論水體化學(xué)需氧量的檢測方法

汪 偉

（中建川洪國際建設(shè)有限公司，四川 南充 637000）

作為衡量水體污染程度的重要指標(biāo)之一，水體化學(xué)需氧量是治理水污染過程中的重點(diǎn)檢測對(duì)象。由于不同的檢測方法往往擁有不同的檢測結(jié)果，所以檢測方法的準(zhǔn)確性還有待提升。

1 水體化學(xué)需氧量概述

在使用強(qiáng)氧化劑處理水樣的過程中，為了達(dá)到處理效果而需要的氧化劑劑量即為水體化學(xué)需氧量。因?yàn)檠趸瘎┨幚硭畼訉儆谘趸€原反應(yīng)，所以水樣中還原物質(zhì)的多少通過化學(xué)需氧量就能反映處理。水體中存在很多污染性物質(zhì)，如亞鐵鹽、亞硝酸鹽和各種有機(jī)物等，這些具有還原性的物質(zhì)對(duì)水體的污染程度透過化學(xué)需氧量的大小能有較為直觀的反映，如化學(xué)需氧量越大，水體中的還原物質(zhì)越多，反之則越少。

2 化學(xué)需氧量的檢測方法及對(duì)比分析

化學(xué)需氧量的檢測方法有很多，當(dāng)前應(yīng)用較為普遍的是重絡(luò)酸鉀氧化法和酸性高錳酸鉀氧化法。重絡(luò)酸鉀（K2Cr2O7）法的氧化鋁率較高，具有很好的再現(xiàn)性，適用于測定水體中有機(jī)物含量較大的情況，比如測定水樣中的有機(jī)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(dòng)注射化學(xué)發(fā)光法。

2.1 流動(dòng)注射技術(shù)

流動(dòng)注射技術(shù)是當(dāng)前較為先進(jìn)的一種化學(xué)需氧量檢測法，當(dāng)水體中的有機(jī)污染物在被酸性K2Cr2O7消解時(shí)，會(huì)產(chǎn)生還原物Cr（Ⅲ），而這種具有催化作用的化學(xué)物質(zhì)能作用于Luminol-H2O2體系出現(xiàn)發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，由此建立了一種測定COD的流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光法[1]。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不需要長時(shí)間的消解，也不需要氧化劑，只是需要在低酸環(huán)境性就能連續(xù)監(jiān)測水體COD。相比手工法，這種技術(shù)具有精密度高、分析速度快、自動(dòng)化傾向等特點(diǎn)，但其存在殘留物多、投資量大、占地面積多的缺點(diǎn)。

2.2 快速消解法技術(shù)

在經(jīng)典的重絡(luò)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(shí)間在密閉加壓的條件下被有效縮短，化學(xué)需氧量在消解完成后通過光度法測定。這項(xiàng)技術(shù)具有能耗小、體積小、試劑用量小、安全穩(wěn)定和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)由于消解時(shí)間過短而存在受熱不均、反應(yīng)不完全的問題，進(jìn)而影響最終數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

本文選擇兩個(gè)當(dāng)下應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)進(jìn)行對(duì)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(nèi)，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(yīng)用方面主要集中在生活飲用水和地下水質(zhì)量評(píng)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(jī)物總含量。因此，針對(duì)污染較為嚴(yán)重的水體，可以采用K2Cr2O7氧化法來測定具體的化學(xué)需氧量，進(jìn)而整體性地了解水體有機(jī)物的受污染程度。K2Cr2O7氧化法的應(yīng)用主要集中在生活污水程度和工業(yè)廢水污染程度的測定等。

3 化學(xué)需氧量指標(biāo)優(yōu)缺點(diǎn)分析

對(duì)于判定水體污染程度來說，化學(xué)需氧量指標(biāo)具有使用范圍廣、成本低、操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，尤其是有機(jī)物污染水體的污染程度，通過化學(xué)需氧量指標(biāo)能夠得到最為直觀的反映。但同時(shí)，化學(xué)需氧量指標(biāo)還存在一定的缺陷，有待進(jìn)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(chǎn)生完全的化學(xué)反應(yīng)，否則很容易出現(xiàn)反應(yīng)不完全的現(xiàn)象，最終降低檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性[3]。

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

4 兩種檢測方法對(duì)比

據(jù)上文分析可知，KMnO4氧化法更適用于檢測水質(zhì)較好的水體，K2Cr2O7氧化法較適用于水質(zhì)污染嚴(yán)重的水體，如工業(yè)廢水或者生活污水等。下面以某次有機(jī)污水污染檢測事件為例，對(duì)兩種檢測法的檢測結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，具體檢測結(jié)果和分析如表1所示。

表1 化學(xué)需氧量兩種檢測方法檢測結(jié)果對(duì)比分析

從表1檢測數(shù)據(jù)來看，兩種檢測方式多次檢測后所得出的結(jié)果偏差不大，具有較高的穩(wěn)定性，每組檢測值都屬于有效值。經(jīng)計(jì)算，K2Cr2O7氧化法和KMnO4氧化法檢測結(jié)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(jié)果存在較大的偏差，將《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》作為判斷依據(jù)，通過KMnO4氧化法檢測出來的水體化學(xué)需氧量指標(biāo)說明該水體屬于二類水體，水質(zhì)符合飲用標(biāo)準(zhǔn)[5]。通過K2Cr2O7氧化法檢測出來的水體化學(xué)需氧量指標(biāo)說明該水體屬于五類水體，受污染程度較為嚴(yán)重，不符合飲用標(biāo)準(zhǔn)。

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(jī)物污染嚴(yán)重的水體化學(xué)需氧量的過程中，使用K2Cr2O7氧化法有助于獲得更為準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。兩種檢測方法所得結(jié)果出現(xiàn)較大差異性的原因主要有兩點(diǎn)：一是K2Cr2O7本身的氧化能力就比KMnO4強(qiáng)得多，所以在與同一水體中的污染性有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)時(shí)會(huì)更加徹底，那么最終所得的水體化學(xué)需氧量檢測指標(biāo)自然要高一些，這一點(diǎn)也符合水體受污染的事實(shí)；二是檢測過程的有些環(huán)節(jié)需要對(duì)水體進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜崽幚?，一些在高溫狀態(tài)下可能揮發(fā)的油類物質(zhì)會(huì)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(jié)果出現(xiàn)偏差的原因之一。

4 結(jié)論

在衡量水體受污染程度的過程中，水體化學(xué)需氧量是非常重要的一個(gè)指標(biāo)，但是這項(xiàng)指標(biāo)的準(zhǔn)確性會(huì)受到檢測方法的影響。就水體污染檢測角度而言，針對(duì)生活污水、工業(yè)廢水等污染較為嚴(yán)重的水體，應(yīng)選用K2Cr2O7氧化法；對(duì)于污染程度較輕、水質(zhì)良好的地下水和生活用水，應(yīng)選用KMnO4氧化法。對(duì)于不同的水體，人們應(yīng)選擇不同的檢測方式，從而保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。