快速消解分光光度法用于測定水質(zhì)化學(xué)需氧量的可行性研究

摘要：化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）是應(yīng)急監(jiān)測中經(jīng)常涉及的監(jiān)測項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室一般采用重鉻酸鹽法測定COD，存在分析時間長的問題?？焖傧夥止夤舛确ú捎孟馄骺焖傧馑畼樱ㄟ^便攜式分光光度計(jì)測定標(biāo)準(zhǔn)樣品和實(shí)際樣品中的COD?；诖耍詰?yīng)急監(jiān)測為例，分析快速消解分光光度法用于測定水質(zhì)COD的可行性，并與重鉻酸鹽法的測定結(jié)果進(jìn)行對比分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，快速消解分光光度法測定水質(zhì)COD的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0%～7.1%，相對誤差為-1.9%～2.5%，與重鉻酸鹽法相比無顯著性差異。該方法操作簡單快捷、準(zhǔn)確可靠，可用于快速測定水環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測中的COD。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急監(jiān)測；化學(xué)需氧量（COD）；快速消解分光光度法；可行性

中圖分類號：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）01-00-03

Feasibility Study on Rapid Digestion Spectrophotometric Method for Determining Chemical Oxygen Demand in Water Quality

—Taking Emergency Monitoring as an Example

Abstract： Chemical Oxygen Demand （COD） is a monitoring item frequently involved in emergency monitoring. Laboratories generally use the dichromate method to determine COD， which has the problem of long analysis time. The rapid digestion spectrophotometric method uses a digester to rapidly digest water samples， and determines COD in standard and actual samples using a portable spectrophotometer. Based on this， taking emergency monitoring as an example， the feasibility of using rapid digestion spectrophotometry to determine COD in water quality is analyzed， and the results are compared and analyzed with those of the dichromate method. The experimental results showed that the relative standard deviation of rapid digestion spectrophotometry for determining COD in water quality was 1.0%～7.1%， and the relative error was -1.9%～2.5%， with no significant difference compared to the dichromate method. This method is simple， fast， accurate， and reliable to operate， and can be used for rapid determination of COD in emergency monitoring of water environment.

Keywords： emergency monitoring; Chemical Oxygen Demand （COD）; rapid digestion spectrophotometric method; feasibility

化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）是指在強(qiáng)酸并加熱條件下，用重鉻酸鉀作為氧化劑處理水樣時所消耗氧化劑的量。它是反映水體有機(jī)污染程度的重要指標(biāo)，同時也是我國實(shí)施污染物排放總量控制的指標(biāo)之一[1]。目前，我國測定COD應(yīng)用最廣泛的是《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鹽法》（HJ 828—2017），該方法的檢出限低、適用范圍廣、操作簡單、結(jié)果準(zhǔn)確，但是分析時間長，在突發(fā)性的環(huán)境污染事故中，難以及時獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，無法為緊急處置事故提供數(shù)據(jù)參考[2]。此時，便攜式分析儀器的應(yīng)用顯得尤為重要，它能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場即時監(jiān)測與分析，并迅速出具監(jiān)測結(jié)果，對于應(yīng)急監(jiān)測具有重要的意義[3]。本研究采用快速消解分光光度法測定標(biāo)準(zhǔn)樣品和實(shí)際樣品中的COD，并將測定結(jié)果與重鉻酸鹽法的測定結(jié)果進(jìn)行對比，以驗(yàn)證快速消解分光光度法是否適用于應(yīng)急監(jiān)測場景。

1 試驗(yàn)分析

1.1 試驗(yàn)原理

水樣在強(qiáng)酸介質(zhì)下以銀鹽作為催化劑，與強(qiáng)氧化劑重鉻酸鉀在165 ℃的環(huán)境中一起加熱20 min。水樣中的還原性物質(zhì)將Cr2O72-還原成Cr3+，用便攜式分光光度計(jì)測定。當(dāng)樣品濃度為15～150 mg/L時，在420 nm波長下測定未被還原的Cr6+的量；當(dāng)樣品濃度為100～1 000 mg/L時，在620 nm波長下測定還原生成的Cr3+的量[4]。

1.2 儀器

試驗(yàn)中使用的儀器包括美國哈希公司生產(chǎn)的加熱消解器（型號為DRB200）和便攜式可見分光光度計(jì)（型號為DR1900）。

1.3 試劑和材料

試驗(yàn)中使用的試劑和材料包括低量程COD快速消解試劑（美國哈希公司生產(chǎn)）、高量程COD快速消解試劑（美國哈希公司生產(chǎn)）、蒸餾水及COD標(biāo)準(zhǔn)樣品（生態(tài)環(huán)境部環(huán)境發(fā)展中心環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所提供）。

1.4 分析步驟

打開消解器，預(yù)熱到165 ℃，取2支COD快速消解試劑管，向其中一支加入2 mL蒸餾水作為空白樣品，另一支加入2 mL混合均勻的樣品。擰緊試管蓋，用水沖洗外壁并擦凈。拿住試管蓋部分，將試管上下顛倒幾次使液體混合均勻。將試管放入已經(jīng)預(yù)熱的消解器中，蓋上保護(hù)蓋，消解20 min。關(guān)閉消解器，待溫度降到120 ℃取出試管，上下顛倒混勻，放到試管架冷卻至室溫。擦凈試管外壁，以空白樣品作為參比，用便攜式分光光度計(jì)測定待測樣品的COD。

2 結(jié)果與討論

2.1 精密度測定

按照樣品分析步驟分別測定低、中、高3種不同濃度的COD標(biāo)準(zhǔn)樣品以及地表水、生活污水兩種實(shí)際樣品。每個樣品進(jìn)行6次重復(fù)性測定[5]，計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，測定結(jié)果如表1和表2所示。從表1可以看出，標(biāo)準(zhǔn)樣品COD測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差介于1.0%～6.0%。從表2可以看出，實(shí)際樣品COD測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差介于2.9%～7.1%。由表1、表2可知，快速消解分光光度法測定水質(zhì)COD的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0%～7.1%，說明該方法具有良好的精密度，能夠滿足試驗(yàn)要求。

2.2 正確度測定

按照樣品分析步驟分別測定低、中、高3種不同濃度的COD標(biāo)準(zhǔn)樣品，各進(jìn)行6次重復(fù)性測定，測定結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，3種濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定結(jié)果在保證值范圍內(nèi)，相對誤差為-1.9%～2.5%，表明該方法測定水質(zhì)COD具有良好的正確度，能夠滿足試驗(yàn)要求。

2.3 方法比對

目前，我國COD測定應(yīng)用最廣泛的方法是重鉻酸鹽法，選擇該方法作為快速消解分光光度法的對比方法。方法比對采用的實(shí)際樣品類型包括地表水和生活污水。每類樣品采集7個濃度水平接近的樣品，分別采用快速消解分光光度法和重鉻酸鹽法進(jìn)行測定，獲得7組配對測定數(shù)據(jù)，對兩種方法的測定結(jié)果進(jìn)行t檢驗(yàn)[5-6]，檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量t的計(jì)算公式為

查t分布表可知，當(dāng)測定次數(shù)為7，自由度f=6，給定α=0.05，t（6，0.95）=2.447，地表水和生活污水兩種實(shí)際樣品經(jīng)兩種方法測定，配對t檢驗(yàn)結(jié)果均小于t（6，0.95），說明兩種方法無顯著性差異。

3 結(jié)論

便攜式分光光度計(jì)具有小巧輕便、可干電池驅(qū)動的優(yōu)勢，適合現(xiàn)場攜帶與即時測量，將其用于快速測定水質(zhì)COD，測定結(jié)果的精密度和正確度良好，與重鉻酸鹽法沒有顯著性差異。該方法測定水質(zhì)COD高效快速、準(zhǔn)確可靠，適用于水環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測中COD的測定。

參考文獻(xiàn)

1 國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2012.

2 環(huán)境保護(hù)部.水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鹽法：HJ 828—2017[S].北京：中國環(huán)境出版社，2017.

3 邱嘉玲，劉慶玉，賀 莉.化學(xué)需氧量檢測標(biāo)準(zhǔn)與檢測方法進(jìn)展[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2023（12）：2809-2819.

4 哈希公司.水質(zhì)分析實(shí)用手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

5 生態(tài)環(huán)境部.環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則：HJ 168—2020[S].北京：中國環(huán)境出版社，2020.

6 朱文杰，杭彥冰，任妍冰.便攜式分光光度計(jì)測定水中氨氮在應(yīng)急監(jiān)測中的可行性研究[J].綠色科技，2022（16）：169-172.