分光光度法用于測定水質(zhì)化學(xué)需氧量的可行性研究—以應(yīng)急監(jiān)測為例

化學(xué)需氧量（ChemicalOxygenDemand，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(shí)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(shí)也是我國實(shí)施污染物排放總量控制的指標(biāo)之一。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》（HJ828—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(shí)間長，在突發(fā)性的環(huán)境污染事故中，難以及時(shí)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。此時(shí)，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(shí)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。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20min。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15～150mg/L時(shí)，在420nm波長下測定未被還原的Cr6+的量；當(dāng)樣品濃度為100～1000mg/L時(shí)，在620nm波長下測定還原生成的Cr3+的量。

1.2儀器
加熱消解器和可見分光光度計(jì)。

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2mL蒸餾水作為空白樣品，另一支加入2mL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20min。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(gè)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(gè)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:

式中：d-表示配對差值的算術(shù)平均值；Sd表示配對差值的標(biāo)準(zhǔn)差；n表示測定次數(shù)。
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(shí)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。
方法來源：[1]程霜,朱靜,范雙艷,等.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——以應(yīng)急監(jiān)測為例[J].中國資源綜合利用,2025,43(01):55-57.