排水檢測(cè)行業(yè)中水質(zhì)檢測(cè)的方法分析

劉雅慧

（太原市城市排水管理中心，山西 太原 030000）

0 引言

排水檢測(cè)行業(yè)的主要工作便是對(duì)各類水樣進(jìn)行多次抽樣檢測(cè)，最終得出可靠性較高的檢測(cè)結(jié)果，以此了解檢測(cè)對(duì)象的水質(zhì)情況。目前，排水檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)主要有兩種，一種為早期國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，另一種為近年來(lái)環(huán)保部發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)，同樣是目前排水檢測(cè)行業(yè)遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)。但從目前情況看來(lái)，國(guó)家制定的標(biāo)準(zhǔn)在水質(zhì)檢測(cè)的規(guī)定上并不完善，且標(biāo)準(zhǔn)更新相對(duì)滯后，水質(zhì)檢測(cè)工作缺乏具有時(shí)效性的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。隨著檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，水質(zhì)監(jiān)測(cè)的儀器不斷創(chuàng)新，但反觀現(xiàn)行水質(zhì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的滯后，難免會(huì)帶來(lái)水質(zhì)檢測(cè)實(shí)際操作中的問(wèn)題，如化學(xué)試劑使用過(guò)多、操作流程繁瑣、標(biāo)準(zhǔn)制定不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)取；诖?，?duì)水質(zhì)檢測(cè)方法進(jìn)行探究，吸取國(guó)際先進(jìn)檢測(cè)方法的有益經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于排水檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展具有重要意義[1]。

1 化學(xué)需氧量（COD）

化學(xué)需氧量簡(jiǎn)稱“COD”，其代表水質(zhì)檢測(cè)的水樣中，需要被氧化的還原性物質(zhì)的量，COD 的檢測(cè)指數(shù)是判斷檢測(cè)水體污染程度的關(guān)鍵參數(shù)。COD 的數(shù)值越大，說(shuō)明檢測(cè)水體的污染越嚴(yán)重。COD 的測(cè)定方式與測(cè)定值并不固定，根據(jù)水樣中還原性物質(zhì)的差異，其最終測(cè)定值同樣會(huì)產(chǎn)生差異。目前，常用的COD 檢測(cè)方法有高錳酸鉀氧化法、重鉻酸鉀氧化法、分光光度法，三種氧化方法適用范圍不同，各有自身特點(diǎn)[2]。

1.1 三種檢測(cè)方法存在的問(wèn)題

高錳酸鉀法通過(guò)氧化劑測(cè)定COD，測(cè)量結(jié)果通常被稱為高錳酸鉀指數(shù)，該類方法在上述三種檢測(cè)中應(yīng)用較少[3]。

重鉻酸鹽法是目前水質(zhì)檢測(cè)適用的最廣泛的方法，在COD 檢測(cè)中該種方法各方面表現(xiàn)優(yōu)秀，因此受到了國(guó)際上的普遍認(rèn)可。重鉻酸鹽法的測(cè)定原理為：以H2SO4為酸性介質(zhì)，以K2Cr2O7為氧化劑，Ag2SO4為催化劑，Hg（NO3）2為CI-的掩蔽劑，隨后將反應(yīng)液加熱至沸騰狀態(tài)，通過(guò)蒸餾水幫助其冷卻，待其冷卻至室溫后，以FAS 溶液滴定剩余的K2Cr2O7，通過(guò)FAS溶液在過(guò)程中的消耗量，即可判斷出檢測(cè)水樣的COD 值。雖然該方法得到了國(guó)際社會(huì)的全面認(rèn)可，但在實(shí)驗(yàn)操作中，該種方法需要經(jīng)過(guò)大功率的加熱方可使反應(yīng)液達(dá)到沸騰狀態(tài)，且在溶液沸騰完畢后，需要通過(guò)2～3 h 的冷凝水回流幫助其冷卻至室溫。而在該過(guò)程中，將溶液加熱至沸騰往往需要通過(guò)大功率電爐，電流功率往往超出了常規(guī)的電氣系統(tǒng)電流荷載，具有一定的安全隱患。目前，多數(shù)排水檢測(cè)行業(yè)所使用的加熱電爐功率在1 000 W 左右，而電爐結(jié)構(gòu)普遍為六聯(lián)電爐，因此載入過(guò)程中產(chǎn)生的功率為6 000 W。在加熱完畢后，冷凝水也需要不間斷進(jìn)行2～3 h 的回流，會(huì)造成一定的資源浪費(fèi)。此外，由于六聯(lián)電爐的功率過(guò)高，在其運(yùn)作過(guò)程中室內(nèi)溫度會(huì)大幅提升，在長(zhǎng)時(shí)間的高溫下，輸送冷凝水的橡膠管極易損壞，倘若冷凝水滲漏，便極容易產(chǎn)生安全事故。

分光光度法對(duì)環(huán)境的污染程度較低，但該種方法的取樣量較少，其測(cè)量結(jié)果是否標(biāo)準(zhǔn)，是否能夠作為準(zhǔn)確參考仍舊需要與經(jīng)典方法進(jìn)行比對(duì)，因此應(yīng)用范圍相對(duì)較少。

1.2 優(yōu)化和改進(jìn)方法

如前文所述，重鉻酸鹽法的主要問(wèn)題在于電爐加熱功率過(guò)高，電爐荷載較大，且電爐加熱溫度容易加速冷凝水橡膠管的老化。因此，排水檢測(cè)行業(yè)可針對(duì)加熱與回流中的問(wèn)題，采用自動(dòng)加熱回流裝置。該類裝置通過(guò)電熱板進(jìn)行發(fā)熱，峰值功率也僅僅只有1.5 kW左右，能夠有效規(guī)避常規(guī)電爐和插座負(fù)載過(guò)高的問(wèn)題，降低安全隱患。此外，該類裝置通常采用了風(fēng)冷降溫技術(shù)，大幅縮減了降溫過(guò)程中對(duì)冷凝水的依賴，通常情況下，自動(dòng)加熱回流裝置只需使用少量冷凝水，每個(gè)冷凝管獨(dú)自連接，不需要通過(guò)橡膠管串聯(lián)，儀器內(nèi)部通過(guò)風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。在加熱前，操作人員便可設(shè)定儀器控制時(shí)間，時(shí)間結(jié)束后儀器自動(dòng)停止運(yùn)行，能夠有效減少資源損耗，安全性也大幅提高。

2 懸浮物（SS）

2.1 懸浮物檢測(cè)存在的問(wèn)題

懸浮物簡(jiǎn)稱“SS”，是懸浮在水體中、無(wú)法通過(guò)0.45 μm 過(guò)濾紙或過(guò)濾器的有機(jī)和無(wú)機(jī)顆粒物（如圖1 所示），其難溶于水中的淤泥、微生物、黏土、藻類等，是衡量水質(zhì)污染程度的指標(biāo)之一。通常情況下，排水檢測(cè)行業(yè)會(huì)通過(guò)重量法進(jìn)行懸浮物檢測(cè)。如前文所述，該方法所用的主要器具為0.45 μm 的過(guò)濾膜，待過(guò)濾膜表面達(dá)到干燥程度時(shí)，操作人員會(huì)稱量上方殘留的殘?jiān)亓浚源吮隳軌虻弥畼又袘腋∥锏暮?。該類方法同樣存在一定?wèn)題，如：稱量瓶和濾膜是否能夠保持恒重，倘若二者不能夠保持恒重，測(cè)量參數(shù)便難以達(dá)到精準(zhǔn)；倘若水體粘度較高，則抽濾的時(shí)間便會(huì)大幅延長(zhǎng)，嚴(yán)重影響測(cè)量的實(shí)效性；清潔水樣的測(cè)定，容易出現(xiàn)抽濾后稱重的質(zhì)量低于稱重前的質(zhì)量。

圖1 懸浮物

2.2 懸浮物檢測(cè)優(yōu)化和改進(jìn)辦法

針對(duì)懸浮物檢測(cè)存在的問(wèn)題，操作人員應(yīng)全面做好檢測(cè)細(xì)節(jié)。在采樣環(huán)節(jié)中，操作人員應(yīng)根據(jù)水體情況選擇適宜的容器，常見(jiàn)的容器有玻璃瓶或聚乙烯瓶。在取樣前，操作人員應(yīng)通過(guò)專業(yè)的容器洗滌劑，完成容器的清潔，待清潔完畢后用蒸餾水將瓶?jī)?nèi)外沖洗干凈，由此完成容器的準(zhǔn)備。在采樣開(kāi)始前，在水樣選擇上應(yīng)盡量選取具有代表性的水樣，如此方能夠通過(guò)檢測(cè)結(jié)果分析水體情況。

在采樣結(jié)束后，操作人員經(jīng)盡快分析測(cè)定采集水樣，倘若涉及樣品的貯存，則需要將其貯存于4 ℃的冷藏箱內(nèi)，貯存時(shí)間不得超過(guò)一星期。

在實(shí)際操作中，首先便要準(zhǔn)備濾膜，操作人員需要用扁咀無(wú)齒鑷子夾取濾膜，并事先準(zhǔn)備好恒重的稱量瓶，將濾膜放置于其中，隨后將其移入烘箱內(nèi)，將溫度控制在103～105 ℃區(qū)間，烘干時(shí)間在30 min 左右，待時(shí)間結(jié)束后，將濾膜取出并放置于干燥器內(nèi)，待其冷卻后進(jìn)行稱重。上述步驟是一次稱重環(huán)節(jié)，操作人員需多次重復(fù)上述操作，直至前后稱重誤差在0.2 mg以內(nèi)。在濾膜準(zhǔn)備完畢后，需要用夾子將其固定于托盤(pán)上，并時(shí)刻用蒸餾水進(jìn)行濕潤(rùn)和吸濾。

待濾膜準(zhǔn)備完畢后，便進(jìn)入到了水體懸浮物測(cè)定環(huán)節(jié)。操作人員應(yīng)將試樣充分混合均勻，取出100 mL試樣進(jìn)行測(cè)定，將其完全抽吸過(guò)濾，待試樣水體全部通過(guò)濾膜后，操作人員應(yīng)使用蒸餾水對(duì)濾膜進(jìn)行洗滌，洗滌次數(shù)保持在三次最為適宜。待洗滌完畢后，操作人員應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行濾膜吸濾，除去濾膜上殘留的水分。待吸濾完成后，此時(shí)濾膜上便會(huì)再有懸浮物，操作人員應(yīng)將其重新放置于之前準(zhǔn)備好的稱重瓶中，隨后重復(fù)烘干、干燥、冷卻等一系列步驟，直至兩次稱重的差值小于或等于0.4 mg。

3 石油類

3.1 石油類水檢測(cè)存在的問(wèn)題

目前，石油類水體檢測(cè)主要通過(guò)萃取裝置進(jìn)行提煉，并搭配紅外測(cè)油儀進(jìn)行檢測(cè)，該中檢測(cè)方法規(guī)避了繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線這一繁瑣步驟，測(cè)量環(huán)節(jié)相較之前有一定簡(jiǎn)化。但在實(shí)際操作中，該類方法同樣存在一定弊端，如雖然通過(guò)萃取裝置進(jìn)行石油類水體檢測(cè)，但實(shí)際上大部分操作仍需要手動(dòng)進(jìn)行。此外，該方法需要先通過(guò)萃取裝置對(duì)石油類水體進(jìn)行萃取，得到萃取溶液后以MgSiO3進(jìn)行吸附。當(dāng)石油類水體經(jīng)過(guò)Mg SiO3吸附后，過(guò)濾速度便會(huì)大幅下降，在其緩慢的過(guò)濾過(guò)程中，水體極易出現(xiàn)揮發(fā)現(xiàn)象。

3.2 石油類水檢測(cè)優(yōu)化和改進(jìn)的方法

要優(yōu)化石油類水體檢測(cè)的方法，就需要從問(wèn)題中入手，一方面，排水檢測(cè)行業(yè)應(yīng)逐漸替換陳舊萃取設(shè)備，引進(jìn)具備全自動(dòng)控制功能的萃取裝置，由此進(jìn)一步節(jié)約人力成本，提高萃取環(huán)節(jié)的效率。與此同時(shí)，全自動(dòng)的萃取裝置也能夠避免操作人員吸入四氯化碳試劑，避免其對(duì)人體的傷害。在過(guò)濾環(huán)節(jié)，排水檢測(cè)行業(yè)可將過(guò)濾紙?jiān)谶^(guò)濾前便用四氯化碳浸泡，隨后在普通的玻璃漏洞上進(jìn)行過(guò)濾，如此既能夠進(jìn)一步提高石油水體的過(guò)濾速度，還能夠規(guī)避水體揮發(fā)的弊端。在采用該種方法后，石油類水體的檢測(cè)、過(guò)濾效率更高，安全性與環(huán)保性更強(qiáng)。

4 總砷

4.1 檢測(cè)水體中砷含量存在的問(wèn)題

砷是一種非金屬元素，而總砷便是待檢測(cè)物體中砷的總含量。通常情況下，我國(guó)總砷檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)仍舊沿用國(guó)際已經(jīng)廢止的二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法進(jìn)行總砷檢測(cè)。該類方法需要消耗大量具有毒性的三氯甲烷，且測(cè)量結(jié)果極其不穩(wěn)定，在實(shí)際操作過(guò)程中需要投放大量化學(xué)試劑，不僅操作異常繁瑣，其測(cè)量效果也較為低下，單次只能夠測(cè)定一種元素。因此，多數(shù)排水檢測(cè)行業(yè)放棄了該種檢測(cè)方式，引用了環(huán)境檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中提出的原子熒光法。該類方法線性范圍較寬，且靈敏度較高，但該類方法會(huì)受到檢測(cè)參數(shù)的影響，如介質(zhì)酸度、還原劑硼KBH4濃度等。因此，在使用原子熒光法檢測(cè)前普遍需要優(yōu)化檢測(cè)參數(shù)。

4.2 優(yōu)化和改進(jìn)方法

排水檢測(cè)行業(yè)應(yīng)基于實(shí)際工作對(duì)原子熒光檢測(cè)法進(jìn)行優(yōu)化。在還原劑的調(diào)配中，操作人員應(yīng)確保其濃度為2.0%，5%（v/v）HCI 做載流，樣品中保持10%HCI，預(yù)還原劑硫脲與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。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，原子熒光檢測(cè)不僅能夠用于水體中總砷的檢測(cè)，同樣可用于土壤或淤泥中的總砷檢測(cè)，且檢測(cè)效率較高，操作更加建議，檢測(cè)成本較低，是目前性價(jià)比最高的總砷優(yōu)化檢測(cè)方式。

5 大腸菌群

5.1 存在問(wèn)題

多管發(fā)酵法是目前檢測(cè)水體中大腸菌群的常用方法。該檢測(cè)方法會(huì)按照3 個(gè)稀釋比配置樣本，在接種過(guò)程中按照每個(gè)稀釋比接種5 管的規(guī)律進(jìn)行，在接種完畢后操作人員會(huì)將樣本放置于培養(yǎng)箱中，靜置3～5 d。該類方法目前存在的問(wèn)題包括：在實(shí)驗(yàn)中，所使用的玻璃器皿均需要通過(guò)紫外線或高溫消毒；實(shí)驗(yàn)室環(huán)境必須為無(wú)菌實(shí)驗(yàn)室；培養(yǎng)基需要2 種，且操作過(guò)程較為繁瑣。

5.2 優(yōu)化和改進(jìn)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）。目前，該方法已列入《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》（GB/T 5750.12—2006）中。具體而言，操作人員需要將100 mL 水樣加入試劑瓶中，倘若水樣的采集量不足，還可使用0.9%的生理鹽水進(jìn)行稀釋，直至水樣容量達(dá)到100 mL。在該檢測(cè)方法中，采用的試劑為科立的試劑，操作人員需將其導(dǎo)入試劑瓶中，待溶解完畢后將溶液倒入定量盤(pán)，定量盤(pán)通常為51 孔或97 孔，待溶液倒入后需要用程控定量封口機(jī)。隨后將溶液放置于培養(yǎng)箱內(nèi)，培養(yǎng)箱溫度控制在44.5 ℃即可，待24 h 過(guò)后，操作人員需計(jì)算定量盤(pán)中檢測(cè)結(jié)果為陽(yáng)性的格子，對(duì)照MPN 表計(jì)數(shù)。相較于以往的檢測(cè)方式，該類方法的操作更加便捷，且檢測(cè)效率較快，對(duì)環(huán)境的要求也更加寬松。但該類方法對(duì)試劑、設(shè)備等存在特殊要求，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

6 結(jié)語(yǔ)

水是生命之源，人類在生活和生產(chǎn)活動(dòng)中都離不開(kāi)水，生活飲用水水質(zhì)的優(yōu)劣與人類健康密切相關(guān)。加強(qiáng)排水檢測(cè)行業(yè)對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法的分析，有助于了解現(xiàn)行水質(zhì)中存在的問(wèn)題，便于自然資源保護(hù)的統(tǒng)籌規(guī)劃，提前預(yù)見(jiàn)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，從而制定針對(duì)性措施進(jìn)行改善，具有重要的研究?jī)r(jià)值與實(shí)踐意義。