對排水檢測行業(yè)中水質(zhì)檢測分析研究

董維華(西北大學(xué)現(xiàn)代學(xué)院，陜西　西安　710130)

對排水檢測行業(yè)中水質(zhì)檢測分析研究

董維華(西北大學(xué)現(xiàn)代學(xué)院，陜西西安710130)

針對當(dāng)前排水檢測行業(yè)中部分水質(zhì)檢測指標(biāo)如化學(xué)需氧量、懸浮物、石油類、總砷、總汞、大腸菌群等存在操作繁瑣、需要消耗較多化學(xué)試劑、檢出限較高等問題，根據(jù)工作實際逐一加以改進(jìn)和優(yōu)化。改進(jìn)后的方法具有操作簡便、快速、污染少、準(zhǔn)確度高等特點，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、排水檢測等行業(yè)的日常檢測工作中。

排水檢測；水質(zhì)；檢測方法；優(yōu)化；改進(jìn)

目前，城市排水檢測行業(yè)中水樣的檢測方法，主要采用國家和行業(yè)兩類標(biāo)準(zhǔn)。對于國家標(biāo)準(zhǔn)，包括早期的由國家質(zhì)檢總局發(fā)布的和近幾年開始由環(huán)保部發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)：1999年（含）以后的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)主要由環(huán)境保護(hù)部發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)號不再采用“GB（/T）3882～1999”，而是以環(huán)保行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)代替國家標(biāo)準(zhǔn)，即“HJ（/T）262～2006”。部分水質(zhì)檢測指標(biāo)由于缺少國家標(biāo)準(zhǔn)，如溶解性固體、易沉固體等，則采用《城市污水水質(zhì)檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（CJ/ T51～2004）。

隨著檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，新的檢測儀器設(shè)備的不斷推出，加上標(biāo)準(zhǔn)修訂和更新的滯后，許多檢測標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的操作方法在實際檢測工作中難免會出現(xiàn)一些問題，如操作繁瑣，使用大量化學(xué)試劑（包括毒性較高的試劑），檢出限較高，甚至標(biāo)準(zhǔn)本身還存在一些錯誤等。受制于國內(nèi)部分標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布年限比較久，并且標(biāo)準(zhǔn)的修訂是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，短期內(nèi)難以及時更新與完善。因此，在實際工作中，對這些存在問題的檢測標(biāo)準(zhǔn)，檢測機構(gòu)可以參照當(dāng)前國際或者同行研究的先進(jìn)方法，根據(jù)實際情況加以優(yōu)化和改進(jìn)，從而達(dá)到提高檢測工作質(zhì)量和效率的目的。

1　化學(xué)需氧量（CODcr）

化學(xué)需氧量作為國家及環(huán)保行業(yè)重點控制的排污指標(biāo)之一，在《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》及《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》等國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定了最高允許排放濃度。實驗室中對化學(xué)需氧量的檢測，主要采用兩種檢測方法：重鉻酸鹽法及快速消解分光光度法。前者屬于傳統(tǒng)的容量滴定法，后者則采用分光光度法。兩種方法的原理都是基于在強酸、加熱條件下，采用重鉻酸鉀作為氧化劑時，水樣中溶解性物質(zhì)及懸浮物所消耗的重鉻酸鹽所對應(yīng)的氧的質(zhì)量濃度。

快速消解分光光度法雖然只消耗較少的消解試劑—重鉻酸鉀，對環(huán)境造成的污染較小，但是由于該方法取樣量較少，并且需要繪制工作曲線，因此，在實際檢測中，其檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性仍需要與經(jīng)典方法進(jìn)行比對。這里只討論對重鉻酸鹽法的優(yōu)化與改進(jìn)。

1.1存在的問題

重鉻酸鹽法需要使用高功率（每一聯(lián)電爐的功率一般為1KW）的電爐進(jìn)行蒸餾，并使用水進(jìn)行循環(huán)冷卻2～3小時。缺點顯而易見：加熱裝置功率過大，實驗室普遍采用的六聯(lián)電爐功率為6KW，大大超過了常規(guī)電源插座的額定功率；回流過程需要保持冷凝水不間斷開啟2～3小時，造成資源的浪費；連接冷凝管的橡膠管在高溫下容易老化，從而導(dǎo)致破損漏水，發(fā)生安全事故。

1.2優(yōu)化和改進(jìn)的方法

針對加熱和回流中出現(xiàn)的問題，可采用已經(jīng)商品化自動加熱回流裝置。該套裝置中，加熱部分改為電熱板，最大功率僅為1.5KW左右；回流冷凝部分則采用風(fēng)冷降溫，只需使用少量的冷凝水（每管不多于100mL水），借助儀器內(nèi)部風(fēng)扇進(jìn)行冷卻；各個冷凝管獨自連接，不需橡膠管串聯(lián)；此外，加熱時間可由儀器自動控制。這樣，加熱回流過程中所使用的電、水都大大節(jié)省，并且安全性提高不少。

2　懸浮物（SS）

2.1存在的問題

重量法是水質(zhì)懸浮物檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)方法，該方法采用孔徑0.45μm濾膜對水樣進(jìn)行抽濾，通過稱量干燥后濾膜上的殘渣重量，從而計算出水樣中懸浮物含量。該方法存在的問題有：濾膜及稱量瓶的恒重，需要嚴(yán)格確保條件參數(shù)的一致；粘度較高水樣抽濾時間較長；清潔水樣的測定，容易出現(xiàn)抽濾后稱重的質(zhì)量（濾膜+稱量瓶）低于稱重前的質(zhì)量（殘渣+濾膜+稱量瓶）。

2.2優(yōu)化和改進(jìn)的方法

針對上述問題，可采用以下改進(jìn)了的懸浮固體檢測方法：

本方法使用HACH（哈希）COD測定儀，根據(jù)儀器操作方法（哈希方法號8006），用專用樣品消解瓶，分別用移液管吸取10mL空白（蒸餾水）及混勻水樣。在HACHCOD測定儀上，選擇懸浮固定測定方法，放入空白樣，先用空白樣調(diào)零，然后放入水樣，儀器直接給出讀數(shù)（mg/L）。

本改進(jìn)的方法操作簡單、快速，適合污水處理廠進(jìn)、出水及清潔水、污水中懸浮物的檢測［1］，缺點是需要使用專用的儀器設(shè)備。

3　石油類

3.1存在的問題

紅外分光光度法作為2012年6月環(huán)保部發(fā)布的修訂版的水質(zhì)石油類檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法，只需使用紅外測油儀及萃取裝置等儀器設(shè)備，不需繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，即可完成石油類的檢測。實際工作中，該方法存在的問題有：方法規(guī)定萃取裝置仍需手動控制；萃取溶液用硅酸鎂吸附后過濾較慢，容易造成石油類及溶劑四氯化碳部分揮發(fā)。

3.2優(yōu)化和改進(jìn)的方法

依據(jù)文獻(xiàn)［2］，對該方法可做如下改進(jìn)：采取具備全自動控制功能的萃取裝置，可避免手動操作吸入有毒的萃取試劑四氯化碳；吸收液的過濾則采用事先經(jīng)四氯化碳浸泡后的定量濾紙，在普通玻璃漏斗上過濾。

改進(jìn)的方法不需人工萃取，安全環(huán)保；過濾過程快速，石油類及溶劑四氯化碳損耗較少［3］。

4　總砷

4.1存在的問題

水質(zhì)中總砷的檢測方法，目前國家標(biāo)準(zhǔn)中仍采用國際標(biāo)準(zhǔn)組織（ⅠSO）已經(jīng)廢止的二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法（GB7485～87）。該方法具有測定結(jié)果不穩(wěn)定，需要消耗大量具有毒性的CHCl3等缺點［4］。此外，還需使用較多的化學(xué)試劑，操作繁瑣，效率較低（每次只能測定一個元素）。目前，環(huán)境檢測實驗室大多采用《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）中原子熒光法。該方法靈敏度較高，線性范圍寬（從μg/L到mg/L）。由于原子熒光法受檢測參數(shù)如還原劑硼氫化鉀濃度、介質(zhì)酸度等影響較大，因此，檢測前需要對檢測參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

4.2優(yōu)化和改進(jìn)的方法

根據(jù)工作實際，對原子熒光法測定水質(zhì)中總砷的檢測條件進(jìn)行優(yōu)化，采用的還原劑（硼氫化鉀）濃度為2.0%，5%（v/v）HCl作載流，樣品中保持10%HCl，預(yù)還原劑硫脲～抗壞血酸混合溶液濃度為1%。儀器參數(shù)根據(jù)所使用的儀器推薦條件選擇。

實踐證明，該方法不僅可以用于檢測水質(zhì)總砷，同樣也可檢測污泥或者土壤中總砷。具有測定快速，操作簡單，選擇性好及運行成本較低等優(yōu)勢。

5　總汞

5.1存在的問題

水質(zhì)總汞的檢測方法，采用的是環(huán)境保護(hù)部在2011年修訂并發(fā)布的冷原子吸收分光光度法。該方法采用價格較為低廉的冷原子吸收測汞儀，適合國內(nèi)中小型實驗室開展總汞項目的檢測。不過，該方法存在前處理過程較為復(fù)雜的問題：一般采用高錳酸鉀～過硫酸鉀或者溴酸鉀～溴化鉀消解法對樣品進(jìn)行消解；此外，還可采用（1+1）王水在微波消解儀上3步消解。在實際工作中，由于前兩種消解方法操作過程繁雜，所需試劑如鹽酸羥胺還需提純，不利于多樣品同時測定；微波消解法需要使用專用的微波消解儀。

5.2優(yōu)化和改進(jìn)的方法

根據(jù)多年工作實際，現(xiàn)將該方法中樣品消解過程進(jìn)行優(yōu)化［5］：采用3mL（1+1）王水在沸水浴上對每個樣品消解1h，消解完成后冷卻定容，即可在冷原子吸收測汞儀上進(jìn)行檢測。

該方法所需試劑較少，操作簡單，所需設(shè)備為實驗室常見儀器設(shè)備，易于開展。

6　大腸菌群

6.1存在的問題

水質(zhì)大腸菌群的檢測，依據(jù)的是《醫(yī)療機構(gòu)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的多管發(fā)酵法。該方法對每個樣品按照3個稀釋比、每個稀釋比5管進(jìn)行接種，然后在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。整個試驗共需3～5天。本方法需要解決的問題有：試驗所涉及的玻璃器皿均需紫外或者高溫滅菌；需要配制、使用2種培養(yǎng)基；實驗室要求是無菌室。此外，操作過程較為繁瑣。

6.2優(yōu)化和改進(jìn)的方法

改進(jìn)的方法為固定底物技術(shù)酶底物法（DST）或酶底物法（EST）。該方法是世界衛(wèi)生組織（WHO）、美國環(huán)保局（EPA）等認(rèn)可的國際方法，只需在實驗室完成方法比對與轉(zhuǎn)換即可采用。目前，該方法已列入《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法》（GB/ T5750.12～2006）中。其操作方法是：在試劑瓶中加入100mL（或用0.9%生理鹽水稀釋至100mL）水樣，將專用的科立得試劑倒入瓶中溶解，溶解后將溶液倒入51孔或97孔定量盤中，用程控定量封口機封口后，在44.5℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)24h，計算呈陽性反應(yīng)（黃色）的格子，對照MPN表計數(shù)。

本改進(jìn)的方法操作簡單，無需專門的無菌室，并且檢測時間只需24h，具有測定快速、結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點。缺點是需要專用的檢測耗材—定量盤、專用試劑和儀器設(shè)備——程控定量封口機。

7　結(jié)語

本文討論了水質(zhì)檢測中6個檢測指標(biāo)的國家標(biāo)準(zhǔn)方法在實際檢測中存在的問題，并對其進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。改進(jìn)后的具有操作簡單、快速，消耗的試劑較少，檢測結(jié)果準(zhǔn)確等特點，適合水質(zhì)檢測及環(huán)境監(jiān)測行業(yè)的日常檢測分析工作。不過，由于部分檢測指標(biāo)需要使用專用的檢測儀器或耗材，因此檢測成本較高。

［1］譚麗敏，李彥，封麗紅.分光光度法測定懸浮物探討［J］.工業(yè)水處理，2007，27（6）：66～67.

［2］Huidong Qiu，Guobing Luo.A simple and rapid method for determination of petroleum oils in sewage sludge samples with ultrasonic solvent extraction by infrared spectrophotometry under optimized analytical conditions［J］.Analytical Methods，2012，4（11）：3891～3896.

［3］羅國兵.對城市污水廠污泥中礦物油和動植物油測定方法的改進(jìn)［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2011，27（6）：17～19.

［4］Guobing Luo.Determination of total arsenic in wastewater and sewage sludge samples by using hydride～generation atomic fluorescence spectrometry under the optimized analytical conditions ［J］.Analytical Letters，2012，45（17）：2493～2507.

［5］羅國兵.冷原子吸收光譜法測定污水中總汞的兩種消解方法比較［J］.理化檢驗～化學(xué)分冊，2005，41（3）：167～168.

董維華（1986-），女，助教，主要從事熒光化合物合成及分析檢測研究工作。

陜西省教育廳科研計劃項目資助（項目編號：15JK2160）