对排水检测行业中水质检测分析研究

董维华(西北大学现代学院，陕西　西安　710130)

对排水检测行业中水质检测分析研究

董维华(西北大学现代学院，陕西西安710130)

针对当前排水检测行业中部分水质检测指标如化学需氧量、悬浮物、石油类、总砷、总汞、大肠菌群等存在操作繁琐、需要消耗较多化学试剂、检出限较高等问题，根据工作实际逐一加以改进和优化。改进后的方法具有操作简便、快速、污染少、准确度高等特点，可广泛应用于环境监测、排水检测等行业的日常检测工作中。

排水检测；水质；检测方法；优化；改进

目前，城市排水检测行业中水样的检测方法，主要采用国家和行业两类标准。对于国家标准，包括早期的由国家质检总局发布的和近几年开始由环保部发布的标准：1999年（含）以后的水质标准主要由环境保护部发布，标准号不再采用“GB（/T）3882～1999”，而是以环保行业标准代替国家标准，即“HJ（/T）262～2006”。部分水质检测指标由于缺少国家标准，如溶解性固体、易沉固体等，则采用《城市污水水质检验方法标准》（CJ/ T51～2004）。

随着检测技术的不断发展，新的检测仪器设备的不断推出，加上标准修订和更新的滞后，许多检测标准中规定的操作方法在实际检测工作中难免会出现一些问题，如操作繁琐，使用大量化学试剂（包括毒性较高的试剂），检出限较高，甚至标准本身还存在一些错误等。受制于国内部分标准的发布年限比较久，并且标准的修订是一个比较复杂的系统工程，短期内难以及时更新与完善。因此，在实际工作中，对这些存在问题的检测标准，检测机构可以参照当前国际或者同行研究的先进方法，根据实际情况加以优化和改进，从而达到提高检测工作质量和效率的目的。

1　化学需氧量（CODcr）

化学需氧量作为国家及环保行业重点控制的排污指标之一，在《污水综合排放标准》、《城镇污水处理厂污染物排放标准》、《地表水环境质量标准》及《污水排入城镇下水道水质标准》等国家、行业标准中均规定了最高允许排放浓度。实验室中对化学需氧量的检测，主要采用两种检测方法：重铬酸盐法及快速消解分光光度法。前者属于传统的容量滴定法，后者则采用分光光度法。两种方法的原理都是基于在强酸、加热条件下，采用重铬酸钾作为氧化剂时，水样中溶解性物质及悬浮物所消耗的重铬酸盐所对应的氧的质量浓度。

快速消解分光光度法虽然只消耗较少的消解试剂—重铬酸钾，对环境造成的污染较小，但是由于该方法取样量较少，并且需要绘制工作曲线，因此，在实际检测中，其检测结果的准确性仍需要与经典方法进行比对。这里只讨论对重铬酸盐法的优化与改进。

1.1存在的问题

重铬酸盐法需要使用高功率（每一联电炉的功率一般为1KW）的电炉进行蒸馏，并使用水进行循环冷却2～3小时。缺点显而易见：加热装置功率过大，实验室普遍采用的六联电炉功率为6KW，大大超过了常规电源插座的额定功率；回流过程需要保持冷凝水不间断开启2～3小时，造成资源的浪费；连接冷凝管的橡胶管在高温下容易老化，从而导致破损漏水，发生安全事故。

1.2优化和改进的方法

针对加热和回流中出现的问题，可采用已经商品化自动加热回流装置。该套装置中，加热部分改为电热板，最大功率仅为1.5KW左右；回流冷凝部分则采用风冷降温，只需使用少量的冷凝水（每管不多于100mL水），借助仪器内部风扇进行冷却；各个冷凝管独自连接，不需橡胶管串联；此外，加热时间可由仪器自动控制。这样，加热回流过程中所使用的电、水都大大节省，并且安全性提高不少。

2　悬浮物（SS）

2.1存在的问题

重量法是水质悬浮物检测的国家标准方法，该方法采用孔径0.45μm滤膜对水样进行抽滤，通过称量干燥后滤膜上的残渣重量，从而计算出水样中悬浮物含量。该方法存在的问题有：滤膜及称量瓶的恒重，需要严格确保条件参数的一致；粘度较高水样抽滤时间较长；清洁水样的测定，容易出现抽滤后称重的质量（滤膜+称量瓶）低于称重前的质量（残渣+滤膜+称量瓶）。

2.2优化和改进的方法

针对上述问题，可采用以下改进了的悬浮固体检测方法：

本方法使用HACH（哈希）COD测定仪，根据仪器操作方法（哈希方法号8006），用专用样品消解瓶，分别用移液管吸取10mL空白（蒸馏水）及混匀水样。在HACHCOD测定仪上，选择悬浮固定测定方法，放入空白样，先用空白样调零，然后放入水样，仪器直接给出读数（mg/L）。

本改进的方法操作简单、快速，适合污水处理厂进、出水及清洁水、污水中悬浮物的检测［1］，缺点是需要使用专用的仪器设备。

3　石油类

3.1存在的问题

红外分光光度法作为2012年6月环保部发布的修订版的水质石油类检测的标准方法，只需使用红外测油仪及萃取装置等仪器设备，不需绘制标准曲线，即可完成石油类的检测。实际工作中，该方法存在的问题有：方法规定萃取装置仍需手动控制；萃取溶液用硅酸镁吸附后过滤较慢，容易造成石油类及溶剂四氯化碳部分挥发。

3.2优化和改进的方法

依据文献［2］，对该方法可做如下改进：采取具备全自动控制功能的萃取装置，可避免手动操作吸入有毒的萃取试剂四氯化碳；吸收液的过滤则采用事先经四氯化碳浸泡后的定量滤纸，在普通玻璃漏斗上过滤。

改进的方法不需人工萃取，安全环保；过滤过程快速，石油类及溶剂四氯化碳损耗较少［3］。

4　总砷

4.1存在的问题

水质中总砷的检测方法，目前国家标准中仍采用国际标准组织（ⅠSO）已经废止的二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法（GB7485～87）。该方法具有测定结果不稳定，需要消耗大量具有毒性的CHCl3等缺点［4］。此外，还需使用较多的化学试剂，操作繁琐，效率较低（每次只能测定一个元素）。目前，环境检测实验室大多采用《水和废水监测分析方法》（第四版）中原子荧光法。该方法灵敏度较高，线性范围宽（从μg/L到mg/L）。由于原子荧光法受检测参数如还原剂硼氢化钾浓度、介质酸度等影响较大，因此，检测前需要对检测参数进行优化。

4.2优化和改进的方法

根据工作实际，对原子荧光法测定水质中总砷的检测条件进行优化，采用的还原剂（硼氢化钾）浓度为2.0%，5%（v/v）HCl作载流，样品中保持10%HCl，预还原剂硫脲～抗坏血酸混合溶液浓度为1%。仪器参数根据所使用的仪器推荐条件选择。

实践证明，该方法不仅可以用于检测水质总砷，同样也可检测污泥或者土壤中总砷。具有测定快速，操作简单，选择性好及运行成本较低等优势。

5　总汞

5.1存在的问题

水质总汞的检测方法，采用的是环境保护部在2011年修订并发布的冷原子吸收分光光度法。该方法采用价格较为低廉的冷原子吸收测汞仪，适合国内中小型实验室开展总汞项目的检测。不过，该方法存在前处理过程较为复杂的问题：一般采用高锰酸钾～过硫酸钾或者溴酸钾～溴化钾消解法对样品进行消解；此外，还可采用（1+1）王水在微波消解仪上3步消解。在实际工作中，由于前两种消解方法操作过程繁杂，所需试剂如盐酸羟胺还需提纯，不利于多样品同时测定；微波消解法需要使用专用的微波消解仪。

5.2优化和改进的方法

根据多年工作实际，现将该方法中样品消解过程进行优化［5］：采用3mL（1+1）王水在沸水浴上对每个样品消解1h，消解完成后冷却定容，即可在冷原子吸收测汞仪上进行检测。

该方法所需试剂较少，操作简单，所需设备为实验室常见仪器设备，易于开展。

6　大肠菌群

6.1存在的问题

水质大肠菌群的检测，依据的是《医疗机构水污染物排放标准》中的多管发酵法。该方法对每个样品按照3个稀释比、每个稀释比5管进行接种，然后在培养箱中培养。整个试验共需3～5天。本方法需要解决的问题有：试验所涉及的玻璃器皿均需紫外或者高温灭菌；需要配制、使用2种培养基；实验室要求是无菌室。此外，操作过程较为繁琐。

6.2优化和改进的方法

改进的方法为固定底物技术酶底物法（DST）或酶底物法（EST）。该方法是世界卫生组织（WHO）、美国环保局（EPA）等认可的国际方法，只需在实验室完成方法比对与转换即可采用。目前，该方法已列入《生活饮用水标准检验方法》（GB/ T5750.12～2006）中。其操作方法是：在试剂瓶中加入100mL（或用0.9%生理盐水稀释至100mL）水样，将专用的科立得试剂倒入瓶中溶解，溶解后将溶液倒入51孔或97孔定量盘中，用程控定量封口机封口后，在44.5℃培养箱内培养24h，计算呈阳性反应（黄色）的格子，对照MPN表计数。

本改进的方法操作简单，无需专门的无菌室，并且检测时间只需24h，具有测定快速、结果准确等优点。缺点是需要专用的检测耗材—定量盘、专用试剂和仪器设备——程控定量封口机。

7　结语

本文讨论了水质检测中6个检测指标的国家标准方法在实际检测中存在的问题，并对其进行优化和改进。改进后的具有操作简单、快速，消耗的试剂较少，检测结果准确等特点，适合水质检测及环境监测行业的日常检测分析工作。不过，由于部分检测指标需要使用专用的检测仪器或耗材，因此检测成本较高。

［1］谭丽敏，李彦，封丽红.分光光度法测定悬浮物探讨［J］.工业水处理，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］罗国兵.对城市污水厂污泥中矿物油和动植物油测定方法的改进［J］.中国环境监测，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］罗国兵.冷原子吸收光谱法测定污水中总汞的两种消解方法比较［J］.理化检验～化学分册，2005，41（3）：167～168.

董维华（1986-），女，助教，主要从事荧光化合物合成及分析检测研究工作。

陕西省教育厅科研计划项目资助（项目编号：15JK2160）