《家畜环境卫生学及牧场设计》 | 实验指导（实验三 水质检验）

实验的目：通过实验操作，掌握水的采样、保存和化学分析的基本技能，为选择水源和评定水质打好基础。

一、水样的采集和保存

（一）水样的采集

采集的水样应有代表性和不改变其特性。

水样量根据检测项目的多少而不同，一般采集2～3L水样，即可满足分析的需要。采集水样的容器，可用硬质玻璃瓶或聚乙烯塑料瓶。测定微量金属离子的水样，由于玻璃容器吸附性较大，则以用聚乙烯塑料瓶为宜。采样前先将容器清冼干净，采样时用水样冲洗三次，再将水样采集于瓶中。

采集自来水及具有抽水设备的井水时，应先放水数分钟，使积留于水管中的杂质流出后，再将水样收集于瓶中。采集无抽水设备的井水或从江、河、湖、水库等地面水源采集水样时，可使用水样采集器。采样时，将水样采集器浸入水中，使采样瓶的瓶口位于水面下20～30cm，然后拉开瓶塞，使水进入瓶中。

拟进行细菌检测的水样容器必须在清洗干净的基础上进行灭菌处理，然后才能取样。

（二）水样的保存

水样采集后应尽快检验。有些项目应于采样场所当场进行测定；有些项目则需加入适当的保存剂（如加酸保存可防止金属离子形成沉淀），或在低温下保存（可抑制细菌的作用或减慢化学反应的速率）。现将本实验各个分析项目的水样保存方法列于表实-1中：

拟进行细菌检测的水样，须尽快测定，检测前的运输和保存需保证低温环境。

二、pH的测定

（一）pH电位计法

1．原理

以玻璃电极和甘汞电极为两极，在25℃时，每相差1个pH单位，产生59.1mV的电位差，在仪器上直接以pH的读数表示。温度差异在仪器上有补偿设置。

2．仪器

pH电位计（包括玻璃电极和饱和甘汞电极）。

3．试剂

下列标准液均需用新制并放冷的蒸馏水配制。配成的溶液应贮存在聚乙烯瓶或硬质玻璃瓶内。此类溶液可以稳定1～2个月。

（1）pH标准液甲。称取10.21g在105℃烘干2h的苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4），溶于蒸馏水中，并稀释至1000mL。此溶液的pH在20℃时为4.00。

（2）pH标准液乙。称取3.40g在105℃烘干2h的磷酸二氢钾（KH2PO4）和3.55g磷酸氢二钠（Na2HPO4），溶于蒸馏水中，并稀释至1000mL。此溶液的pH在20℃时为6.88。

（3）pH标准液丙。称取3.81g硼酸钠（Na2B4O7•10H2O），溶于蒸馏水中，并稀释至1000mL。此溶液的pH在20℃时为9.22。

4．操作步骤

按pH电位计使用说明书进行。电极使用前应用纯水浸泡24h。先用标准液进行校正，然后用纯水冲洗数次，再用水样冲洗数次，最后测定水样。水样的pH可直接读出。

（二）pH试纸法

1．试剂

广泛pH试纸（pH范围1～12）或精密pH试纸（pH范围5.5～9.0）。

2．操作步骤

取pH试纸一条，于水样中浸湿取出后与标准色板比色，记录相应的pH。此法简易方便，但准确度较差。

三、氨氮的测定（纳氏试剂比色法）

1．原理

水中氨与纳氏试剂中的碘汞离子在碱性条件下，生成黄棕色碘化氧汞铵络合物，其颜色深浅与氨氮含量成正比。

钙、镁、铁等离子能引起溶液浑浊，可加入酒石酸钾钠隐蔽。

2．仪器

（1）50mL比色管；（2）分光光度计。

3．试剂

所有试剂均需用去离子水配制。

（1）纳氏试剂。称取100g碘化汞及70g碘化钾，溶于少量蒸馏水中，将此溶液缓缓倒入已冷却的500mL 32%氢氧化钾溶液中，并不停搅拌，再加蒸馏水稀释至1L，贮存于棕色瓶中，用橡皮塞塞紧，避光保存（可保存约1年）。

（2）氨氮标准溶液。将氯化铵置于烘箱内，以105℃烘1h，冷却后称取3.8190g，溶于蒸馏水中，并稀释至1000mL，此为贮存液。临用时，吸取贮存液10.0mL，用蒸馏水稀释至1000mL，此液1.00mL相当于10.0μg氨氮（N）。

（3）50%酒石酸钾钠溶液。取50g酒石酸钾钠溶于100mL蒸馏水中，加热煮沸，以除去试剂中可能含有的氨。冷却后，再用蒸馏水补充到100mL。

4．操作步骤

（1）取50mL水样于50mL比色管中。

（2）另取50mL比色管10支，分别加入氨氮标准溶液0mL；0.1mL；0.3mL；0.5mL；0.7mL；1.0mL；3.0mL；5.0mL；7.0mL；10.0mL，用蒸馏水稀释至50mL。

（3）向水样管及标准溶液管中各加入1mL 50%酒石酸钾钠溶液，摇匀，再加1.00mL纳氏试剂，混匀后放置10min，进行目视比色，记录与水样管颜色相似的标准管内加入的氨氮标准溶液用量。

（4）如采用分光光度计，则用420nm波长，1cm比色杯；如水样中氨氮含量低于0.03mg，改用3cm比色杯。

（5）计算。

氨氮（N，mg/L）=相当于标准的微克数/水样体积（mL）

氨（NH3，mL/L）=氨氮（N，mg/L）×1.216

铵（NH4+，mg/L）=氨氮（N，mg/L）×1.287

水中氨氮也可用酚盐法测定。

四、化学耗氧量的测定（酸性高锰酸钾滴定法）

1．原理

水样在酸性条件下，用高锰酸钾将水中还原性物质氧化，剩余的高锰酸钾用过量的草酸还原，过剩的草酸再用高锰酸钾逆滴定。根据消耗高锰酸钾的量来计算水的耗氧量。

2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O

2．试剂

（1）1:3硫酸溶液。将1份浓硫酸加至3份蒸馏水中煮沸，滴加高锰酸钾溶液至硫酸溶液保持微红色。

（2）0.100 mol/L草酸溶液。称取6.3032g分析纯草酸溶于少量蒸馏水中，并稀释至1000mL，置暗处保存。

（3）0.010 mol/L草酸溶液。将0.10mol/L草酸溶液准确稀释10倍，置冰箱中保存。

（4）0.100 mol/L高锰酸钾溶液。称取3.3g分析纯高锰酸钾，溶于少量蒸馏水中，并稀释至1L。煮沸15min，静置2d以上，然后小心用虹吸管将上清液移入棕色瓶内，置暗处保存，并按下述方法标定浓度：

a．取10.0mL高锰酸钾溶液，置于150mL三角瓶内，加入40mL蒸馏水及2.5mL 1:3硫酸溶液。加热煮沸10min。

b．取下瓶，迅速用滴定管加入15mL 0.100 mol/L草酸标准溶液，再立即滴加高锰酸钾溶液，不断振荡，直至发生微红色为止，不必记录用量。

c．将瓶继续加热煮沸，加入10.0mL 0.100 mol/L草酸标准溶液，迅速用高锰酸钾溶液滴定至微红色为止，记录用量。计算高锰酸钾溶液的准确当量浓度。

d．校正高锰酸钾溶液的浓度为0.100 mol/L。

（5）0.010 mol/L高锰酸钾溶液。将0.100 mol/L高锰酸钾溶液准确稀释至10倍。

3．操作步骤：

（1）预处理三角瓶

取约50mL蒸馏水于三角瓶内，再加入1mL 1:3H2SO4溶液及少量高锰酸钾溶液，保持溶液呈红色，煮沸5～10min，再将三角瓶内溶液倾出，并用少量蒸馏水冲洗数次。

（2）取水样加试剂

取水样100mL于干净的三角瓶中，加入5mL 1:3H2SO4，加10mL 0.01 mol/L KMnO4溶液，并加入几粒玻璃珠。

（3）加热煮沸

将加入试剂的水样加热，开始沸腾计时，准确煮沸10min（如加热过程中红色明显消褪，须将水样稀释重做）。

（4）滴定

将加热后的三角瓶取下，稍冷（70℃～80℃）后加入10mL 0.01 mol/L草酸，振荡，使红色褪尽，然后用0.01 mol/L KMnO4溶液滴定多余的草酸，当溶液呈微红色时记下KMnO4的消耗量V1（mL），如果V1超过5mL应另取水样稀释重做。

（5）标定KMnO4，求校正系数K

将上面滴定至终点的水样，加入10mL 0.01 mol/L草酸，用高锰酸钾滴定至微红色记下用量V2（mL）。

K=10/V2

（6）计算：

COD（O2）（mg/L）=［（10＋V1）×K－10］×0.08×1000/100

=［（10＋V1）×K－10］×0.8

如水样用蒸馏水稀释，则用下列公式计算

式中，0.08：1mL 0.01 mol/L高锰酸钾溶液所相当氧的毫克数。

R：稀释水样时蒸馏水在100mL体积内所占的比例。

注：本实验必须严格遵守操作步骤和实验条件，如按顺序加入试剂，准确掌握煮沸时间等。

五、余氯的测定（四甲基联苯胺比色法）

1．原理

在pH小于2的酸性溶液中，余氯与3，3′，5，5′－四甲基联苯胺（以下简称四甲基联苯胺）反应，生成黄色的醌式化合物，用目视比色法定量，还可用重铬酸钾－铬酸钾配制的永久性余氯标准溶液进行目视比色。

2．试剂

（1）氯化钾－盐酸缓冲溶液（pH 2.2）：称取3.7g经100℃～110℃干燥至恒重的氯化钾，用纯水溶解，再加0.56mL盐酸（ρ20=1.19g/mL），用纯水稀释至1000mL。

（2）盐酸溶液（1＋4），略。

（3）四甲基联苯胺（0.3g/L）：称取0.03g四甲基联苯胺（C16H20N2），用100mL盐酸溶液（0.1 mol/L）分批加入并搅拌，使试剂溶解（必要时可加温助溶），混匀，此溶液应无色透明，储存于棕色瓶中，在常温下可使用6个月。

（4）重铬酸钾－铬酸钾溶液：称取0.1550g经120℃干燥至恒重的重铬酸钾（K2Cr2O7）及0.4650g经120℃干燥至恒重的铬酸钾（K2CrO4），溶于氯化钾－盐酸缓冲溶液中，并稀释至1000mL。此溶液所产生的颜色相当于1mg/L余氯与四甲基联苯胺所产生的颜色。

（5）Na2EDTA溶液（20g/L），略。

3．仪器

具塞比色管，50mL。

4．分析步骤

（1）永久性余氯标准比色溶液（0.005～1.0mg/L）的配制：按表实-2所列用量分别吸取重铬酸钾－铬酸钾溶液注入50mL具塞比色管中，用氯化钾－盐酸缓冲溶液稀释至50mL刻度，在冷暗处保存可使用6个月。

（2）于50mL具塞比色管中，先放入2.5mL四甲基联苯胺溶液，加入澄清水样至50mL刻度，混合后立即比色，所得结果为游离余氯含量；放置10min，比色所得结果为总余氯含量，总余氯含量减去游离余氯即为化合余氯含量。

注：①pH大于7的水样可先用盐酸溶液调节pH为4再进行测定。

②水样中铁离子大于0.12mg/L时，可在每50mL水样中加1～2滴EDTA溶液，以消除干扰。

③水温低于20℃时，可先将水样放在温水浴中使温度提高到25℃～30℃，以加快反应速度。

④测试时，如显浅蓝色，表明显色液酸度偏低，可多加1mL四甲基联苯胺试剂，就会出现正常颜色。

（作者：蒲德伦 朱海生）