對高氯地表水中測定化學(xué)需氧量的初步探究

摘要：最近若干年間，受復(fù)雜多樣的主客觀因素影響制約，我國水體環(huán)境污染問題正在呈現(xiàn)出持續(xù)加重的變化趨勢，擇取和運(yùn)用適當(dāng)方法針對水體環(huán)境污染問題的發(fā)生狀況展開準(zhǔn)確清晰的分析，旨在為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)工作人員提供經(jīng)驗參考支持條件。文章將會圍繞對高氯地表水中測定化學(xué)需氧量的初步探究，展開簡要的闡釋分析。

關(guān)鍵詞：高氯地表水;化學(xué)需氧量;氯化物;干擾;初步探究

中圖分類號：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）12-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.054

Preliminary study on the determination of chemical oxygen demand in high-chlorine surface water

Zhu Huan

（Shanghai Chongming District Environmental Monitoring Station， Chongming District，Shanghai 202150，China）

Abstract：In recent years， due to the influence of complex and diverse subjective and objective factors， my countrys water pollution problems are showing a growing trend of change.Choose and use appropriate methods to conduct accurate and clear analysis of the occurrence of water pollution problems，Designed to provide experience reference support conditions for technical staff in related fields.The article will focus on the preliminary exploration of the determination of chemical oxygen demand in high-chlorine surface water，and will start a brief explanation and analysis.

Key words：High-chlorine surface water;Chemical oxygen demand;Chloride;Interference;Preliminary investigation

目前，我國江河湖庫水域普遍受到不同程度的污染，有的甚至受到嚴(yán)重污染，加劇了水資源短缺的矛盾。從基本分類視角展開分析，能夠引起發(fā)生水體環(huán)境污染結(jié)果的污染物主要可以被劃分成兩個類別：（1）不具備生物毒性的水體污染物，主要涉及碳水化合物類化學(xué)物質(zhì)、木質(zhì)素類化學(xué)物質(zhì)、維生素類化學(xué)物質(zhì)、脂肪類化學(xué)物質(zhì)、蛋白質(zhì)類化學(xué)物質(zhì)、礦物質(zhì)類化學(xué)物質(zhì)，以及離子類化學(xué)物質(zhì)等。（2）具備生物毒性的水體污染物，具體指的是能夠誘導(dǎo)客觀存在的一種或者是多種生物體發(fā)生生物化學(xué)功能變化結(jié)果，或者是基礎(chǔ)生理功能變化結(jié)果，繼而能夠給生物體的基本生存狀態(tài)造成威脅的化學(xué)物質(zhì)，具體涉及重金屬類化學(xué)物質(zhì)（含Cr元素化學(xué)物質(zhì)、含Mn元素化學(xué)物質(zhì)、含F(xiàn)e元素化學(xué)物質(zhì)等）、無機(jī)陰離子類化學(xué)物質(zhì)、放射性化學(xué)物質(zhì)、殺蟲劑類化學(xué)物質(zhì)、石油混合物中包含的有機(jī)物類化學(xué)物質(zhì)等。基于現(xiàn)有的技術(shù)性實(shí)踐工作經(jīng)驗，包含有上述有害物質(zhì)成分的水體環(huán)境污染源，主要涉及生活污水、工業(yè)廢水，以及垃圾滲瀝液等。其中水體受有機(jī)物污染最為普遍，有機(jī)物在分解過程中消耗水體中大量的溶解氧，可使水中魚類和其他水生生物因缺氧而受害、死亡，從而破壞水體的生態(tài)平衡，使水體失去自凈能力。衡量有機(jī)污染的程度，最好進(jìn)行有機(jī)污染的全分析，但十分困難。

因此，一般采用一些綜合性指標(biāo)來代表有機(jī)污染物濃度。其中，化學(xué)需氧量是表征水中能被強(qiáng)氧化劑氧化分解的有機(jī)物含量的參數(shù)，是應(yīng)用最廣泛的一項重要指標(biāo)。同時，化學(xué)需氧量的測定，也可作為過程控制的指標(biāo)[1]。

當(dāng)前技術(shù)發(fā)展背景之下，用于開展化學(xué)需氧量測定的技術(shù)方法主要有：（1）重鉻酸鹽測定法：重鉻酸鹽測定法是開展化學(xué)需氧量測定技術(shù)活動過程中可供選擇運(yùn)用的標(biāo)準(zhǔn)方法，其實(shí)施過程通常需要遵照執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)文件HJ828-2017《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測定重鉻酸鹽法》。重鉻酸鹽測定法的主要特點(diǎn)，在于其氧化率水平較高，測量技術(shù)實(shí)施過程再現(xiàn)性水平較高，以及測量數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性水平較高。（2）快速消解分光光度測定法：所謂分光光度測定法，就是要以化學(xué)需氧量測定的經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)方法為基礎(chǔ)，借助于重鉻酸鉀物質(zhì)針對有機(jī)類化學(xué)物質(zhì)施加的氧化技術(shù)作用過程，實(shí)現(xiàn)六價鉻元素向三價鉻元素的轉(zhuǎn)化過程，借助于六價鉻元素，或者是三價鉻元素的吸光度值與水樣COD值之間建立的關(guān)系，具體完成水樣COD值的測定技術(shù)活動過程。在快速消解分光光度測定法的具體運(yùn)用過程中，可以借由改善提升消解反應(yīng)體系之中包含的氧化劑物質(zhì)濃度，增加硫酸物質(zhì)的實(shí)際酸度，改善提升反應(yīng)環(huán)境中的溫度，以及增加助催化劑物質(zhì)數(shù)量等方式改善提升具體反應(yīng)過程的速度水平。

鑒于重鉻酸鹽法的回流時間長、效率低、測定速度慢、難以批量分析，本文運(yùn)用快速消解分光光度測定法測定化學(xué)需氧量。在化學(xué)需氧量的測定過程中，氯離子是主要的無機(jī)干擾物之一。快速消解分光光度法不適用于氯化物濃度大于2 000mg/L（稀釋后）的水樣化學(xué)需氧量的測定，因此對氯離子濃度超過2 000mg/L的水樣需稀釋分析。然而在分析地表水中的化學(xué)需氧量時，國家要求的地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)很低（COD<20mg/L），而某些被海水倒灌的河流、湖庫等，氯離子濃度很高，測定時稀釋倍數(shù)太大，容易造成COD測定值低于檢出限，即使在檢出限以上，換算時需乘以很大的稀釋倍數(shù)，誤差非常大，影響測定結(jié)果準(zhǔn)確性。因此，若水樣的氯離子濃度過高時，單靠稀釋的方法測定COD是不適用的。而減少稀釋倍數(shù)時，氯離子的干擾嚴(yán)重，影響化學(xué)需氧量的測定。因此，在前處理中消除氯離子的干擾就成為研究的重要任務(wù)。本文針對氯離子濃度大于2 000mg/L以上的地表水水樣，用硝酸銀抑制氯離子干擾的前處理，再用快速消解分光光度法來測定化學(xué)需氧量。

1 氯離子的干擾試驗

將CODCr理論值為11.4±1.0mg/L的有證質(zhì)控樣溶液中加入定量的氯化鈉，使氯離子濃度分別為1 000mg/L、3 000mg/L、5 000mg/L、8 000mg/L。按照快速消解分光光度法，將水樣稀釋至氯離子濃度2 000mg/L以下，測定標(biāo)樣中的CODCr值。

實(shí)驗數(shù)據(jù)列表如下：

由上表可以看出，水樣中氯離子濃度越高，所產(chǎn)生的COD的值也越高且相對誤差隨氯離子濃度的增加而增大。當(dāng)氯離子大于3 000 mg/L時，已經(jīng)偏離理論值。氯離子對化學(xué)需氧量的干擾，不能靠稀釋來解決。

2 氯離子的干擾機(jī)理[3]

2.1 消耗氧化劑

在酸性條件下，重鉻酸鉀氧化性很強(qiáng)，水樣中的Cl-可以完全被氧化，理論上計算，氧化1mgCl-相當(dāng)于消耗0.226mg的氧，由于消耗了氧化劑，導(dǎo)致測定結(jié)果偏高，產(chǎn)生正干擾。

2.2 消耗催化劑

在硫酸—重鉻酸鉀氧化體系中，硫酸銀是催化劑，使氧化反應(yīng)更加完全，當(dāng)水樣中含氯離子時，將與銀離子生成氯化銀沉淀使部分催化劑中毒，影響其催化作用，降低樣品的氧化程度，從而影響測定結(jié)果。

3 消除氯離子的干擾后，測定化學(xué)需氧量

3.1 原理

地表水中的懸浮物很低時，可以加入硝酸銀使水樣中的氯離子生成氯化銀沉淀，利用Ag+與Cl-反應(yīng)生成AgCl，以徹底消除氯離子對化學(xué)需氧量測定的干擾。再按照快速消解分光光度法，水樣在強(qiáng)酸性介質(zhì)中，被重鉻酸鉀于150℃密閉回流進(jìn)行氧化處理后，橙色的六價鉻被還原成綠色的三價鉻，在420nm處用分光光度法測定剩余六價鉻的含量，根據(jù)儀器內(nèi)置的工作曲線，直接讀取化學(xué)需氧量的濃度值[4]。

3.2 質(zhì)控樣的測定

將CODCr理論值為11.4±1mg/L的有證質(zhì)控樣溶液中加入定量的氯化鈉，使氯離子濃度分別為1 000mg/L、3 000mg/L、5 000mg/L、8 000mg/L。再在水樣中加入等量硝酸銀以沉淀氯離子，充分?jǐn)嚢瑁怪耆恋砗螅x心水樣，取其上清液，按照快速消解分光光度法測定化學(xué)需氧量。

實(shí)驗數(shù)據(jù)列表如下：

由上表可以看出，在有證質(zhì)控樣溶液中，用硝酸銀消除氯化物的干擾，效果較好，測定的化學(xué)需氧量結(jié)果在保證值范圍內(nèi)，具有良好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。

3.3 實(shí)際地表水水樣的測定

選取本地應(yīng)急水源地的水樣作為研究對象。應(yīng)急水源地的氯離子含量<50mg/L，按照快速消解分光光度法，測得化學(xué)需氧量為7.7 mg/L。在水樣中，加入定量的氯化鈉，使氯離子濃度分別為1 000mg/L、3 000mg/L、5 000mg/L、8 000mg/L。再在水樣中加入等量硝酸銀以沉淀氯離子，充分?jǐn)嚢瑁怪耆恋砗螅x心水樣，取其上清液，按照快速消解分光光度法測定化學(xué)需氧量。

實(shí)驗數(shù)據(jù)列表如下：

由上表可以看出，在實(shí)際地表水水樣中，用硝酸銀消除氯化物的干擾，效果同樣好，測定的化學(xué)需氧量結(jié)果達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量控制要求。

4 結(jié)論

在水環(huán)境污染日益嚴(yán)峻的當(dāng)下，選擇化學(xué)需氧量作為測定水體受有機(jī)物污染的指標(biāo)是必要的，而在測定地表水中的化學(xué)需氧量中，消除共存的氯化物干擾問題一直是個難題。地表水相對廢水，有機(jī)物含量低、色度低、懸浮物含量低，通過以上實(shí)驗數(shù)據(jù)，無論是質(zhì)控樣還是實(shí)際地表水水樣，用硝酸銀使水樣中的氯離子生成氯化銀沉淀，以消除氯離子對化學(xué)需氧量測定的干擾，其測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，重復(fù)性好。硝酸銀產(chǎn)生的銀鹽毒性低且易于回收。而用快速消解分光光度法測定化學(xué)需氧量，省時、節(jié)能、減少試劑用量，同時適用于測定大批地表水水樣。

參考文獻(xiàn)

[1]王俊榮.高氯離子低濃度化學(xué)需氧量水樣測定方法的研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2005.

[2]HJ 828-2017，水質(zhì)化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鹽法[S].

[3]郭衛(wèi)紅.影響化學(xué)需氧量測定的主要因素及其去除方法[J].科技資訊，2008（23）：216.

[4]DB31/199-2018，污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

收稿日期：2020-10-10

作者簡介：朱歡（1987-），女，漢族，本科學(xué)歷，中級職稱，研究方向為地表水?dāng)?shù)據(jù)審核。