基于不同保存條件下水質(zhì)總磷穩(wěn)定性模擬分析

楊海英，黃 強，尹思亮，張馨文，王 怡，王前江

(四川省綿陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站，四川 綿陽 621000)

磷是生物生長必須的元素之一，但當(dāng)水體中磷的含量過高會造成藻類的過度繁殖，引起水體富營養(yǎng)化，因此總磷是水質(zhì)監(jiān)測及評價的重要指標(biāo)[1-2]。《水和廢水監(jiān)測分析方法》和《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中均規(guī)定[3-4]，測定總磷的水樣需添加鹽酸(HCl)或硫酸(H2SO4)使pH≤2，保存期不超過24 h。《水質(zhì) 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》中規(guī)定水樣采集后加H2SO4至pH≤1，或不加任何保存劑于冷處保存[5]。上述方法及規(guī)范均未明確保存溫度，同時在實際監(jiān)測分析中，例如水樣采集和送檢過程均需耗費一定時間，較難對采集的水樣進(jìn)行及時監(jiān)測。因此，對不能及時分析的水樣必須進(jìn)行有效的保存，以確保監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，學(xué)者針對水樣酸化及對測試結(jié)果的影響進(jìn)行了相關(guān)系列研究。王保勤等[6]研究表明在加酸保存條件下，水樣中總磷的測定值隨保存時間的延長呈上升趨勢。宋大英[7]研究表明在室溫且不酸化的條件下，水樣中總磷的監(jiān)測結(jié)果呈下降趨勢。韓惠芳等[8]研究表明在酸化和不酸化的條件下，水樣冷藏保存均能穩(wěn)定一個月，且水樣中總磷含量越高，其穩(wěn)定性越大。另外，針對環(huán)境溫度對總磷的測試結(jié)果也進(jìn)行了研究，劉君[9]研究顯示在不同溫度條件下，總磷的濃度會隨時間的增長而增加，且在一定時間后，總磷濃度將處在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

本研究以地表水和污水為研究對象，采用恒溫培養(yǎng)箱模擬春季、夏季、秋季和冬季四季溫度，模擬溫度分別為25 ℃、35 ℃、15 ℃、5 ℃四種溫度，在加H2SO4酸化和不加保存劑兩種保存方式下，初探地表水和污水中總磷濃度隨時間的變化規(guī)律，并對其變化因素進(jìn)行了分析，旨為監(jiān)測分析工作者提供參考。

1 實驗部分

1.1 試 劑

硫酸(AR)，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鈉(GR)，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；過硫酸鉀(AR)，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；抗壞血酸(AR)，成都市科隆化學(xué)品有限公司；鉬酸銨(AR)，廣東光華科技股份有限公司；試驗用水均為符合GB/T 6682的去離子水。

1.2 儀 器

V-1600可見分光光度計，上海美譜達(dá)儀器有限公司；YXQ-LS-75SII立式壓力蒸汽滅菌器，上海迅博實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.3 水樣制備

本實驗研究對象包括地表水和污水，其中地表水取自某河流A；污水取自某生活污水處理廠進(jìn)口B，分別對水樣A、B添加H2SO4保存劑和不添加保存劑處理，然后將置于5 ℃冰箱冷藏和15 ℃、25 ℃、35 ℃的培養(yǎng)箱，定期對水樣中總磷進(jìn)行監(jiān)測。水樣處理方式詳見表1。

表1 水樣具體處理方式

2 結(jié)果與討論

2.1 相同環(huán)境溫度下，保存方式不同對地表水A中總磷(TP)的影響

在酸化和不酸化的保存方式下，模擬環(huán)境溫度為5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃下隨時間的變化對地表水A中總磷測試結(jié)果的影響分別見圖1、圖2、圖3、圖4。

圖1 5 ℃條件下A1和A2的變化趨勢Fig.1 The trend of A1 and A2 at 5 ℃

圖2 15 ℃條件下A3和A4的變化趨勢Fig.2 The trend of A3 and A4 at 15 ℃

圖3 25 ℃條件下A5和A6的變化趨勢Fig.3 The trend of A5 and A6 at 25 ℃

圖4 35 ℃時A7和A8的變化趨勢Fig.4 The trend of A7 and A8 at 35 ℃

由圖1可知，總體來說，5 ℃條件下加酸保存A1中TP比不加酸保存A2中TP偏高。在試驗的10 d內(nèi)，A1和A2表現(xiàn)同增同減的趨勢，第13 d的時候，加酸A1在降低而A2出現(xiàn)升高的趨勢，第16 d之后A1和A2趨近于穩(wěn)定，并且在30 d時A1中TP和A2中TP與c采樣2 h測得值相比，偏差分別只有1.8%和0.9%。

從圖2總體可知，在15 ℃條件下，除了第13d加酸保存A3和不加酸保存A4中TP相等外，在整個試驗過程加酸保存A3比不加酸保存A4的TP濃度偏高。在試驗7 d內(nèi)，A3中的總磷濃度隨著時間的增長呈現(xiàn)現(xiàn)增大后減小的趨勢，而A4中TP則隨時間增長出現(xiàn)先遞減小后增大的趨勢。7 d之后A3中TP和A4中TP表現(xiàn)出同增大的現(xiàn)象，A3和A4中的TP在第21 d后處于穩(wěn)定狀態(tài)，第30 d比采樣2 h時A3和A4中的TP濃度偏差分別為18.2%和8.5%。

由圖3可知，在整個試驗過程，25 ℃條件下加酸保存A5中TP比不加酸保存A6中TP偏高。在試驗的10 d內(nèi)，A5呈現(xiàn)出現(xiàn)增加后平穩(wěn)再到減小的趨勢，而A6則波動比較大，第10 d時A5和A6中總磷跟采樣2 h的濃度偏差分別為4.5%和0.9%，說明A5和A6在10d內(nèi)穩(wěn)定性較好。從第10 d后，A5和A6呈現(xiàn)先增大后平穩(wěn)的趨勢，第30 d時A5和A6中的TP濃度與采樣2 h的濃度偏差分別為25.4%和16.0%。

由圖4可知，在35 ℃條件下，整個試驗過程除第10 d外，加酸保存A7中TP比不加酸保存A8中TP偏高，而且A7和A8呈現(xiàn)出同增同減的趨勢。第10 d時，A7和A8中TP與采樣2 h的TP偏差分別為4.5%和1.9%，表明在35 ℃條件下，加酸與不加酸的水樣中TP可穩(wěn)定10 d。到第16 d時A7和A8中TP濃度值達(dá)到最高，此時A7和A8與采樣2 h的TP偏差分別為18.2%和13.2%。第30 d時，A7和A8中TP與采樣2 h的TP偏差分別為10.9%和5.7%。

2.2 相同環(huán)境溫度下，保存方式不同對廢水B中總磷的影響

在酸化和不酸化的保存方式下，模擬環(huán)境溫度為5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃下不同時間內(nèi)廢水B中總磷的變化情況分別見圖5、圖6、圖7、圖8。

圖5 5 ℃時B1和B2的變化趨勢Fig.5 The trend of B1 and B2 at 5 ℃

圖6 15 ℃時B3和B4的變化趨勢Fig.6 The trend of B3 and B4 at 15 ℃

圖7 25 ℃時B5和B6的變化趨勢Fig.7 The trend of B5 and B6 at 25 ℃

圖8 35 ℃時B7和B8的變化趨勢Fig.8 The trend of B7 and B8 at 35 ℃

由圖5可知，5 ℃條件下加酸保存B1中TP比不加酸保存B2中TP偏高，第4 d時B1和第10 d時B2的TP與采樣2 h的TP偏差最大，其分別為7.0%和7.5%。第30d時，B1和B2中TP與采樣2 h的TP偏差分別為5.2%和3.6%。在整個實驗過程，B1和B2的TP偏差均在10%以內(nèi)。

由圖6可知，在15 ℃條件下，在整個試驗過程中除第4 d外，加酸保存B3中TP比不加酸保存B4中TP偏高，第21 d時B3和第4 d時B4的TP與采樣2 h的TP偏差最大，其分別為5.2%和7.5%。在整個實驗過程，B3和B4的TP偏差均在10%以內(nèi)。

由圖7可知，25 ℃條件下，在21 d前加酸與不加酸保存的水樣無明顯規(guī)律，21 d后加酸保存B5中TP比不加酸保存B6中TP偏高。加酸保存B5中TP比不加酸保存B6中TP波動小。21 d之前B5偏差在10%以內(nèi)。不加酸保存B6中TP在第7 d時偏差高達(dá)11.5%，7 d之后偏差在10%以內(nèi)。

由圖8可知，在35 ℃條件下，加酸保存B7中TP比不加酸保存B8中TP偏高。7 d之前，加酸保存的B7中總磷隨著時間的增長而增加，而不加酸保存的B8除了第1 d外隨著時間的增長而減小。7 d后B7和B8趨于平緩。

3 結(jié) 論

(1)水質(zhì)中總磷的測定中，在水樣加酸和不加酸的保存條件下，地表水和廢水均可在5 ℃條件下可穩(wěn)定30 d；

(2)在5 ℃、15 ℃、35 ℃條件下，水樣加酸保存比不加酸保存的總磷略高些；

(3)在15 ℃條件下，加酸和不加酸保存的地表水能穩(wěn)定21 d，而廢水均能穩(wěn)定30 d，由此可看出濃度越高穩(wěn)定性越好。