地区雨污分流探究

漳州地区水污染探究

高一（4）班 “水污染探究”化学研究性学习课题组

 

摘要  为了了解漳州地区的水污染情况，我们课题小组通过上网，与访问有关部门等方法，搜集了大量资料，根据本地区工业以中小食品加工业为主的现况选择了我们的研究对象。在一个具有代表性的食品厂附近水域采集到污水水样，并用自制的雨水收集器采集了雨水水样，通过对比实验研究了漳州市的水污染状况。为了了解本地区的治污措施，我们又组织参观了漳州市环境监测站。通过一系列的资料收集、调查、参观、实验等活动，我们对漳州地区水污染情况有了较为深刻的认识，并对如何减少水污染提出了自己的一些看法。

关键词 水污染  化学耗氧量  雨污分流  调查总结  感受

一、引言

水是生命之源，在自然界中它不断循环、不断更新并最终实现自身的净化，然而它的这种自身的净化能力却相当有限，当排入水体中的污染物质达到一定限度并最终超过自然界所具有的净化能力时，水体便恶化从而造成水污染。这些受污染的水如果未经处理直接排放到自然界中，它首先会危及水中的生物，造成水生生物的大量死亡或者为水生生物所吸收再通过食物链最终影响人类的健康，此外它还会通过其他各种不同的途径直接或间接地给人类的生活带来不同程度的负面影响，因此对水体污染应倍加关注。

 造成水污染的原因是多方面的。根据污染源可分为生活废水污染、工业废水污染、农田流水污染（如喷洒农药、施用化肥经雨水冲刷后流入水体）、固体废弃物污染（生活垃圾、工业废渣中的有害物质经水溶解后流入水体）、烟尘废气污染（烟尘废气落入水体或随雨水流入水体）等^[1]。根据主要污染物可以分为四大类^[6]：

1、无机无毒物：酸、碱、一般无机盐、氮、磷等植物营养物质；

2、无机有毒物：重金属、砷、氰化物、氯化物等；

3、有机无毒物：碳水化合物、脂肪、蛋白质等；

4、有机有毒物：苯酚、多环芳烃、PCB、有机氯农药等。                                

漳州市位于闽南金三角，地处圆山脚下九龙江之滨，一年四季花果飘香，是一个拥有四百多万人口、工农业相对较为发达的城市。近年来由于工农业的迅速发展以及对环境保护方面的重视不够从而给环境带来较大的压力，特别是近年来九龙江水质日益恶化更是引起了人们的关注，如何减少因水质污染给市民的生活及健康带来的影响，如何使九龙江水恢复昔日的清澈甘甜，为此我们课题小组成员对本地区的雨水洁净程度以及本地区的水污染情况进行了一番研究。

二、研究目的

本项研究的目的有:

1       通过上网查资料,到图书馆查阅相关书籍等方式学习有关环境科学方面的基础知识;

2       通过实地调查,采集雨水和污水水样做实验,测定其PH值及其化学耗氧量(COD)以初步推断水样的污染情况;

3       通过参观漳州市环境监测站更进一步了解本地区的水污染情况及本地区污水处理方法;

4       通过研究提出一些减少水污染的建议；

5       通过对本地区水污染的研究试图唤起人们对保护水资源、合理利用水资源的重视。

三、研究内容

1 实验

为了了解本地区的雨水洁净程度以及水污染情况，我们研究性课题组用自制的雨水收集器收集了几瓶雨水水样，并在某食品厂排水口附近水域收集到一瓶水样，我们用PH试纸测试了它们的PH值，并采用酸性KmnO₄ 法对水样进行了化学耗氧量（COD）测定，以下是我们的研究报告。

       实验报告一   雨水的采集及PH值的测定

[实验目的]  通过采集本地区的雨水并对其PH值进行测定以确定是否为酸雨。

[实验原理]  酸雨一般是指降水的pH值低于５.６的酸性沉降物。酸雨成分比较复杂， 它能使土壤酸化、养分流失、肥力降低，造成地面水、地下水酸化，对人体产生危害，腐蚀建筑物、金属、橡胶等。

[实验用品] 雨水收集器、PH试纸、玻璃棒、比色卡、蒸馏水、试管　　　　　　　　　　　　　　　　　　

[实验步骤]

１、自制雨水收集器：先将空的饮料瓶洗干净，再将瓶子中上端的圆锥部分剪下来，倒扣于下面部分，于是便制成雨水收集器。多制几个这样的雨水收集器。

　　３、用两根试管分别取１／３试管的雨水与蒸馏水进行颜色对比。

　　　　现象：蒸馏水为无色透明而雨水略为黄色浑浊。

　　４、用玻棒蘸取少量雨水水样，并润湿PH试纸，对照比色卡读取PH值。

[结果与讨论]　共收集到雨水两瓶（其中一瓶收集于市区另一瓶收集于郊区），测得PH值范围均为６－７，高于５.6,由此可得所收集到的雨水不是酸雨，说明本地区的雨水情况较好。

[附图1]雨水收集器

　　　　　实验报告二　　酸性KMnO₄法测化学耗氧量（COD）

[实验目的]　检测水样中的COD，从而得知水体受有机物污染程度。　

[实验原理]　化学耗氧量^[1]（COD）是指在一定条件下，以一定的氧化剂氧化水中的还原性物质所消耗的氧化剂量，以mg/L O₂表示。化学耗氧量越高，表示水中有机污染物越多，化学耗氧量可作为衡量有机物相对含量的指标。测COD主要有高锰酸盐法和重铬酸盐法（由于实验条件限制我们采用高锰酸盐法）。本实验采用酸性高锰酸盐法。

　　反应离子方程式为：MnO₄^-+5e+8H⁺—→Mn²⁺+4H₂O

2MnO₄^-+5C₂O₄²+16H⁺—→2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O

　　通过所消耗的高锰酸钾的量来计算化学耗氧量，由于1ml 0.002mol/l KMnO₄溶液在反应中的作用相当于0.08mg O₂,因此可以用这样一个公式来计算化学耗氧量：

　　　　　　　　　　　mg/l(氧当量)＝V(KMnO₄)*80/V(样品)

其中V(KMnO₄)为实际与水中还原性物质反应所消耗的KMnO₄的体积，单位为ml.

     V(样品)为所测的样品的体积，单位为ml。

[实验用品]　

仪器：电炉、烧杯、玻棒、移液管、吸耳球、酸式滴定管、铁架台、锥形瓶、球形冷凝管、滴管、量筒、橡皮导管、石棉网

药品：KMnO₄（0.002mol/l）溶液、Na₂C₂O₄(0.005mol/l)溶液、硫酸（１：３）溶液、蒸馏水

水样：雨水A(取样于市区)

      雨水B(取样于郊区)

　　污水C(取样于郊区某食品厂排水口附近水域，颜色略显墨绿色，略有臭味，PH=6)

[实验步骤] 

    1、标定高锰酸钾浓度：用移液管准取量取10ml 0.005mol/l 草酸钠溶液于锥形瓶中，在电炉上微热至有蒸汽逸出，趁热立即用酸式滴定管中的0.002mol/l 高锰酸钾溶液滴定草酸钠溶液至刚出现可见的粉红色并至少保持30秒钟。经标定10ml 0.005mol/l 草酸钠溶液恰好与11.40ml 的0.002mol/l 高锰酸钾溶液完全反应。

2、将水样摇匀，用量筒取A、B两水样各100ml 注入250ml 的锥形瓶中，另用移液管准确移取C水样5ml 并稀释至500ml ，用量筒量取所得稀释液100ml并注入250ml 锥形瓶中。

3、分别往三水样中加入5ml 硫酸溶液（1：3），搅拌均匀。

4、分别往锥形瓶内加入两颗沸石（如无沸石可用小沙粒或小陶瓷碎片代替）。

5、迅速加热至沸腾，立即往沸腾溶液中加入0.002mol/l 高锰酸钾溶液,A、B溶液分别加入20ml ,C溶液则加入10ml 。

6、将锥形瓶置于铺有石棉网的电炉上，在锥形瓶顶部接上球形冷凝管，加热，保持沸腾10分钟。（注意：要先往冷凝管中通水，再进行加热，时间应该从沸腾那一刻开始计时。）

7、待温度冷却至约80度，分别加入10ml 0.005mol/l 草酸钠溶液,如不变无色再加热数分钟。现象：粉红色褪去变为无色。

8、趁热用酸式滴定管中的0.002mol/l 高锰酸钾溶液回滴热溶液至刚出现可见的粉红色，并至少保持30秒钟，记下所消耗的高锰酸钾溶液的量。

[结果与讨论]

1        原始数据

 

水    样	第一次加KMnO4溶液的体积（ml）	加入草酸钠溶液的体积（ml）	第二次加KMnO4溶液的体积（ml）
A	20ml	10ml	4.80ml
B	20ml	10ml	3.00ml
C	10ml	10ml	4.80ml

   

2、计    算

A水COD值=[(20+4.8)-11.40]*80/100=10.72 mg/l O₂

B水COD值=[(20+3.0)-11.40]*80/100= 9.28 mg/l O₂

C水COD值=[(10+4.80)-11.40]*80/1 =272 mg/l O₂

3、结果讨论

对比国家地表水III类水标准：COD<=20mg/l O₂,我们可以看出水样A、B均符合标准，由此可见水样A、B中含有机污染物较少说明漳州地区雨水洁净程度较好。而水样C已严重超标属污染水，这说明该食品厂所排放出来的废水已经给周围水域的水质造成较大程度的污染，是该水域的一个主要污染源。通过比较水样C与水样A、B的COD值，我们可以发现，水样C的COD值约为水样A、B的COD值的14倍，由此可见，如果把未经处理的污水与雨水混合后，再经污水处理厂处理，显然将加大治污难度，而且不利于经济效益的提高。

[附图二]滴定装置图

[附图三]冷凝装置图

2 参观漳州市环境监测站

为更进一步了解漳州地区的雨水的洁净程度以及水污染状况，我们组织参观了漳州市环境监测站。监测站的负责人介绍说水环境质量应控制一定的限值，有些要符合《生活饮用水卫生规范》，以及符合集中式生活饮用水地表水源地的各项标准限值，各行各业所排放的污水还应符合相关的国家污水排放标准。漳州地区工业水污染主要来源于中小型食品加工业污染，主要污染属于为有机物污染，排放污水于九龙江下游，其他工业污染源还有各种小型的电镀厂、农机厂等。在谈到水治理方面的情况时，负责人介绍说近期我市正在建设各类排水管网，力求达到雨水与污水按标准排放。为防止固体废弃物对水造成污染，漳州市还加强固体废弃物管理，对于生活垃圾以及工业废渣尽量运至漳州市垃圾综合处理厂进行处理并加以回收利用。经过努力漳州地区的水质有所改善，但形势仍不容乐观。环境保护任重而道远，需要全人类的共同努力，我们所采取的一系列措施虽取得较大成效，但只达到了“治标”的目的并没有真正实现“治本”，保护环境、根治污染更重要的是要从源头上抓起，防患于未然。

[附图四]漳州市环境监测站质量体系运作程序图

[附图五]漳州市环境监测站质量保证体系图

四、总结与建议

1       雨污分流的重要意义

     漳州地区并非一个重工业发达的地区，空气污染程度较小，酸雨率较低，雨水整体比较洁净，而地表水污染情况不容乐观，正如我们前面所研究的那样，如果任由洁净的雨水与地表水混合，将导致雨水被污染从而加大了治理难度，因此根据漳州地区的特点很有必要实施雨污分流工程，这具有深远的意义：通过建设大规模的排水管网使雨水与各类污水得以有效分离，再进行分类治理，从而降低水治理难度，降低了治理成本，有利于水资源的调度与综合利用，有利于改善生态环境，使市民的日常用水质量得到极大的保障。

2       减少水污染的建议

根据我们的调查和市民的反映，我们提出以下几条建议：

（1）加强水资源管理，兴建一些水利工程。

（2）加强对各污染企业的监督与管理，不定期对这些企业排放出来的水进行水质检验，对于排放出来的水质不达标的企业采取限期停业整改的方针。

（3）探索“从楼群做起”回收生活用水的新方式，在各大楼建设“点式”污水处理回用系统以减轻污水处理厂的负担，降低污水处理成本。

（4）在调查中我们发现市民环保意识不强也是水质污染的一个重要原因，一些居民随意往河中扔生活垃圾，造成水质的一定程度的污染，因此对加强对市民环境保护的教育是很有必要的。

（5）在市民中宣传使用环保型洗涤剂。

（6）政府部门应加大环境保护的资金投入。

（7）加强环境立法，制定相应的法律法规。

（8）在农村推广利用沼气池来处理废弃物，变废为宝。

（9）向市民发出垃圾分类投放的倡议，以利于更好的回收利用，降低处理成本，减少固体废弃物对水造成的污染。

五、感受

（1）科学探索的道路充满限辛，每一项发现都需要付出努力，对待科学需要有严谨的精神，要有耐心、恒心、细心，实验的过程中的任何一步失误或不规范都可能带来极大的实验误差。

（2）通过研究我们学到许多环境科学方面的基础知识既扩展了知识面又开阔了视野。

（3）研究任何问题，首先应制定周详的计划，在研究过程中，要注重调查，深入到社会当中，这样才有利于问题的发现并最终解决问题。

（4）通过此次活动，我们深深感受到水污染给人们生活所带来的极大的负面影响，并深深地体会到保护水资源的重要性。

（5）通过研究，我们感受到了学习的快乐，真正明白了知识就是力量的这句话的真谛，我们初步学会了运用所学到的知识来解决实际问题的方法。

保护水资源需要你我的共同努力，但愿我们的研究能唤起全体市民的关注——携起手来共同保护我们的水资源，使我们的周围环境变得更加优美，让青山绿水重返我们的家园，但愿九龙江再现昔日的清澈甘甜。

 

 

参考文献

1 《水质分析》 [德]W.Fresenlus,K.E.Quentin,W.Schneider编著，张曼平等译，1991年版，北京大学出版社

2 《分析化学实验》 第三版  华中师范大学等编  高等教育出版社

3 《分析化学》 第二版 华中师范大学等编  高等教育出版社

4  http://www.jlket.com.cn/docc/ziliao-2.html

5  http://www.sepb.gov.cn/xuanjiao/zy.asp

6  http://www.chinasewage.com/c-sewage.com.cn

 

指导老师：蔡泳龙

课题组成员：陈月凤（组长）甘雪君  蔡建伟  戴志坚  方永坚  朱溢毅

徐张军  欧晓煜  黄洲洋  曾震文  杨艺芬 

2003年4月2日

 

 

 

附：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    图1  雨水收集器                         图2  滴定装置图              图3  冷凝装置图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图4 漳州市环境监测站质量体系运作程序图               图5  漳州市环境监测站质量保证体系图