用，酸化后生成洋红色化合物,第三节 有机毒物的检验,取5ml水样于试管中，加10gL亚硝酰铁氰化钠溶液(临用时配制)2滴，加600gLNaOH 1滴，振摇后置于2535的水浴中加热12min，取出放冷，沿管壁加1+1盐酸56滴，如在接触面出现红色环，摇动后溶液变红且颜色经久不退，证明有1059存在。本法检验时要注意：控制加热时间和温度。时间过长，温度过高，最后不能得到洋红色配位化合物，而使溶液呈蓝色或蓝绿色；时间过短或温度过低，反应不完全，现象不明显；加亚硝跣铁氰化钠的量要适当。用量太少，反应不完全；用量过多，使正常色泽受影响；当大量乙醇存在时对反应有干扰；本法最低检出质量浓度为10mgL。,第三节 有机毒物的检验,(3)敌敌畏和敌百虫的确证：间苯二酚法敌百虫在碱性溶液中能转化为敌敌畏，所以可用同一方法对它们进行检验。因为敌敌畏在碱性溶液中水解产生的醛类物质可与间苯二酚缩合形成红色化合物，所以用间苯二酚法可同时检验敌敌畏和敌百虫。反应式如下：,敌百虫在碱性溶液中能转化为敌敌畏,第三节 有机毒物的检验,敌敌畏在碱性溶液中水解产生的醛类物质,醛类物质可与间苯二酚缩合形成红色化合物,第三节 有机毒物的检验,测定：取2ml水样于试管中，加无水碳酸钠粉末约50mg，加间苯二酚粉末5mg(小米粒大)，振摇后置于40水浴中加热6min，取出放置2min，若溶液变红并且有红绿色荧光为阳性。本法最低检测质量浓度为2mgL。操作时应作空白对照。农药新产品层出不穷，可根据原理自己设计方法。,第三节 有机毒物的检验,四、有机氯农药 有机氯农药难溶于水，故水中的有机氯需要进行富集后才能检验。检验有机氯农药的方法很多，经过反复研究筛选，选用铜勺法作为检验有机氯农药的共同方法。采用此法检验时应先将有机氯富集，然后点样至铜勺上，通过灼烧观察火焰的颜色来判断是否存在有机氯。,第三节 有机毒物的检验,原理：有机氯农药受热分解产生的氯化氢与铜勺烧后表面生成的黑色氧化铜反应，产生挥发性较强的氯化铜，在无色火焰中呈现蓝色或蓝绿色。检验方法：1.样品提取 取水样lOml于试管中，加石油醚025ml，密塞振摇3min，静置分层后，用注射器将石油醚层吸出。再取铜勺先在酒精灯火焰上烧红至火焰无蓝绿色，这时铜勺表面呈现一层黑色氧化铜，稍冷后，将注射器中石油醚溶液逐滴滴在铜勺上，每点一滴后将铜勺置于火焰上方约lOcm处烘干，再点下一滴，直至滴完并挥发干为止。2.测定 立即将铜勺置于酒精灯氧化火焰内灼烧，注意观察火焰的颜色，若瞬间出现蓝绿色火焰为阳性。此法对六六六、DDT的最低检出量为5g。,第三节 有机毒物的检验,本法应注意：无机氯有正干扰。因为无机氯也产生蓝绿色火焰，故萃取后务必将水层吸弃干净，以消除干扰；有机胺、有机溴也呈正干扰；本法操作时，应在避风和暗处进行灼烧，否则，蓝绿色火焰不易分辨。,复习思考题1水质快速检验的目的意义?它和常规方法比较，具有哪些特点?2采用何种试剂检测氨氮、亚硝酸盐氮?简单说明检测原理。3邻联甲苯胺法是如何测定游离性余氯及总余氯的?4简述打气显色法测定砷、氰、汞、磷化锌的原理。5简述检验六价铬的原理。6重金属铅、钡快速检验的原理是什么?7酚、生物碱快速检验的原理是什么?8碘化汞钾法检验生物碱，能否确证生物碱的存在，为什么?9有机磷农药的检验为什么分预试验和确证检验?试举例说明。10用铜勺法检验有机氯农药应注意些什么?,复习思考题答案,9有机磷农药的检验为什么分预试验和确证检验?试举例说明。答：因为有机磷农药属于磷酸酯类化合物，其结构通式为：凡是有这种结构的都要此反应。有机磷农药是常见的毒物，其中对硫磷（1605）、内吸磷（1059）、甲拌磷（3911）、乙拌磷和磷胺（属高毒类）。中毒抢救更需及时，所以，对对硫磷（1605）、内吸磷（1059）、甲拌磷（3911）、乙拌磷和磷胺,