論水體化學需氧量的檢測方法

汪 偉

（中建川洪國際建設有限公司，四川 南充 637000）

作為衡量水體污染程度的重要指標之一，水體化學需氧量是治理水污染過程中的重點檢測對象。由于不同的檢測方法往往擁有不同的檢測結果，所以檢測方法的準確性還有待提升。

1 水體化學需氧量概述

在使用強氧化劑處理水樣的過程中，為了達到處理效果而需要的氧化劑劑量即為水體化學需氧量。因為氧化劑處理水樣屬于氧化還原反應，所以水樣中還原物質的多少通過化學需氧量就能反映處理。水體中存在很多污染性物質，如亞鐵鹽、亞硝酸鹽和各種有機物等，這些具有還原性的物質對水體的污染程度透過化學需氧量的大小能有較為直觀的反映，如化學需氧量越大，水體中的還原物質越多，反之則越少。

2 化學需氧量的檢測方法及對比分析

化學需氧量的檢測方法有很多，當前應用較為普遍的是重絡酸鉀氧化法和酸性高錳酸鉀氧化法。重絡酸鉀（K2Cr2O7）法的氧化鋁率較高，具有很好的再現性，適用于測定水體中有機物含量較大的情況，比如測定水樣中的有機物總量；而高錳酸鉀（KMnO4）法的氧化率就要低很多，但是操作簡便。除此以外，還有快速消解法和流動注射化學發光法。

2.1 流動注射技術

流動注射技術是當前較為先進的一種化學需氧量檢測法，當水體中的有機污染物在被酸性K2Cr2O7消解時，會產生還原物Cr（Ⅲ），而這種具有催化作用的化學物質能作用于Luminol-H2O2體系出現發光化學反應，由此建立了一種測定COD的流動注射化學發光法[1]。這項技術的應用不需要長時間的消解，也不需要氧化劑，只是需要在低酸環境性就能連續監測水體COD。相比手工法，這種技術具有精密度高、分析速度快、自動化傾向等特點，但其存在殘留物多、投資量大、占地面積多的缺點。

2.2 快速消解法技術

在經典的重絡酸鉀與硫酸作用的消解體系中加入適量的鉬酸銨和硫酸鋁鉀催化劑，這就是快速密閉消解法的主要原理。消解時間在密閉加壓的條件下被有效縮短，化學需氧量在消解完成后通過光度法測定。這項技術具有能耗小、體積小、試劑用量小、安全穩定和操作方便等優點，但同時由于消解時間過短而存在受熱不均、反應不完全的問題，進而影響最終數據的準確性。

本文選擇兩個當下應用最為廣泛的技術進行對比分析：KMnO4氧化法和K2Cr2O7氧化法。

KMnO4氧化法：相比于K2Cr2O7氧化法而言，KMnO4氧化法的測定范圍要小得多，一般都在0.5～4.5 mg/L范圍內，且氧化率不高。盡管如此，其在操作性上卻比K2Cr2O7氧化法要簡便得多，KMnO4氧化法的應用方面主要集中在生活飲用水和地下水質量評估中[2]。

K2Cr2O7氧化法：就測定范圍而言，K2Cr2O7氧化法的測定范圍是較大的，且氧化率很高，比較適用于檢測水體中有機物總含量。因此，針對污染較為嚴重的水體，可以采用K2Cr2O7氧化法來測定具體的化學需氧量，進而整體性地了解水體有機物的受污染程度。K2Cr2O7氧化法的應用主要集中在生活污水程度和工業廢水污染程度的測定等。

3 化學需氧量指標優缺點分析

對于判定水體污染程度來說，化學需氧量指標具有使用范圍廣、成本低、操作性強等優點，尤其是有機物污染水體的污染程度，通過化學需氧量指標能夠得到最為直觀的反映。但同時，化學需氧量指標還存在一定的缺陷，有待進一步完善，其主要依賴各種氧化劑，一方面，氧化劑的能力并不是無限大的，所以在測定范圍存在一定的限制；另一方面，氧化劑種類繁多，不同的水體需選用適宜的氧化劑才能產生完全的化學反應，否則很容易出現反應不完全的現象，最終降低檢測結果的準確性[3]。

除此以外，對于某些特定的還原物質，氧化劑能體現出更好的氧化效果。比如，K2Cr2O7作用于直鏈脂肪族化合物時就能體現出較好的氧化效果，但作用于C7H8、C4H10O這類物質時幾乎起不到明顯的氧化效果，上述示例中的物質都會對水質造成嚴重污染，所以由于氧化效果的差異性，水體污染程度檢測結果很容易出現偏差。亞鐵鹽和氯離子等還原性物質也多多少少存在于水體中，這些物質與檢測所用氧化物一相遇就會發生氧化還原反應，這會在一定程度上影響化學需氧量指標，使其略微升高。而本身不屬于污染水體的物質影響檢測結果，這也是造成結果偏差的原因之一[4]。

4 兩種檢測方法對比

據上文分析可知，KMnO4氧化法更適用于檢測水質較好的水體，K2Cr2O7氧化法較適用于水質污染嚴重的水體，如工業廢水或者生活污水等。下面以某次有機污水污染檢測事件為例，對兩種檢測法的檢測結果進行對比分析，具體檢測結果和分析如表1所示。

表1 化學需氧量兩種檢測方法檢測結果對比分析

從表1檢測數據來看，兩種檢測方式多次檢測后所得出的結果偏差不大，具有較高的穩定性，每組檢測值都屬于有效值。經計算，K2Cr2O7氧化法和KMnO4氧化法檢測結果的平均值分別為2.30 mg/L和41.84 mg/L，由此不難看出，兩種不同的氧化法所得的檢測結果存在較大的偏差，將《地表水環境質量標準》作為判斷依據，通過KMnO4氧化法檢測出來的水體化學需氧量指標說明該水體屬于二類水體，水質符合飲用標準[5]。通過K2Cr2O7氧化法檢測出來的水體化學需氧量指標說明該水體屬于五類水體，受污染程度較為嚴重，不符合飲用標準。

本次檢測的水體本就屬于受污染水體，通過上述分析可知，在檢測有機物污染嚴重的水體化學需氧量的過程中，使用K2Cr2O7氧化法有助于獲得更為準確的檢測結果。兩種檢測方法所得結果出現較大差異性的原因主要有兩點：一是K2Cr2O7本身的氧化能力就比KMnO4強得多，所以在與同一水體中的污染性有機物發生反應時會更加徹底，那么最終所得的水體化學需氧量檢測指標自然要高一些，這一點也符合水體受污染的事實；二是檢測過程的有些環節需要對水體進行適當的加熱處理，一些在高溫狀態下可能揮發的油類物質會隨著水體溫度的升高而分散在水中，這也是造成兩種檢測結果出現偏差的原因之一。

4 結論

在衡量水體受污染程度的過程中，水體化學需氧量是非常重要的一個指標，但是這項指標的準確性會受到檢測方法的影響。就水體污染檢測角度而言，針對生活污水、工業廢水等污染較為嚴重的水體，應選用K2Cr2O7氧化法；對于污染程度較輕、水質良好的地下水和生活用水，應選用KMnO4氧化法。對于不同的水體，人們應選擇不同的檢測方式，從而保障檢測結果的準確性。