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前已述及，水質(zhì)分析應(yīng)包括水的物理、化學(xué)和微生物學(xué)性質(zhì)的分析。就基本分析而言，可分為（1）物理和化學(xué)分析（2）生物和微生物學(xué)分析兩大類。
分析化學(xué)是一門研究各種化合物或混合物的化學(xué)組成的分析方法和分析步驟的科學(xué)。它是水質(zhì)物理和化學(xué)分析的理論基礎(chǔ)。
分析化學(xué)可以分為定性分析和定量分析兩個部門。定性分析又可以分為無機定性分析和有機定性分析。其目的是鑒定化合物或混合物是由哪些組分（元素、離子、基團或化合物）所組成。定量分析也可以分為無機定量分析和有機定量分析兩部分，它們的任務(wù)是測定物質(zhì)各組分的含量。
在一般化學(xué)分析的工作程序上總是定性分析先于定量分析，因為只有首先了解物質(zhì)的定性組成，然后才能選擇適當?shù)亩糠治龇椒āy出所含元素或離子等的含量。然而，在水質(zhì)分析工作中，由于天然水、工業(yè)用水和生活污水所含成分一般都已知道；工業(yè)廢水性質(zhì)雖然復(fù)雜，但其成分也可以從該工廠所使用的原料和生產(chǎn)工藝過程等概略地推測，故除特殊情況外，水的定性分析很少應(yīng)用。不過，由于環(huán)境保護工作的深入發(fā)展，有時為了了解某些工業(yè)廢水和天然水的全面組成或某些水質(zhì)處理過程的中間產(chǎn)物等，也需要進行定性分析。
定性分析是應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)，將待測的元素或離子轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心承┨厥庑再|(zhì)的新化合物。如（1）發(fā)生特殊的顏色，（2）析出具有一定形狀的沉淀物，（3）發(fā)生可以識別的氣體，（4）原有顏色的變化及（5）原有沉淀物的溶解等，根據(jù)這些化學(xué)反應(yīng)結(jié)果和新化合物的特殊性質(zhì)，即可判斷試樣中是否含有某種成分。
定量分析主要是應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)不滅定律和當量定律來測定試樣中各組分的含量。定量分析按其分析時采用的方法。主要可分為：（1）重量分析，（2）容量分析，（3）光學(xué)分析（如比色分析、比濁分析、光譜分析等），（4）電化學(xué)分析（如極譜分析、電位分析等），以及（5）色譜分析（如氣相色譜、液相色譜）。
光學(xué)分析、電化學(xué)分析、色譜分析等都是利用待測組分的某種物理性質(zhì)或物理化學(xué)性質(zhì)來進行分析測定的。在分析時往往需要應(yīng)用比較精密和比較復(fù)雜的儀器。所以有時也稱為儀器分析。在水質(zhì)分析中zui常用到的儀器有紫外－可見分光光度計、原子吸收分光光度計、氣相色譜儀等。有時還根據(jù)水質(zhì)分析的特點制成的儀器。如測汞儀、溶解氧儀、生化需氧量測定儀、總有機碳測定儀等。
儀器分析具有快速、準確、靈敏等優(yōu)點，還便于自動連續(xù)測定。因而發(fā)展很快，有著廣闊的應(yīng)用前途。但目前有的儀器價格較高，平時維護（如需恒溫、恒濕、防震等）和對操作人員的要求也較高。因此，在大多數(shù)水質(zhì)分析工作中，儀器分析和普通的化學(xué)分析是相輔相成、互為補充的。其中，普通的化學(xué)分析法仍居于重要的、基礎(chǔ)的地位。