水体检测中悬浮物SS含量的测定方法与结果计算方式
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悬浮物(Suspended Solids,简称SS)是水中悬浮的固体物质,包括无机物、有机物、微生物及泥沙等,其含量直接反映水质浑浊度与污染物负荷,是水质评价、污染治理的关键指标。在水体检测中,SS的准确测定需遵循标准化采样、测定及计算流程,确保数据可靠——这既是水环境管理的基础,也是保障水处理工艺效率的核心。
悬浮物(SS)的定义与采样要求
悬浮物(SS)指水样通过0.45μm滤器后截留在滤材上的固体物质,涵盖胶体颗粒(能透过滤纸但无法透过0.45μm滤膜)与更大的悬浮颗粒。其来源包括地表径流携带的泥沙、工业废水排放的颗粒物、生活污水中的有机物等,含量过高会降低水体透光性、阻碍水生植物光合作用,增加水处理成本。
采样的代表性是结果准确的前提。河流监测需选中泓线水面下0.5m处(水深不足1m取1/2水深),避免搅动底部沉积物;湖泊、水库需分层采样(表层、中层、底层),覆盖不同水层的悬浮物分布。采样容器用清洁聚乙烯瓶(提前用1+9硝酸浸泡24小时,蒸馏水冲洗3次),采样量依SS含量调整:浑浊水样(SS>100mg/L)取500mL,清澈水样(SS<50mg/L)取1000mL,确保滤器上悬浮物质量≥10mg(减少称重误差)。
采样时需缓慢将容器放入水中,避免曝气导致悬浮物破碎;装满后立即加盖,标注采样时间、地点与水深。水样需尽快测定(≤24小时),若无法及时分析,4℃冷藏保存但不超过7天——拖延会导致悬浮物沉淀或生物降解,影响结果准确性。
重量法:SS测定的标准方法与操作细节
重量法是GB 11901-89规定的标准方法,原理是通过“过滤-干燥-称重”计算悬浮物质量与水样体积的比值,准确性与重现性最优,是其他方法的校准依据。
操作前需准备滤器:选用0.45μm玻璃纤维滤膜(截留胶体颗粒效果好),将滤膜放入恒重的称量瓶(提前103-105℃干燥2小时、冷却称重),再置于103-105℃干燥箱干燥2小时,取出放入干燥器(装变色硅胶)冷却30分钟,用分析天平(感量0.1mg)称重——重复干燥-冷却-称重至两次差值≤0.2mg,记录滤器与称量瓶的恒重质量W₁(g)。
过滤时,将恒重滤膜安装在布氏漏斗上,用真空泵抽滤(流速5-10mL/min,避免滤膜破裂)。摇匀水样缓慢倒入滤器,若悬浮物过多可稀释(记录倍数);过滤后用≤10mL蒸馏水冲洗容器3次,确保悬浮物全部转移至滤膜。
过滤完成后,将滤膜与称量瓶再次干燥2小时,冷却称重至恒重,记录总质量W₂(g)。需注意:干燥温度不可超110℃(避免有机物分解),也不可低于103℃(防止水分残留)——温度偏差会直接导致结果偏高或偏低。
快速测定法:光散射与浊度关联的应用
重量法虽准,但操作繁琐(需数小时),无法满足现场快速监测需求,因此衍生出光散射法、浊度关联法等快速技术,核心是利用物理性质与SS的相关性推算结果。
光散射法基于“朗伯-比尔定律”:悬浮物散射光强度与浓度成正比。用便携式SS测定仪(激光光源)测定90°散射光强度,通过标准曲线(用重量法校准的已知浓度SS溶液绘制)换算浓度。优点是无需过滤干燥(<10分钟完成),适合应急监测(如河道污染事件);缺点是受颗粒粒径、形状影响大——泥沙与有机物的散射系数不同,需每周用实际水样校准曲线。
浊度关联法利用浊度(NTU)与SS的线性关系:采集同一水体多组水样,分别测浊度(浊度仪)与SS(重量法),建立回归方程(如SS=0.8×NTU+0.5)。优点是成本低、操作简,适合长期监测同一河流;但仅适用于悬浮物性质稳定的水样——若来源改变(如排入工业废水),需重新建方程。
SS结果计算的核心公式与符号解析
SS计算需基于方法原理,重量法公式为行业通用标准,快速方法需结合曲线或方程。
重量法公式:SS(mg/L)=(W₂-W₁)×10⁶/V。其中,W₁是滤器+称量瓶的恒重质量(g),W₂是滤器+称量瓶+悬浮物的恒重质量(g),V是水样体积(mL)。乘以10⁶是将“g”转换为“mg”(1g=10⁶mg),除以V(mL)是将体积转换为“L”(1L=1000mL)。例如:W₁=1.2345g,W₂=1.2365g,V=500mL,则SS=(0.002)×10⁶/500=4mg/L。
若水样稀释(倍数n),公式调整为:SS(mg/L)=(W₂-W₁)×10⁶×n/V。快速方法中,光散射法用标准曲线(C=k×I+d,C是SS浓度,I是散射光强度);浊度关联法直接代入回归方程——如某河方程为SS=0.8×NTU+0.5,浊度10NTU时,SS=8.5mg/L。
测定过程中的质量控制要点
质量控制是消除误差的关键,需从空白、平行样、回收率三方面入手。
空白试验:用蒸馏水代替水样,同步骤测定空白值(滤材杂质质量)。计算时需减去空白——如样品(W₂-W₁)=0.0020g,空白=0.0005g,实际悬浮物质量为0.0015g,避免滤材或试剂污染。
平行样测定:取两份同体积水样,计算相对偏差(|C₁-C₂|/[(C₁+C₂)/2]×100%)。依规范,SS相对偏差≤5%(<10mg/L时≤10%)——若超限时,需重新测定,排查过滤不均、称重误差等问题。
回收率试验:向已知SS浓度的水样中加标准悬浮物(如高岭土,浓度C标),测加标后浓度C加标,计算回收率=(C加标-C原)/C加标量×100%。要求回收率90%-110%——低于90%可能是标准物未分散,高于110%可能是温度过高导致有机物分解。
影响测定结果的关键因素与规避方法
SS结果易受滤材、干燥条件、样品保存影响,需针对性规避。
滤材选择:玻璃纤维滤膜(0.45μm)截留胶体颗粒,是国标推荐;微孔滤膜(0.22μm)适合低SS水样(如饮用水);滤纸(1-2μm)仅适用于高SS、大颗粒水样(如尾矿废水)——否则漏过细颗粒导致结果偏低。需通过对比试验验证(两种滤材测同一水样,差异≤5%可选用)。
干燥条件:103-105℃是常规温度——有机物多的水样(生活污水)可提至105-110℃,但需确保有机物不分解;含碳酸盐的水样(地下水)不可超105℃,否则碳酸盐分解为CO₂与CaO,结果偏低。干燥时间需保证恒重(一般2小时,高SS水样延长至3小时)。
样品保存:水样需≤24小时测定,若冷藏(4℃)不可超7天——冷藏能减缓沉淀与生物降解,但无法完全阻止。长期保存需加硫酸(pH<2)抑制微生物,但需通过空白试验扣除试剂质量变化。
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