1、使其在正常情形下pH常低于5.65左右，若再受工业污染物之影响，则可能成为酸雨，pH值甚至可低至2.0。5.6.2 5.6.2 pH值测定的重要性大部分的水生生物，均对水环境中pH值范围相当敏感，因此，基于维护生态平衡的考虑，事业放流水之排放，均需控制其pH值，以防止对水生生物的冲击。在环境工程上，不论是给水或污水之处理，pH值的控制均相当重要，这是因为pH的高低，对于沉淀、化学混凝、消毒、氧化还原及水质软化等处理程序均有影响。此外，再利用微生物处理废水时，pH值必须控制在有用的微生物有利的范围内。5.7 溶氧5.7.1 概论自然界的水，由于与大气接触，或多或少溶解氧气，这些氧气称为水中溶氧(
2、dissolved oxygen, DO)。水体中溶氧浓度经常受到系统中生物，物理及化学程序之影响，随之改变。由于几乎所有的生物，均仰赖溶氧的维持代谢程序，并产生能量来生长与再生细胞，水中溶氧浓度与水生生物相当重要。氧在水中溶解度不大，在20oC及1大气压时约30毫升/升溶解度与温度及大气中氧之分压而改变，溶解度随温度及大气中氧之分压而改变，遵循亨利定律(Henry Law)，如下式所示：O2=KhPo2式中O2为水溶液氧气之平衡，Po2为氧气之分压，Kh则为亨利常数，其值随温度而异，当温度高时，Kh值较低，温度低时，Kh值较高。因此，在夏季时温度偏高时，水中溶氧值偏高，水中溶氧值偏低，再冬季
3、时，水中之溶氧值就会偏高。有些鱼类只能生长在水中溶氧较高高冷山区，当改变环境制温热之平地，就会因缺乏溶氧而死亡。水中盐分含量亦会影响氧之溶解度，一般盐分愈高，则溶氧量愈低。以20 oC之纯水为例，其饱和溶氧量为9.07毫克/升，但20 oC之海水，饱和溶氧量只有7.33毫克/升。5.7.2 溶氧测定在水质测定的重要性在各种不同水体，溶氧含量常是水质优劣之重要指标。以河川为例，溶氧含量在未受污染区段通常很高，甚至可达饱溶氧量，但在遭受有机物污染时，水中微生物繁殖，会消耗氧气，溶氧值即降低，严重时甚至接近0毫克/升，溶氧小于2.0毫克/升之河川水，属戊类水质，甚至不适于灌溉用水之用途。在评估河川水
4、质污染情形时，溶氧测定可谓是不可或缺之工作。在废水处理程序中，往往需利用好氧性微生物来分解废水中之有机污染质，这时水中溶氧的控制就显得很重要，为了维持适量的氧气，不致因太多而浪费，太少而处理效果不佳，经常性的溶氧测定是无可避免的。工业用水中，蒸气锅炉之用水是相当讲究水中溶氧之去除的，因氧气会使得高温下之锅炉钢管发生腐蚀的问题，故加入除氧剂以去除溶氧，此时溶氧之测定有其必要，管理人员可由溶氧之数据控制除氧剂的用量，以达最佳操作。5.8 氯盐 5.8.1 概论氯离子(Cl-)是水及废水中主要的阴离子之一，他在不同的水中有不同的浓度范围。一般在山区及河川上游的地表水中，氯盐(chloride)之含量
5、甚低，但河川下游或靠海的地下水中，有时含量很高，这可能与部分矿物溶出及农工废水中氯盐之进入有关，另一个原因是海水中氯盐含量极高，平均为19,000毫克/升，沿海地区的地下水，会与海水达到流体静力平衡，过度抽取地下水，会破坏此种平衡，而使海水易于入侵，地下水中之氯盐含量就急遽增高，这种情况，在台湾的嘉南、高屏及宜兰地区，已有许多报告提出。人类的排泄物，特别是屎，所含氯盐颇多，因此，生活污水中含有相当量的氯盐。此外，许多工业废水，亦含有大量之氯盐。这是人为污染比较重要的两个来源。水中氯盐含量较高时，水会带有咸味，尤其当主要阳离子为钠离子时，氯盐达250毫克/升即有咸味，然而，若主要阳离子为钙与镁离
6、子时，即使氯盐含量高达1000毫克/升亦不觉得有咸味。氯盐含量高的水对金属管线及结构有害，也不适于灌溉之用。5.8.2 氯盐测定之重要性由于氯盐为水及废水主要阴离子之一，在一般环境监测工作上，为了解主要水质结构，均将氯盐列为测定项目。目前我国饮用水及灌溉用水之水质标准中，均对氯盐浓度定有限值250毫克/升。氯盐之来源有限，测定容易，有不易被吸附及不分解之性质，故常作为水质污染物追踪之目标，以往有许多文献亦以氯盐为追踪剂(tracer)，研究环境中之污染物传输现象。5.9 硫酸盐5.9.1 概论在天然水中，硫酸根离子(sulfate, SO42-)为重要的阴离子之一。其含量可由每升几个至数千毫克
7、，在硫化矿物氧化时进入天然水之情况普遍。当其含量过高时，对某些用水目标会造成不良影响。以工业用水为例，SO42-之浓度过高，则会在锅炉及热交换器上形成水垢，阻碍这些设备传热效率。灌溉用水中，SO42-浓度过高时使土壤酸化危害作物。而在饮用水中，SO42-之浓度过高，则会危及人体健康。在缺乏氧气及硝酸盐的环境中，硫酸盐可作为氧的供给者，亦即电子接受者，以供厌氧细菌进行生氧化，而SO42-本身则被还原成S2-，依系统中不同之pH，S2-、HS-及H2S分别成为优势之化学型态，当pH在8左右，最优势的型态为HS-，pH值在8以上，则渐渐转为S2-为主，pH值在8以下，则S2-不存在，渐渐由HS-为主
8、，转为以H2S为主，由于H2S有臭味故在缺乏氧气的环境中，SO42-会间接引起臭味，且在酸性情况下愈形严重。硫化氢气体不仅产生臭味，亦具有相当强的腐蚀性。在下水道管路中，若氧的供应不足，废水中SO42-即发生还原反应产生H2S，当H2S溢出至管路之气相中时，又会发生氧化反应，这个氧化反应通常发生在管顶，由于为H2SO4强酸，会腐蚀混凝土，下水道管顶因此产生所谓的皇冠型腐蚀。5.9.2 5.9.2 硫酸盐测定之重要性原来进行SO42-的分析可了解其是否适合公共用水、工业用水及灌溉用水之用途。在河川溶氧不足的情况下，SO42-会还原成H2S、NH3及CH4等气体同时放出，发生臭味，降低环境质量，此
9、外，地下水或地表水中，SO42-均为最重要的阴离子之一，可了解水质之化学结构，因此，水中SO42-之测定广用于环境质量监测。废水与污泥在厌氧消化反应发生时，SO42-会还原产生H2S，造成臭味及腐蚀的困扰，这种现象为环境工程师所需注意的。硫酸盐测定数据因此可供废水与污泥处理程序中，工程师决定处理流程、处理设备及设计尺寸大小之参考依据。5.10 氮5.10.1 概论对所有生物而言，氮素(nitroqen, N)是最重要的元素之一。动物一般无法利用大气中的氮气(N2)或无机态氮来制造所需的蛋白质，而必须摄食植物或其他动物来供应之。植物则利用无机态氮来制造蛋白质，鉴于N对植物营养的重要性且经常缺乏，
10、我们对作物施肥首重N的补充，N乃居肥料三要素之首。然而，N供给量太多也对植物生长会造成不利影响。在环境污染上，N污染亦日益受到重视，包括造成水体优氧化(eutrophication)、生态平衡及卫生上的问题等。氮素在生物界的变化相当复杂。一般将氮化合物分为无机态与有机态两大类。无机态氮以七种不同氧化态存在着：NH3 , -3 ; N2 , 0 ; N2O , +1 ; NO , +2 ; N2O3(NO2-) , +3 ; NO2 , +4 ; N2O5(NO3-) , +5这些型态中以-3 , 0 , +3 , +5四种氧化态在生物界中最为重要。有机态氮则大都以-3价存在。NH4+(或NH3
11、)经硝化作用(nitrification)氧化成NO2-，然后NO3-，NO3-可经硝酸还原作用(nitrate reduction)还原变成NO2-后再还原成NH4+，也可经脱氮作用(denitrification)成为氮气，而氮气又可经氮素固定作用(nitrogenfixation)形成NH4+，上述反应都是由为生物催化进行的氧化还原反应。而有机氮经氨化作用(ammonificaiton or deamination)成为NH4+或NH4+经生物同化作用作用(amination or biosynthesis)转变成为有机氮则为非氧化还原反应，但仍需藉助为生物催化进行。环境中氮化合物存在的
12、形态，主要不外乎前述的有机态氮、氨态氮(amonia nitrogen, NH3-N)、亚硝酸态氮(nitrite, NO2-N)及硝酸态氨(nitrate, NO3-N)。有机态氮如动物粪尿中，含有大量尿素(urea)，尿素易受尿素分解酵素(urease)分解而成为儿态氮，动植物体内的蛋白质亦会在动植物死亡后受细菌的作用生成氨态氨，这些氨态氨进入环境后，在好氧条件下，亚硝酸菌群(nitrosomonas group)会将其转变成亚硝酸盐，然后又可再为硝酸菌群(nitrobacter group)氧化成硝酸盐，水体中NH3N与NO3-N是无机态氮存在的主要形态，NO2-N较少见且浓度通常甚低。
13、典型的污染水，其中氮化合物的化学型态与受污染的时间有关。初期主要为有机态氮及NH3N，随着暴露于空气中的时间增加，而慢慢氧化以NO3-N形态出现。5.10.2 氮素测定之重要性在自然水体中，氮素测定的结果是判定水质好坏之重要依据。以台湾现行之水体水质标准及河川污染指数(river pollution index, RPI)为例，氨态氮浓度均为重要水质参数之一。原水中氨氮浓度偏高时，自来水厂即需增加加氯消毒之量，且指示原水可能受到污染。在各国饮用水水质标准中，一般均定有氨氮、硝酸态氮、亚硝酸态氮之限值，认为氨氮及亚硝酸态氮为影响适饮性物质，而硝酸态氮则属于可能影响健康之物质。由于硝酸态氮含量过高
14、的饮用水，已有造成婴儿罹患蓝婴症(methemoglocinemia)之病例，饮用水中硝酸态氨的测定相当受重视。氮素为微生物生长最重要的元素之一，因此，在废污水生物处理程序中，氮素的控制为一重要的课题，需经常予以测定，以决定是否须补充氮源。氮含量高的废污水，如养猪场废水，若排入环境水体中，亦促进藻类及水生植物的生长繁殖，使水体优氧化，故排放水中的氮素含量测定，亦颇受重视。5.11 磷5.11.1 5.11.1 概论天然水中之磷(phosphorus)几乎全部以磷酸盐(phosphate)的型式存在，磷酸盐又可分为正磷酸盐(orthophosphate)、缩合磷酸盐(condensed phos
15、phate)及有机磷酸盐(organic phosphate)三类，前两类亦称为无机磷酸盐，缩合磷酸盐又称聚磷酸盐(polyphosphate)在水溶液中会逐渐水解，成为正磷酸盐。水中磷酸盐之存在型式，常和其来源有密切相关。正磷酸盐化合物常被使用作为奴定之磷肥，故经降雨之径流会将其带到地面水中。缩合磷酸盐则大量使用于各类之清洁剂中，少部分使用于水质处理系统，如锅炉、冷却水塔等，均有很多机会进入地表水中。有机磷酸盐基本上是由生物程序所形成的，污水中之有机磷化合物常来自人体排泄物、食物残渣、水生植物等。天然洁净的水体中，藻类及其他水生生物繁殖不易，当水体由于日久的冲积或人为的污染，有机物和植物养分
16、大量增加，导致藻类的大量生长，水体优氧化，水质渐趋劣化，在藻类本身死亡的过程中，会消耗大量溶氧，使水体处于厌氧状态而发生臭味。在优养现象发生的过程中，水中氮与磷的浓度极为重要，限制其浓度，即可控制藻类之生长，亦即控制优氧现象，在生长条件下，无机磷化合物的临界浓度为0.005 毫米/克左右，高于此浓度，水体中之藻类即可繁殖。5.11.2 水中磷酸盐测定之重要性水中磷酸盐浓度的测定在环境质量测定工作中相当重要。当水体中之磷酸盐浓度偏高，则水体有优氧化之虞，这在作为公共给水用途的湖泊及水库特别需要留意。磷酸化合物，广泛的用于锅炉水及冷却水塔循环水水垢抑制剂中，监测其浓度，可供判断水垢抑制剂之用量是否
17、足够，而采取必要之调整措施，以防水垢之形成，降低传热效率。以生物处理法处理废水时，微生物需摄取磷来维生，并合成新细胞组织，故处理系统中之磷含量是否能供微生物所需是重要的课题。在许多工业废水中，其含磷量并不足以供给微生物最适的生长，故往往要加些无机磷酸盐化合物至处理系统中，因此，在废水生物处理程序中，磷酸盐含量的测定是基本的工作之一。5.12 5.12 生化需氧量 5.12.1 5.12.1 概论生化需氧量(biochemicaloxygen demand, BOD)系指水中有机物质在某一特定的时间及温度下，由于微生物的生物化学作用所耗用的氧量。BOD值的大小可表示生物可分解的有机物的多少，用以
18、指示水中有机物污染的程度。在自然的条件下，许多在水中的有机物是会分解的，分解的程序以微生物进行氧化作用为主，完全的分解可使有机物氧化成CO2与水。BOD之测定基于此原理是一种生物分析，应提供微生物在实验进行期间良好的环境条件进行生物化学作用，这些环境条件诸如：无有毒物质、存在细菌生长的营养成分如氮、磷、钙、镁、铁及微量元素等。在某些状况之下，水样不含适量之微生物，则需予以植种(seeding)，这在高温、pH过高或过低、经消毒之水样常发生。由于有机物完全生物氧化所需的时间相当长，一般需20日以上，在分析上有其缺点，标准检验法中乃规定5天培养时间，再这段培养时间内，水样中易为生物氧化的有机物已有
19、7080%完成反应，大致可符合实务上的需求，故广受采用。此外，生物氧化速率亦与培养之温度息息相关，温度较高则一般氧化速率较快，温度较低则速率慢，标准检验法中是采用20为培养箱之温度。5.12.2 5.12.2 生化需氧量测定数据之重要性BOD是测量生物性可氧化有机物的唯一方法，在环境科学或工程上具有广泛用途。由于BOD可指示水中有机物污染的程度，故举凡水体之水质标准分类、放六水标准拟定、河川污染程度评估及环保稽查处分等等法令或工作，均以BOD测定结果为重要依据。污水处理工作上，BOD数据之应用亦相当重要，诸如污染负荷之计算、设计处理单元、污水处理效率之评估等，均经常依据BOD测定数据来执行。因
20、此，BOD之测定，在环境科学或工程的领域中，是无可避免的工作。5.13 化学需氧量 5.13.1 概论化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)系指水中有机物质在酸性及高温条件，经由强氧化剂将其氧化成CO2与H2O，所用的氧量。与BOD类似，COD值的大小可表示水中有机物的多少，用以指示水中有机物污染的程度。在测定COD的过程中，近中之有绩物不论其是否属微生物可氧化者，均会氧化成CO2与H2O。例如葡萄糖属微生物易氧化之有机化合物，而木质素就相当不易被微生物氧化，但两者在COD的测定过程，均会被完全氧化。因此，一般而言，COD值较BOD值高，其间之关系随水样性质不同而
21、有所不同，有些研究针对某些性质废水求得COD与BOD之相关式，则可由COD值估算测定耗时的BOD值。COD测定中所用的氧化剂，如重铬酸钾(K2Cr2O7)、高锰酸钾(KMnO4)、碘酸钾(KIO3)、硫酸铈Ce(SO4)2等均曾被广泛研究有效，但目前仅重铬酸钾及高锰酸钾较常被使用，尤其并者最常见。采用不同的氧化剂，COD的测定数据就不同，在作比较不同来源的数据时，应注意是否采用相同氧化剂所测定之COD值。5.13.2 COD测定之重要性在显示水中有机污染物含量方面，总有机碳(total organic carbon, TOC)、BOD及COD三项水质参数最常被使用，由于TOC测定仪器设备价格高
22、昂，BOD及COD两项指标较广受采用。COD测定约3小时即可在一般实验室完成，而BOD量测则需耗时5天，因此，需要迅速得到水质数据以供分析分析时，COD测定尤具实用价值。此外，当同时测得BOD与COD数据后，可分析水样中是否有毒性或抗生物分解有机物之存在。与BOD数据类似，COD数据广泛用于水体水质分类及各事业流水稽查处分等事务中，尤其在污染取缔工作上，因常具有时效性，COD之测定相当广泛。在污水处理工程上，COD值常被用于取代BOD值，应用于诸如污染负荷之计算、设计各处理单元尺寸、污水处理效率之评估，尤以例行性管理维护工作为然。5.14 总有机碳5.14.1 概论天然水体之有机物含量低，但是
23、受养猪废水、家庭废水、工业废水、垃报渗漏水之污染后，中有机物含量卿会大量增加。水中有机物可依其亲、疏水性及酸、碱性，分成腐植酸(humicacid)、黄酸(fulvicacid)、亲水性酸(hydrophilicacid)及中性亲水性物质(hydrophilicneutral)等四大类。前两者属疏水性大分子有机物，亲水性酸大部分带有较强羟基和羧基之聚电解质酸，而中性亲水性物环则包括碳水化合物、羧酸、氨基酸、碳氢化合物等较小分子化合物。各类有机物在消毒程序时，原水在含大量有机物情况下，即与氯气接触，有生成致癌性氯化有机物之可能。水与废水中之有机物，其碳素系以不同的氧化状态存在，某些碳素可被生物利
24、用氧化，我们可以生化需氧量(biochemical oxygen demand, BOD)来加以量化，而一般有更多的碳素可用化学氧化剂加以氧化，形成CO2，我们则可以用化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)加以量化。然而，仍有部分碳素无法以生物或化学方法加以量测。总有机碳是比起COD或BOD较为方便且直接的碳素表现方法，它是指与有机物结合之碳素。理论上重复量测大量基质成分相似样品之TOC、BOD及COD可求出它们相关之实验式，我们就可以测定其中一项而来估算其他项目之值。不过，一般并不认为TOC可取代BOD或COD之测定。水中的碳素除了TOC外，尚有有机碳(inor
25、ganic carbon, IC)的分，IC包括碳盐、氢碳酸盐、溶解之CO2等，TOC与IC总称总碳(total carbon, TC)，许多分析仪器可同时测定TOC及IC。事实上，TOC尚可再分为溶解性的有机碳(nondissolved organic carbon, NDOC)。溶解性的有机碳之测定，可将水样经过0.45微米之滤纸，滤液测其有机碳，而留存在滤纸上之颗粒性有机碳素即为NDOC之部分，一般由TOC与DOC值相减求得。5.14.2 总有机碳测定的重要性总有机碳之数据，直接显示水样中有机物所含的碳素之量，这是显示水中有机物含量多寡相当简便有效的办法，故广泛用于环境调查分析与监测的工
26、作。有机物的种类繁多，且大多定量步骤相当复杂，因此，在进行某些有机物处理效率之研究时，往往以总有机碳之分析结果代替个别有机化合物的分析结果。有机物含量低的天然水，TOC之数据通常较准确，不若BOD与COD之分析数据误差较大。在水样中盐分或氯盐含量偏高的时，BOD及COD之分析数均有困难，但TOC之分析则不受影响，其数据亦相对较可靠。5.15 油脂 5.15.1 概论油脂(oil and grease)系泛指可用特定溶剂自水样中萃取的各种有机化合物。一般常用之溶剂为三氟三氯乙烷(trichlorotrifluoroethane, C2F3Cl3)烃类、醚、油、脂肪、蜡与高分子量脂肪酸等，均可于此
27、种溶剂。年来，由于氟氯碳化told them about this , and they all said it was a good idea 40 . Early the next morning , we four were standing at the bus stop，with bags in our hands 41 for a bus to take us to the 42 The sky was clear；the sun was shining，but it was very cold all the same 43 0ur heavy overcoats were no
28、t enough to keep us warmWe all felt we should go _44_ but no one wanted to speak out . We soon reached the sandsThere was nobody there，but we were not discouragedInstead we were 45 that we were the only ones that dared to challenge the weather 46 we changed our clothes quickly But things were not go
29、ing so 47 The freezing sea wind was blowingWe left very cold and 48 all overAt last we made up our minds to 49 into the waterWe put our feet in first, _50_ to take them back very quicklyThe water was unbelievably cold Then I suggested we all jump inWe all went back ten steps . I gave the 51 ，and we all rushed forward
