1.2　水質指標和水質標準

水質指標是衡量水中雜質的具體尺度，它能夠表示出水中雜質的種類和數(shù)量。由此可以判斷水質的優(yōu)劣、污染程度和是否滿足要求，是水質評價的重要依據(jù)。水質標準是根據(jù)各用戶的水質要求和廢水排放容許濃度，對一些水質指標而做出相應的最低數(shù)量或濃度限值和定量要求，即水質的質量標準。水質指標和水質標準都是著重于保障人體健康、水質安全、保護魚類和其他水生生物資源以及工農(nóng)業(yè)用水要求而提出的。

1.2.1　水質指標

水質指標可分為物理指標、化學指標和微生物指標三類。

1.2.1.1　物理指標

（1）水溫　水溫是常用的物理指標之一。由于水的許多物理性質、水中進行的化學變化過程和微生物變化過程都與水溫有關，通常是必測項目之一。

（2）臭和味　純凈的水是無臭無味的。天然水溶解有雜質時，使水具有味道，當天然水中含有綠色藻類和原生動物等，均會發(fā)生腥味。

清潔的水沒有任何氣味，被污染的水往往產(chǎn)生一些不正常的氣味。水中含有分解的有機體或礦物質，如鐵、硫的化合物等，以及工業(yè)廢水或生活污水進入水體后，都能產(chǎn)生各種不同的氣味。因此，可以根據(jù)臭的測定結果，推測水的污染性質和程度。

（3）色度　純凈的水無色透明，混有雜質的水一般有色或不透明。例如，天然水體中含有黃腐酸而呈黃褐色，含有藻類的水而呈綠色或褐色；水中懸浮泥砂和不溶解的礦物質也會有顏色，例如，黏土使水呈黃色，鐵的氧化物使水呈黃褐色，硫化氫氧化后析出的硫使水呈淺藍色。水體受到工業(yè)廢水的污染往往呈現(xiàn)各種不同的顏色。新鮮的生活污水呈灰暗色，腐敗的污水呈黑褐色。

水中呈色的雜質可處于懸浮、膠體或溶解狀態(tài)。包括懸浮雜質在內所構成的水色稱為表色，除去懸浮雜質后，由膠體及溶解雜質構成的顏色稱為真色。在水質分析中，一般只對天然水的真色進行定量的測定，對其他各種水（如工業(yè)廢水）的顏色就只作定性的或深淺程度的一般描述。在清潔的或渾濁度很低的水樣中，水的表色和真色幾乎相等。

測定水的色度可采用鉑鈷標準比色法。用氯鉑酸鉀（K2PtCl6）和氯化鈷（CoCl2·6H2O）配制的混合溶液作為色度的標準溶液，規(guī)定每升水中含有1mg Pt和0.5mg Co時，所具有的顏色稱為1度，作為標準色度單位。測定色度時，把待測的水樣與一系列不同色度的標準溶液色列進行比較，即可測得水樣的色度。此法操作簡便，色度穩(wěn)定，標準色列易長期使用。

由于K2PtCl6價格較貴，常采用鉻鈷比色法，以重鉻酸鉀（K2Cr2O7）代替K2PtCl6和硫酸鈷（CoSO4·7H2O）按一定比例配制成代用的色度標準溶液。此法所用的重鉻酸鉀便宜易得，只是標準溶液保存的時間較短。

測定較清潔水樣，如天然水和飲用水的色度，可用鉑鈷標準比色法或鉻鈷比色法。如水樣較渾濁，可事先靜置澄清或離心分離除去混濁物后進行測定，但不得用濾紙過濾。水的顏色往往隨pH值的改變而不同，因此測定時必須注明pH值。

多數(shù)清潔的天然水的色度一般為15～25度，湖泊沼澤水的色度可在60度以上，有時高達數(shù)百度，飲用水一般規(guī)定色度不超過15度。某些工業(yè)用水對色度要求較嚴，例如，造紙用水色度不超過15～30度，紡織用水色度不超過10～12度，而染色用水則要求色度在5度以下。因此，對特殊工業(yè)用水使用之前需要脫色處理。一些有色的工業(yè)廢水在排放之前也應進行脫色處理。

（4）濁度　由于水中含有懸浮及膠體狀態(tài)的雜質，使得原來無色透明的水產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象，其渾濁的程度稱為濁度。水中濁度是天然水、飲用水和城市污水再生利用的一項重要水質指標，是水可能受到污染的標志之一。

水的渾濁程度以濁度作指標，首先，要將濁度與色度相區(qū)別，某種水可能顏色很深，但卻仍然透明并不渾濁。其次，濁度也并不等于懸浮物質含量。雖然水的渾濁在相當程度上是由懸浮物造成的，而且濁度也常用產(chǎn)生渾濁的物質質量來表示。但是懸浮物質含量是水中可以用濾紙截留的物質質量，是一種直接數(shù)量，而渾濁度則是一種光學效應，它表現(xiàn)出光線透過水層時受到阻礙的程度。

一般標準濁度單位，是以不溶解硅如硅藻土、漂白土等在蒸餾水中所產(chǎn)生的光學阻礙現(xiàn)象為基礎，即規(guī)定1mgSiO2/L所產(chǎn)生濁度為1度；近年來，多采用硫酸肼與六亞甲基四胺聚合生成白色高分子聚合物標準溶液，亦稱為福爾馬肼濁度標準液，并規(guī)定1.25mg硫酸肼/L和12.5mg六亞甲基四胺/L在水中形成的聚合物所產(chǎn)生的濁度為1度。用此種標準液校準散射光濁度儀測定濁度，所得濁度計量單位則用散射濁度單位（NTU）表示。我國城市供水水質標準規(guī)定濁度不超過1NTU，特殊情況下不得超過3NTU。某些工業(yè)用水對濁度也有一定的要求，如造紙用水不得超過2～5NTU，紡織、漂染用水小于5NTU，半導體集成電路用水應為零，城市污水再生利用回用于生活雜用水為不得超過5NTU。

水的濁度測定除采用目視比色法和分光光度法外，還可用濁度儀進行測定。

（5）殘渣　殘渣分為總殘渣（也稱總固體）、總可濾殘渣（又稱溶解性總固體）和總不可濾殘渣（又稱懸浮物）3種。殘渣在許多方面對水質有不利影響。殘渣含量高的水，很可能是由于污染所致或因礦物質過多。一般不適于飲用，高度礦化的水對許多工業(yè)用水也不適用。我國對生活飲用水水質規(guī)定總可濾殘渣（溶解性總固體）不得超過1000mg/L。

水中殘渣還可根據(jù)其揮發(fā)性能分為揮發(fā)性殘渣和固定性殘渣。揮發(fā)性殘渣又稱總殘渣灼燒減量，該指標可粗略地代表水中有機物含量和銨鹽及碳酸鹽等部分含量。固定殘渣可由總殘渣與揮發(fā)性殘渣之差求得，可粗略代表水中無機物含量。

殘渣采用重量分析法測定，適用于飲用水、地面水、生活污水和工業(yè)廢水等。

（6）電導率　電導率又稱比電導，表示水溶液傳導電流的能力，為距離1cm和截面積1cm的兩個電極間所測得電阻的倒數(shù)。它可間接表示水中溶解性固體的相對含量。通常用于分析蒸餾水、去離子水或高純水的純度，監(jiān)測鍋爐水和水質受污染情況等。

電導率的基本單位是西門子/米（S/m），電導率用電導率儀測定。

（7）紫外吸光值（UVA）　由于生活污水、工業(yè)廢水，尤其石油廢水的排放，使天然水體中含有許多有機污染物，這些污染物，特別是含有芳香烴、雙鍵或羰基的共軛體系，在紫外光區(qū)都有強烈吸收。對特定水系來說，其所含物質組成一般變化不大，所以，利用紫外吸光值（UVA）作為評價水質有機物污染綜合指標，具有較普遍意義。

1.2.1.2　化學指標

天然水和一般清潔水中的主要成分有Ca2+、Mg2+、Na+、K+、H+、OH-、Cl-、、、、等離子。污染較嚴重的天然水、生活污水或工業(yè)廢水，除含有這些離子外還有其他雜質成分。表示水中雜質和污染物的化學成分和特性的綜合性指標為化學指標，主要有pH值、硬度、酸度、堿度、總含鹽量、含氮化合物、含磷化合物、油類污染物質等。

（1）pH值　pH值表示水中酸、堿的強度，是常用的水質指標之一。pH值在水的化學混凝、軟化、消毒、除鹽、水質穩(wěn)定、腐蝕控制及水的生物化學處理、污泥脫水等過程中都是一個重要因素和指標，對水中有毒物質的毒性和一些重金屬配合物結構都有重要影響。

（2）硬度　水的硬度一般是指水中含有Ca2+、Mg2+的總量。包括總硬度、碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。由Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2和MgCO3所形成的硬度為碳酸鹽硬度，又稱暫時硬度，當加熱時，這些碳酸鹽類即可分解并形成沉淀。由CaSO4、MgSO4及CaCl2、MgCl2等形成的硬度為非碳酸鹽硬度，又稱永久硬度，這些物質即使加熱至沸騰也不會從水中析出，只有當水不斷地蒸發(fā)，使它們的含量超過了飽和濃度極限時，才會沉淀出來，沉淀出來的物質稱為水垢。水的硬度對鍋爐用水的影響很大，含有硬度的水會使鍋爐產(chǎn)生水垢危害，影響熱量的傳導，嚴重時會引起鍋爐爆炸。

硬度單位除以mg/L（以CaCO3計）表示外，還常用mmol/L、德國度、法國度等表示。

（3）酸度和堿度　水的酸度是指水中所含能給出H+物質的總量。這些物質能夠放出H+，或者經(jīng)過水解能產(chǎn)生H+。酸度包括強酸如H2SO4、HCl、HNO3等；弱酸如H2CO3、CH3COOH和各種有機酸等；水解鹽如硫酸亞鐵、硫酸鋁等。酸度的測定可以反映水源水質的變化情況。酸度常用mg/L（以CaCO3計）表示。

水的堿度是水中能夠接受H+物質的總量。酸度包括水中重碳酸鹽堿度（）、碳酸鹽堿度（）和氫氧化物堿度（OH-），水中、和OH-3種離子的總量稱為總堿度。一般天然水中只含有堿度，堿性較強的水含有和OH-堿度。堿度指標常用于評價水體的緩沖能力及金屬離子在其中的溶解性和毒性，是水和廢水處理過程控制的判斷性指標。堿度用mg/L（以CaCO3計）表示。

酸堿污染使水體的pH值發(fā)生變化，影響化學反應速率、化學物質的形態(tài)和生物化學過程，還會腐蝕排水管道和污水處理構筑物。因此，含有強酸強堿的工業(yè)廢水在排放之前，必須進行中和處理。

（4）總含鹽量　總含鹽量又稱礦化度。表示水中各種鹽類的總和，也是水中全部陽離子和陰離子的總和。可以粗略地用下式計算：

總含鹽量=［Ca2++Mg2++Na++K+］+［++Cl-］

總含鹽量過高會造成管道和構筑物的腐蝕，使污水下滲，污染地下水；用于農(nóng)業(yè)灌溉時，會導致土壤鹽堿化。

（5）含氮化合物　含氮化合物包括總氮、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。總氮包括有機氮和各種無機氮化物。含氮有機物在微生物好氧分解過程中，最終會轉化為氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、水和二氧化碳等無機物。因此，測定上述幾個指標可反映污水分解過程及經(jīng)處理后的無機化程度。如污水處理廠出水中含有硝酸鹽氮時，說明污水中的有機氮大多數(shù)轉化為無機物，出水排入天然水體后是較為穩(wěn)定的。

（6）含磷化合物　含磷化合物是微生物生長的營養(yǎng)物質，水中含磷量過高會造成水體富營養(yǎng)化。天然水中磷的含量較微，但近年來由于含磷合成洗滌劑的大量使用，使生活污水中含磷量明顯增加。

（7）油類污染物質　水中礦物油類主要來源于工業(yè)廢水，如煉油及石油化工工業(yè)、海底石油開采等，動植物油主要來源于生活污水。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，生活水平的提高，油類物質對水體的污染已日益增加。

1.2.1.3　有機污染物綜合指標

有機污染物綜合指標主要有化學需氧量（COD）、生物化學需氧量（BOD），溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數(shù)、總有機碳（TOC）、總需氧量（TOD）等。由于有機污染物的種類繁多，組成復雜，很難一一分辨，逐項進行測定。因此，只在必要時才對某種有機物進行單項分析測定。這些綜合指標可作為水中有機物總量的水質指標，它們在水質分析和水處理中具有重要意義。

天然水體中的有機污染物一般是腐殖物質、水生物生命活動產(chǎn)物以及生活污水和工業(yè)廢水的污染物等。有機污染物的特點是進行生物氧化分解，消耗水中溶解氧，而在缺氧條件下就會發(fā)酵腐敗、使水質惡化、破壞水體；同時，水中有機污染物含量高，細菌繁殖，傳播病菌的可能性增加，在水質安全方面是十分危險的。工業(yè)用水中的有機物會影響生產(chǎn)過程，降低產(chǎn)品質量，生活飲用水中是不允許有機污染物存在的。

常用的水中有機污染物綜合指標將在本書第4章中詳細介紹和討論。

1.2.1.4　有毒物質

某些工業(yè)廢水中含有具有強烈生物毒性的雜質，排入水體或用于農(nóng)業(yè)灌溉，常會影響魚類、水生生物、農(nóng)作物等的生長和生存，還可能通過食物鏈危害人體健康，必須嚴加控制。這類物質的含量雖然不大，但列為單項水質指標，應專門測定，作為水環(huán)境污染和保護的主要控制對象。

有毒物質可以分為無機有毒物質和有機有毒物質兩大類。

①無機有毒物質　主要是重金屬，如鉛、銅、鋅、鉻、鎘、汞等；還有一些非金屬，如砷、硒等和氰化物。

②有機有毒物質　主要是帶有苯環(huán)的芳香族化合物，如酚類化合物、有機磷農(nóng)藥、取代苯類化合物、鹵代烴、多環(huán)芳烴等，它們往往具有難以生物降解的特性，有些還被認為是致癌物質。

1.2.1.5　放射性物質

水中放射性物質主要來源于原子能工業(yè)、放射性礦物的開采、核電站的建立等，這些物質會不時地產(chǎn)生α、β、γ射線。隨著核科學與核動力的發(fā)展，放射性物質在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學等領域的廣泛應用，同時也給環(huán)境帶來了放射性污染。放射性物質可通過飲水、呼吸和皮膚接觸進入體內，傷害人體組織，促成貧血、惡性腫瘤等各種放射性病癥，嚴重者給生命帶來危險。水生物如藻類、魚類也可以從水體中吸收和蓄積放射性物質，灌溉的農(nóng)作物和飲水的牲畜也可受到放射性感染，這些都可以通過食物鏈進入人體。因此，對天然水體和飲用水都規(guī)定了放射性物質的容許濃度。例如，《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749—2006）規(guī)定總α放射性不得大于0.5Bq/L，總β放射性不得大于1.0Bq/L。

1.2.1.6　微生物指標

水中生存有各種微生物，未經(jīng)處理的生活污水、醫(yī)院廢水等排入水體，引入某些病原菌造成污染。因此常以微生物種類和數(shù)量作為判斷水生物性污染程度的指標。特別是對生活飲用水，細菌的測定是不可缺少的。另外，由于水中生存的微生物，會使水中所含成分產(chǎn)生各種各樣的生物化學變化，因此，采集水樣后需要適當處理或立即進行分析。

1.2.2　水質標準

水質標準是對水質指標作出的定量規(guī)范。水質標準是依據(jù)用戶各種用水要求和生活污水、工業(yè)廢水的排放要求，以不危害人體健康，不影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其發(fā)展，考慮水中雜質的性能、毒理學及微生物學、水質分析技術和水處理技術等因素，綜合考慮而制定的。

水質標準不僅是環(huán)境保護部門監(jiān)督管理立法的依據(jù)，也為水體水質的評價提供了依據(jù)。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高以及科學技術的進步，各種用水對水質要求會不斷提高，對排放污廢水中有害物質的含量也更加嚴格，因而需要對標準執(zhí)行過程中發(fā)現(xiàn)的問題加以總結，并進行適時的修正，以適應社會發(fā)展的需求。

水質標準分為國家正式頒布的統(tǒng)一規(guī)定和企業(yè)標準。前者是要求各個部門、企業(yè)單位都必須遵守的具有指令性和法律性的規(guī)定；后者雖不具法律性，但對水質提出的限制和要求，在控制水質安全、保證產(chǎn)品質量方面有積極的參考價值。

在水質分析中常用的水質標準有：《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996），《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002），《城市雜用水水質標準》（GB/T 18920—2002），《城市供水水質標準》（CJ/T 206—2005），《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749—2006）等。

水質標準詳見附錄及其他有關標準。